जलवायु विज्ञान: वायुमंडल और परिसंचरण — भूगोल (वैकल्पिक विषय) नोट्स

1. सूर्यातप और उसे नियंत्रित करने वाले कारक

सूर्यातप (insolation): पृथ्वी की सतह पर प्राप्त आने वाला सौर विकिरण, अधिकांशतः लघु तरंग विकिरण (दृश्य प्रकाश और निकट अवरक्त) के रूप में।

सौर स्थिरांक: औसत पृथ्वी-सूर्य दूरी पर, वायुमंडल के शीर्ष पर सूर्य किरणों के लंबवत प्रति इकाई क्षेत्र पर प्राप्त ऊर्जा; उपग्रह मापन से लगभग 1,361 वाट प्रति वर्ग मीटर (पुरानी पुस्तकों में लगभग 1.94 कैलोरी प्रति cm² प्रति मिनट)।

आपतन कोण: लंबवत किरणें छोटे क्षेत्र पर फैलती हैं और कम वायुमंडल पार करती हैं, इसलिए उष्णकटिबंध उच्च अक्षांशों से अधिक ऊर्जा पाते हैं।

दिन की लंबाई: उच्च अक्षांशों पर ग्रीष्म के लंबे दिन निम्न सूर्य कोण की आंशिक भरपाई करते हैं।

सूर्य से दूरी: पृथ्वी उपसौर (लगभग 3 जनवरी) पर सूर्य के सबसे निकट और अपसौर (लगभग 4 जुलाई) पर सबसे दूर होती है, पर इससे सूर्यातप केवल कुछ प्रतिशत बदलता है और ऋतुएँ नहीं बनतीं।

वायुमंडल की पारदर्शिता: बादल, धूल और जलवाष्प आने वाले विकिरण का कुछ भाग परावर्तित, प्रकीर्णित और अवशोषित करते हैं; इसी कारण बादलों वाली भूमध्य रेखा स्थल पर सबसे गर्म प्रदेश नहीं है।

एल्बिडो: किसी सतह द्वारा परावर्तित विकिरण का अंश; ताज़ा हिम अधिकांश परावर्तित करता है, गहरे वन और समुद्री जल कम, और पृथ्वी का ग्रहीय एल्बिडो लगभग 30 प्रतिशत है।

2. पृथ्वी का ऊष्मा बजट

सिद्धांत: पृथ्वी दीर्घकाल में न ऊष्मा संचित करती है न खोती है; आने वाली लघु तरंग ऊर्जा जाने वाले दीर्घ तरंग (पार्थिव) विकिरण के बराबर है।

आने वाली 100 इकाइयाँ (NCERT, भौतिक भूगोल के मूल सिद्धांत): लगभग 35 इकाइयाँ धरातल तक पहुँचने से पहले अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाती हैं (27 बादलों से, 6 प्रकीर्णन से, 2 हिम और बर्फ़ से); यही एल्बिडो है।

अवशोषित: 14 इकाइयाँ वायुमंडल अवशोषित करता है और 51 इकाइयाँ धरातल तक पहुँचकर उसे गर्म करती हैं।

धरातल से ह्रास: धरातल अपनी 51 इकाइयाँ लौटाता है; 17 'वायुमंडलीय खिड़की' से पार्थिव विकिरण के रूप में सीधे अंतरिक्ष में जाती हैं, और 34 वायुमंडल अवशोषित करता है (6 सीधे अवशोषण से, 9 संवहन और विक्षोभ से, 19 संघनन की गुप्त ऊष्मा के रूप में)।

वायुमंडल से ह्रास: 48 इकाइयाँ (14 + 34) रखने वाला वायुमंडल उन्हें अंतरिक्ष में विकीर्ण कर देता है।

संतुलन: कुल बहिर्गमन 17 + 48 = 65 इकाइयाँ है, जो अवशोषित 65 इकाइयों के बराबर है; परावर्तित 35 के साथ बजट 100 पर पूरा होता है।

हरितगृह प्रभाव: जलवाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और अन्य गैसें जाने वाले दीर्घ तरंग विकिरण को अवशोषित कर उसका कुछ भाग नीचे लौटाती हैं; इसके बिना औसत सतही तापमान लगभग 15°C के बजाय लगभग −18°C होता।

3. अक्षांशीय ऊष्मा संतुलन और ऊष्मा स्थानांतरण

अधिशेष और घाटा: लगभग 40° उ. और 40° द. के बीच शुद्ध विकिरण अधिशेष है; इन अक्षांशों से ध्रुवों की ओर घाटा है।

स्थानांतरण की क्रियाविधि: अधिशेष को वायुमंडलीय परिसंचरण (पवनें, चक्रवात, जलवाष्प में गुप्त ऊष्मा) और गल्फ स्ट्रीम व क्यूरोशियो जैसी महासागरीय धाराएँ ध्रुवों की ओर ले जाती हैं।

परिणाम: इस स्थानांतरण के बिना उष्णकटिबंध लगातार गर्म और ध्रुव ठंडे होते जाते; वायुमंडल का सामान्य परिसंचरण पृथ्वी का ऊष्मा इंजन है।

4. तापमान का वितरण

नियंत्रक: अक्षांश, ऊँचाई (तापमान लगभग 6.5°C प्रति किमी घटता है, सामान्य ह्रास दर), समुद्र से दूरी (महाद्वीपीयता), महासागरीय धाराएँ, प्रचलित पवनें, उच्चावच और ढाल-दिशा, तथा भूमि आवरण।

समताप रेखाएँ: समान तापमान वाले स्थानों को जोड़ने वाली रेखाएँ; वे लगभग पूर्व-पश्चिम चलती हैं पर स्थल-समुद्र मिलन पर तीव्र मुड़ती हैं।

जनवरी प्रतिरूप: समताप रेखाएँ ठंडे उत्तरी महाद्वीपों (साइबेरिया, कनाडा) पर भूमध्य रेखा की ओर और गर्म महासागरों (उत्तरी अटलांटिक प्रवाह) पर ध्रुवों की ओर मुड़ती हैं; न्यूनतम तापमान उत्तर-पूर्व साइबेरिया (वर्खोयांस्क और ओइम्याकोन) में होता है।

जुलाई प्रतिरूप: समताप रेखाएँ गर्म उत्तरी महाद्वीपों पर ध्रुवों की ओर मुड़ती हैं; अधिकतम तापमान सहारा और थार जैसे उपोष्ण मरुस्थलों पर होता है।

तापीय भूमध्य रेखा: सर्वाधिक औसत तापमान की रेखा भौगोलिक भूमध्य रेखा के उत्तर में है क्योंकि उत्तरी गोलार्ध में अधिक स्थल है; जुलाई में यह उत्तर भारत तक पहुँचती है।

वार्षिक तापांतर: भूमध्य रेखा और महासागरों पर कम, महाद्वीपीय आंतरिक भागों में अधिक; अधिकांशतः महासागरीय दक्षिणी गोलार्ध में तापांतर कम है।

भारतीय उदाहरण: राजस्थान के फलोदी में 19 मई 2016 को 51.0°C दर्ज हुआ, भारत का सर्वोच्च दर्ज तापमान (IMD); तटीय मुंबई और तिरुवनंतपुरम में वार्षिक तापांतर कम है, जबकि दिल्ली और गंगानगर में अधिक।

5. तापमान का व्युत्क्रमण

अर्थ: वह परत जिसमें ऊँचाई के साथ तापमान घटने के बजाय बढ़ता है।

धरातलीय (विकिरण) व्युत्क्रमण: सर्दियों की लंबी, साफ़, शांत रातों में बनता है जब धरातल तेज़ी से ऊष्मा खोकर ऊपर की वायु को ठंडा करता है; शीत ऋतु में सिंधु-गंगा मैदान पर आम।

घाटी व्युत्क्रमण: ठंडी, भारी वायु रात में ढालों से नीचे बहकर घाटी तल में जमा होती है; पाला-गर्त बनते हैं, इसलिए पहाड़ों में बाग़ और चाय बागान प्रायः घाटी तल के बजाय ढालों पर होते हैं।

वाताग्री और अवतलन व्युत्क्रमण: वाताग्र (front) पर ठंडी वायु के ऊपर चढ़ती गर्म वायु, या उपोष्ण उच्च दाब में नीचे उतरती वायु का रुद्धोष्म तापन।

प्रभाव: कोहरा, धूम-कोहरा और प्रदूषकों का फँसना; दिल्ली और सिंधु-गंगा मैदान का शीतकालीन धूम-कोहरा व्युत्क्रमण और शांत पवनों से बढ़ता है।

6. विश्व की वायुदाब पेटियाँ

वायुदाब की मूल बातें: औसत समुद्र-तल वायुदाब लगभग 1,013.25 हेक्टोपास्कल (मिलीबार) है; ऊँचाई के साथ दाब घटता है, और समदाब रेखाएँ समान दाब वाले स्थानों को जोड़ती हैं।

विषुवतीय निम्न दाब (डोलड्रम, 0° से लगभग 5–10°): तापजन्य; तीव्र तापन से वायु ऊपर उठती है और शांत दशाएँ रहती हैं; यह अंतर-उष्णकटिबंधीय अभिसरण क्षेत्र (ITCZ) से मेल खाता है।

उपोष्ण उच्च दाब (लगभग 30° उत्तर और दक्षिण, अश्व अक्षांश): हैडली कोशिका की उतरती वायु से गतिजन्य; महाद्वीपों के पश्चिमी भागों के बड़े उष्ण मरुस्थलों से संबद्ध।

उपध्रुवीय निम्न दाब (लगभग 60° उत्तर और दक्षिण): जहाँ पछुआ और ध्रुवीय पुरवा पवनें अभिसरित होती हैं वहाँ गतिजन्य; वाताग्री चक्रवातों का क्षेत्र, उत्तरी अटलांटिक (आइसलैंडिक निम्न) और उत्तरी प्रशांत (एल्यूशियन निम्न) पर स्पष्ट।

ध्रुवीय उच्च दाब: ध्रुवों पर तीव्र ठंड और नीचे उतरती वायु से तापजन्य।

मौसमी खिसकाव: पूरा तंत्र उत्तरी ग्रीष्म में लगभग 5–10° उत्तर और उत्तरी शीत में दक्षिण की ओर, शीर्षस्थ सूर्य के साथ खिसकता है; यह खिसकाव भूमध्यसागरीय जलवायु और भारतीय मानसून की व्याख्या करता है।

कोशिकाओं में टूटना: उत्तरी गोलार्ध में स्थल-समुद्र विरोधाभास पेटियों को कोशिकाओं में तोड़ता है, जैसे शीतकालीन साइबेरियाई उच्च दाब और उत्तर-पश्चिम भारत व पाकिस्तान पर ग्रीष्मकालीन निम्न दाब।

7. बनाने योग्य आरेख

ऊष्मा बजट आरेख: ऊपर बाईं ओर सूर्य, वायुमंडल के लिए एक क्षैतिज रेखा और धरातल के लिए एक रेखा बनाएँ; 100 इकाइयाँ प्रवेश करती दिखाएँ, 35 परावर्तित, 14 वायुमंडल में अवशोषित और 51 धरातल तक पहुँचते तीर; धरातल से 17 अंतरिक्ष और 34 वायुमंडल में, तथा वायुमंडल से 48 अंतरिक्ष में जाते तीर बनाएँ।

वायुदाब पेटियाँ: ग्लोब के लिए एक वृत्त बनाएँ, दोनों गोलार्धों में भूमध्य रेखा, 30° और 60° तथा ध्रुव अंकित करें; भूमध्य रेखा और 60° पर L, 30° और ध्रुवों पर H लिखें; बीच में व्यापारिक पवनों, पछुआ और ध्रुवीय पुरवा के तीर जोड़ें।

अक्षांशीय संतुलन ग्राफ़: अक्षांश के विरुद्ध आने और जाने वाले विकिरण को आलेखित करें; वक्र लगभग 40° पर कटते हैं, उष्णकटिबंध में उनके बीच अधिशेष और उससे आगे घाटा छायांकित करें।

8. परीक्षा में उपयोग

10 अंक का उत्तर: ऊष्मा बजट की परिभाषा, एक पंक्ति में 100 इकाइयों का संतुलन और आरेख।

15 अंक का उत्तर: अक्षांशीय असंतुलन और पवनें व महासागरीय धाराएँ ऊष्मा कैसे स्थानांतरित करती हैं, यह जोड़ें।

20 अंक का उत्तर: ऊष्मा बजट, अक्षांशीय असंतुलन, वायुदाब पेटियाँ और उनका मौसमी खिसकाव, जलवायु परिवर्तन से संबंध के साथ (बढ़ा हुआ हरितगृह प्रभाव संतुलन बिगाड़ता है)।

मुख्य शब्द: सूर्यातप, एल्बिडो, पार्थिव विकिरण, हरितगृह प्रभाव, गुप्त ऊष्मा, तापीय भूमध्य रेखा, ITCZ, तापजन्य और गतिजन्य पेटियाँ।

श्रेय: भारत में प्रायः उद्धृत ऊष्मा बजट आँकड़े NCERT के अनुसार हैं; अन्य स्रोत (जैसे ट्रेनबर्थ और सहयोगी) थोड़े भिन्न मान देते हैं, इसलिए आँकड़े देते समय स्रोत का नाम लें।

1. पवन को नियंत्रित करने वाले बल

दाब प्रवणता बल: उच्च से निम्न दाब की ओर बल; समदाब रेखाएँ जितनी पास, प्रवणता उतनी तीव्र और पवन उतनी प्रबल।

कोरिऑलिस बल: पृथ्वी के घूर्णन से उत्पन्न आभासी विक्षेपक बल, जिसका वर्णन गैस्पार-गुस्ताव डी कोरिऑलिस (1835) ने किया; यह चलती वायु को उत्तरी गोलार्ध में दाईं और दक्षिणी गोलार्ध में बाईं ओर मोड़ता है, भूमध्य रेखा पर शून्य और ध्रुवों पर अधिकतम होता है।

फेरल का नियम: विलियम फेरल ने 1850 के दशक में इस विक्षेपण को पवनों और महासागरीय धाराओं पर लागू किया; पवनें उत्तर में दाईं और दक्षिण में बाईं ओर मुड़ती हैं।

बाइस बैलट का नियम (1857): उत्तरी गोलार्ध में पवन की ओर पीठ करके खड़े हों तो निम्न दाब बाईं ओर होगा।

घर्षण: धरातल निचले 1–2 किमी (घर्षण परत) में पवन को धीमा करता है, इसलिए धरातलीय पवनें समदाब रेखाओं को कोण पर काटती हुई निम्न दाब की ओर जाती हैं।

भूविक्षेपी (geostrophic) पवन: घर्षण परत के ऊपर दाब प्रवणता और कोरिऑलिस बल संतुलित होते हैं और पवन समदाब रेखाओं के समानांतर चलती है।

अभिकेंद्री प्रभाव: चक्रवातों और प्रतिचक्रवातों के चारों ओर पवन वक्र समदाब रेखाओं का अनुसरण करती है (प्रवणता पवन); उत्तरी गोलार्ध में वायु निम्न दाब में वामावर्त अंदर और उच्च दाब से दक्षिणावर्त बाहर घूमती है।

2. सामान्य परिसंचरण: त्रि-कोशिकीय मॉडल

जॉर्ज हैडली (1735): प्रत्येक गोलार्ध में एक तापीय कोशिका प्रस्तावित की जिसमें वायु भूमध्य रेखा पर उठती और ध्रुवों पर उतरती है, और पूर्वी व्यापारिक पवनों की व्याख्या पृथ्वी के घूर्णन से की; निम्न अक्षांशीय कोशिका अब हैडली कोशिका कहलाती है।

हैडली कोशिका (0°–30°): वायु ITCZ में उठती है, ऊपर ध्रुवों की ओर बहती है, 30° के पास उतरकर उपोष्ण उच्च दाब बनाती है और व्यापारिक पवनों के रूप में भूमध्य रेखा पर लौटती है।

फेरल कोशिका (30°–60°): विलियम फेरल (1856) द्वारा प्रस्तावित; दो पड़ोसी कोशिकाओं से चलने वाली अप्रत्यक्ष, तापीय रूप से विपरीत कोशिका; धरातलीय वायु पछुआ के रूप में ध्रुवों की ओर चलती है।

ध्रुवीय कोशिका (60°–90°): ठंडी वायु ध्रुवों पर उतरती है और ध्रुवीय पुरवा के रूप में भूमध्य रेखा की ओर चलती है, उपध्रुवीय निम्न दाब पर उठती है।

रॉस्बी का परिष्कार (कार्ल-गुस्ताफ़ रॉस्बी, 1940 का दशक): मध्य अक्षांशीय प्रवाह को बंद फेरल कोशिका के बजाय विशाल ऊपरी वायु तरंगों (रॉस्बी तरंगें) और जेट धाराओं से बेहतर समझाया जाता है; त्रि-कोशिकीय मॉडल एक सरलीकरण है और फेरल कोशिका भँवरों का सांख्यिकीय औसत है।

3. ग्रहीय (स्थायी) पवनें

व्यापारिक पवनें (लगभग 5° से 30°): उत्तरी गोलार्ध में उत्तर-पूर्वी और दक्षिणी में दक्षिण-पूर्वी; स्थिर, महाद्वीपों के पूर्वी भागों पर स्थलाभिमुख, उष्णकटिबंधीय भूमि के पूर्वी तटों को वर्षा देती हैं और पश्चिमी भागों को शुष्क छोड़ती हैं।

पछुआ पवनें (लगभग 35° से 60°): उत्तर में दक्षिण-पश्चिमी और दक्षिण में उत्तर-पश्चिमी; दक्षिणी महासागरों पर सबसे प्रबल और नियमित, जहाँ नाविक इन्हें गरजता चालीसा, प्रचंड पचासा और चीखता साठा कहते थे।

