वातावरणीय अभिसरण - १
प्रस्तावना

वातावरणाचे अभिसरण कसे, कुठे, केव्हा आणि का होते हे समजून घेण्यामधे हवामानशास्त्रज्ञांनी मोठी मजल गाठली आहे. मात्र ही मजल गाठण्यासाठी अनेक वर्षे लागली, अनेक भौतिक, रासायनिक, इतर शास्त्रीय व गणितीय शोधांचा त्यासाठी उपयोग झाला. वातावरण म्हणजे नक्की काय? हवामान का आणि कसे बदलते? हे समजून घेण्यासाठी, वातावरणीय घडामोडींना गणिती प्रमेयांमधे बसवण्यासाठी पूर्वीपासून अनेक प्रयत्न झाले. 'हलणाऱ्या वा वाहणाऱ्या हवेला वारा म्हणतात' ह्या सामान्यज्ञानापासून ते वातावरणीय घडामोडींना, त्या घडामोडींसाठी कारणीभूत असणाऱ्या घटकांना गुंतागुंतीच्या समीकरणांमधे मांडून क्लिष्ट हवामान प्रारुपे (climate models) तयार करण्यापर्यंतची मानवाची प्रगती प्रशंसनीय आहे. वातावरणीय अभिसरणाचे मानवाचे ज्ञान आजच्या टप्प्यापर्यंत कसे पोहोचले, त्यासाठी कारणीभूत ठरलेल्या घटना, शोध, समज, शक्यता आणि उपयोग ह्याचा आढावा घेण्याचा प्रयत्न ह्या लेखमालेमधे करणार आहे. 

भोवताल जाणून घेण्याचे मानवाचे कुतूहल मानवाच्या प्रगतीस कारणीभूत ठरले आहे. हवा आणि वाऱ्याचे ज्ञान मानवाला फार पूर्वीपासून होते. प्राचीन काळी ढग, वारा, वीज, पाऊस ह्या गोष्टी म्हणजे देवाने माणसाशी संपर्क साधण्याचे माध्यम आहे असे मानले जाई. ज्या नैसर्गिक घटनांचे तार्किक विश्लेषण करणे व अंदाज करणे सहजशक्य नव्हते त्या गोष्टी आकलनाबाहेरच्या आणि म्हणून 'दैवी' मानल्या जात. सर्व संस्कृत्यांमधे पूर्वी अशा विविध 'दैवी' घटनांशी निगडीत अशा विविध देवता असत. उदाहरणार्थ भारतीय संस्कृतीमधे पावसाची देवता वरूण मानली जात असे तर ग्रीक संस्कृतीमधे चार दिशांनी वाहणाऱ्या वाऱ्यांसाठी चार देवता मानल्या जात. 

भोवताल जाणून घेताना जसजशी मानवाच्या निसर्गाबद्दलच्या ज्ञानात भर पडली तसतशी मानवाची नैसर्गिक घटनांमागील तत्व, कारणे जाणून घेण्याची आकलनशक्ती वाढत गेली. पाऊस का पडतो? वारा का वाहतो? ह्याची कारणे शोधली गेली. नैसर्गिक घटनांमागील तत्वे लक्षात येऊ लागली तसे ह्या घटनांचे 'दैवी'पण कमी होत जाऊन विविध देवतांचे महत्व कमी होऊ लागले.

दर्यावर्दी आणि नौकानयन करणारे हे वारे, वाऱ्याच्या वेगातील आणि दिशेतील बदल ह्यांचा अभ्यास करून मगच सफरीवर निघत. गणितातील प्रगतीने आकाशस्थ ग्रहगोलांची स्थाने निश्चित करता येऊ लागली, त्यांच्या गती, स्थानबदल ह्यांचे अंदाज मांडता येऊ लागले. पुढे ग्रहताऱ्यांच्या आकाशातील स्थानांवर आधारीत असा हवामान अंदाज वर्तविण्याचे प्रयत्न झाले. पृथ्वीवरील जवळपास सर्व गोष्टी आणि हवामान, हवामानबदलांसह सर्व घटनांचे मूळ सूर्यशक्ती हे आहे हेही मानवाच्या लक्षात येऊ लागले होते. ऍरिस्टॉटल ने असे लिहून ठेवले होते की 'वारा हा थंड प्रदेशाकडून उष्ण प्रदेशाकडे वाहतो'. मात्र त्याकाळी हवेचा दाब, तापमान आणि वारा ह्यांचा परस्परसंबंध लोकांना लक्षात आला नव्हता.

