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अध्याय 13: जेट स्ट्रीम, रॉस्बी तरंगें, ध्रुवीय भंवर और समतापमंडलीय तापन | अध्ययनसार™ (UPSCstudy.in)
अध्याय 13 • भाग 2: जलवायु विज्ञान (Climatology) UPSC CSE Prelims & Mains GS-1 BPSC / UPPSC / State PCS NCERT Class XI + WMO / NOAA Dynamics

अध्याय 13: जेट स्ट्रीम, रॉस्बी तरंगें, ध्रुवीय भंवर और अचानक समतापमंडलीय तापन (Jet Streams, Rossby Waves, Polar Vortex & SSW)

प्रिलिम्स एवं मेन्स (GS-1) के लिए ऊपरी क्षोभमंडलीय एवं समतापमंडलीय गतिकी का संपूर्ण विश्लेषण: भू-विक्षेपी पवन (Geostrophic Wind), तापीय पवन संबंध, उपध्रुवीय व उपोष्ण पछुआ जेट, उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) व सोमाली जेट, रॉस्बी तरंगों का 4-चरणीय सूचकांक चक्र (Index Cycle), ओमेगा ब्लॉक ($\Omega$-Block) व हीट डोम, ध्रुवीय भंवर (Polar Vortex), ओज़ोन छिद्र (PSCs) तथा अचानक समतापमंडलीय तापन (SSW)।

ऊँचाई एवं पवन वेग
9 – 14 किमी | 150–400 km/h
क्षोभसीमा विभंग (Tropopause Breaks) के निकट शून्य धरातलीय घर्षण में प्रवाहित भू-विक्षेपी धाराएँ
रॉस्बी तरंग सूचकांक चक्र
4-चरणीय विसर्पण (4–6 Waves)
Zonal से Meridional प्रवाह में परिवर्तन एवं Cut-off Low/High व ओमेगा ब्लॉक का निर्माण
अचानक समतापमंडलीय तापन (SSW)
+30°C से +50°C (कुछ दिनों में)
ध्रुवीय रात्रि जेट का उलटना और ध्रुवीय भंवर (Polar Vortex) का विभाजन व शीतलहर
भारतीय मानसून युग्मन
STWJ + TEJ + सोमाली जेट
शीतकालीन पश्चिमी विक्षोभ (STWJ) बनाम ग्रीष्मकालीन मानसून विस्फोट (TEJ व तिब्बत उच्च दाब)
अक्षर आकार
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13.1

जेट स्ट्रीम की अवधारणा, भू-विक्षेपी पवन (Geostrophic Wind) और तापीय पवन संबंध

विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) की परिभाषा के अनुसार, "जेट स्ट्रीम ऊपरी क्षोभमंडल (Upper Troposphere — क्षोभसीमा / Tropopause के ठीक नीचे, लगभग 9 से 14 किमी की ऊँचाई पर) में प्रवाहित होने वाली एक प्रबल, संकरी और विसर्पणशील (Meandering) पवन धारा है, जिसमें पवन का वेग कम से कम 30 मीटर/सेकंड (लगभग 110 किमी/घंटा) से लेकर 300–400 किमी/घंटा से अधिक होता है तथा इसमें तीव्र ऊर्ध्वाधर एवं क्षैतिज पवन अपरूपण (Wind Shear) पाया जाता है" (LotusArise Jet Stream UPSC)।

द्वितीय विश्व युद्ध (WW-II) के दौरान जब अमेरिकी बमवर्षक विमान (B-29 Superfortress) जापान की ओर 10–12 किमी की ऊँचाई पर पश्चिम की दिशा में उड़ रहे थे, तब उन्हें विपरीत दिशा से आने वाली एक प्रचंड वायु धारा का सामना करना पड़ा जिसने उनकी सापेक्ष गति को अत्यधिक कम कर दिया। इसी खोज और मौसम विज्ञानी कार्ल-गुस्ताव रॉस्बी (Carl-Gustav Rossby) के शोध से 'जेट स्ट्रीम' का वैज्ञानिक सिद्धांत स्थापित हुआ (NCERT Class XI Ch-9)।

1. भू-विक्षेपी पवन (Geostrophic Wind) क्यों बनती है?

