વરસાદ અને ચોમાસાં વિશે વૈજ્ઞાનિક માહિતી

આંતરરાષ્ટ્રીય સહકાર – આપણી મદદે

પરેશ ૨. વૈદ્ય

આ પ્રકરણની શરૂઆત એક ખંતીલા વિજ્ઞાનીની વાતથી કરીએ. ગઈ સદીની શરૃઆતમાં જર્મનીમાં લુઈ રિચાર્ડસન નામનો હવામાનશાસ્ત્રી થઈ ગયો. તેણે વિચાર્યું કે ભેજવાળી હવા કઈ રીતે પ્રવાસ કરશે તે જાણવા માટે ગણિતના સમીકરણો વાપરી શકાય. હવાને એક પ્રવાહી માની તેની ગતિનાં સમીકરણો લખી શકાય જેમાં આ ક્ષણની પરિસ્થિતિ ધ્યાનમાં લઈ, બદલાતાં ઉષ્ણતામાન અને દબાણની અસર હેઠળ જે ફેરફાર થાય તેને સમાવી લેવાય. તેને જળગતિશાસ્ત્રનાં (Hydrodynamic) સમીકરણો કહે છે; તેની મદદથી ભવિષ્યની સ્થિતિ ગણી કાઢી શકાય.

રિચાર્ડસને ન્યૂરેમ્બર્ગ શહેર ઉપરની હવાની સ્થિતિનાં તારીખ ૧૦મી મે, ૧૯૧૦ના દિવસનાં અવલોકનો લીધાં. તેના પરથી સમીકરણો બનાવી તેનો ઉકેલ શોધ્યો. પરંતુ એની આગાહી તદ્દન ખોટી પડી !

પરંતુ તેની અસફળતાએ ઘણું શીખવ્યું અને આગાહીની એક આખી પદ્ધતિ તેના પછી શરૂ થઈ જેને ન્યૂમરિકલ ફોરકાસ્ટિંગ – આંકડા આધારિત આગાહી- કહે છે. તે વિષે પછીનાં પ્રકરણમાં જોઈશું. પહેલાં એ જાણી લઈએ કે અસફળ કેમ રહ્યો. એનાં સમીકરણ ખૂબ મુશ્કેલ હતાં અને તેને છોડાવતાં ચાર-પાંચ દિવસ લાગ્યા. સ્વાભાવિક છે કે એટલી વારમાં તો વાતાવરણની પરિસ્થિતિ કેટલીય વાર બદલી ગઈ ! બીજું કે એનાં અવલોકનો તો શહેરની આસપાસના વિસ્તારોનાં, જમીનની સપાટીએ લીધેલાં હતાં પરંતુ આપણે હવે જાણીએ છીએ કે હવામાન ઉપર તો ખૂબ દૂરની પરિસ્થિતિની અસર પડે છે; તેમાં જમીનથી ઉપર આકાશમાંની હવા પણ આવી જાય. એ સમયે તેવાં અવલોકનો લેવાની તો સગવડ જ નહોતી. એટલે એનો વિચાર મૌલિક હોવા છતાં અધૂરી માહિતીના કારણે સાબિત ન થઈ શક્યો.

રેડીયોસૉન્ડે :

આ પરથી હવામાનશાસ્ત્રીઓ અવલોકનોનો વ્યાપ વધવાની અગત્ય સમજ્યા. પ્રથમ વિશ્વયુદ્ધ પછી બલૂનોનો વપરાશ વધ્યો. હિલીયમ વાયુ ભરેલાં બલૂન હવા કરતાં હલકાં હોવાથી આકાશમાં ખૂબ ઊંચે જઈ શકે છે. તેની સાથે હવાનાં દબાણ, ઉષ્ણતામાન, દિશા, ભેજ વગેરે માપવાનાં યંત્રો ઉપર મોકલવામાં આવ્યાં. આવા બલૂનોને રેડિયોસૉન્ડે કહે છે. તે ભેગી કરેલી માહિતી રેડિયો ટ્રાન્સમીટરો દ્વારા નીચે મોકલતાં રહે છે.