ध्रुवीय पुरवा (60° से आगे): ध्रुवीय उच्च दाब से ठंडी, शुष्क पवनें; पछुआ से इनका मिलन ध्रुवीय वाताग्र बनाता है।

डोलड्रम और अश्व अक्षांश: विषुवतीय निम्न दाब और उपोष्ण उच्च दाब के शांत क्षेत्र, जिनसे पाल वाले जहाज़ डरते थे।

4. मौसमी और सामयिक पवनें

मानसून: विभेदी तापन और ITCZ के खिसकाव से पवनों का मौसमी उलटाव; दक्षिण और दक्षिण-पूर्व एशिया में सर्वाधिक विकसित (विषय मानसून और जेट धाराएँ देखें)।

स्थल और समुद्र समीर: दिन में स्थल तेज़ी से गर्म होता है, स्थानीय निम्न दाब बनता है और ठंडी समुद्र समीर अंदर चलती है; रात में स्थल तेज़ी से ठंडा होता है और स्थल समीर समुद्र की ओर चलती है; कोंकण और कोरोमंडल तटों पर अनुभव होती है।

पर्वत और घाटी पवनें: दिन में ढाल गर्म होते हैं और वायु घाटी में ऊपर उठती है (आरोही या घाटी समीर); रात में ठंडी वायु ढालों से नीचे बहती है (अवरोही या पर्वत समीर), जिससे घाटी में पाला पड़ता है।

5. वॉकर परिसंचरण और ENSO

वॉकर परिसंचरण: विषुवतीय प्रशांत के साथ पूर्व-पश्चिम कोशिका, जिसमें वायु गर्म पश्चिमी प्रशांत और इंडोनेशिया पर उठती और पेरू के पास ठंडे पूर्वी प्रशांत पर उतरती है; जैकब बीयर्कनेस (1969) ने इसे सर गिल्बर्ट वॉकर के नाम पर रखा, जिन्होंने 1920 के दशक में दक्षिणी दोलन का वर्णन किया।

दक्षिणी दोलन: ताहिती और डार्विन के बीच धरातलीय दाब का झूला; दक्षिणी दोलन सूचकांक इनके अंतर से मापा जाता है।

एल नीनो: व्यापारिक पवनें कमज़ोर होती हैं, गर्म जल पूर्व की ओर फैलता है, वॉकर कोशिका कमज़ोर या पूर्व की ओर खिसकती है; पेरू में भारी वर्षा और इंडोनेशिया व ऑस्ट्रेलिया में सूखा होता है, और भारतीय मानसून प्रायः, पर सदैव नहीं, कमज़ोर होता है।

ला नीना: प्रबल व्यापारिक पवनें, ठंडा पूर्वी प्रशांत और प्रबल वॉकर कोशिका; प्रायः भारतीय मानसून के लिए अनुकूल।

भारतीय उदाहरण: सूखा वर्ष 2002, 2009 और 2015 एल नीनो के साथ पड़े, पर प्रबल एल नीनो वर्ष 1997 में वर्षा सामान्य रही; हिंद महासागर द्विध्रुव ऐसे अपवादों की आंशिक व्याख्या करता है।

6. स्थानीय पवनें

लू (भारत): मई और जून की दोपहरों में उत्तर-पश्चिम भारत और गंगा मैदान पर गर्म, शुष्क पछुआ पवनें; लू लगने का कारण।

काल बैसाखी या नॉर्वेस्टर: अप्रैल–मई में पश्चिम बंगाल, ओडिशा, असम और बांग्लादेश में तीव्र झंझा वाले शाम के तड़ितझंझा; चाय, जूट और चावल के लिए उपयोगी; असम में बारदोली छीड़ा कहलाते हैं।

आम्र वर्षा: अप्रैल–मई में केरल और तटीय कर्नाटक की मानसून-पूर्व बौछारें जो आम पकने में मदद करती हैं; कोडगु में फूलों वाली बौछार (चेरी ब्लॉसम) कॉफ़ी के फूल खिलने में सहायक है।

फ़ॉन (आल्प्स) और चिनूक (रॉकीज़): पर्वतों के पवनविमुख भाग पर गर्म, शुष्क पवनें, क्योंकि पवनाभिमुख भाग पर नमी खोने के बाद उतरती वायु शुष्क दर से रुद्धोष्म रूप में गर्म होती है; चिनूक को 'हिम भक्षक' कहते हैं क्योंकि यह हिम तेज़ी से पिघलाकर शीतकालीन चराई में मदद करती है।

मिस्ट्रल (रोन घाटी, फ्रांस) और बोरा (एड्रियाटिक तट): हिमाच्छादित उच्चभूमियों से भूमध्य सागर की ओर बहने वाली ठंडी, शुष्क अवरोही पवनें।

सिरोको: सहारा से इटली और सिसिली की ओर गर्म, धूल भरी पवन, जो समुद्र पर नमी लेती है; लाल धूल ले जाने पर 'रक्त वर्षा' लाती है।

हरमट्टन: शीत ऋतु में सहारा से पश्चिम अफ्रीका के गिनी तट की ओर शुष्क, धूल भरी उत्तर-पूर्वी पवन; उमस भरी गर्मी से राहत देने के कारण 'डॉक्टर' कहलाती है।

खमसिन (मिस्र), सिमूम (अरब), सांता एना (कैलिफ़ोर्निया), ब्रिकफ़ील्डर (ऑस्ट्रेलिया), ज़ोंडा (अर्जेंटीना): अन्य गर्म शुष्क पवनें; सांता एना दक्षिणी कैलिफ़ोर्निया की वनाग्नियों से जुड़ी है।

ब्लिज़र्ड और पुर्गा: क्रमशः उत्तरी अमेरिका और साइबेरिया की हिम सहित ठंडी पवनें।

7. बनाने योग्य आरेख

त्रि-कोशिकीय मॉडल: पृथ्वी के लिए वृत्त बनाएँ; प्रत्येक गोलार्ध में 0°, 30°, 60° और 90° अंकित करें; दाईं ओर ऊर्ध्वाधर काट में हर गोलार्ध में तीन लूप (हैडली, फेरल, ध्रुवीय) बनाएँ, तीर 0° और 60° पर उठते तथा 30° और 90° पर उतरते हों; धरातल पर उत्तर में उत्तर-पूर्वी व्यापारिक, दक्षिण-पश्चिमी पछुआ और उत्तर-पूर्वी ध्रुवीय पुरवा के वक्र तीर बनाएँ, दक्षिण में दर्पण रूप में।

वॉकर परिसंचरण: विषुवतीय प्रशांत को लंबे बॉक्स के रूप में बनाएँ; बाईं ओर उठते तीरों और 'गर्म कुंड' के साथ इंडोनेशिया, दाईं ओर उतरते तीरों और 'ठंडा जल' के साथ पेरू; ऊपर पश्चिम की ओर और धरातल पर पूर्व की ओर प्रवाह से जोड़ें; एल नीनो के लिए दूसरा चित्र बनाएँ जिसमें उठती भुजा मध्य प्रशांत में खिसकी हो।

फ़ॉन प्रभाव: पर्वत परिच्छेदिका बनाएँ जिसमें पवनाभिमुख भाग पर वायु उठती है (संतृप्ति तक लगभग 10°C प्रति किमी, फिर वर्षा के साथ लगभग 5–6°C प्रति किमी ठंडी होती), पवनविमुख भाग पर लगभग 10°C प्रति किमी गर्म होती उतरती है; पवनविमुख तापमान आरंभिक तापमान से अधिक दिखाएँ।

8. परीक्षा में उपयोग

10 अंक का उत्तर: स्थानीय पवन की परिभाषा, उसका कारण (रुद्धोष्म, अवरोही या तापीय) और स्थान व प्रभाव सहित दो उदाहरण।

15 अंक का उत्तर: ENSO के साथ वॉकर परिसंचरण और भारतीय मानसून पर उसका प्रभाव, दो चित्रों वाले आरेख के साथ।

20 अंक का उत्तर: सामान्य परिसंचरण: बल, त्रि-कोशिकीय मॉडल, ग्रहीय पवनें, मौसमी खिसकाव, सीमाएँ और रॉस्बी का मत, नामांकित आरेख के साथ।

मुख्य शब्द: दाब प्रवणता, कोरिऑलिस, भूविक्षेपी पवन, हैडली कोशिका, फेरल कोशिका, रॉस्बी तरंगें, वॉकर परिसंचरण, रुद्धोष्म तापन, अवरोही पवन।

श्रेय: निम्न अक्षांशीय कोशिका के लिए हैडली (1735), मध्य अक्षांशीय कोशिका के लिए फेरल (1856), दक्षिणी दोलन के लिए वॉकर, और उसे एल नीनो से जोड़ने के लिए बीयर्कनेस (1969)।

1. ह्रास दरें और रुद्धोष्म परिवर्तन

पर्यावरणीय ह्रास दर (ELR): किसी स्थान और समय पर स्थिर वायुमंडल में ऊँचाई के साथ तापमान घटने की वास्तविक दर; क्षोभमंडल में औसतन लगभग 6.5°C प्रति किमी (सामान्य ह्रास दर), पर यह प्रतिदिन बदलती है।

रुद्धोष्म प्रक्रिया: उठते या उतरते वायु खंड में आसपास की वायु से ऊष्मा के आदान-प्रदान के बिना तापमान परिवर्तन; उठती वायु फैलकर ठंडी होती है, उतरती वायु संपीडित होकर गर्म होती है।

शुष्क रुद्धोष्म ह्रास दर (DALR): असंतृप्त उठती वायु की शीतलन दर, लगभग 9.8°C प्रति किमी (प्रायः 10°C प्रति किमी)।

संतृप्त (आर्द्र) रुद्धोष्म ह्रास दर (SALR): ओसांक पर पहुँचने के बाद संघनन गुप्त ऊष्मा मुक्त करता है, इसलिए खंड धीरे ठंडा होता है, तापमान के अनुसार लगभग 4–7°C प्रति किमी (गर्म, आर्द्र उष्णकटिबंधीय वायु में कम)।

उत्थापन संघनन स्तर: वह ऊँचाई जहाँ उठता खंड संतृप्त हो जाता है; यह कपासी बादलों का सपाट आधार बनाता है।

2. स्थिरता और अस्थिरता

पूर्ण स्थिरता: ELR, SALR से कम हो; उठाया गया खंड सदैव आसपास से ठंडा रहता है और वापस बैठ जाता है; आकाश साफ़ रहता है या परतदार स्तरी बादल बनते हैं; उपोष्ण उच्च दाब और व्युत्क्रमण में आम।

पूर्ण अस्थिरता: ELR, DALR से अधिक हो; उठाया गया खंड सदैव आसपास से गर्म रहता है और उठता रहता है; ग्रीष्म की दोपहरों में तीव्र तप्त धरातल पर होती है, जिससे धूल भँवर और कपासी बादल बनते हैं।

सशर्त अस्थिरता: ELR, DALR और SALR के बीच हो; असंतृप्त रहने तक वायु स्थिर, पर संतृप्त होते ही अस्थिर हो जाती है; यह उष्णकटिबंधीय वायुमंडल की सामान्य दशा है और उत्थापन के संघनन तक पहुँचने पर ऊँचे कपासी-वर्षी बादलों की व्याख्या करती है।

उदासीन साम्य: ELR संबंधित रुद्धोष्म दर के बराबर हो; खंड जहाँ ले जाया जाए वहीं टिका रहता है।

उत्थापन की क्रियाविधियाँ: संवहन (धरातलीय तापन), पर्वतीय (पश्चिमी घाट जैसे पर्वतों पर बलात् आरोहण), वाताग्री उत्थापन और अभिसरण (जैसे ITCZ में)।

अस्थिरता के प्रभाव: कपासी-वर्षी बादल, तड़ितझंझा, ओले, झंझा और टॉरनेडो; पूर्वी भारत के नॉर्वेस्टर तब प्रबल सशर्त अस्थिरता का परिणाम हैं जब आर्द्र दक्षिण-पश्चिमी वायु शुष्क ऊपरी वायु के नीचे होती है।

स्थिरता के प्रभाव: कोहरा, धुंध, धूम-कोहरा और प्रदूषकों का कम फैलाव, जैसे सिंधु-गंगा मैदान पर शीतकालीन व्युत्क्रमण में।

3. वायुराशियाँ

परिभाषा: सैकड़ों से हज़ारों किलोमीटर विस्तृत वायु का विशाल पिंड, जिसमें प्रत्येक स्तर पर लगभग समान तापमान और आर्द्रता हो, जो उद्गम क्षेत्र से प्राप्त हुई हो।

उद्गम क्षेत्र: मंद पवनों और उतरती वायु वाला विस्तृत, समरूप धरातल, जहाँ वायु इतनी देर टिके कि उसके गुण ग्रहण कर ले; विशिष्ट उद्गम हैं उपोष्ण उच्च दाब, ध्रुवीय उच्च दाब, विशाल महासागर और साइबेरिया व सहारा जैसे महाद्वीपीय आंतरिक भाग।

टॉर बर्जरॉन का वर्गीकरण (1928): उद्गम अक्षांश (आर्कटिक A, ध्रुवीय P, उष्णकटिबंधीय T, विषुवतीय E) और धरातल की प्रकृति (महाद्वीपीय c, समुद्री m) के आधार पर।

मुख्य प्रकार: cA (आर्कटिक, अत्यंत ठंडी और शुष्क), cP (महाद्वीपीय ध्रुवीय, ठंडी और शुष्क, साइबेरिया और उत्तरी कनाडा से), mP (समुद्री ध्रुवीय, शीतल और आर्द्र, उत्तरी अटलांटिक और प्रशांत), cT (महाद्वीपीय उष्णकटिबंधीय, गर्म और शुष्क, सहारा, थार, दक्षिण-पश्चिम अमेरिका), mT (समुद्री उष्णकटिबंधीय, गर्म और आर्द्र, मैक्सिको की खाड़ी, उष्णकटिबंधीय महासागर), mE (विषुवतीय, गर्म और अत्यंत आर्द्र)।

ऊष्मागतिक प्रत्यय: k (जिस धरातल पर चलती है उससे ठंडी, अस्थिर होती) और w (धरातल से गर्म, स्थिर होती)।

रूपांतरण: वायुराशियाँ चलते हुए बदलती हैं; ग्रेट लेक्स पार करती cP वायु नमी लेकर झील-प्रभाव हिमपात देती है; ठंडे समुद्र पर ध्रुवों की ओर जाती mT वायु अभिवहन कोहरा देती है।

भारतीय उदाहरण: शीत ऋतु में मध्य एशिया की ठंडी, शुष्क महाद्वीपीय वायु को हिमालय काफ़ी हद तक रोकता है, जिससे उत्तर भारत चीन के समान अक्षांशों वाले स्थानों से गर्म रहता है; ग्रीष्म में राजस्थान और पाकिस्तान पर cT वायु ऊष्मा निम्न दाब बनाती है; मानसून में हिंद महासागर की mT और mE वायु वर्षा लाती है।

4. वाताग्र

वाताग्र (front): भिन्न घनत्व (तापमान और आर्द्रता) वाली दो वायुराशियों के बीच ढलवाँ सीमा क्षेत्र।

शीत वाताग्र: ठंडी वायु आगे बढ़कर गर्म वायु के नीचे घुसती है; तीव्र ढाल (लगभग 1:50 से 1:100); कपासी-वर्षी बादल, भारी अल्पकालिक बौछारें, गरज, तापमान में तीव्र गिरावट और पवन दिशा परिवर्तन लाता है।

उष्ण वाताग्र: गर्म वायु आगे बढ़कर ठंडी वायु पर धीरे-धीरे चढ़ती है; मंद ढाल (लगभग 1:100 से 1:200); बादल क्रम पक्षाभ → पक्षाभ-स्तरी → मध्य-स्तरी → वर्षा-स्तरी, वाताग्र से पहले लंबी, स्थिर वर्षा या फुहार।

स्थिर वाताग्र: कोई वायुराशि आगे नहीं बढ़ती; लंबे समय तक बादल भरा, गीला मौसम।

अधिविष्ट (occluded) वाताग्र: तेज़ शीत वाताग्र उष्ण वाताग्र को पकड़ लेता है और गर्म वायु को धरातल से ऊपर उठा देता है; शीतोष्ण चक्रवात की प्रौढ़ से समाप्ति अवस्था का सूचक।

5. वाताग्र-जनन और वाताग्र-क्षय

वाताग्र-जनन (frontogenesis): विपरीत वायुराशियों के अभिसरण, पवन क्षेत्र की क्षैतिज विरूपण और विभेदी तापन से वाताग्र का बनना या तीक्ष्ण होना; वाताग्र-क्षय उसका कमज़ोर होना या समाप्त होना है।

दशाएँ: तीव्र तापमान अंतर वाली दो वायुराशियाँ, उन्हें पास लाने वाली अभिसारी पवनें, और तापमान प्रवणता को कसने वाला विरूपण क्षेत्र।

नॉर्वेजियन (बर्गन) संप्रदाय: विल्हेम बीयर्कनेस, उनके पुत्र जैकब बीयर्कनेस, हाल्वोर सोलबर्ग और टॉर बर्जरॉन ने लगभग 1918–1922 में ध्रुवीय वाताग्र सिद्धांत विकसित किया, जिसमें मध्य अक्षांशीय चक्रवातों को ध्रुवीय वाताग्र पर तरंगों के रूप में समझाया गया।

प्रमुख वाताग्री क्षेत्र: उत्तरी अटलांटिक और उत्तरी प्रशांत पर ध्रुवीय वाताग्र (mP या cP और mT वायु के बीच), आर्कटिक वाताग्र (cA और mP वायु के बीच), और शीत ऋतु में भूमध्यसागरीय वाताग्र (ठंडी यूरोपीय वायु और उत्तरी अफ्रीका की गर्म वायु के बीच)।