  • धरातल से 2–3 किमी से अधिक ऊँचाई पर घर्षण बल (Frictional Force) शून्य हो जाता है।
  • ऊपरी वायुमंडल में जब वायु उच्च दाब (विषुवत की ओर) से निम्न दाब (ध्रुव की ओर) की तरफ बढ़ती है, तो घर्षण न होने से पवन का वेग बढ़ता जाता है और वेग के समानुपाती कोरिओलिस बल (Coriolis Force) भी बढ़ता जाता है।
  • अंततः एक ऐसी स्थिति आती है जब दाब प्रवणता बल (PGF) और कोरिओलिस बल (CF) परिमाण में बराबर तथा दिशा में एक-दूसरे के ठीक विपरीत ($180^\circ$) हो जाते हैं।
  • इस संतुलन की अवस्था में पवन समदाब रेखाओं (Isobars) को काटने के बजाय समदाब रेखाओं के समानांतर (पश्चिम से पूर्व) बहने लगती है। इसे ही भू-विक्षेपी पवन (Geostrophic Wind) कहते हैं, और जेट स्ट्रीम इसी भू-विक्षेपी पवन का सबसे तीव्र रूप है (NCERT Class XI Ch-9)।

2. तापीय पवन संबंध (Thermal Wind & Tropopause Breaks)

  • क्षैतिज ताप प्रवणता = ऊर्ध्वाधर दाब प्रवणता: जहाँ दो भिन्न तापमान वाली वायुराशियाँ (जैसे गर्म उष्णकटिबंधीय वायु और ठंडी ध्रुवीय वायु) पास-पास होती हैं, वहाँ ऊँचाई बढ़ने के साथ ठंडी वायु के स्तंभ में दाब तेजी से गिरता है, जबकि गर्म वायु के स्तंभ में दाब धीरे-धीरे गिरता है।
  • अतः ऊँचाई बढ़ने के साथ क्षैतिज दाब प्रवणता बल (PGF) तीव्र होता जाता है और क्षोभसीमा (Tropopause) पर अधिकतम हो जाता है।
  • जहाँ दो परिसंचरण कोशिकाएँ (हैडली–फेरल $30^\circ$ पर, और फेरल–ध्रुवीय $60^\circ$ पर) मिलती हैं, वहाँ क्षोभसीमा की ऊँचाई में अचानक अcontinuity या 'क्षोभसीमा विभंग' (Tropopause Break) आता है। ठीक इन्हीं विभंग क्षेत्रों में जेट स्ट्रीम के कोर (Jet Cores) स्थित होते हैं।
13.2

जेट स्ट्रीम की संरचनात्मक विशेषताएँ, जेट स्ट्रीक्स (Jet Streaks) और मौसमी स्थानांतरण

  • त्रि-आयामी ट्यूब जैसी संरचना (3D Ribbon Structure): जेट स्ट्रीम वायुमंडल में हजारों किलोमीटर लंबी, 150 से 500 किमी चौड़ी और मात्र 2 से 4 किमी मोटी (गहरी) चपटी नलिका या रिबन के समान होती है (LevelUp IAS Jet Streams)।
  • जेट स्ट्रीक / जेट कोर (Jet Streak / Jet Max): जेट स्ट्रीम के भीतर पवन का वेग सर्वत्र एक समान नहीं होता; इसके केंद्र (Core) में सर्वाधिक गति के पॉकेट्स होते हैं जिन्हें 'जेट स्ट्रीक' (Jet Streaks) कहा जाता है। जेट स्ट्रीक के प्रवेश और निकास बिंदुओं पर ऊपरी वायु का अपसरण (Divergence) और अभिसरण (Convergence) धरातलीय चक्रवातों व प्रतिचक्रवातों को तीव्र करता है।
  • शीत ऋतु बनाम ग्रीष्म ऋतु में वेग और अक्षांशीय विस्थापन (Seasonal Shift & Intensity):
    • शीत ऋतु में दोगुना तीव्र वेग: शीतकाल में ध्रुवीय क्षेत्र अत्यधिक ठंडे हो जाते हैं जबकि उष्णकटिबंध गर्म रहता है। इस प्रकार विषुवत से ध्रुव के बीच तापीय विषमता (Pole-to-Equator Temperature Gradient) शीतकाल में सर्वाधिक होती है। परिणामस्वरूप शीत ऋतु में जेट स्ट्रीम की गति ग्रीष्म ऋतु की तुलना में लगभग दोगुनी (300–450 km/h तक) हो जाती है और यह विषुवत रेखा की ओर (Equatorward) खिसक जाती है।
    • ग्रीष्म ऋतु में मंद एवं ध्रुवों की ओर विस्थापन: ग्रीष्मकाल में ध्रुवीय तापन से तापीय प्रवणता कम हो जाती है, जिससे जेट स्ट्रीम कमजोर पड़ जाती है और ध्रुवों की ओर (Poleward) खिसक जाती है।
13.3