અમુક ઊંચાઈ (૨૦ થી ૩૦ કિ.મી.) એ પહોંચે ત્યારે અંદરના વાયુનું દબાણ બહારની પાતળી હવા કરતાં વધી જાય ત્યારે બલૂન ફાટી જાય છે અને સાથેનું યંત્ર પેરેશૂટની મદદથી નીચે આવે છે. એ વખતે પણ ફરીથી હવાની સ્થિતિમાં અવલોકન લેતું રહે છે. હજુ પણ એ બલૂનો તો વપરાય જ છે તે સાથે રોકેટો પણ કાર્યમાં જોડાયાં છે. આપણો અવકાશ કાર્યક્રમ આ પ્રકારનાં ‘સાઉન્ડીંગ રોકેટ’ રોહિણીથી જ શરૂ થયો હતો. એ પણ આજ લગી છોડાતાં રહ્યાં છે. આ ટેક્નોલૉજી ભારતને ‘યુનો’ના સહકારથી જ મળી હતી.

વિશ્વસ્તરે યોજના :

આટલું કર્યા પછી પણ અવલોકનો જમીન અને તેની ઉપરનાં આકાશમાં જ લઈ શકાતા હતાં. પૃથ્વી ફરતે ૭૦ ટકા વિસ્તારમાં તો સમુદ્ર છે. તેમજ ઉપરનાં વાતાવરણમાં અવલોકનો ન લેવાય ત્યાં સુધી આ માહિતી અધૂરી જ ગણાય. સદભાગ્યે ૧૯૫૭ પછી અવકાશ વિજ્ઞાનની બારીઓ ખુલી અને તે સાથે દુનિયાને પ્રેસિડન્ટ કેનેડી જેવા સૂઝબૂઝવાળા રાજપુરુષ મળ્યા. તેઓએ ૧૯૬૧ ના સપ્ટેમ્બરની યુનોની સામાન્ય સભામાં બાહ્ય અવકાશનો ઉપયોગ માનવીનાં ભલાં માટે કરવાની હાકલ કરી. ત્રણ માસમાં જ યુનોએ એક ઠરાવ (નં. ૧૭૨૧) પસાર કરી આ બાબતે કામ કરવા વિશ્વ હવામાન સંસ્થા(WMO)ને વિનંતી કરી. WMO અને વૈજ્ઞાનિક યુનિયનોની આંતરરાષ્ટ્રીય કાઉન્સિલે સાથે મળીને ૧૯૬૨માં નક્કી કર્યું કે હવામાન નિરીક્ષણનો કાર્યક્રમ World Weather Watch શરૂ કરવો. આપણે વાત કરી તેવાં અવલોકનો અને માપણી(Data) એકઠાં કરવાનું નક્કી થયું. આ માહિતીનો ઉપયોગ કરી વાતાવરણનાં ચલનનો અભ્યાસ કરવા માટે એક પ્રોજેક્ટ Global Atmospheric Research Project (GARP) પણ બન્યો.

વિશ્વ હવામાન નિરીક્ષણ [World Weather Watch (WWW)] કાર્યક્રમનું લાંબા ગાળાનું લક્ષ એવું રાખ્યું કે ખંડીય ક્ષેત્રો (એટલે કે સમુદ્ર સિવાયના જમીન વિસ્તારો)માં દર એકસો કિલોમીટરનાં અંતરે હવામાન બાબત માપણી કરવી: જમીનની સપાટીએ અને ઊંચે. સમુદ્રમાં ટાપુઓ હોય ત્યાં પણ આ જ નિયમ રાખવો. જ્યાં ખુલ્લો સમુદ્ર છે ત્યા દર ૫૦૦ કિ.મી.એ કેન્દ્રો નાંખવા. ત્યારે તો આ વધુ પડતુ લાગ્યું પરંતુ વખત જતાં એનું મહત્વ સ્પષ્ટ થયું.