मौसमी व्यवहार: वाताग्री क्षेत्र शीत ऋतु में, जब तापमान अंतर सर्वाधिक होता है, अधिक तीक्ष्ण होकर भूमध्य रेखा की ओर खिसकते हैं, और ग्रीष्म में कमज़ोर होकर ध्रुवों की ओर जाते हैं।

उष्णकटिबंध: वास्तविक वाताग्र दुर्लभ हैं क्योंकि वायुराशियाँ समान होती हैं; ITCZ वाताग्र के बजाय अभिसरण क्षेत्र है, यद्यपि पुरानी पुस्तकें इसे अंतर-उष्णकटिबंधीय वाताग्र कहती थीं।

भारतीय प्रासंगिकता: उत्तर-पश्चिम भारत में शीतकालीन वर्षा और हिमालय में हिमपात लाने वाले पश्चिमी विक्षोभ भूमध्यसागरीय प्रदेश पर वाताग्री तंत्रों के रूप में उत्पन्न होकर पछुआ के साथ पूर्व की ओर आते हैं।

6. बनाने योग्य आरेख

स्थिरता ग्राफ़: x-अक्ष पर तापमान और y-अक्ष पर ऊँचाई लें; DALR को तीव्र रेखा, SALR को कम तीव्र रेखा के रूप में बनाएँ, और तीन ELR रेखाएँ: DALR से तीव्र वाली पर 'पूर्ण अस्थिरता', दोनों के बीच वाली पर 'सशर्त अस्थिरता', SALR से कम तीव्र वाली पर 'पूर्ण स्थिरता' लिखें।

शीत और उष्ण वाताग्र की अनुप्रस्थ काट: शीत वाताग्र के लिए गर्म वायु के नीचे धकेलती ठंडी वायु का तीव्र फन्नी और सीमा पर ऊँचा कपासी-वर्षी बादल बनाएँ; उष्ण वाताग्र के लिए मंद ढाल पर ऊपर सरकती गर्म वायु और दूर आगे से धरातलीय वाताग्र तक पक्षाभ, मध्य-स्तरी और वर्षा-स्तरी का क्रम बनाएँ।

वायुराशि मानचित्र: विश्व रूपरेखा पर उद्गम क्षेत्र cP (साइबेरिया, उत्तरी कनाडा), mP (उत्तरी अटलांटिक, उत्तरी प्रशांत), cT (सहारा, अरब, थार), mT (मैक्सिको की खाड़ी, उपोष्ण महासागर) अंकित करें और उनकी गति के तीर बनाएँ।

7. परीक्षा में उपयोग

10 अंक का उत्तर: वायुमंडलीय स्थिरता की परिभाषा, स्थिरता ग्राफ़ के साथ तीन दशाएँ।

15 अंक का उत्तर: वायुराशियाँ: परिभाषा, उद्गम क्षेत्र की दशाएँ, बर्जरॉन का वर्गीकरण, रूपांतरण, एक भारतीय उदाहरण।

20 अंक का उत्तर: वाताग्र-जनन: दशाएँ, अनुप्रस्थ काट सहित वाताग्रों के प्रकार, विश्व के प्रमुख वाताग्री क्षेत्र, शीतोष्ण चक्रवातों और पश्चिमी विक्षोभों में भूमिका।

मुख्य शब्द: पर्यावरणीय ह्रास दर, रुद्धोष्म, गुप्त ऊष्मा, सशर्त अस्थिरता, उद्गम क्षेत्र, बर्जरॉन, ध्रुवीय वाताग्र, विरूपण, अधिविष्टन।

श्रेय: वायुराशि वर्गीकरण (1928) के लिए टॉर बर्जरॉन और ध्रुवीय वाताग्र सिद्धांत के लिए बर्गन संप्रदाय (पिता-पुत्र बीयर्कनेस, सोलबर्ग, बर्जरॉन)।

1. मानसून क्या है

परिभाषा: यह शब्द अरबी 'मौसिम' से आया है, जिसका अर्थ ऋतु है; मानसून प्रचलित पवन का मौसमी उलटाव है, प्रायः कम से कम 120° का, जिसमें ग्रीष्म वर्षायुक्त और शीत शुष्क होती है।

मानसूनी प्रदेश: दक्षिण एशिया, दक्षिण-पूर्व एशिया, उत्तरी ऑस्ट्रेलिया, पश्चिम अफ्रीका और कमज़ोर रूप में दक्षिण-पश्चिम अमेरिका व पूर्वी अफ्रीका के भाग; दक्षिण एशियाई मानसून सबसे प्रबल और सर्वाधिक अध्ययन किया गया है।

भारतीय वर्षा का हिस्सा: दक्षिण-पश्चिम मानसून (जून–सितंबर) भारत की वार्षिक वर्षा का लगभग 75 प्रतिशत लाता है; इस ऋतु का दीर्घ अवधि औसत (LPA) लगभग 87 सेमी है (IMD, 1971–2020 के आधार पर)।

2. मानसून के सिद्धांत

पारंपरिक तापीय सिद्धांत (एडमंड हैली, 1686): स्थल और समुद्र का विभेदी तापन; ग्रीष्म में स्थल तेज़ी से गर्म होकर निम्न दाब बनाता है और समुद्र से आर्द्र वायु खींचता है; शीत में स्थल ठंडा होता है और पवनें उलट जाती हैं; मूलतः विशाल स्तर की स्थल-समुद्र समीर।

तापीय सिद्धांत की सीमाएँ: यह मानसून के अचानक प्रस्फोट, वर्षा में विराम, वर्ष-दर-वर्ष भिन्नता, या यह नहीं समझाता कि उत्तर-पश्चिम भारत का निम्न दाब ही मुख्य वर्षा क्षेत्र क्यों नहीं है।

गतिक सिद्धांत (हरमन फ्लोन, 1951): मानसून ग्रहीय पवन और वायुदाब पेटियों के मौसमी उत्तरमुखी खिसकाव से होता है; ग्रीष्म में ITCZ उत्तर भारत पर आ जाता है, और दक्षिण-पूर्वी व्यापारिक पवनें भूमध्य रेखा पार कर दाईं ओर मुड़ती हैं और दक्षिण-पश्चिम मानसून बन जाती हैं।

तिब्बती पठार की भूमिका: फ्लोन और बाद में पी. कोटेश्वरम ने बल दिया कि ग्रीष्म में तप्त पठार एक उन्नत ऊष्मा स्रोत का काम करता है; उस पर उठती वायु ऊपरी स्तर पर उच्च दाब बनाती है, जहाँ से वायु बाहर बहकर प्रायद्वीपीय भारत पर उष्णकटिबंधीय पुरवा जेट बनाती है।

जेट धारा सिद्धांत: उपोष्ण पछुआ जेट शीत ऋतु में हिमालय के दक्षिण में रहकर मानसून को रोकता है; आरंभिक ग्रीष्म में तिब्बती पठार के पार उत्तर की ओर उसका खिसकना और उष्णकटिबंधीय पुरवा जेट का बनना मानसून के प्रस्फोट से जुड़ा है; इसके लिए यिन (1949) और कोटेश्वरम (1958) के कार्य उद्धृत होते हैं।

आधुनिक मत: कोई एक सिद्धांत मानसून नहीं समझाता; यह ITCZ, ऊष्मा स्रोतों, जेट, ENSO, हिंद महासागर द्विध्रुव और अंतः-मौसमी दोलनों वाला युग्मित महासागर-वायुमंडल-स्थल तंत्र है; प्रत्येक कारक का सापेक्ष महत्व विवादित है।

3. महासागर-वायुमंडल संबंध

एल नीनो दक्षिणी दोलन (ENSO): गर्म एल नीनो घटनाएँ वॉकर परिसंचरण की उठती भुजा को पूर्व की ओर खिसकाकर भारतीय मानसून को कमज़ोर करने की प्रवृत्ति रखती हैं; ला नीना उसे प्रबल करने की; संबंध प्रबल है पर पूर्ण नहीं।

हिंद महासागर द्विध्रुव (IOD): हिंद महासागर में समुद्री सतह तापमान का पूर्व-पश्चिम अंतर, जिसका वर्णन साजी और सहयोगियों (1999) ने किया; धनात्मक IOD (गर्म पश्चिमी हिंद महासागर) भारतीय वर्षा का समर्थन करता है, जैसे 2019 में, और एल नीनो की भरपाई कर सकता है।

मैडेन-जूलियन दोलन (MJO): उष्णकटिबंध के साथ पूर्व की ओर चलने वाला बादलों और वर्षा का स्पंद, लगभग 30–60 दिन की अवधि वाला, जिसे मैडेन और जूलियन (1970 के दशक के आरंभ) ने पहचाना; यह सक्रिय और विराम काल तथा मानसून आगमन को प्रभावित करता है।

सोमाली जेट (फ़िंडलेटर जेट): पूर्वी अफ्रीका के पास निचले स्तर का प्रबल अंतर-विषुवतीय प्रवाह, जिसका वर्णन जे. फ़िंडलेटर (1969) ने किया, जो नमी को भारत के पश्चिमी तट की ओर ले जाता है।

मैस्करीन उच्च दाब: दक्षिणी हिंद महासागर में उच्च दाब कोशिका, जिसकी शक्ति अंतर-विषुवतीय प्रवाह के धक्के को प्रभावित करती है।

4. भारतीय मानसून: आगमन, प्रगति, विराम और वापसी

आगमन: केरल पर आगमन की सामान्य तिथि 1 जून है, जिसकी घोषणा IMD वर्षा, पवन और बहिर्गामी दीर्घ तरंग विकिरण के मानदंडों पर करता है।

दो शाखाएँ: अरब सागर शाखा पश्चिमी घाट से टकराकर पवनाभिमुख भाग (कोंकण, मालाबार) पर भारी पर्वतीय वर्षा और दक्कन पर वृष्टि छाया बनाती है; बंगाल की खाड़ी शाखा अराकान पहाड़ियों और हिमालय से मुड़कर उत्तर-पूर्व (मेघालय के मावसिनराम और चेरापूंजी) में अत्यधिक वर्षा देती है और गंगा मैदान में पश्चिम की ओर बढ़ती है।

प्रगति: IMD द्वारा 2020 में संशोधित सामान्य तिथियों के अनुसार मानसून लगभग 8 जुलाई तक (पहले 15 जुलाई) पूरे देश को ढक लेता है।

मानसून द्रोणी: उत्तर-पश्चिम भारत से बंगाल की खाड़ी के शीर्ष तक निम्न दाब द्रोणी; इसकी स्थिति तय करती है कि वर्षा कहाँ होगी।

विराम: जब द्रोणी हिमालय की तलहटी में खिसकती है तो अधिकांश भारत में वर्षा रुक जाती है पर तलहटी और उत्तर-पूर्व में बाढ़ आती है; उसके दक्षिण लौटने पर सक्रिय काल लौटता है।

मानसून अवदाब: बंगाल की खाड़ी के शीर्ष पर बनकर द्रोणी के साथ पश्चिम-उत्तर-पश्चिम चलने वाले निम्न दाब मध्य और उत्तर भारत में अधिकांश वर्षा लाते हैं।

वापसी: उत्तर-पश्चिम भारत से लगभग 17 सितंबर (संशोधित सामान्य, IMD 2020) से शुरू होकर मध्य अक्टूबर तक पूरी होती है; लौटता मानसून और उत्तर-पूर्व मानसून तमिलनाडु और तटीय आंध्र प्रदेश को अक्टूबर–दिसंबर में वर्षा देते हैं।

शीतकालीन (उत्तर-पूर्व) मानसून: अधिकांश भारत पर शुष्क स्थलीय पवनें; बंगाल की खाड़ी पर नमी लेकर यह कोरोमंडल तट को वर्षा देता है।

5. जेट धाराएँ

परिभाषा: क्षोभसीमा के पास ऊपरी क्षोभमंडल में तेज़ पवनों की संकरी पट्टियाँ, हज़ारों किलोमीटर लंबी, कुछ सौ किलोमीटर चौड़ी, जिनकी गति प्रायः लगभग 100 किमी/घंटा से अधिक और शीत में कहीं अधिक होती है।

कारण: तीव्र क्षैतिज तापमान प्रवणता (तापीय पवन) और हैडली कोशिका में ध्रुवों की ओर चलती वायु का कोणीय संवेग संरक्षण।

ध्रुवीय वाताग्र जेट: लगभग 40°–60° अक्षांश, लगभग 9–12 किमी ऊँचाई पर, ध्रुवीय वाताग्र के साथ; अत्यधिक विसर्पी और शीतोष्ण चक्रवातों को दिशा देता है।

उपोष्ण पछुआ जेट: लगभग 25°–35° अक्षांश, लगभग 12–14 किमी पर, हैडली कोशिका के ध्रुवीय किनारे पर; ध्रुवीय वाताग्र जेट से अधिक स्थिर।

उष्णकटिबंधीय पुरवा जेट: दक्षिणी एशिया और अफ्रीका पर ग्रीष्मकालीन जेट, लगभग 13–16 किमी पर, प्रायद्वीपीय भारत पर लगभग 10°–15° उत्तर के साथ; तिब्बत पर ऊपरी स्तर के उच्च दाब से जुड़ा।

खोज: जापानी मौसमविज्ञानी वासाबुरो ओओइशी ने 1920 के दशक में जापान पर अत्यंत प्रबल ऊपरी पवनें मापीं; द्वितीय विश्व युद्ध में विमानों ने इनका सामना किया, और रॉस्बी के समूह ने 1940 के दशक में इनका अध्ययन किया।

रॉस्बी तरंगें: पछुआ जेट में दीर्घ तरंगें; इनके प्रवर्धन से अवरोधी उच्च दाब, शीत लहरें, ग्रीष्म लहरें और लंबे समय तक टिका मौसम बनता है।

6. जेट धाराएँ और भारतीय मौसम

शीत ऋतु: उपोष्ण पछुआ जेट तिब्बती पठार के चारों ओर बँट जाता है; इसकी दक्षिणी शाखा हिमालय के दक्षिणी ढालों के साथ बहती है और पश्चिमी विक्षोभों को उत्तर-पश्चिम भारत में लाती है, जिससे रबी फसल के लिए उपयोगी शीतकालीन वर्षा होती है।

ग्रीष्म ऋतु: पछुआ जेट कमज़ोर होकर प्रायः जून के आरंभ तक पठार के उत्तर में खिसक जाता है; प्रायद्वीप पर उष्णकटिबंधीय पुरवा जेट बन जाता है; यह परिवर्तन मानसून के प्रस्फोट से निकटता से जुड़ा है।

शरद ऋतु: हिमालय के दक्षिण में पछुआ जेट की वापसी मानसून की वापसी से जुड़ी है।

विमानन और प्रदूषण: पूर्व की ओर जाने वाली उड़ानें ईंधन बचाने के लिए पछुआ जेट का उपयोग करती हैं; जेट धूल और प्रदूषकों को महाद्वीपों के पार भी ले जाते हैं।

7. बनाने योग्य आरेख

मानसून आगमन मानचित्र: भारत बनाएँ, केरल पर 1 जून अंकित करें, फिर उत्तर-पश्चिम की ओर मुड़ती समकाल रेखाएँ: उत्तर-पूर्व पर लगभग 5 जून, कोलकाता और मुंबई पर लगभग 10–11 जून, दिल्ली पर लगभग 27 जून, और पश्चिमी राजस्थान पर 8 जुलाई (IMD की 2020 में संशोधित सामान्य तिथियाँ); अरब सागर और बंगाल की खाड़ी शाखाओं के तीर जोड़ें।

जेट धारा स्थितियाँ: भूमध्य रेखा से 40° उत्तर तक हिमालय और तिब्बती पठार सहित उत्तर-दक्षिण काट बनाएँ; शीत में हिमालय के दक्षिण में पछुआ जेट चिह्न लगाएँ; ग्रीष्म में उसे पठार के उत्तर में ले जाएँ और लगभग 15° उत्तर पर 14 किमी ऊँचाई पर पुरवा जेट जोड़ें।

दो चित्रों वाला मानसून परिसंचरण: ग्रीष्म चित्र में हिंद महासागर से भूमध्य रेखा पार कर दाईं ओर मुड़ती दक्षिण-पश्चिमी पवनें; शीत चित्र में स्थल से समुद्र की ओर उत्तर-पूर्वी पवनें।

8. परीक्षा में उपयोग

10 अंक का उत्तर: जेट धाराओं की परिभाषा, ऊँचाई और अक्षांश सहित तीन मुख्य प्रकार, और भारतीय मौसम पर एक प्रभाव।

15 अंक का उत्तर: भारतीय मानसून के आगमन में तिब्बती पठार और जेट धाराओं की भूमिका, काट आरेख के साथ।

20 अंक का उत्तर: तापीय से आधुनिक तक मानसून के सिद्धांत, ENSO, IOD और MJO, आगमन मानचित्र और यह टिप्पणी कि क्रियाविधि विवादित है।

मुख्य शब्द: विभेदी तापन, ITCZ खिसकाव, तिब्बती ऊष्मा स्रोत, उपोष्ण पछुआ जेट, उष्णकटिबंधीय पुरवा जेट, सोमाली जेट, ENSO, IOD, MJO, मानसून द्रोणी, विराम।

श्रेय: तापीय सिद्धांत के लिए हैली (1686), गतिक सिद्धांत के लिए फ्लोन (1951), उष्णकटिबंधीय पुरवा जेट और तिब्बती तापन के लिए कोटेश्वरम (1958), IOD के लिए साजी और अन्य (1999)।

1. Heat Budget, Temperature and Pressure Belts

उदाहरण 1 (UPSC 2025, 15 अंक): पृथ्वी की वायुमण्डल प्रणाली में ऊर्जा के वितरण एवं संतुलन का परीक्षण कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 4(b)