जेट स्ट्रीम का वर्गीकरण: स्थायी (Permanent) बनाम अस्थायी/मौसमी (Temporary) जेट

पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवाहित होने वाली जेट स्ट्रीम को उनके स्थायित्व और उत्पत्ति तंत्र के आधार पर दो प्रमुख वर्गों में बाँटा जाता है (LotusArise Types of Jet Streams, Vajiram & Ravi Jet Streams):

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जेट स्ट्रीम का नाम श्रेणी अक्षांश एवं ऊँचाई (Altitude) प्रवाह दिशा उत्पत्ति का कारण एवं प्रमुख जलवायविक भूमिका
1. ध्रुवीय वाताग्र जेट स्ट्रीम (Polar Front Jet - PFJ) स्थायी (Permanent) 40° से 65° N/S अक्षांश
(ऊँचाई: 9 – 11 किमी)
पश्चिम से पूर्व (Westerly) फेरल कोशिका और ध्रुवीय कोशिका के मिलन स्थल (ध्रुवीय वाताग्र / Polar Front) पर तीव्र तापीय प्रवणता से उत्पन्न। यह अत्यधिक अनियमित व विसर्पणशील होती है तथा शीतोष्ण कटिबंधीय चक्रवातों (Temperate Cyclones) के मार्ग और तीव्रता को नियंत्रित करती है।
2. उपोष्णकटिबंधीय पछुआ जेट (Subtropical Westerly Jet - STWJ) स्थायी (Permanent) 25° से 35° N/S अक्षांश
(ऊँचाई: 12 – 14 किमी)
पश्चिम से पूर्व (Westerly) हैडली कोशिका और फेरल कोशिका के सीमांत पर कोणीय संवेग संरक्षण (Conservation of Angular Momentum) एवं तापीय अंतर से उत्पन्न। यह PFJ की तुलना में अधिक स्थिर होती है; शीतकाल में भारत में पश्चिमी विक्षोभ (Western Disturbances) इसी के द्वारा लाए जाते हैं।
3. उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (Tropical Easterly Jet - TEJ) मौसमी (केवल ग्रीष्मकाल) 8°N से 20°N (केवल उत्तरी गोलार्द्ध: भारत से अफ्रीका तक; ऊँचाई: 14 – 16 किमी) पूर्व से पश्चिम (Easterly) ग्रीष्म ऋतु में तिब्बत के पठार और हिमालय के अत्यधिक तापन से ऊपरी क्षोभमंडल में बनने वाले प्रतिचक्रवात (Tibetan High) से उत्पन्न। यह दक्षिण-पश्चिमी मानसून के विस्फोट (Monsoon Burst) और मेडागास्कर के पास मस्कारेने उच्च दाब को सशक्त करती है।
4. सोमाली जेट / फिंडलेटर जेट (Somali / Findlater Low-Level Jet) मौसमी (केवल ग्रीष्मकाल) मॉरीशस/मेडागास्कर से केन्या व सोमालिया तट होते हुए भारत के पश्चिमी तट तक (ऊँचाई: 1.5 – 3 किमी) दक्षिण-पूर्व से विषुवत पार कर दक्षिण-पश्चिम (SW) यह एक निम्न-स्तरीय जेट (Low-Level Jet) है जो विषुवत रेखा को पार कर अरब सागर के ऊपर से प्रचुर जलवाष्प पश्चिमी घाट (केरल/कोंकण) की ओर धकेलती है।