વ્યાપક પ્રયોગો :

એકવાર મોટી સંખ્યામાં માપણી કેન્દ્રોનું જાળું સ્થપાઈ ગયું પછી દેશોએ સાથે મળી તેનો ઉપયોગ કરવાનો વખત હતો. તે પેટે વૈશ્વિક હવામાન કાર્યક્રમે બે અગત્યના પ્રયોગો નક્કી કર્યા. એક ધ્રુવ પ્રદેશો માટે (POLEX) અને બીજો એશિયા-આફ્રિકાના ચોમાસાના વિસ્તારો માટે (Monsoon Experiment – MONEX).આપણે અહીં મૉનેક્ષ વિષે જ વાત કરીશું. જો કે આપણાં હવામાન પર ધ્રુવનાં હવામાનની પણ અસર તો છે જ. મોનેક્સ પાછળ હેતુ હતો કે ચોમાસાંની આખી પ્રક્રિયા સમજવી અને તેની આગાહીમાં શી ક્ષમતા/મર્યાદાઓ છે તેનું આકલન કરવું. આ વિસ્તારના દેશો પાસે સહકારની આશા હતી.

ચોમાસુ પ્રયોગ (૧૯૭૭)નો પહેલો તબક્કો MONEX-77 નાને પાયે હતો. ત્રણ સ્ટીમરો અરબી સમુદ્ર અને બંગાળના ઉપસાગરમાં ૯૦ દિવસ સુધી ફરતી રહી અને વિવિધ પ્રકારનાં અવલોકન લીધાં. પરંતુ MONEX-79 સહકાર્યની યાદગાર પ્રક્રિયા બની રહી, જેનાં ફળ આપણે હવે માણી રહ્યાં છીએ. તેમાં બે સમયગાળા ભારતીય ચોમાસાંનો અભ્યાસની દૃષ્ટિએ સઘન કામ માટે અપાયા ઃ પાંચમી જાન્યુઆરી થી ૫ માર્ચ તથા પહેલી મે થી ત્રીસમી જૂન-૧૯૭૯. તે પેટે જમીનની સપાટી પરનાં કેન્દ્રો, ઉપર વાતાવરણમાં સાત સ્તરે અને સમુદ્રમાં ઊંડે, એમ ત્રણે સ્થળે અવલોકનો લેવાયાં. તેનાં કેટલો ડેટા એકઠો થયો તે જુઓ.

દોઢસો દેશોમાં ૯૨૦૦ હવામાન મથકો દિવસમાં અનેકવાર જમીન પર હવાનાં દબાણ, વેગ અને ઉષ્ણતામાન માપતાં હતાં. એમાનાં ૮૫૦ મથકોએ ઉંચાઈએ પણ અવલોકન લીધાં.

પાંચ સ્ટીમરો આવા જ ડેટા સમુદ્ર પર લેતી હતી. તે સાથે ૭૪૦૦ વેપારી સ્ટીમરોને પણ આવાં અવલોકન લેવા માટે વિનંતી કરાઈ.

સાઉન્ડીંગ બલૂનોમાંથી સમુદ્રમાં પડેલાં યંત્રોને ઉપાડી લઈ તેમાંથી અવલોકનો કાઢી સંસ્થાને મોકલવાનું કામ ૪૫ સ્ટીમરોએ માથે લીધું.

કેટલાંક સ્થળોએ વિમાનો દ્વારા ઉપરના સ્તરનાં અવલોકન લેવાયાં. દશ વિમાને સમુદ્ર ઉપર ઉડી, ટાપુઓ ઉપર ૨૦૦૦ સ્થળોએ ટ્રાન્સમીટરો ઉતાર્યા.

અવકાશ વિમાનમાં ત્યાં લગી પ્રગતિ થઈ હતી. કૃત્રિમ ઉપગ્રહોએ દર અરધા કલાકે વાદળાંના ચિત્ર આપ્યાં. કેટલાક દૂરના ટાપુ પરનાં બીજાં અવલોકનો પણ આવ્યાં. આટલે ઊંચેથી લેવાયેલી માપણીઓની જમીન પરના માપણી સાથે સરખામણી કરી ઉપગ્રહોની ક્ષમતાનું માપ પણ કાઢી શકાયું. એ ક્ષમતાને કારણે હવે વાદળાંની ગતિ, ઓછા દબાણનાં ક્ષેત્ર, વિકીરણ દ્વારા ઉષ્ણતામાનનું માપ વગેરે માહિતી નિયમિત મેળવવાનું બની રહ્યું છે.

દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં જમીનનો ભાગ ઓછો અને સમુદ્ર વધારે છે. તેથી ત્યાં હજારો તરતાં બોયાં મૂકી તેને અવલોકન કેન્દ્રો સાથે રેડિયો ટ્રાન્સમીટરોથી જોડી દેવાયાં.

વિશ્વ હવામાન સંસ્થા

(World Meteorological Organization)

વિવિધ દેશોનાં હવામાન ખાતાઓને સાંકળતી આ યુનોની એક સંસ્થા છે, જેમ વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થા (WHO) કે બાળ શિક્ષણ સંસ્થા (UNICEF)છે તેમ. ૧૯૩ સભ્ય દેશોવાળી WMOની સ્થાપના ૨૩મી માર્ચ ૧૯૫૦માં થઈ; પરંતુ એ માત્ર સ્વરૂપ બદલવાની વાત હતી. મૂળે ઈ.સ. ૧૮૭૯માં સ્થપાયેલી આંતરરાષ્ટ્રીય હવામાન સંસ્થા(IMO)નું એ વિશ્વયુદ્ધ પછીનું નવું રૂપ હતું. IMOના બનવા પાછળ ૧૮૭૩માં વિયેનામાં મળેલી હવામાનશાસ્ત્રીઓની આંતરરાષ્ટ્રીય કૉન્ફરન્સ હતી.

WMO તેના સભ્ય દેશોને હવામાન તથા હવામાનમાં થતા ફેરફારના પ્રશ્ને મદદ કરે છે. મોનેક્સ પ્રયોગોનાં આયોજન માટે આપણે એના સદા ઋણી રહીશું.

આટલો બધો ડેટા મળ્યા પછી તેને ગોઠવવો અને તેમાંથી વૈજ્ઞાનિક તથ્યોની તારવણી કાઢવી એ પણ ખૂબ વિશાળ કાર્ય છે. વિશ્વ હવામાન સંસ્થાહેઠળ એક ગ્લોબલ ડેટા પ્રોસેસિંગ સિસ્ટમ(GDPS) સ્થપાઈ. તેનાં કમ્પ્યુટરોએ આ કાર્ય કર્યું. આ ઉપરથી મહા શક્તિશાળી કમ્પ્યુટર (સુપર કમ્પ્યુટર)ની પણ અગત્ય સમજાઈ. આ પ્રયોગના ડેટાનું તો આરામથી વિશ્લેષણ થઈ શકે, પરંતુ તેના પછી રોજિંદી જીંદગીમાં આમાંથી ઘણાં અવલોકનો તો રોજ લેવાય છે. તેનું તુરંત વિશ્લેષણ કરવું પડે જે માત્ર સુપર કમ્પ્યુટરથી જ થાય, નહીંતર આગાહી મોડી પડે. ભારતે પાછળથી ‘પરમ‘ નામે સુપર કમ્પ્યુટર પ્રણાલીનો વિકાસ કર્યો.

મોનેક્ષની માહિતી પરથી ચોમાસાંની ઉત્પત્તિ, પ્રવાસ, તેનું નબળાં હોવું, વગેરે બાબતો સમજતાં ઘણાં વરસો લાગ્યાં. પરંતુ એટલું સ્પષ્ટ સમજાયું કે ખૂબ દૂરદૂરના પ્રદેશોની ઘટનાઓ આપણાં ચોમાસાં ઉપર અસર પડે છે. આજે હવે આપણને આવાં વિધાનથી આશ્ચર્ય નથી થતું. આ જ્ઞાન પરથી આપણે આગાહીની પ્રક્રિયા કેમ ઘડી તે આવતાં બે પ્રકરણોમાં જોઈએ.

 

ક્રમશઃ

ડૉ. પરેશ ર. વૈદ્યનો સંપર્ક prvaidya@gmail.com   વિજાણુ સરનામે થઈ શકે છે.