दृष्टिकोण: प्रश्न ऊर्ध्वाधर संतुलन (इकाइयों में ऊष्मा बजट) और क्षैतिज वितरण (अक्षांशीय अधिशेष-घाटा तथा ध्रुवोन्मुख स्थानांतरण) दोनों माँगता है। उत्तर को परिभाषा, 100 इकाई बजट, अक्षांशीय असंतुलन, स्थानांतरण की विधियाँ और ग्रीनहाउस गैसों से वर्तमान असंतुलन के क्रम में ऊष्मा बजट आरेख के साथ लिखें।

पृथ्वी-वायुमंडल तंत्र लघु तरंगी सूर्यातप (insolation) प्राप्त करता है और उतनी ही मात्रा दीर्घ तरंगी पार्थिव विकिरण के रूप में अंतरिक्ष में लौटा देता है, इसलिए दीर्घकाल में यह न गर्म होता है न ठंडा। इस संतुलन को ऊष्मा बजट (heat budget) कहते हैं।

ऊर्ध्वाधर संतुलन: आने वाले विकिरण की 100 इकाइयों में से (NCERT के आँकड़े) 35 इकाइयाँ बादलों, प्रकीर्णन और हिम द्वारा अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाती हैं, जो ग्रहीय एल्बिडो है। शेष 65 इकाइयों में से 14 वायुमंडल अवशोषित करता है और 51 धरातल को गर्म करती हैं। धरातल अपनी 51 इकाइयाँ लौटाता है: 17 वायुमंडलीय खिड़की से सीधे अंतरिक्ष में जाती हैं और 34 दीर्घ तरंगी विकिरण, संवहन और संघनन की गुप्त ऊष्मा द्वारा वायुमंडल अवशोषित करता है। फिर वायुमंडल अपनी 48 इकाइयाँ अंतरिक्ष में विकिरित करता है, इस प्रकार 17 + 48 = 65 इकाइयाँ बाहर जाती हैं और अवशोषित 65 इकाइयों को संतुलित करती हैं।

आरेख: सूर्य, वायुमंडल की पट्टी और धरातल वाला ऊष्मा बजट आरेख; 35 परावर्तित, 14 वायु द्वारा अवशोषित, 51 धरातल तक पहुँचने वाली, 17 खिड़की से निकलने वाली और 48 वायुमंडल द्वारा विकिरित इकाइयों के तीर।

अक्षांशीय वितरण: लगभग 40° उत्तर और 40° दक्षिण के बीच आने वाला विकिरण जाने वाले विकिरण से अधिक होता है, जिससे अधिशेष बनता है; इन अक्षांशों से ध्रुवों की ओर घाटा होता है।

स्थानांतरण की विधियाँ: सामान्य वायुमंडलीय परिसंचरण (हैडली कोष्ठ, पछुआ पवनें और शीतोष्ण चक्रवात), जलवाष्प में संचित गुप्त ऊष्मा, तथा गल्फ स्ट्रीम और क्यूरोशियो जैसी गर्म महासागरीय धाराएँ अधिशेष ऊर्जा को ध्रुवों की ओर ले जाती हैं।

बढ़ती ग्रीनहाउस गैसें अब अधिक बाहर जाने वाला विकिरण रोक रही हैं, इसलिए बजट में एक छोटा धनात्मक असंतुलन है जो महासागरों को गर्म कर रहा है और हिम को पिघला रहा है। यही ऊर्जा संतुलन मौसम और जलवायु को संचालित करता है।

उदाहरण 2 (UPSC 2023, 15 अंक): ताप व्युत्क्रमण कैसे होता है? समुचित उदाहरणों द्वारा स्थानीय मौसम पर इसके महत्व का वर्णन कीजिये।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 4(c)

दृष्टिकोण: बताइए कि सामान्य ह्रास दर कैसे उलट जाती है, व्युत्क्रमण की दशाएँ और प्रकार (विकिरण, घाटी, वाताग्री, अवतलन), फिर भारतीय और विश्व उदाहरणों के साथ स्थानीय मौसम पर इसके प्रभाव। व्युत्क्रमण परत दिखाने वाला तापमान-ऊँचाई ग्राफ बनाइए।

सामान्यतः क्षोभमंडल में तापमान ऊँचाई के साथ लगभग 6.5°C प्रति किमी की दर से घटता है, जिसे सामान्य ह्रास दर कहते हैं। तापमान व्युत्क्रमण (inversion of temperature) इसकी उलटी दशा है, जिसमें गर्म वायु की परत ठंडी वायु के ऊपर होती है।

यह कैसे होता है: (i) विकिरण या धरातलीय व्युत्क्रमण लंबी, स्वच्छ और शांत शीत रातों में बनता है, जब धरातल पार्थिव विकिरण द्वारा तेजी से ऊष्मा खोकर अपने संपर्क की वायु को ठंडा कर देता है। (ii) घाटी व्युत्क्रमण तब होता है जब रात में ठंडी, भारी वायु पहाड़ी ढालों से नीचे बहकर घाटी के तल में जमा हो जाती है और गर्म वायु ऊपर रहती है। (iii) वाताग्री व्युत्क्रमण वहाँ बनता है जहाँ वाताग्र पर गर्म वायु ठंडी वायुराशि के ऊपर चढ़ जाती है। (iv) अवतलन व्युत्क्रमण तब विकसित होता है जब उपोष्ण उच्च दाब में नीचे उतरती वायु रुद्धोष्म रूप से गर्म होकर ठंडी धरातलीय वायु के ऊपर स्थित हो जाती है।

आरेख: x-अक्ष पर तापमान और y-अक्ष पर ऊँचाई वाला ग्राफ; सामान्य ढाल वाली रेखा, जो धरातल के पास दाईं ओर मुड़कर व्युत्क्रमण परत दिखाती है, नीचे कोहरा अंकित।

स्थानीय मौसम पर महत्त्व: व्युत्क्रमण निचली वायु को स्थिर बना देता है, जिससे ऊर्ध्वाधर मिश्रण रुक जाता है। दिसंबर-जनवरी में सिंधु-गंगा मैदान में कोहरा बनता है, जिससे उड़ानें और रेलगाड़ियाँ बाधित होती हैं; धुआँ और धूल फँस जाते हैं, जिससे दिल्ली का शीतकालीन धूम-कोहरा (smog) बढ़ जाता है। घाटी तल में पाला फसलों को नुकसान पहुँचाता है, इसीलिए हिमालय और नीलगिरि में चाय बागान और फलोद्यान ढालों पर लगाए जाते हैं।

अवतलन व्युत्क्रमण बादल बनने से रोकते हैं और अटाकामा जैसे पश्चिमी तटीय मरुस्थलों की शुष्क जलवायु बनाए रखते हैं, और इन्होंने लॉस एंजिलिस के प्रकाश-रासायनिक धूम-कोहरे को फँसाया।

अतः व्युत्क्रमण दृश्यता, वायु गुणवत्ता और कृषि पर शक्तिशाली नियंत्रण है।

उदाहरण 3 (UPSC 2022, 15 अंक): तापमान में अल्पकालिक परिवर्तनों का सम्बन्ध किस प्रकार पृथ्वी के धरातल एवं वायुमण्डल के सौर्यिक ऊर्जा प्राप्ति एवं व्यय तंत्र से सम्बन्धित है। वर्णन कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 4(b)

दृष्टिकोण: अल्पकालिक परिवर्तन का अर्थ तापमान के दैनिक और दिन-प्रतिदिन के परिवर्तन हैं; इन्हें आने वाले सूर्यातप और जाने वाले पार्थिव विकिरण के संतुलन, अधिकतम और न्यूनतम तापमान के समय-अंतराल और इसे बदलने वाले कारकों द्वारा समझाइए। सूर्यातप, बहिर्गामी विकिरण और तापमान का दैनिक वक्र बनाइए।

वायु मुख्यतः नीचे से गर्म होती है। सूर्य लघु तरंगी सूर्यातप (insolation) से धरातल को गर्म करता है, और धरातल दीर्घ तरंगी विकिरण, चालन, संवहन और गुप्त ऊष्मा द्वारा वायु को ऊष्मा देता है। तापमान का अल्पकालिक परिवर्तन, मुख्यतः दैनिक चक्र (diurnal cycle), प्राप्त और खोई गई ऊर्जा के बदलते संतुलन का अनुसरण करता है।

दिन में वृद्धि: सूर्योदय के बाद सूर्यातप बहिर्गामी विकिरण से अधिक हो जाता है और धरातल गर्म होता है। सूर्यातप दोपहर में चरम पर होता है, पर धरातल कुछ घंटों तक खोने से अधिक प्राप्त करता रहता है, इसलिए वायु का अधिकतम तापमान लगभग 2–3 बजे अपराह्न आता है। इसे तापमान का विलंब (lag of temperature) कहते हैं।

रात में गिरावट: सूर्यास्त के बाद सूर्यातप नहीं होता, धरातल विकिरण करता रहता है और ठंडा होता है, और संपर्क की वायु चालन द्वारा ठंडी होती है। तापमान सूर्योदय से ठीक पहले न्यूनतम होता है।

आरेख: 24 घंटे का ग्राफ जिसमें दोपहर में चरम वाला सूर्यातप वक्र, अपेक्षाकृत सपाट बहिर्गामी विकिरण वक्र, और लगभग 2–3 बजे अपराह्न चरम तथा सूर्योदय के पास न्यूनतम वाला वायु तापमान वक्र हो, अधिशेष और घाटा छायांकित।

परिसर को बदलने वाले कारक: स्वच्छ, शुष्क वायु तीव्र तापन और रात में तीव्र शीतलन होने देती है, इसलिए थार और सहारा में दैनिक तापांतर बड़ा होता है। बादल और आर्द्रता बहिर्गामी विकिरण को अवशोषित करते हैं, इसलिए मानसून में तटीय मुंबई या कोच्चि का तापांतर छोटा होता है। उच्च विशिष्ट ऊष्मा के कारण जल धीरे गर्म और ठंडा होता है, इसलिए महासागरों और तटों पर परिवर्तन कम होता है।

दिन-प्रतिदिन का परिवर्तन: वायुराशियों का अभिवहन, मेघ आवरण और वर्षा भी तापमान बदलते हैं, जैसे पश्चिमी विक्षोभ उत्तर भारत में ठंडे दिन लाता है।

अतः तापमान का अल्पकालिक परिवर्तन धरातलीय ऊर्जा संतुलन का प्रतिबिंब है।

उदाहरण 4 (UPSC 2016, 10 अंक): सूर्यातपन और ताप के बीच विभेदन कीजिए और असंगत ताप को स्पष्ट कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(b)

दृष्टिकोण: दोनों शब्दों में बिंदुवार अंतर कीजिए (कारण और प्रभाव, प्रकृति, मापन, वितरण), फिर धनात्मक और ऋणात्मक उदाहरणों के साथ असंगत तापमान को परिभाषित कीजिए। जनवरी की समविसंगति रेखाओं का विश्व मानचित्र बनाइए।

सूर्यातप (insolation) पृथ्वी के धरातल पर प्राप्त आने वाला लघु तरंगी सौर विकिरण है, जबकि तापमान (temperature) किसी पिंड या वायु की उष्णता की मात्रा है।

अंतर: (i) सूर्यातप कारण है, तापमान प्रभाव; (ii) सूर्यातप वाट प्रति वर्ग मीटर में मापा जाता है, तापमान °C में; (iii) सूर्यातप सूर्य के कोण, दिन की लंबाई और वायुमंडल की पारदर्शिता पर निर्भर है, जबकि तापमान ऊँचाई, समुद्र से दूरी, महासागरीय धाराओं और पवनों पर भी निर्भर है; (iv) अधिकतम तापमान अधिकतम सूर्यातप से पीछे रहता है, दैनिक रूप में (लगभग 2 बजे अपराह्न) और मौसमी रूप में भी (उत्तरी महाद्वीपों पर जून के स्थान पर जुलाई)।

असंगत तापमान (anomalous temperature): किसी स्थान के औसत तापमान और उसके अक्षांश के औसत तापमान का अंतर। समान विसंगति वाले स्थानों को मिलाने वाली रेखाओं को समविसंगति रेखाएँ (isanomals) कहते हैं।

मानचित्र: जनवरी की समविसंगति रेखाओं वाला विश्व रेखा-मानचित्र, जिसमें नॉर्वे तट और उत्तरी अटलांटिक पर धनात्मक विसंगति तथा उत्तर-पूर्वी साइबेरिया पर केंद्रित ऋणात्मक विसंगति हो।

धनात्मक विसंगति वहाँ होती है जहाँ कोई स्थान अपने अक्षांशीय औसत से गर्म होता है, जैसे जनवरी में नॉर्वे का तट, जिसे उत्तरी अटलांटिक ड्रिफ्ट गर्म रखती है। ऋणात्मक विसंगति वहाँ होती है जहाँ स्थान अधिक ठंडा होता है, जैसे शीत ऋतु में वर्खोयांस्क के आसपास उत्तर-पूर्वी साइबेरिया।

अतः विसंगतियाँ तापमान के अक्षांश-इतर नियंत्रकों को प्रकट करती हैं।

2. Atmospheric Circulation, Planetary and Local Winds

उदाहरण 5 (UPSC 2025, 10 अंक): वायुराशियों एवं स्थानीय पवनों में संबंध की व्याख्या कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(d)

दृष्टिकोण: दोनों शब्दों को परिभाषित कीजिए, फिर संबंध को तीन रूपों में दिखाइए: स्रोत प्रदेश की वायुराशि के संचलन के रूप में स्थानीय पवनें, उच्चावच द्वारा रूपांतरित वायुराशियाँ, और वायुराशि सीमाओं पर उत्पन्न पवनें, प्रत्येक का एक उदाहरण। भूमध्यसागरीय स्थानीय पवनों का रेखा-मानचित्र बनाइए।

वायुराशि (air mass) वायु का एक विशाल पिंड है जिसमें स्रोत प्रदेश से प्राप्त लगभग समान तापमान और आर्द्रता होती है (बर्जरॉन, 1928)। स्थानीय पवनें (local winds) किसी विशेष प्रदेश और ऋतु तक सीमित छोटे पैमाने की पवनें हैं। अधिकांश स्थानीय पवनें स्थानीय दाब और उच्चावच दशाओं में गतिशील वायुराशियाँ या उनके भाग होती हैं।

गतिशील वायुराशियों के रूप में स्थानीय पवनें: उत्तर-पश्चिम भारत की लू थार की गर्म, शुष्क महाद्वीपीय उष्णकटिबंधीय (cT) वायु है; सिरोको सहारा की cT वायु है जिसे भूमध्यसागरीय अवदाब उत्तर की ओर खींचते हैं।

उच्चावच द्वारा रूपांतरित वायुराशियाँ: आल्प्स की फॉन और रॉकीज की चिनूक आर्द्र समुद्री वायु हैं जो पवनाभिमुख ढाल पर नमी खोकर उतरते समय रुद्धोष्म रूप से गर्म हो जाती हैं। मिस्ट्रल और बोरा हिमाच्छादित उच्चभूमियों से बहने वाली ठंडी महाद्वीपीय ध्रुवीय (cP) वायु हैं।

मानचित्र: भूमध्य सागर का रेखा-चित्र जिसमें रोन घाटी में मिस्ट्रल, एड्रियाटिक तट पर बोरा और सहारा से सिसिली व इटली की ओर सिरोको अंकित हो।

वायुराशि सीमाओं पर पवनें: पश्चिम बंगाल और असम की नॉरवेस्टर (कालबैसाखी) वहाँ उत्पन्न होती हैं जहाँ बंगाल की खाड़ी की आर्द्र वायु शुष्क महाद्वीपीय वायु के नीचे होती है।

अतः स्थानीय पवनें वायुराशियों के गुणों और उनके रूपांतरण की प्रादेशिक अभिव्यक्ति हैं।

उदाहरण 6 (UPSC 2025, 20 अंक): वायुमण्डल की त्रिकोशिकीय परिसंचरण प्रणाली के निर्माण का परीक्षण कीजिए। पृथ्वी को एक जीवित ग्रह बनाने में इसके महत्त्व का सोदाहरण वर्णन कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: पहले बताइए कि तीन कोष्ठ कैसे बनते हैं (तापीय हैडली और ध्रुवीय कोष्ठ, अप्रत्यक्ष फेरल कोष्ठ, कोरिऑलिस बल की भूमिका), फिर जीवन के लिए उनका महत्त्व: ऊष्मा और नमी का स्थानांतरण, वर्षा और मरुस्थल पेटियाँ, महासागरीय धाराएँ और उत्प्रवाह, उदाहरणों सहित। त्रि-कोष्ठीय आरेख बनाइए।

असमान तापन से उष्ण कटिबंध में विकिरण अधिशेष और ध्रुवों के निकट घाटा बनता है। वायुमंडल इस असंतुलन को त्रि-कोष्ठीय परिसंचरण (tricellular circulation) द्वारा दूर करता है, जिसमें प्रत्येक गोलार्ध में तीन कोष्ठ हैं; यह हैडली (1735) और फेरल (1856) के विचारों पर आधारित है।

निर्माण: घूर्णनशील पृथ्वी पर एक अकेला विषुवत-से-ध्रुव कोष्ठ टिक नहीं सकता, क्योंकि कोरिऑलिस बल ध्रुवोन्मुख वायु को पछुआ पवनों में मोड़ देता है। (i) हैडली कोष्ठ (0°–30°) तापीय प्रत्यक्ष है: वायु ITCZ में ऊपर उठती है, ऊपर ध्रुवों की ओर बहती है, 30° के पास नीचे उतरकर उपोष्ण उच्च दाब बनाती है और व्यापारिक पवनों के रूप में लौटती है। (ii) ध्रुवीय कोष्ठ (60°–90°) भी तापीय है: ठंडी वायु ध्रुवों पर नीचे उतरकर ध्रुवीय पूर्वी पवनों के रूप में बाहर जाती है और उपध्रुवीय निम्न दाब पर ऊपर उठती है। (iii) फेरल कोष्ठ (30°–60°) अप्रत्यक्ष है, जो अपने दोनों ओर के कोष्ठों द्वारा चलता है; धरातलीय वायु पछुआ पवनों के रूप में ध्रुवों की ओर जाती है।