5. ध्रुवीय रात्रि जेट स्ट्रीम (Polar Night Jet / Stratospheric Jet) मौसमी (शीतकालीन ध्रुव) 60° से 70° N/S अक्षांश
(समतापमंडल में 20 – 50 किमी ऊँचाई)
पश्चिम से पूर्व (शीतकाल में) ध्रुवीय शीत रात्रि के दौरान समतापमंडलीय ध्रुवीय भंवर (Stratospheric Polar Vortex) की बाहरी परिधि पर चलती है; SSW की घटना में यह कमजोर पड़कर पूर्व से पश्चिम उलट जाती है।
✈️ इंटरैक्टिव प्रयोगशाला 1: क्षोभसीमा विभंग एवं जेट स्ट्रीम अनुप्रस्थ काट सिम्युलेटर (Jet Stream Cross-Section)
विषुवत रेखा (0°) से ध्रुव (90°N) तक वायुमंडलीय कोशिकाएँ, क्षोभसीमा विभंग (Tropopause Breaks) एवं जेट कोर 30 km 18 km 13 km 9 km 0 km 0° विषुवत रेखा (ITCZ) 30°N उपोष्ण उच्च दाब 60°N ध्रुवीय वाताग्र (SPLP) 90°N उत्तरी ध्रुव समतापमंडल (STRATOSPHERE) उष्णकटिबंधीय क्षोभसीमा (~17–18 km) मध्य-अक्षांशीय क्षोभसीमा (~12 km) ध्रुवीय क्षोभसीमा (~8–9 km) हैडली कोशिका (Hadley Cell) तापीय संवहन (उष्ण वायुराशि) फेरल कोशिका (Ferrel Cell) गतिक मिश्रण क्षेत्र ध्रुवीय कोशिका (Polar Cell) अति-शीतल ध्रुवीय वायुराशि ध्रुवीय वाताग्र STWJ (उपोष्ण पछुआ जेट) 25°–35°N | 12–14 km (W → E) PFJ (ध्रुवीय वाताग्र जेट) 40°–65°N | 9–11 km (W → E) ⊗ TEJ (E→W) उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (14–16 km, ग्रीष्म) ध्रुवीय रात्रि जेट समतापमंडलीय भंवर (20–50 km)
✈️ क्षोभसीमा विभंग (Tropopause Breaks) विश्लेषण: ध्यान दें कि क्षोभसीमा (Tropopause) विषुवत से ध्रुव तक एक सतत रेखा नहीं है, बल्कि 30° (हैडली–फेरल सीमा) और 60° (फेरल–ध्रुवीय सीमा) पर सीढ़ीनुमा रूप में टूटती है। ठीक इन्हीं दोनों विभंगों में पृथ्वी की दो स्थायी जेट स्ट्रीम—उपोष्ण पछुआ जेट (STWJ, 12–14 km) और ध्रुवीय वाताग्र जेट (PFJ, 9–11 km) प्रवाहित होती हैं।
13.4

रॉस्बी तरंगें (Rossby Waves) और नामियास का सूचकांक चक्र (4 Stages of Index Cycle)

ऊपरी क्षोभमंडल में पश्चिम से पूर्व की ओर प्रवाहित होने वाली जेट स्ट्रीम सीधी रेखा में न चलकर नदी के विसर्पों (Meanders) की भाँति विशाल तरंगीय पथ में चलती है। इन ग्रहीय आकार की ऊपरी वायुमंडलीय तरंगों को रॉस्बी तरंगें (Rossby Waves / Planetary Waves) कहते हैं (Anantam IAS Rossby Waves & Index Cycle)।