 सतराव्या शतकामधे शोधल्या गेलेल्या काही शास्त्रीय उपकरणांमुळे मानवाच्या  निसर्ग जाणून घेण्यातील प्रगतीस आणखी चालना मिळाली. गॅलिलिओ चा तापमापक, हूक चे हवामान घड्याळ, टॉरिसेलीचा दाबमापक अशा एकेक उपरकणांच्या शोधांमुळे हवामानघटकांचे मापन करणे शक्य होऊ लागले. वातावरणीय दाब आणि वारा ह्यांचा परस्परसंबंध लक्षात येऊ लागला. सतराव्या शतकाच्या अखेरीस युरोप आणि उत्तर अमेरिकेमधे वारा आणि हवामान स्थितीच्या नियमित नोंदी ठेवल्या जाऊ लागल्या. जर्मन शास्त्रज्ञ फ़्रान्सिस बेकन (खंडीय हालचाल-continental drift चा सिद्धांत मांडल्यामुळे प्रसिद्ध झालेले) ह्यांनी केलेल्या संशोधनाचा हवामानबदलातील काही दीर्घकालीन मौसमी चक्रे लक्षात येण्यास उपयोग झाला, तसेच सर आयझॅक न्यूटन यांनी मांडलेल्या सिद्धांतांचा निसर्गनियम समजून घेण्यासाठी उपयोग झाला.  

न्यूटन, बॉयल आणि चार्ल्स यांनी सिद्ध केलेले भौतिक नियम हे वातावरणीय अभिसरण समजून घेण्यासाठी फारच महत्वाचे आणि उपयुक्त ठरले. अठराव्या शतकामधे इंग्लिश वकील आणि शास्त्रज्ञ असलेल्या हॅड्ली यांनी व्यापारी वाऱ्यांविषयक काही ठोकताळे मांडले. व्यापारी वाऱ्यांचे नियमन औष्णिक स्वरूपाचे असल्याचा सिद्धांत त्यांनी मांडला. व्यापारी वाऱ्यांशी निगडीत असलेल्या रेखावृत्तीय अभिसरणास 'हॅडली चक्र' (Hadley Cell) म्हटले जाते. हॅडलींच्या सिद्धांताने सिद्ध न होऊ शकलेल्या काही गोष्टींची कारणमीमांसा पुढे फ़ेरेल आणि कोरिऑलिस ह्यांनी केली. सामान्य वातावरणीय अभिसरणाच्या ( general atmospheric circulation) मानवाच्या आकलनात ह्याने मोठी भर पडली.

एकोणीसाव्या शतकामधे मानवाला वातावरणाच्या उच्चस्तरातील अभिसरणाचे महत्व लक्षात आले. ह्या शतकामधे उच्च स्तरातील वातावरणीय घटकांचे मापन करता येण्याच्या दृष्टीने संशोधनास सुरुवात झाली. हवामान मापक फुग्यांचा प्रयोग आणि वापर होऊ लागला. दीर्घकालीन हवामानाचा अंदाज वर्तवायचा असेल तर केवळ स्थानिक पातळीवरील नोंदी पुरेशा नाहीत तर जागतिक पातळीवरील हवामान नोंदींचा एकत्रित अभ्यास केला गेला पाहिजे हे ह्या शतकात लक्षात आले. त्यानुसार विविध देशातील दर्यावर्दी, पाद्री, व्यापारी यांनी करून ठेवलेल्या नोंदींचा अभ्यास करण्यास सुरूवात झाली. त्यातून जागतिक पातळीवर हवामानबदलास कारणीभूत अशा वातावरणीय अभिसरणाचे अनन्यसाधारण महत्व शास्त्रज्ञांच्या लक्षात येऊ लागले. ही प्रगती विसाव्या शतकातही चालू राहिली. संगणक, विमान, यांसारख्या तंत्रज्ञानातील प्रगतीने माणसाचे वातावरणीय अभिसरणाबद्दलचे आकलन अधिक विस्तारित करण्यास हातभार लावला. ह्यातून हवामान प्रारूपांचा जन्म होऊन मानव दूरभविष्यातील हवामान बदलांचा समाचार घेण्यास उत्सुक झाला आहे.

पुढील लेखांमधे वरील मुद्द्यांची सविस्तर माहिती लिहिण्याचा विचार आहे.