आरेख: 0°, 30°, 60° और 90° अंकित ग्लोब; एक ओर प्रत्येक गोलार्ध में हैडली, फेरल और ध्रुवीय नामांकित तीन लूप, दाब पेटियाँ (L, H, L, H) और धरातलीय पवनें (व्यापारिक, पछुआ, ध्रुवीय पूर्वी)।

जीवित ग्रह के लिए महत्त्व: ये कोष्ठ अधिशेष ऊष्मा और गुप्त ऊष्मा को ध्रुवों की ओर ले जाते हैं, जिससे उष्ण कटिबंध रहने योग्य और उच्च अक्षांश अपेक्षाकृत गर्म रहते हैं।

ये वर्षा पेटियाँ बनाते हैं। ऊपर उठती वायु अमेज़न और कांगो के विषुवतीय वर्षावन देती है; 30° पर नीचे उतरती वायु सहारा, थार और अटाकामा बनाती है; पछुआ पवनें उत्तर-पश्चिम यूरोप में और पश्चिमी विक्षोभों के माध्यम से उत्तर-पश्चिम भारत में रबी फसल के लिए शीतकालीन वर्षा लाती हैं।

धरातलीय पवनें गल्फ स्ट्रीम जैसी महासागरीय धाराएँ चलाती हैं और पेरू के तट पर उत्प्रवाह (upwelling) करती हैं, जिससे समृद्ध मत्स्य क्षेत्र बनते हैं। कोष्ठों का मौसमी खिसकाव भूमध्यसागरीय जलवायु और मानसून देता है, जो भारत की खेती का पोषण करता है।

यह मॉडल सरलीकृत है, क्योंकि रॉस्बी तरंगें और जेट धाराएँ मध्य अक्षांशीय प्रवाह को बेहतर समझाती हैं, पर विश्व जलवायु और जीवन के वितरण की व्याख्या के लिए यह अब भी सर्वोत्तम ढाँचा है।

उदाहरण 7 (UPSC 2023, 10 अंक): "भू-विक्षेपी वायु क्या है"? वायुदाब ढाल एवं वायु परिसंचरण के मध्य सम्बन्ध को स्पष्ट कीजिये।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(a)

दृष्टिकोण: भूविक्षेपी पवन को दाब प्रवणता और कोरिऑलिस बल के संतुलन के रूप में परिभाषित कीजिए, फिर बताइए कि दाब ढाल पवन की गति और दिशा को कैसे नियंत्रित करता है, और धरातल के पास घर्षण इसे कैसे बदलता है। बल संतुलन सहित समदाब रेखाएँ बनाइए।

भूविक्षेपी पवन (geostrophic wind) मुक्त वायुमंडल में सीधी समदाब रेखाओं के समानांतर चलने वाली पवन है, जहाँ दाब प्रवणता बल (pressure gradient force) कोरिऑलिस बल से पूर्णतः संतुलित होता है और घर्षण नगण्य होता है। उत्तरी गोलार्ध में निम्न दाब इसके बाईं ओर रहता है।

दाब ढाल (barometric slope): क्षैतिज दूरी पर दाब के परिवर्तन की दर, जिसे समदाब रेखाओं के अंतराल से दिखाया जाता है।

वायु परिसंचरण से संबंध: (i) वायु उच्च दाब से निम्न दाब की ओर चलती है, इसलिए ढाल प्रवाह की मूल दिशा तय करता है; (ii) ढाल जितना तीव्र होगा, समदाब रेखाएँ उतनी पास होंगी और पवन उतनी तेज होगी, जैसे उष्णकटिबंधीय चक्रवातों में; (iii) मंद ढाल, जैसे डोलड्रम और उपोष्ण उच्च दाब में, शांत या मंद पवनें देता है।

आरेख: सीधी समानांतर समदाब रेखाएँ, निम्न दाब की ओर दाब प्रवणता का तीर, उसके विपरीत कोरिऑलिस का तीर, और समदाब रेखाओं के समानांतर भूविक्षेपी पवन; नीचे समदाब रेखाओं को कोण पर काटता धरातलीय पवन का तीर।

धरातल के पास घर्षण पवन को धीमा करता है, जिससे कोरिऑलिस बल कमजोर पड़ता है, इसलिए वायु निम्न दाब की ओर समदाब रेखाओं को काटती है। इससे बायज़ बैलट नियम के अनुरूप चक्रवातों में अंतर्प्रवाह और प्रतिचक्रवातों से बहिर्प्रवाह होता है।

अतः दाब ढाल परिसंचरण को चलाता है, जबकि घूर्णन और घर्षण उसकी दिशा को आकार देते हैं।

उदाहरण 8 (UPSC 2023, 20 अंक): स्थानीय पवनों की उत्पत्ति के कारण क्या हैं? समुचित उदाहरण दे कर विभिन्न क्षेत्रों में प्रचलित मौसम एवं जलवायु पर इनके महत्व की चर्चा कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: स्थानीय पवनों को कारण के आधार पर वर्गीकृत कीजिए (तापीय, रुद्धोष्म या फॉन, अवरोही, चक्रवात द्वारा मरुस्थलीय वायु का खिंचाव, संवहनीय) उदाहरणों सहित, फिर मौसम और जलवायु पर उनके सकारात्मक और नकारात्मक महत्त्व की चर्चा कीजिए। फॉन प्रभाव की परिच्छेदिका बनाइए।

स्थानीय पवनें (local winds) छोटे पैमाने की पवनें हैं जो सीमित क्षेत्र में थोड़े समय या किसी ऋतु में चलती हैं, और ग्रहीय दाब पेटियों के बजाय तापमान, दाब और उच्चावच के स्थानीय अंतरों से उत्पन्न होती हैं।

उत्पत्ति के कारण: (i) स्थल और जल या ढालों और घाटियों का विभेदी तापन स्थल और समुद्री समीर तथा पर्वत-घाटी पवनें देता है; (ii) पर्वतों के पवनविमुख ढाल पर उतरती वायु का रुद्धोष्म तापन फॉन (आल्प्स) और चिनूक (रॉकीज) देता है; (iii) हिमाच्छादित पठारों से ठंडी, भारी वायु का अवरोही (katabatic) प्रवाह मिस्ट्रल (रोन घाटी) और बोरा (एड्रियाटिक) देता है; (iv) गुजरते अवदाब मरुस्थलीय वायु को बाहर खींचते हैं, जैसे सिरोको, खमसिन और लू; (v) प्रबल संवहनीय अस्थिरता नॉरवेस्टर जैसी झंझा पवनें उत्पन्न करती है।

आरेख: पर्वत परिच्छेदिका जिसमें पवनाभिमुख ढाल पर आर्द्र वायु ऊपर उठती है (बादल और वर्षा), और पवनविमुख ढाल पर शुष्क वायु उतरकर गर्म होती है, फॉन या चिनूक नामांकित।

मौसम और जलवायु पर महत्त्व: समुद्री समीर चेन्नई और मुंबई जैसे तटीय नगरों की गर्मी को संतुलित करती है। चिनूक हिम पिघलाकर कनाडा के प्रेयरी में चराई की अवधि बढ़ाती है। कालबैसाखी की बौछारें असम और पश्चिम बंगाल में चाय, जूट और धान के लिए सहायक हैं, और आम्र वर्षा (mango showers) केरल और तटीय कर्नाटक में आम पकाने में मदद करती है।

नकारात्मक प्रभाव भी उतने ही महत्त्वपूर्ण हैं। लू गंगा मैदान में लू लगने (heat stroke) का कारण बनती है; फॉन और सांता आना पवनें आल्प्स और कैलिफोर्निया में आग का खतरा बढ़ाती हैं; मिस्ट्रल दक्षिणी फ्रांस में फसलों को नुकसान पहुँचाती है, जहाँ किसान वायुरोधी पेड़ लगाते हैं; सिरोको सिसिली में धूल और उमस भरी गर्मी लाती है; हरमट्टन पश्चिम अफ्रीका में फसलों को सुखाती है पर उमस से राहत देती है।

अवरोही पवनें घाटी में पाला भी बनाती हैं, जिससे हिमाचल प्रदेश और कश्मीर के फलोद्यान प्रभावित होते हैं।

अतः स्थानीय पवनें प्रादेशिक जलवायु को विशिष्ट स्वरूप देती हैं, और उन्हें समझना ताप-लहर चेतावनी, फसल नियोजन और अग्नि प्रबंधन में सहायक है।

उदाहरण 9 (UPSC 2019, 20 अंक): वायुमंडलीय परिसंचरण के त्रि-कोशिकीय मॉडल की विस्तार से विवेचना कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: मॉडल की विस्तार से चर्चा कीजिए: इसका आधार (ऊष्मा असंतुलन और घूर्णन), प्रत्येक कोष्ठ अपनी दाब पेटियों और धरातलीय पवनों सहित, मौसमी खिसकाव, तथा इसकी सीमाएँ और बाद के सुधार। दाब पेटियों और पवनों सहित त्रि-कोष्ठीय मॉडल बनाइए।

त्रि-कोष्ठीय मॉडल (tri-cellular model) वायुमंडल के सामान्य परिसंचरण को प्रत्येक गोलार्ध में तीन याम्योत्तर कोष्ठों के रूप में बताता है। जॉर्ज हैडली (1735) ने प्रति गोलार्ध एक तापीय कोष्ठ प्रस्तावित किया; विलियम फेरल (1856) ने मध्य अक्षांशीय कोष्ठ जोड़ा, जिससे मानक पुस्तकों में मिलने वाली तीन-कोष्ठ योजना बनी।

आधार: उष्ण कटिबंध में विकिरण अधिशेष और ध्रुवों पर घाटा होता है, इसलिए ऊष्मा को ध्रुवों की ओर जाना पड़ता है। घूर्णनशील पृथ्वी पर कोरिऑलिस बल ध्रुवोन्मुख वायु को मोड़ देता है, जिससे एक कोष्ठ तीन में टूट जाता है।

हैडली कोष्ठ (0°–30°): तापीय प्रत्यक्ष कोष्ठ। विषुवत पर गर्म वायु ITCZ में ऊपर उठकर विषुवतीय निम्न दाब बनाती है; यह ऊपर ध्रुवों की ओर बहती है, ठंडी होती है, अभिसरित होकर 30° के पास नीचे उतरती है और उपोष्ण उच्च दाब बनाती है। धरातलीय वायु उत्तर-पूर्वी और दक्षिण-पूर्वी व्यापारिक पवनों के रूप में लौटती है।

फेरल कोष्ठ (30°–60°): पड़ोसी कोष्ठों द्वारा चालित तापीय अप्रत्यक्ष कोष्ठ, जिसमें धरातलीय वायु उपोष्ण उच्च दाब से पछुआ पवनों के रूप में ध्रुवों की ओर जाती है और 60° के पास उपध्रुवीय निम्न दाब पर ऊपर उठती है।

ध्रुवीय कोष्ठ (60°–90°): ठंडी, भारी वायु ध्रुवों पर नीचे उतरकर ध्रुवीय उच्च दाब बनाती है और ध्रुवीय पूर्वी पवनों के रूप में विषुवत की ओर बहती है; पछुआ पवनों से इनका मिलन ध्रुवीय वाताग्र (polar front) बनाता है।

आरेख: 0°, 30°, 60° और 90° पर विभाजित ग्लोब; प्रत्येक गोलार्ध में हैडली, फेरल और ध्रुवीय कोष्ठों के ऊर्ध्वाधर लूप, 0° और 60° पर L, 30° और 90° पर H, व्यापारिक, पछुआ और ध्रुवीय पूर्वी पवनों के धरातलीय तीर, तथा 30° और 60° के पास जेट चिह्न।

मौसमी खिसकाव: कोष्ठ सूर्य की लंबवत किरणों के साथ लगभग 5–10° खिसकते हैं, जो भूमध्यसागरीय शीतकालीन वर्षा और भारतीय मानसून की व्याख्या करता है।

सीमाएँ: वास्तविकता में फेरल कोष्ठ बंद लूप के रूप में नहीं होता; रॉस्बी (1940 का दशक) और पाल्मेन ने दिखाया कि मध्य अक्षांशों में ऊष्मा स्थानांतरण मुख्यतः ऊपरी वायु की रॉस्बी तरंगों, जेट धाराओं और गतिशील चक्रवातों द्वारा होता है। स्थल-जल विषमता भी पेटियों को साइबेरियाई उच्च दाब जैसे कोष्ठों में तोड़ देती है।

सरलीकरण के बावजूद, यह मॉडल पृथ्वी पर दाब, पवन और वर्षा के व्यापक कटिबंधों की व्याख्या करता है।

उदाहरण 10 (UPSC 2017, 20 अंक): धरातल पर वायु गति को नियंत्रित करने वाले बलों की विवेचना कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 2(a)

दृष्टिकोण: क्षैतिज वायु संचलन को नियंत्रित करने वाले प्रत्येक बल (दाब प्रवणता, कोरिऑलिस, घर्षण, अभिकेंद्री त्वरण, और ऊर्ध्वाधर गति के लिए गुरुत्व) की चर्चा कीजिए और बताइए कि उनके संयोजन भूविक्षेपी, प्रवणता और धरातलीय पवनें कैसे बनाते हैं, उदाहरणों सहित। बल-संतुलन आरेख बनाइए।

पवन उच्च दाब से निम्न दाब की ओर क्षैतिज रूप से चलती वायु है। इसकी गति और दिशा बलों के एक समूह द्वारा नियंत्रित होती है, जिनका संतुलन ऊँचाई और अक्षांश के साथ बदलता है।

दाब प्रवणता बल (pressure gradient force): मुख्य चालक बल, जो समदाब रेखाओं के लंबवत उच्च से निम्न दाब की ओर कार्य करता है। समदाब रेखाएँ जितनी पास होंगी, पवन उतनी तेज होगी, जैसे उष्णकटिबंधीय चक्रवात के केंद्र में।

कोरिऑलिस बल (Coriolis force): पृथ्वी के घूर्णन के कारण एक आभासी बल, जिसका वर्णन कोरिऑलिस (1835) ने किया और फेरल ने पवनों पर लागू किया। यह गतिशील वायु को उत्तरी गोलार्ध में दाईं ओर और दक्षिणी में बाईं ओर मोड़ता है, दिशा बदलता है पर गति नहीं, और पवन की गति तथा अक्षांश की ज्या के समानुपाती होता है। विषुवत पर यह शून्य होता है, इसीलिए उष्णकटिबंधीय चक्रवात उसके लगभग 5° के भीतर शायद ही बनते हैं।

घर्षण (friction): धरातल निचले 1–2 किमी में पवन को धीमा करता है। धीमी पवन का अर्थ है कमजोर कोरिऑलिस बल, इसलिए धरातलीय पवनें निम्न दाब की ओर कोण पर समदाब रेखाओं को काटती हैं, समुद्र की अपेक्षा स्थल पर अधिक।

अभिकेंद्री त्वरण (centripetal acceleration): जहाँ समदाब रेखाएँ वक्र होती हैं, एक शुद्ध आंतरिक बल वायु को निम्न और उच्च दाबों के चारों ओर घुमाता है, जिससे उत्तरी गोलार्ध में चक्रवातों में घड़ी की विपरीत दिशा में अंतर्प्रवाह और प्रतिचक्रवातों से घड़ी की दिशा में बहिर्प्रवाह होता है।

गुरुत्व (gravity) वायुमंडल को पृथ्वी से बाँधे रखता है और ऊर्ध्वाधर दाब प्रवणता से संतुलित होकर उसे द्रवस्थैतिक संतुलन में रखता है, जिससे ऊर्ध्वाधर गति नियंत्रित होती है।

आरेख: तीन पैनल: सीधी समदाब रेखाओं के समानांतर भूविक्षेपी पवन, संतुलित दाब प्रवणता और कोरिऑलिस तीरों सहित; निम्न दाब के चारों ओर प्रवणता पवन; घर्षण तीर सहित समदाब रेखाओं को काटती धरातलीय पवन।

परिणामी पवनें: ऊपर भूविक्षेपी पवन (दाब प्रवणता = कोरिऑलिस), वक्र समदाब रेखाओं के साथ प्रवणता पवन, और घर्षण से रूपांतरित धरातलीय पवन। इनका संयोजन व्यापारिक, पछुआ और चक्रवातीय प्रवाहों की व्याख्या करता है, जिसका सार बायज़ बैलट नियम (1857) में है।

ये बल मिलकर उच्च से निम्न दाब के सरल प्रवाह को जटिल वैश्विक परिसंचरण में बदल देते हैं।

उदाहरण 11 (UPSC 2015, 15 अंक): वायुमंडल के उत्तर-दक्षिणी परिसंचरण को और विश्व की जलवायु में उसके महत्त्व को स्पष्ट कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 4(c)

दृष्टिकोण: याम्योत्तर (उत्तर-दक्षिण) परिसंचरण को याम्योत्तर तल के ऊर्ध्वाधर कोष्ठों के रूप में समझाइए, इसकी आंचलिक प्रवाह से तुलना कीजिए, फिर ऊष्मा स्थानांतरण, दाब और पवन पेटियों, वर्षा कटिबंधों और जलवायु प्रदेशों के लिए इसका महत्त्व बताइए। कोष्ठों का याम्योत्तर अनुप्रस्थ काट बनाइए।