  • उत्पत्ति का कारण ($\beta$-Effect & Conservation of Absolute Vorticity): पृथ्वी की गोलाकार आकृति के कारण कोरिओलिस प्राचल ($f = 2\Omega\sin\phi$) विषुवत से ध्रुवों की ओर बढ़ता है (जिसे रॉस्बी प्राचल या $\beta$-प्रभाव कहते हैं)। जब कोई वायु-पार्सल ध्रुव या विषुवत की ओर विस्थापित होता है, तो निरपेक्ष भ्रमिलता के संरक्षण ($\zeta + f = \text{Constant}$) के नियम के कारण उसमें प्रत्यानयन बल (Restoring Force) उत्पन्न होता है और वह ऊपर-नीचे दोलन करता हुआ 3 से 6 विशाल ग्रहीय तरंगें बनाता है।
  • गर्त (Trough) एवं कटक (Ridge): रॉस्बी तरंग का जो भाग विषुवत रेखा की ओर झुकता है उसे चक्रवातीय गर्त (Cyclonic Trough — निम्न दाब) और जो भाग ध्रुव की ओर उठता है उसे प्रतिचक्रवातीय कटक (Anticyclonic Ridge — उच्च दाब) कहते हैं।

सूचकांक चक्र की 4 अवस्थाएँ (4 Stages of Namias Index Cycle — 4 से 6 सप्ताह का चक्र)

जेरोम नामियास (Jerome Namias) ने स्पष्ट किया कि जेट स्ट्रीम का सीधा (Zonal) प्रवाह कैसे धीरे-धीरे अत्यधिक विसर्पणशील (Meridional) होकर टूटता है और पुनः सीधा हो जाता है (LotusArise Index Cycle):

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अवस्था (Stage) क्षेत्रीय सूचकांक (Zonal Index) जेट स्ट्रीम का स्वरूप एवं मौसमी प्रभाव
प्रथम अवस्था (Stage 1) उच्च क्षेत्रीय सूचकांक (High Zonal Index) जेट स्ट्रीम ध्रुव के समीप लगभग सीधी (पश्चिम से पूर्व / Zonal) और तीव्र गति से बहती है। ठंडी हवा ध्रुवों पर और गर्म हवा उष्णकटिबंध में बंद रहती है; मध्य अक्षांशों में मौसम शांत और सामान्य रहता है।
द्वितीय अवस्था (Stage 2) मध्यम सूचकांक (Developing Meanders) विषुवत और ध्रुव के बीच तापीय अंतर बढ़ने से जेट स्ट्रीम में आयाम (Amplitude) बढ़ने लगता है और सुस्पष्ट रॉस्बी तरंगें (कटक व गर्त) बनने लगती हैं।
तृतीय अवस्था (Stage 3) निम्न क्षेत्रीय सूचकांक (Strong Meridional Flow) जेट स्ट्रीम का प्रवाह पश्चिम-पूर्व के बजाय उत्तर-दक्षिण (Meridional) हो जाता है। गहरे गर्तों (Troughs) के माध्यम से ध्रुवीय बर्फीली हवा उपोष्ण कटिबंध तक और ऊँचे कटकों (Ridges) के माध्यम से गर्म उष्णकटिबंधीय हवा उच्च अक्षांशों तक पहुँचने लगती है।
चतुर्थ अवस्था (Stage 4) विच्छेदन एवं अवरोधन (Cut-off Lows & Blocking Highs) अत्यधिक विसर्पण के कारण तरंगों के लूप मुख्य प्रवाह से कटकर अलग हो जाते हैं (जैसे नदी की गोखुर झील / Ox-bow lake)। दक्षिण में फँसी ठंडी हवा के भंवर को 'कट-ऑफ लो' (Cut-off Low / Cold Drop) और उत्तर में फँसी गर्म हवा के भंवर को 'कट-ऑफ हाई' (Blocking High / Heat Dome) कहते हैं। ऊष्मा के आदान-प्रदान के बाद जेट स्ट्रीम पुनः प्रथम अवस्था में लौट आती है।
13.5

वायुमंडलीय अवरोधन: ओमेगा ब्लॉक ($\Omega$-Block) और हीट डोम (Heat Dome) की क्रियाविधि

हाल के वर्षों में उत्तरी अमेरिका (कनाडा का लिटन तापमान $49.6^\circ\text{C}$), यूरोप और भारत में देखी गई प्रदीर्घ एवं जानलेवा ग्रीष्म लहरों (Extreme Heatwaves) के पीछे रॉस्बी तरंगों के वायुमंडलीय अवरोधन (Atmospheric Blocking) की मुख्य भूमिका रही है (Climate Adaptation Center — Omega Block & Heatwaves, Indian Express Heat Dome Explained):

1. ओमेगा ब्लॉक ($\Omega$-Block) क्या है?

  • जब जेट स्ट्रीम की रॉस्बी तरंग अत्यधिक विकृत होकर ग्रीक अक्षर ओमेगा ($\Omega$) का आकार ले लेती है, तो मध्य में एक विशाल उच्च वायुदाब कटक (High-Pressure Ridge) बन जाता है जिसके दोनों ओर (पूर्व और पश्चिम में) दो निम्न वायुदाब गर्त (Cut-off Lows / Troughs) फँस जाते हैं।
  • यह $\Omega$-आकृति वायुमंडलीय प्रवाह में एक अचल चट्टान (Traffic Jam) की तरह कई दिनों या हफ्तों तक एक ही स्थान पर स्थिर हो जाती है।
  • द्वि-पक्षीय चरम मौसम: ओमेगा ब्लॉक के मध्य भाग (उच्च दाब) में भयंकर सूखा व ग्रीष्म लहर (Heatwave) पड़ती है, जबकि इसके दोनों किनारों (निम्न दाब गर्तों) में लगातार मूसलाधार वर्षा और बाढ़ (जैसे 2010 में रूस में भीषण सूखा/वनाग्नि और ठीक उसी समय पाकिस्तान में विनाशकारी बाढ़) आती है।

2. हीट डोम (Heat Dome — प्रेशर कुकर प्रभाव)

  • जब ऊपरी वायुमंडल का एक शक्तिशाली उच्च दाब तंत्र (Anticyclone) किसी क्षेत्र के ऊपर हफ्तों तक टिक जाता है, तो वह धरातल के ऊपर एक ढक्कन (Lid / Dome) की तरह कार्य करता है।
  • उच्च दाब में हवा ऊपर से नीचे की ओर बैठती है (अवरोहण / Subsidence)। नीचे उतरती हुई हवा बढ़ते वायुमंडलीय दाब के कारण रुद्धोष्म संपीड़न (Adiabatic Compression) से लगातार और अधिक गर्म होती जाती है।
  • संवहन रुकने से बादल नहीं बन पाते, तेज धूप सीधे धरातल को तपाती है और मृदा की नमी सूखने से वाष्पन शीतलन समाप्त हो जाता है—जिससे तापमान सामान्य से $10^\circ\text{C}–15^\circ\text{C}$ ऊपर चला जाता है।
🌊 इंटरैक्टिव प्रयोगशाला 2: रॉस्बी तरंग सूचकांक चक्र, ओमेगा ब्लॉक (Ω) एवं हीट डोम सिम्युलेटर
अवस्था 1: उच्च क्षेत्रीय सूचकांक (High Zonal Index — सीधी एवं तीव्र जेट स्ट्रीम) ❄️ ठंडी ध्रुवीय वायुराशि (Cold Polar Air Locked in Arctic) ☀️ गर्म उष्णकटिबंधीय वायुराशि (Warm Subtropical Air South of Jet) तीव्र पश्चिम-से-पूर्व (Zonal) जेट स्ट्रीम (वेग: 250–350 km/h) → कोई उत्तर-दक्षिण मिश्रण नहीं
🌊 रॉस्बी तरंग सूचकांक विश्लेषण: ऊपर दिए गए तीनों बटनों पर क्लिक कर देखें कि कैसे सीधी Zonal Jet Stream (अवस्था 1) धीरे-धीरे लहरदार Meridional Flow (अवस्था 3) में बदलती है और अंततः ओमेगा ब्लॉक ($\Omega$-Block, अवस्था 4) बनाकर मध्य में हीट डोम और दोनों किनारों पर कट-ऑफ लो (बाढ़) पैदा करती है।
13.6