याम्योत्तर परिसंचरण (meridional circulation) याम्योत्तरों के साथ वायु का उत्तर-दक्षिण संचलन है, जो विषुवत और ध्रुवों के बीच ऊर्ध्वाधर कोष्ठों में होता है। यह आंचलिक परिसंचरण (zonal circulation) से भिन्न है, जो पछुआ और व्यापारिक पवनों का पूर्व-पश्चिम प्रवाह या प्रशांत पर वॉकर कोष्ठ है।

संरचना: प्रत्येक गोलार्ध में हैडली कोष्ठ (0°–30°) वायु को ITCZ पर ऊपर, ऊपर-ऊपर ध्रुवों की ओर और उपोष्ण उच्च दाब पर नीचे ले जाता है; अप्रत्यक्ष फेरल कोष्ठ (30°–60°) धरातलीय वायु को पछुआ के रूप में ध्रुवों की ओर ले जाता है; ध्रुवीय कोष्ठ (60°–90°) ठंडी वायु को विषुवत की ओर लौटाता है।

आरेख: ध्रुव से ध्रुव तक उत्तर-दक्षिण अनुप्रस्थ काट, जिसमें प्रत्येक गोलार्ध के तीन लूप, विषुवत पर अधिक ऊँचा क्षोभसीमा, ITCZ, उपोष्ण उच्च दाब, ध्रुवीय वाताग्र और जेट धाराओं की स्थितियाँ हों।

विश्व जलवायु में महत्त्व: (i) यह अधिशेष ऊष्मा और नमी को उष्ण कटिबंध से ध्रुवों की ओर ले जाता है, जिससे उष्ण कटिबंध अत्यधिक गर्म नहीं होता; (ii) यह दाब पेटियाँ और ग्रहीय पवनें बनाता है; (iii) यह वर्षा कटिबंध तय करता है, ऊपर उठती वायु के नीचे विषुवतीय वर्षावन और 30° के पास नीचे उतरती वायु के नीचे सहारा, कालाहारी और थार; (iv) ध्रुवीय वाताग्र पर वाताग्री चक्रवात पश्चिमी यूरोप को वर्षा देते हैं।

(v) इसका मौसमी खिसकाव संक्रमणकालीन जलवायु उत्पन्न करता है, जैसे ITCZ के उत्तर खिसकने पर भूमध्यसागरीय शीतकालीन वर्षा और भारतीय ग्रीष्मकालीन मानसून।

चूँकि मध्य अक्षांशीय स्थानांतरण मुख्यतः रॉस्बी तरंगों और भंवरों द्वारा होता है, याम्योत्तर मॉडल एक सरलीकरण है, पर यह जलवायु वर्गीकरण का आधार बना हुआ है।

उदाहरण 12 (UPSC 2014, 10 अंक): 'सिरोको' और 'मिस्ट्रल' के प्रमुख लक्षणों की विवेचना कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(b)

दृष्टिकोण: प्रत्येक पवन की उत्पत्ति, दिशा, ऋतु, प्रकृति और प्रभाव बताइए, फिर संक्षेप में तुलना कीजिए (गर्म और आर्द्र बनाम ठंडी और शुष्क)। दोनों पवनों को दिखाने वाला भूमध्य सागर का रेखा-मानचित्र बनाइए।

सिरोको (sirocco) और मिस्ट्रल (mistral) भूमध्यसागरीय प्रदेश की दो विपरीत स्थानीय पवनें हैं, जो दोनों शीत और वसंत ऋतु में भूमध्य सागर के साथ पूर्व की ओर बढ़ते अवदाबों से जुड़ी हैं।

सिरोको: सहारा से उत्तरी अफ्रीका, सिसिली और दक्षिणी इटली की ओर चलने वाली गर्म, शुष्क, धूल भरी दक्षिणी या दक्षिण-पूर्वी पवन, मुख्यतः वसंत में। पूर्व की ओर बढ़ते अवदाबों के अग्र भाग में यह उत्तर की ओर खिंचती है। समुद्र पार करते हुए यह नमी ग्रहण कर गर्म और आर्द्र हो जाती है, जो लोगों के लिए कष्टदायक और अंगूर तथा जैतून के लिए हानिकारक है। वर्षा के साथ गिरती सहारा की लाल धूल 'रक्त वर्षा' (blood rain) देती है। इसी प्रकार की पवनें मिस्र में खमसिन और स्पेन में लेवेचे हैं।

मानचित्र: भूमध्य सागर का रेखा-चित्र जिसमें रोन घाटी से लायंस की खाड़ी तक मिस्ट्रल का तीर और सहारा से सिसिली व दक्षिणी इटली तक सिरोको का तीर हो।

मिस्ट्रल: शीत और वसंत में रोन घाटी से लायंस की खाड़ी तक कीप की तरह नीचे बहने वाली ठंडी, शुष्क, तेज उत्तरी पवन, जब मध्य फ्रांस पर उच्च दाब और जेनोआ की खाड़ी पर अवदाब होता है। यह स्वच्छ आकाश लाती है पर पाला और फसल हानि भी, इसलिए प्रोवांस के किसान सरू (cypress) के वायुरोधी वृक्ष लगाते हैं।

अतः सिरोको मरुस्थल से उत्पन्न गर्म पवन है, जबकि मिस्ट्रल ठंडी अवरोही (katabatic) पवन है।

3. Atmospheric Stability, Air Masses and Frontogenesis

उदाहरण 13 (UPSC 2026, 20 अंक): तड़ित झंझा की सामान्य विशेषताएं और संरचना का वर्णन कीजिए तथा तड़ित झंझा का उपयुक्त वर्गीकरण सुझाइए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: पहले सामान्य लक्षण बताइए, फिर तीन-चरणीय जीवन चक्र के माध्यम से संरचना (मेघ, ऊर्ध्व और अधोमुखी धाराएँ, आवेश परतें), और अंत में उत्पत्ति तथा संगठन के आधार पर वर्गीकरण सुझाइए, भारतीय और विश्व उदाहरणों सहित। परिपक्व तड़ित्-झंझा कोष्ठ का नामांकित अनुप्रस्थ काट बनाइए।

तड़ित्-झंझा (thunderstorm) कपासी-वर्षी (cumulonimbus) मेघ द्वारा उत्पन्न स्थानीय तूफान है जिसके साथ सदैव तड़ित और गर्जन होते हैं। यह तब बनता है जब सप्रतिबंध अस्थिर वायुमंडल में गर्म, आर्द्र वायु इतनी प्रबलता से उठाई जाती है कि वह स्वतंत्र रूप से ऊपर उठने लगे।

सामान्य लक्षण: 10–15 किमी तक पहुँचने वाले ऊँचे कपासी-वर्षी मेघ, प्रायः क्षोभसीमा पर फैलती निहाई (anvil) सहित; भारी पर अल्पकालिक वर्षा; झोंकेदार झंझा; ओले; ठंडी अधोमुखी धारा फैलने से तापमान में अचानक गिरावट; और एक अकेले कोष्ठ का जीवन प्रायः एक घंटे से कम।

संरचना और जीवन चक्र (बायर्स और ब्राहम, थंडरस्टॉर्म प्रोजेक्ट, अमेरिका, 1940 के दशक का उत्तरार्ध): (i) कपासी अवस्था, जिसमें केवल प्रबल ऊर्ध्व धाराएँ और बढ़ता मेघ होता है; (ii) परिपक्व अवस्था, जब वर्षण शुरू होकर वायु को नीचे खींचता है, इसलिए ऊर्ध्व और अधोमुखी धाराएँ साथ रहती हैं, और तड़ित, ओले तथा झोंका वाताग्र चरम पर होते हैं; (iii) क्षय अवस्था, जब अधोमुखी धाराएँ प्रबल होकर गर्म वायु की आपूर्ति काट देती हैं और मेघ नष्ट हो जाता है। विद्युत रूप से मेघ का ऊपरी भाग धनावेशित और मध्य भाग ऋणावेशित होता है, आधार के पास एक छोटा धनात्मक क्षेत्र होता है।

आरेख: परिपक्व कपासी-वर्षी मेघ का अनुप्रस्थ काट, जिसमें क्षोभसीमा पर निहाई, एक ओर ऊर्ध्व धारा, दूसरी ओर अधोमुखी धारा और वर्षा स्तंभ, धरातल पर झोंका वाताग्र, तथा + और − आवेश क्षेत्र अंकित हों।

उत्पत्ति के आधार पर वर्गीकरण: (क) तीव्र धरातलीय तापन से वायुराशि या संवहनीय तड़ित्-झंझा, जैसे कांगो बेसिन के विषुवतीय अपराह्न तूफान और केरल की मानसून-पूर्व बौछारें; (ख) पर्वतीय तड़ित्-झंझा जहाँ आर्द्र वायु ढालों पर ऊपर चढ़ने को बाध्य होती है, जैसे पश्चिमी घाट और हिमालय की तलहटी पर; (ग) मध्य अक्षांशों में आगे बढ़ते शीत वाताग्रों और झंझा रेखाओं के साथ वाताग्री तड़ित्-झंझा।

संगठन के आधार पर वर्गीकरण: एकल-कोष्ठ, बहु-कोष्ठ समूह, बहु-कोष्ठ रेखा या झंझा रेखा, और घूर्णनशील ऊर्ध्व धारा वाले महाकोष्ठ (supercell) तूफान जो अमेरिका के ग्रेट प्लेन्स में टॉरनेडो उत्पन्न करते हैं। पश्चिम बंगाल और असम की नॉरवेस्टर (कालबैसाखी) संगठित झंझा-रेखा तूफान हैं।

अतः उत्पत्ति और संगठन पर आधारित संयुक्त वर्गीकरण तड़ित्-झंझा के व्यवहार को सर्वोत्तम रूप से समझाता है।

उदाहरण 14 (UPSC 2026, 15 अंक): वाताग्रजनन एवं शीतोष्ण कटिबन्धीय चक्रवातों के उत्पत्ति में वायुराशियों के अक्ष विस्फारण के महत्त्व का परीक्षण कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 4(b)

दृष्टिकोण: विरूपण क्षेत्र और उसके प्रसार अक्ष को समझाइए, यह समताप रेखाओं को वाताग्र में कैसे एकत्र करता है (पेटरसन की वाताग्रजनन शर्त), फिर इसके साथ बना ध्रुवीय वाताग्र बर्गेन स्कूल की तरंग अवस्थाओं द्वारा शीतोष्ण चक्रवातों को कैसे जन्म देता है। समताप रेखाओं सहित विरूपण क्षेत्र बनाइए।

वाताग्रजनन (frontogenesis) वाताग्र, अर्थात विपरीत गुणों वाली वायुराशियों के बीच की सीमा, का निर्माण या तीक्ष्ण होना है। इसका एक प्रमुख गतिकीय कारण विरूपण क्षेत्र (deformation field) है, जिसका विश्लेषण स्वेरे पेटरसन (1936) ने किया।

प्रसार अक्ष (axis of dilatation): जहाँ दो वायु धाराएँ विपरीत दिशाओं से अभिसरित होती हैं, जैसे दो उच्च और दो निम्न दाबों के बीच कॉल में, वहाँ प्रवाह में एक संकुचन अक्ष होता है जिसके साथ वायु भीतर आती है, और एक प्रसार अक्ष जिसके साथ वह फैलती है।

वाताग्रजनन में भूमिका: प्रसार अक्ष से 45° से कम कोण पर स्थित समताप रेखाएँ उसकी ओर घूमकर पास-पास आ जाती हैं, जिससे तापमान प्रवणता तीव्र होती है और अक्ष के साथ वाताग्र बनता है। यदि कोण 45° से अधिक हो, तो समताप रेखाएँ दूर फैल जाती हैं और वाताग्रक्षय (frontolysis) होता है।

आरेख: अतिपरवलयिक विरूपण क्षेत्र जिसमें संकुचन अक्ष के साथ अंतर्प्रवाह के तीर और प्रसार अक्ष के साथ बहिर्प्रवाह हो; समताप रेखाएँ पहले तिरछी, फिर प्रसार अक्ष के साथ सघन होकर वाताग्र बनाती हुई।

शीतोष्ण चक्रवातों की उत्पत्ति: ध्रुवीय वाताग्र पर ठंडी ध्रुवीय और गर्म उष्णकटिबंधीय वायु मिलती हैं। बर्गेन स्कूल (वी. और जे. बजर्कनीज़, सोलबर्ग, लगभग 1918–1922) के ध्रुवीय वाताग्र सिद्धांत के अनुसार इस वाताग्र पर एक छोटी तरंग बनती है, गर्म वायु ध्रुव की ओर और ठंडी वायु विषुवत की ओर धकेलती है, जिससे एक निम्न दाब के चारों ओर उष्ण और शीत वाताग्र बनते हैं। चक्रवात गहरा होता है, शीत वाताग्र उष्ण वाताग्र को पकड़कर अधिविष्ट (occlusion) बनाता है, और तंत्र समाप्त हो जाता है।

भारत पहुँचने वाले पश्चिमी विक्षोभ इसी प्रकार भूमध्य सागर पर उत्पन्न होते हैं। अतः प्रसार अक्ष उस श्रृंखला का पहला चरण है जो मध्य अक्षांशीय मौसम देती है।

उदाहरण 15 (UPSC 2024, 20 अंक): वायु संहतियाँ (राशियाँ) एवं संबंधित मौसम गतिकी की व्याख्या कीजिए। वायु संहतियाँ (राशियाँ) किस प्रकार उत्तरी गोलार्ध के मौसम हालात को प्रभावित करती हैं?

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: स्रोत प्रदेश की दशाओं और बर्जरॉन के वर्गीकरण सहित वायुराशियों को परिभाषित कीजिए, उनसे उत्पन्न मौसम गतिकी (रूपांतरण, स्थिरता, वाताग्र) समझाइए, फिर उत्तरी गोलार्ध में प्रदेशवार उनका प्रभाव दिखाइए: उत्तरी अमेरिका, यूरोप, एशिया और भारत। वायुराशि स्रोत प्रदेशों का विश्व मानचित्र बनाइए।

वायुराशि (air mass) वायु का एक विशाल पिंड है, सैकड़ों से हजारों किलोमीटर विस्तृत, जिसमें प्रत्येक स्तर पर लगभग समान तापमान और आर्द्रता होती है। यह ये गुण साइबेरिया, उत्तरी कनाडा, सहारा या उपोष्ण महासागरों जैसे मंद पवनों और अवतलित वायु वाले विस्तृत, एकसमान स्रोत प्रदेश (source region) पर प्राप्त करती है।

वर्गीकरण (बर्जरॉन, 1928): अक्षांश के आधार पर आर्कटिक (A), ध्रुवीय (P), उष्णकटिबंधीय (T) और विषुवतीय (E); धरातल के आधार पर महाद्वीपीय (c) और समुद्री (m)। मुख्य प्रकार cA, cP, mP, cT और mT हैं।

मौसम गतिकी: वायुराशि गतिशील होने पर रूपांतरित होती है। नीचे के धरातल से ठंडी वायु (k) नीचे से गर्म होकर अस्थिर हो जाती है और कपासी मेघ तथा बौछारें देती है; धरातल से गर्म वायु (w) ठंडी होकर स्थिर हो जाती है और स्तरी मेघ, कोहरा और फुहार देती है। जहाँ दो वायुराशियाँ मिलती हैं, वहाँ वाताग्र बनते हैं और शीतोष्ण चक्रवात उत्पन्न करते हैं।

मानचित्र: विश्व रेखा-मानचित्र पर स्रोत प्रदेश अंकित: साइबेरिया और उत्तरी कनाडा पर cP, उत्तरी अटलांटिक और उत्तरी प्रशांत पर mP, सहारा, अरब और थार पर cT, मेक्सिको की खाड़ी और उपोष्ण महासागरों पर mT, संचलन के तीरों सहित।

उत्तरी अमेरिका: पूर्व-पश्चिम पर्वत अवरोध न होने से cP वायु दक्षिण तक बढ़कर शीत लहरें लाती है, जबकि मेक्सिको की खाड़ी की mT वायु उमस भरी गर्मी लाती है। ग्रेट प्लेन्स पर इनका टकराव प्रचंड तड़ित्-झंझा और टॉरनेडो उत्पन्न करता है।

यूरोप: अटलांटिक की mP वायु ब्रिटेन और पश्चिमी यूरोप में सौम्य, मेघाच्छन्न, आर्द्र मौसम लाती है; साइबेरिया से कभी-कभी cP वायु का प्रवेश कड़ाके की ठंड लाता है।

एशिया और भारत: साइबेरियाई उच्च दाब की शीतकालीन cP वायु चीन और जापान पर शुष्क उत्तर-पूर्वी शीतकालीन मानसून चलाती है, जो जापान सागर पार करके पश्चिमी जापान में भारी हिमपात देती है। हिमालय इसे बड़े पैमाने पर भारत आने से रोकता है। ग्रीष्म में राजस्थान पर cT वायु लू देती है, और आर्द्र समुद्री वायु दक्षिण-पश्चिम मानसून लाती है; पश्चिमी विक्षोभ उत्तर-पश्चिम भारत में शीतकालीन वर्षा लाते हैं।

अतः वायुराशियाँ प्रत्येक प्रदेश का पृष्ठभूमि मौसम तय करती हैं, और उनकी सीमाएँ उसके परिवर्तन तय करती हैं।

उदाहरण 16 (UPSC 2022, 15 अंक): उचित उदाहरणों द्वारा वायुराशियों के गतिमान होने पर महाद्वीपों के विभिन्न भागों में मौसम एवं पवनों पर पड़ने वाले प्रभावों का वर्णन कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(b)

दृष्टिकोण: दिखाइए कि वायुराशियाँ गतिशील होते हुए मौसम कैसे बदलती हैं (तापीय और नमी रूपांतरण, k और w प्रकार, वाताग्र), फिर महाद्वीपवार उनके द्वारा लाई गई पवनें और मौसम नामित घटनाओं सहित बताइए। वायुराशियों के संचलन का विश्व मानचित्र बनाइए।

वायुराशियाँ अपने स्रोत प्रदेशों (source regions) का तापमान और नमी अन्य क्षेत्रों में ले जाती हैं। गतिशील होते हुए वे रूपांतरित होती हैं, और उनके तथा उनसे मिलने वाले धरातल या वायुराशियों के बीच का अंतर मौसम और पवनों को नियंत्रित करता है।

उत्तरी अमेरिका: आर्कटिक और cP वायु का प्रवेश ग्रेट प्लेन्स के साथ दक्षिण की ओर बढ़कर शीत लहरें और हिम-झंझावात (blizzard) लाता है, जैसे फरवरी 2021 के टेक्सास हिमीकरण में। वसंत में मेक्सिको की खाड़ी की गर्म, आर्द्र mT वायु उत्तर की ओर बढ़ती है, और cP वायु से इसका टकराव 'टॉरनेडो एली' में झंझा रेखाएँ और टॉरनेडो उत्पन्न करता है। प्रशांत की पछुआ mP वायु ब्रिटिश कोलंबिया और वॉशिंगटन के तट पर वर्षा और हिमपात देती है।

यूरोप: पछुआ पवनों द्वारा लाई गई mP वायु ब्रिटेन और नॉर्वे में सौम्य, आर्द्र, परिवर्तनशील मौसम लाती है। जब साइबेरियाई उच्च दाब पश्चिम की ओर फैलता है, तो cP वायु कड़ाके की ठंड लाती है, जैसे 2018 की 'बीस्ट फ्रॉम द ईस्ट' घटना में।

मानचित्र: विश्व रेखा-मानचित्र जिसमें तीरों द्वारा उत्तरी अमेरिका में दक्षिण और यूरोप में पश्चिम की ओर बढ़ती cP वायु, मेक्सिको की खाड़ी से उत्तर की ओर mT वायु, सहारा से पश्चिम अफ्रीका की ओर cT वायु, और साइबेरिया से पूर्वी एशिया की ओर cP वायु दिखाई गई हो।

अफ्रीका और एशिया: सहारा से दक्षिण की ओर बढ़ती शुष्क cT वायु पश्चिम अफ्रीका की हरमट्टन है; साइबेरिया की cP वायु चीन पर ठंडा, शुष्क उत्तर-पूर्वी शीतकालीन मानसून चलाती है। भारत में थार की cT वायु लू देती है, जबकि आर्द्र दक्षिण-पश्चिम मानसूनी वायु वर्षा लाती है; खाड़ी की आर्द्र वायु का शुष्क वायु से मिश्रण नॉरवेस्टर उत्पन्न करता है।

अतः वायुराशियों का संचलन महाद्वीपों में मौसमी पवनों, शीत और ताप लहरों तथा तूफान पेटियों की व्याख्या करता है।

उदाहरण 17 (UPSC 2021, 10 अंक): वायु संहति रूपान्तरण हेतु उत्तरदायी महत्त्वपूर्ण कारक क्या हैं?

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(b)

दृष्टिकोण: वायुराशि रूपांतरण को परिभाषित कीजिए और कारकों (तापीय, नमी, गतिकीय, तथा समय और मार्ग) की सूची उदाहरण सहित दीजिए। झील-प्रभाव हिमपात दिखाने के लिए ग्रेट लेक्स पार करती cP वायु का रेखाचित्र बनाइए।

वायुराशि रूपांतरण (air mass modification) किसी वायुराशि के स्रोत प्रदेश छोड़कर भिन्न धरातल पर जाने के बाद उसके तापमान, नमी और स्थिरता में होने वाला परिवर्तन है।

तापीय कारक: जिस धरातल को वायुराशि पार करती है उससे ठंडी वायुराशि (k प्रकार) नीचे से गर्म होकर अस्थिर हो जाती है, जिससे कपासी मेघ और बौछारें होती हैं; धरातल से गर्म वायुराशि (w प्रकार) नीचे से ठंडी होकर स्थिर हो जाती है और कोहरा या स्तरी मेघ देती है। न्यूफ़ाउंडलैंड के ठंडे ग्रैंड बैंक्स पर गर्म mT वायु अभिवहन कोहरा (advection fog) देती है।

नमी कारक: जल के ऊपर वाष्पीकरण नमी जोड़ता है, जैसे जब cP वायु ग्रेट लेक्स या जापान सागर पार करके भारी हिमपात करती है; पर्वतों पर वर्षण नमी हटा देता है।

आरेख: ठंडी, शुष्क cP वायु गर्म झील को पार करते हुए ऊष्मा और नमी ग्रहण करती, ऊपर उठती और पवनविमुख तट पर हिमपात करती हुई।

गतिकीय कारक: पर्वतों पर बलात आरोहण, अभिसरण और वाताग्री उत्थान शीतलन और अस्थिरता लाते हैं; अवतलन और अपसरण वायु को गर्म और शुष्क करते हैं, जैसे फॉन पवनों में।

समय और मार्ग: यात्रा जितनी लंबी और धरातलीय अंतर जितना अधिक, रूपांतरण उतना ही पूर्ण।

अतः रूपांतरण स्पष्ट करता है कि एक ही वायुराशि अलग-अलग स्थानों पर भिन्न मौसम क्यों देती है।

उदाहरण 18 (UPSC 2021, 15 अंक): तड़ित् (लाइटनिंग) के कारणों को इंगित करते हुये, इससे सम्बन्धित खतरों का वर्णन कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 4(c)

दृष्टिकोण: पहले तड़ित के कारण बताइए (कपासी-वर्षी मेघ में आवेश पृथक्करण और विसर्जन), फिर भारतीय आँकड़ों और उदाहरणों सहित जीवन, संपत्ति, अवसंरचना और पारिस्थितिकी तंत्र के लिए खतरों का वर्णन कीजिए, अंत में शमन। विसर्जन प्रकारों सहित तड़ित मेघ की आवेश संरचना बनाइए।

तड़ित (lightning) कपासी-वर्षी मेघ के भीतर, मेघों के बीच, या मेघ और धरातल के बीच होने वाला विशाल विद्युत विसर्जन है। यह वायु के मार्ग को हजारों डिग्री तक गर्म कर देता है, और वायु के विस्फोटक प्रसार से गर्जन (thunder) उत्पन्न होता है।

कारण: तड़ित मेघ की प्रबल ऊर्ध्व धाराएँ जल बूँदों को हिमांक स्तर से ऊपर ले जाती हैं। मिश्रित-अवस्था क्षेत्र में, लगभग −10°C और −20°C के बीच, ग्रॉपेल (मृदु ओले) और हिम क्रिस्टलों की टक्कर से आवेश स्थानांतरित होता है: हल्के, धनावेशित हिम क्रिस्टल ऊपर पहुँच जाते हैं, जबकि भारी, ऋणावेशित ग्रॉपेल मध्य भाग में रहते हैं। यह आवेश पृथक्करण (charge separation) विशाल विभवांतर बनाता है, और जब यह कुचालक वायु के प्रतिरोध को पार करता है तो विसर्जन होता है। आवेशन की सटीक क्रियाविधि अभी भी विवादित है।

आरेख: कपासी-वर्षी मेघ जिसमें निहाई के शीर्ष पर + आवेश, मध्य में − आवेश, आधार पर छोटा + क्षेत्र, धरातल पर प्रेरित + आवेश, और मेघ के भीतर, मेघ से मेघ तथा मेघ से धरातल विसर्जनों के तीर हों।

खतरे: (i) जनहानि: NCRB की 'भारत में आकस्मिक मृत्यु और आत्महत्या' रिपोर्ट तड़ित को प्राकृतिक कारणों में सबसे बड़ा प्राणघातक बताती है, हाल के वर्षों में प्रतिवर्ष लगभग 2,500–3,000 मौतें, अधिकतर ओडिशा, झारखंड, बिहार, पश्चिम बंगाल और मध्य प्रदेश के खुले खेतों में काम करते किसान और मजदूर; (ii) पशुधन की मृत्यु; (iii) बिजली लाइनों, ट्रांसफॉर्मरों, दूरसंचार और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को क्षति; (iv) विमानन के लिए खतरे; (v) वनाग्नि, जो कनाडा और साइबेरिया के बोरियल वनों में दावानल का प्रमुख कारण है।

शमन: IITM पुणे के 'दामिनी' ऐप द्वारा पूर्व चेतावनी, भवनों पर तड़ित चालक, और खुले खेतों तथा ऊँचे पेड़ों से बचने जैसा सुरक्षित व्यवहार।

चूँकि कुछ अध्ययन बताते हैं कि तापन से तड़ित बढ़ सकती है, स्थानीय चेतावनी प्रणालियाँ अनिवार्य होती जा रही हैं।

उदाहरण 19 (UPSC 2020, 15 अंक): वाताग्रजनन और वाताग्रविनाश की अभिलाक्षणिक विशेषताओं की व्याख्या कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(c)

दृष्टिकोण: दोनों प्रक्रियाओं को परिभाषित कीजिए, फिर वाताग्रजनन (दशाएँ, क्रियाविधि, वाताग्रों के गुण, प्रदेश और ऋतुएँ) और वाताग्रक्षय (कारण और लक्षण) के विशिष्ट लक्षण उदाहरणों सहित समझाइए। वाताग्र का अनुप्रस्थ काट और विश्व के वाताग्री क्षेत्रों का रेखाचित्र बनाइए।

वाताग्र (front) भिन्न तापमान और घनत्व वाली दो वायुराशियों के बीच की ढालू सीमा पेटी है। वाताग्रजनन (frontogenesis) वाताग्र का निर्माण या तीव्रीकरण है, और वाताग्रक्षय (frontolysis) उसका दुर्बल होना और विलीन होना है; ये अवधारणाएँ बर्गेन स्कूल (बजर्कनीज़, बर्जरॉन और अन्य) की देन हैं।

वाताग्रजनन के लक्षण: (i) इसके लिए प्रबल तापमान अंतर वाली दो वायुराशियाँ आवश्यक हैं, जैसे cP या mP और mT वायु; (ii) पवनों को अभिसरण द्वारा उन्हें पास लाना चाहिए, या विरूपण क्षेत्र को अपने प्रसार अक्ष के साथ समताप रेखाओं को सघन करना चाहिए (पेटरसन); (iii) बनने वाले वाताग्र में तीव्र तापमान प्रवणता, दाब द्रोणी, पवन दिशा परिवर्तन, और शीत वाताग्र के लिए लगभग 1:50 से 1:100 तथा उष्ण वाताग्र के लिए 1:100 से 1:200 का ढाल होता है; (iv) यह शीत ऋतु में, जब अंतर सर्वाधिक होता है, उत्तरी अटलांटिक और उत्तरी प्रशांत के ध्रुवीय वाताग्र, आर्कटिक वाताग्र और भूमध्यसागरीय वाताग्र पर सबसे सक्रिय होता है।

आरेख: शीत और उष्ण वाताग्रों का अनुप्रस्थ काट, जिसमें ठंडी वायु के फन्नी, ऊपर उठती गर्म वायु, शीत वाताग्र पर कपासी-वर्षी मेघ और उष्ण वाताग्र के आगे वर्षा-स्तरी मेघ दिखें।

वाताग्रक्षय के लक्षण: (i) अपसरण या ऐसा विरूपण क्षेत्र जो समताप रेखाओं को दूर फैला दे; (ii) एकसमान धरातल पार करते हुए दोनों वायुराशियों का मिश्रण या समान गुण प्राप्त करना; (iii) अधिविष्टन (occlusion), जब शीत वाताग्र उष्ण वाताग्र को पकड़कर उष्ण खंड को धरातल से ऊपर उठा देता है; (iv) यह ग्रीष्म ऋतु में और उष्ण कटिबंध में सामान्य है, जहाँ वायुराशियाँ समान होती हैं।

अतः वाताग्रजनन मध्य अक्षांशों की तूफानी पेटियाँ बनाता है, जबकि वाताग्रक्षय शीतोष्ण चक्रवातों का अंत करता है।

उदाहरण 20 (UPSC 2017, 10 अंक): वायु संहति के व्यवहार पर महासागरीय धाराओं के प्रभावों की विवेचना कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(c)

दृष्टिकोण: समझाइए कि महासागरीय धाराएँ अपने ऊपर की वायुराशियों के तापमान, नमी और स्थिरता को बदलती हैं; नामित उदाहरणों सहित गर्म और ठंडी धाराओं की तुलना कीजिए और मिलन क्षेत्र जोड़िए। मुख्य गर्म और ठंडी धाराओं तथा वायुराशि प्रभाव का विश्व रेखा-मानचित्र बनाइए।

वायुराशियाँ जिन धरातलों को पार करती हैं उनके गुण ग्रहण कर लेती हैं। महासागरीय धाराएँ समुद्र सतह का तापमान बदलकर अपने ऊपर की वायु के तापमान, नमी और स्थिरता (stability) को रूपांतरित करती हैं।

गर्म धाराएँ: ये निचली वायु को गर्म और आर्द्र करके उसे अस्थिर और वर्षादायी बनाती हैं। गल्फ स्ट्रीम उत्तरी अमेरिका से बाहर बहती ठंडी cP वायु को गर्म करती है, जिससे पूर्वी तट के साथ तीव्र चक्रवात विकास होता है; उत्तरी अटलांटिक ड्रिफ्ट उत्तर-पश्चिम यूरोप पर mP वायु को शीत ऋतु में सौम्य रखती है; क्यूरोशियो जापान को आर्द्र दशाएँ देती है।

ठंडी धाराएँ: ये निचली वायु को नीचे से ठंडा करके व्युत्क्रमण (inversion) और ऐसी स्थिर वायु उत्पन्न करती हैं जो ऊपर नहीं उठती। कोहरा बनता है पर वर्षा कम होती है, जिससे तटीय मरुस्थल बनने में योगदान होता है: हम्बोल्ट (पेरू) धारा के साथ अटाकामा, बेंगुएला धारा के साथ नामीब, और कैलिफोर्निया धारा के साथ सैन फ्रांसिस्को के ग्रीष्मकालीन कोहरे।

मानचित्र: विश्व रेखा-मानचित्र पर गल्फ स्ट्रीम, क्यूरोशियो, हम्बोल्ट, बेंगुएला, कैलिफोर्निया और लैब्राडोर धाराएँ, अटाकामा और नामीब मरुस्थल तथा ग्रैंड बैंक्स कोहरा क्षेत्र अंकित।

जहाँ गर्म और ठंडी धाराएँ मिलती हैं, जैसे न्यूफ़ाउंडलैंड के पास गल्फ स्ट्रीम और लैब्राडोर धारा, वहाँ घना अभिवहन कोहरा बनता है।

अतः महासागरीय धाराएँ वायुराशियों के व्यवहार को नया रूप देती हैं।

उदाहरण 21 (UPSC 2015, 10 अंक): विवेचना कीजिए कि वाताग्रजनन (फ्रंटोजेनेसिस) किस प्रकार मौसम अस्थिरता में योगदान करता है।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(b)

दृष्टिकोण: वाताग्रजनन को परिभाषित कीजिए और दिखाइए कि इससे बने वाताग्र वायु को कैसे उठाते हैं और अस्थिरता उत्पन्न करते हैं, उदाहरण के रूप में शीत और उष्ण वाताग्र का मौसम तथा वाताग्री चक्रवात। शीत वाताग्र का अनुप्रस्थ काट बनाइए।

वाताग्रजनन (frontogenesis) वहाँ वाताग्र का निर्माण या तीक्ष्ण होना है जहाँ विपरीत गुणों वाली वायुराशियाँ अभिसरित होती हैं, जैसे ठंडी ध्रुवीय और गर्म उष्णकटिबंधीय वायु के बीच ध्रुवीय वाताग्र पर।

यह अस्थिरता कैसे उत्पन्न करता है: सघन ठंडी वायु फन्नी की तरह कार्य करके हल्की गर्म वायु को ऊपर उठने को बाध्य करती है। ऊपर उठती वायु रुद्धोष्म रूप से ठंडी होती है, संतृप्त होती है और गुप्त ऊष्मा मुक्त करती है, जिससे सप्रतिबंध अस्थिर वायु उत्प्लावक बन जाती है।

शीत वाताग्र: इसका तीव्र ढाल तेज उत्थान, ऊँचे कपासी-वर्षी मेघ, तड़ित्-झंझा, झंझा, ओले, और पवन दिशा परिवर्तन के साथ तापमान में तीव्र गिरावट लाता है।

आरेख: गर्म वायु के नीचे घुसती ठंडी वायु का तीव्र फन्नी, सीमा पर कपासी-वर्षी मेघ और वाताग्र के ठीक पीछे भारी वर्षा।

उष्ण वाताग्र: मंद उत्थान पक्षाभ, मध्य-स्तरी और वर्षा-स्तरी मेघों का क्रम देता है, साथ में लंबी वर्षा या फुहार।

वाताग्री चक्रवात: वाताग्र पर तरंगें शीतोष्ण चक्रवातों में विकसित होकर पश्चिमी यूरोप और उत्तरी अमेरिका में परिवर्तनशील मौसम लाती हैं; पश्चिमी विक्षोभ उत्तर-पश्चिम भारत में शीतकालीन वर्षा और हिमपात लाते हैं।

अतः वाताग्रजनन मध्य अक्षांशों में मौसम अस्थिरता का मुख्य स्रोत है।

उदाहरण 22 (UPSC 2014, 15 अंक): तड़ित्-झंझा (थन्डरस्टॉर्म) की उत्पत्ति तथा विकास का सोदाहरण वर्णन कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 2(b)

दृष्टिकोण: उत्पत्ति की दशाएँ (नमी, अस्थिरता, उत्थान का प्रेरक), विकास की अवस्थाएँ (कपासी, परिपक्व, क्षय) और प्रकार भारतीय तथा विश्व उदाहरणों सहित समझाइए। तड़ित्-झंझा कोष्ठ की तीन अवस्थाएँ बनाइए।

तड़ित्-झंझा (thunderstorm) कपासी-वर्षी मेघ से उत्पन्न स्थानीय तूफान है जिसमें तड़ित, गर्जन, भारी वर्षा, झोंकेदार पवनें और प्रायः ओले होते हैं।

उत्पत्ति: तीन दशाएँ आवश्यक हैं: (i) निचली वायु में प्रचुर नमी; (ii) सप्रतिबंध अस्थिरता (conditional instability), जिसमें पर्यावरणीय ह्रास दर शुष्क और संतृप्त रुद्धोष्म दरों के बीच हो, ताकि संतृप्त वायु ऊपर उठती रहे; (iii) उत्थान का प्रेरक, जैसे तीव्र धरातलीय तापन, पर्वतों पर बलात आरोहण, शीत वाताग्र या अभिसरण।

विकास (बायर्स और ब्राहम का त्रि-अवस्था मॉडल): (i) कपासी अवस्था, केवल ऊर्ध्व धाराओं के साथ, जब उठती वायु संघनित होती है और गुप्त ऊष्मा मेघ को ऊपर धकेलती है; (ii) परिपक्व अवस्था, जब वर्षा और ओले वायु को नीचे खींचते हैं, इसलिए ऊर्ध्व और अधोमुखी धाराएँ साथ रहती हैं, तड़ित, झंझा और सबसे भारी वर्षा होती है, जबकि शीर्ष क्षोभसीमा पर निहाई के रूप में फैलता है; (iii) क्षय अवस्था, जब अधोमुखी धाराएँ प्रबल होकर गर्म, आर्द्र अंतर्प्रवाह काट देती हैं और मेघ लगभग एक घंटे में समाप्त हो जाता है।

आरेख: साथ-साथ तीन मेघ चित्र: ऊपर की ओर तीरों वाला बढ़ता कपासी मेघ, निहाई, ऊपर-नीचे तीरों और वर्षा वाला परिपक्व कपासी-वर्षी मेघ, और केवल नीचे के तीरों वाला क्षयशील मेघ।

उदाहरण: अमेज़न और कांगो बेसिन के अपराह्न संवहनीय तूफान; अप्रैल-मई में पश्चिम बंगाल, ओडिशा और असम की नॉरवेस्टर (कालबैसाखी); केरल के मानसून-पूर्व तूफान; अमेरिका के ग्रेट प्लेन्स में वाताग्री झंझा रेखाएँ और टॉरनेडो वाले महाकोष्ठ।

अतः तड़ित्-झंझा ऊष्मा और नमी का ऊर्ध्वाधर पुनर्वितरण करते हैं, यद्यपि उनके खतरे विश्वसनीय तात्कालिक पूर्वानुमान की माँग करते हैं।

4. Monsoons and Jet Streams

उदाहरण 23 (UPSC 2026, 10 अंक): 'सूडो मानसून' को परिभाषित कीजिए तथा इसके स्थानीय वितरण का वर्णन कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 1(b)

दृष्टिकोण: रामेज के मानदंडों के साथ वास्तविक मानसून को परिभाषित कीजिए, फिर छद्म मानसून को इन मानदंडों पर खरी न उतरने वाली मानसून-जैसी मौसमी पवन परिवर्तन के रूप में परिभाषित कीजिए, और सामान्यतः उद्धृत प्रदेशों के साथ इसका स्थानिक वितरण समझाइए, यह बताते हुए कि सीमा विवादित है। वास्तविक और छद्म मानसून क्षेत्रों की तुलना करता विश्व रेखा-मानचित्र बनाइए।

वास्तविक मानसून पवनों का बड़े पैमाने का मौसमी उत्क्रमण है। सी.एस. रामेज (मानसून मीटिओरोलॉजी, 1971) ने मानसून प्रदेशों को ऐसे क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया जहाँ जनवरी और जुलाई के बीच प्रचलित पवन कम से कम 120° बदलती है और प्रचलित पवनें स्थायी तथा पर्याप्त प्रबल होती हैं।

छद्म मानसून (pseudo monsoon) पवन और वर्षा का मानसून-जैसा मौसमी परिवर्तन है जो इन मानदंडों पर खरा नहीं उतरता। पवन परिवर्तन छोटा या कम नियमित होता है, परिसंचरण उथला और प्रादेशिक होता है, और यह किसी विशाल महाद्वीप पर ITCZ के खिसकाव के बजाय स्थानीय तापीय निम्न दाबों से चलता है।

स्थानिक वितरण: सामान्यतः उद्धृत उदाहरण हैं: (i) मेक्सिको की खाड़ी के आसपास दक्षिण-पूर्वी अमेरिका; (ii) दक्षिण-पश्चिमी अमेरिका और उत्तर-पश्चिमी मेक्सिको, जिनकी ग्रीष्मकालीन वर्षा को उत्तर अमेरिकी मानसून कहा जाता है, यद्यपि कुछ मौसमविज्ञानी इसे दुर्बल वास्तविक मानसून मानते हैं; (iii) आइबेरियाई प्रायद्वीप, जहाँ ग्रीष्मकालीन तापीय निम्न दाब पवनों को भीतर खींचता है।

मानचित्र: विश्व रेखा-मानचित्र पर वास्तविक मानसून प्रदेश (दक्षिण और दक्षिण-पूर्व एशिया, पश्चिम अफ्रीका, उत्तरी ऑस्ट्रेलिया) छायांकित और ऊपर बताए गए छद्म मानसून क्षेत्र अंकित।

यह वर्गीकरण विवादित है, पर यह अवधारणा दक्षिण एशियाई मानसून के विशिष्ट पैमाने को रेखांकित करती है।

उदाहरण 24 (UPSC 2020, 20 अंक): व्याख्या कीजिए कि विभिन्न कारक भारतीय मॉनसून प्रणाली की उत्पत्ति और विकास को कैसे प्रभावित करते हैं।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: कारकों को तापीय, गतिकीय और ऊपरी वायु, महासागर-वायुमंडल, और उच्चावच कारकों में वर्गीकृत कीजिए, प्रत्येक भारतीय मानसून के आगमन, प्रबलता और वितरण को कैसे प्रभावित करता है यह समझाइए, और निष्कर्ष दीजिए कि मानसून एक युग्मित तंत्र है। मानसून शाखाओं, सोमाली जेट और तिब्बती उच्च दाब सहित भारत का मानचित्र बनाइए।

भारतीय मानसून पवनों का मौसमी उत्क्रमण है जो जून-सितंबर में भारत की वार्षिक वर्षा का लगभग तीन-चौथाई भाग लाता है। कोई एक कारक इसकी व्याख्या नहीं करता; यह परस्पर क्रिया करते तापीय, गतिकीय, महासागरीय और उच्चावच कारकों का परिणाम है।

तापीय कारक: स्थल और समुद्र का विभेदी तापन (हैली, 1686) उत्तर-पश्चिम भारत और पाकिस्तान पर ग्रीष्मकालीन निम्न दाब बनाता है, जो हिंद महासागर से आर्द्र वायु खींचता है।

गतिकीय कारक: जुलाई में ITCZ का लगभग 20°–25° उत्तर तक खिसकना, जिस पर फ्लोन (1951) ने बल दिया, दक्षिण-पूर्वी व्यापारिक पवनों को विषुवत के पार खींचता है, जहाँ कोरिऑलिस बल उन्हें दक्षिण-पश्चिम मानसून में मोड़ देता है। निम्न स्तरीय सोमाली या फिंडलेटर जेट (1969) इस नमी को पूर्वी अफ्रीकी तट के साथ ले जाता है, जबकि दक्षिणी हिंद महासागर का मस्करीन उच्च दाब प्रवाह को उत्तर की ओर धकेलता है।

ऊपरी वायु कारक: ग्रीष्म में गर्म तिब्बत का पठार ऊपर स्थित उच्च स्तरीय उच्च दाब के साथ एक उन्नत ऊष्मा स्रोत का कार्य करता है (कोटेश्वरम, 1958)। उपोष्ण पछुआ जेट पठार के उत्तर खिसक जाता है और प्रायद्वीप पर उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (tropical easterly jet) स्थापित होता है, जो मानसून के अचानक प्रस्फोट से जुड़ा है।

मानचित्र: भारत और हिंद महासागर का रेखा-मानचित्र जिसमें मस्करीन उच्च दाब, विषुवत-पार सोमाली जेट, अरब सागर और बंगाल की खाड़ी की शाखाएँ, मानसून द्रोणी तथा पूर्वी जेट सहित तिब्बती उच्च दाब दिखाए गए हों।

महासागर-वायुमंडल संबंध: एल नीनो मानसून को कमजोर और ला नीना उसे प्रबल करने की प्रवृत्ति रखता है; धनात्मक हिंद महासागर द्विध्रुव (साजी और अन्य, 1999) अच्छी वर्षा में सहायक होता है। मैडेन-जूलियन दोलन सक्रिय और विराम अवधियों को नियंत्रित करता है। यूरेशियाई और हिमालयी हिम आवरण, जिसे पहली बार 1880 के दशक में ब्लैनफोर्ड ने मानसूनी वर्षा से जोड़ा, तापन में विलंब कर सकता है।

उच्चावच: पश्चिमी घाट पवनाभिमुख ढाल पर भारी पर्वतीय वर्षा और दक्कन पर वृष्टि छाया उत्पन्न करते हैं; गारो-खासी पहाड़ियाँ मॉसिनराम और चेरापूंजी को अत्यधिक वर्षा देती हैं।

अतः मानसून एक युग्मित महासागर-वायुमंडल-स्थल तंत्र है, और इसकी परिवर्तनशीलता इन कारकों के बीच बदलते संतुलन को दर्शाती है।

उदाहरण 25 (UPSC 2018, 20 अंक): भारतीय मानसून की उत्पत्ति, प्रगति एवं वापसी की व्याख्या कीजिए और भारत की अर्थव्यवस्था पर उसके प्रभाव की विवेचना कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: उत्पत्ति संक्षेप में समझाइए (तापीय, गतिकीय और जेट धारा दृष्टिकोण), फिर IMD की सामान्य तिथियों सहित प्रगति (आगमन, शाखाएँ, विस्तार, विराम) और वापसी, और अंत में कृषि, जल, ऊर्जा, कीमतों और व्यापक अर्थव्यवस्था पर प्रभाव की चर्चा कीजिए। आगमन और वापसी की समकाल रेखाओं सहित भारत का मानचित्र बनाइए।

उत्पत्ति: शास्त्रीय तापीय सिद्धांत (हैली, 1686) मानसून को स्थल और समुद्र के विभेदी तापन से समझाता है। फ्लोन (1951) ने इसे ITCZ और ग्रहीय पवनों के मौसमी उत्तरी खिसकाव से जोड़ा, जबकि बाद के कार्य ने तिब्बत के पठार के तापन और जेट धाराओं के खिसकाव पर बल दिया (कोटेश्वरम, 1958)। आज इसे ENSO और हिंद महासागर द्विध्रुव से प्रभावित एक युग्मित महासागर-वायुमंडल तंत्र माना जाता है।

प्रगति: मानसून लगभग 1 जून को केरल पर पहुँचता है (IMD सामान्य तिथि)। अरब सागर शाखा पश्चिमी घाट से टकराकर कोंकण और मालाबार तटों पर भारी वर्षा देती है; बंगाल की खाड़ी शाखा उत्तर-पूर्व पहुँचती है और हिमालय के साथ पश्चिम की ओर मुड़ जाती है। IMD की संशोधित सामान्य तिथियों (2020) के अनुसार मानसून लगभग 8 जुलाई तक पूरे देश को आच्छादित कर लेता है। वर्षा मानसून द्रोणी और खाड़ी से आने वाले अवदाबों पर निर्भर है; जब द्रोणी हिमालय की तलहटी में खिसक जाती है, तो विराम (break) होता है।

वापसी: वापसी लगभग 17 सितंबर को उत्तर-पश्चिम भारत से शुरू होकर मध्य अक्टूबर तक पूरी होती है। लौटता मानसून गर्म, उमस भरी 'अक्टूबर की गर्मी' देता है और उत्तर-पूर्वी मानसून के साथ तटीय तमिलनाडु और आंध्र प्रदेश को वर्षा देता है।

मानचित्र: भारत का रेखा-मानचित्र जिसमें 1 जून (केरल) से 8 जुलाई (पश्चिमी राजस्थान) तक आगमन की समकाल रेखाएँ, दोनों शाखाओं के तीर, और उत्तर-पश्चिम में 17 सितंबर से दक्षिण में मध्य अक्टूबर तक वापसी रेखाएँ हों।

अर्थव्यवस्था पर प्रभाव: भारत के निवल बोए गए क्षेत्र का लगभग आधा भाग वर्षा-आश्रित है, इसलिए धान, दलहन, कपास और सोयाबीन जैसी खरीफ फसलें मानसून पर निर्भर हैं। यह भूजल और जलाशयों को पुनर्भरित करता है जिनका उपयोग रबी सिंचाई, जलविद्युत और पेयजल में होता है। अच्छा मानसून ग्रामीण आय और उपभोक्ता वस्तुओं तथा ट्रैक्टरों की माँग बढ़ाता है; कमजोर मानसून, जैसे सूखा वर्ष 2002, 2009 और 2015, खाद्य मुद्रास्फीति और संकट बढ़ाता है।

यद्यपि सिंचाई और सेवा क्षेत्र की वृद्धि से अर्थव्यवस्था की निर्भरता घटी है, मानसून खाद्य सुरक्षा और ग्रामीण कल्याण का केंद्र बना हुआ है।

उदाहरण 26 (UPSC 2014, 20 अंक): भारतीय मॉनसून की प्रकृति तथा उत्पत्ति और इसके पूर्वानुमान करने की अभिनव तकनीकों की विवेचना कीजिए।

प्रश्नपत्र और प्रश्न: प्रश्नपत्र I, प्रश्न 3(a)

दृष्टिकोण: भारतीय मानसून की प्रकृति (मौसमीपन, उत्क्रमण, परिवर्तनशीलता) बताइए, मुख्य सिद्धांतों और उनकी आलोचना से इसकी उत्पत्ति समझाइए, और फिर सांख्यिकीय से गतिकीय मॉडलों और प्रेक्षण प्रणालियों तक पूर्वानुमान की तकनीकें। ग्रीष्म और शीत मानसूनी पवनों का दो-पैनल आरेख बनाइए।

प्रकृति: भारतीय मानसून पवनों का मौसमी उत्क्रमण है, ग्रीष्म में दक्षिण-पश्चिमी और शीत में उत्तर-पूर्वी। दक्षिण-पश्चिम मानसून (जून-सितंबर) वार्षिक वर्षा का लगभग तीन-चौथाई भाग देता है। इसकी विशेषताएँ अचानक प्रस्फोट, सक्रिय और विराम अवधियाँ, मॉसिनराम से थार तक असमान स्थानिक वितरण, और बड़ी वर्ष-दर-वर्ष परिवर्तनशीलता हैं।

उत्पत्ति: (i) हैली (1686) का तापीय सिद्धांत इसे स्थल और समुद्र के विभेदी तापन से समझाता है, पर प्रस्फोट या विराम को नहीं; (ii) फ्लोन का गतिकीय सिद्धांत (1951) इसे ITCZ का मौसमी उत्तरी खिसकाव मानता है, जिसमें दक्षिण-पूर्वी व्यापारिक पवनें विषुवत पार करके दक्षिण-पश्चिमी हो जाती हैं; (iii) ऊष्मा स्रोत के रूप में तिब्बत के पठार और जेट धाराओं की भूमिका, पछुआ जेट का उत्तर खिसकना और उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट का बनना (कोटेश्वरम, 1958); (iv) आधुनिक दृष्टिकोण ENSO, हिंद महासागर द्विध्रुव और मैडेन-जूलियन दोलन को जोड़कर मानसून को एक युग्मित तंत्र मानता है।

आरेख: दक्षिण एशिया के दो पैनल: ग्रीष्म में दक्षिणी हिंद महासागर से विषुवत पार कर भारत की ओर दक्षिण-पश्चिमी होते तीर और उत्तर-पश्चिम भारत पर निम्न दाब; शीत में मध्य एशिया के उच्च दाब से समुद्र की ओर उत्तर-पूर्व से दक्षिण-पश्चिम चलते तीर।

पूर्वानुमान की तकनीकें: IMD के पूर्वानुमान 1880 के दशक में ब्लैनफोर्ड से शुरू हुए, और गिल्बर्ट वॉकर के सहसंबंधों से दक्षिणी दोलन की खोज हुई। 1988 में IMD ने गोवारिकर का 16-प्राचल घात प्रतिगमन मॉडल अपनाया, जिसे 2007 में सांख्यिकीय समूह पूर्वानुमान प्रणाली (Statistical Ensemble Forecasting System) से बदला गया।

पृथ्वी विज्ञान मंत्रालय के मानसून मिशन (2012) के अंतर्गत गतिकीय युग्मित महासागर-वायुमंडल मॉडल विकसित किए गए; 2021 से IMD बहु-मॉडल समूह (multi-model ensemble) पद्धति से अपना दो-चरणीय दीर्घावधि पूर्वानुमान जारी करता है, साथ में मासिक और सक्रिय तथा विराम अवधियों के विस्तारित-अवधि पूर्वानुमान।

प्रेक्षण INSAT-3D और 3DR उपग्रहों, डॉप्लर मौसम रडारों, महासागरीय बॉय और आर्गो फ्लोट से आते हैं, जबकि मशीन लर्निंग का परीक्षण हो रहा है।

पूर्वानुमान कौशल में सुधार हुआ है, पर प्रादेशिक और चरम वर्षा का पूर्वानुमान अभी भी कठिन है, इसलिए अनुसंधान जारी है।