ध्रुवीय भंवर (Polar Vortex): संरचना, ओज़ोन छिद्र (PSCs) एवं आर्कटिक प्रवर्धन

ध्रुवीय भंवर (Polar Vortex) पृथ्वी के दोनों ध्रुवों (उत्तरी एवं दक्षिणी ध्रुव) के ऊपर ऊपरी क्षोभमंडल से लेकर मध्य समतापमंडल (लगभग 15 से 50 किमी की ऊँचाई) तक विस्तृत एक विशाल, स्थायी, चक्रवातीय (निम्न वायुदाब) और अत्यंत ठंडी हवा का घूमता हुआ भंवर है (MaargX Polar Vortex & Ozone Depletion, PMF IAS Polar Vortex):

  • दिशा (Direction of Spin): चूँकि यह एक चक्रवातीय (Low-Pressure) प्रणाली है, इसलिए कोरिओलिस बल के प्रभाव से यह दोनों गोलार्द्धों में पश्चिम से पूर्व (Westerly) घूमती है—अर्थात् उत्तरी ध्रुव के ऊपर से देखने पर वामावर्त (Counter-clockwise) और दक्षिणी ध्रुव के ऊपर से देखने पर दक्षिणावर्त (Clockwise)।
  • शीतकाल में सर्वाधिक प्रबल: शीत ऋतु (ध्रुवीय रात्रि) में ध्रुवों पर सूर्यातप शून्य होने से समतापमंडल अत्यधिक ठंडा ($-80^\circ\text{C}$) हो जाता है, जिससे ध्रुवीय भंवर सर्वाधिक शक्तिशाली होता है; ग्रीष्म ऋतु में यह अत्यंत कमजोर या लुप्त हो जाता है।
  • क्षोभमंडलीय बनाम समतापमंडलीय ध्रुवीय भंवर:
    • समतापमंडलीय भंवर (Stratospheric Vortex): 15 किमी से 50 किमी की ऊँचाई पर केवल शीतकाल में बनता है और अपेक्षाकृत सुगठित व वृत्ताकार होता है।
    • क्षोभमंडलीय भंवर (Tropospheric Vortex): 5 किमी से 12 किमी की ऊँचाई पर वर्ष भर मौजूद रहता है और इसकी बाहरी सीमा ही ध्रुवीय जेट स्ट्रीम (Polar Jet Stream) है।
🧪 UPSC Prelims High-Yield Concept: अंटार्कटिका में ओज़ोन छिद्र (Ozone Hole) उत्तरी ध्रुव (आर्कटिक) की तुलना में बहुत बड़ा क्यों होता है?

अंटार्कटिका महाद्वीप चारों ओर से दक्षिणी महासागर से घिरा है, इसलिए वहाँ पर्वत या स्थल-जल विषमता से उत्पन्न होने वाली रॉस्बी तरंगें न्यूनतम होती हैं। फलतः दक्षिणी गोलार्द्ध का ध्रुवीय भंवर (Antarctic Polar Vortex) उत्तरी गोलार्द्ध की तुलना में कहीं अधिक शक्तिशाली, स्थिर और अभेद्य होता है। यह भंवर अंटार्कटिका के समतापमंडल की हवा को बाहरी गर्म हवा से मिलने नहीं देता, जिससे तापमान $-78^\circ\text{C}$ से नीचे गिर जाता है। इतने कम तापमान पर ध्रुवीय समतापमंडलीय बादल (Polar Stratospheric Clouds - PSCs / Nacreous Clouds) बनते हैं। ये PSC बादल निष्क्रिय क्लोरीन यौगिकों ($\text{HCl}, \text{ClONO}_2$) को सक्रिय क्लोरीन मुक्त मूलकों ($\text{Cl}^\bullet$) में बदलने के लिए सतह प्रदान करते हैं, जो बसंत ऋतु (सितंबर–अक्टूबर) की पहली सूर्य किरण पड़ते ही ओज़ोन परत ($\text{O}_3$) का तीव्र विनाश करते हैं (PMF IAS Ozone Depletion & PSCs)।

शोध-सावधानी: आर्कटिक प्रवर्धन से मध्य-अक्षांशीय जेट स्ट्रीम की विसर्पणशीलता में दीर्घकालिक वृद्धि का कारणात्मक संबंध अभी निर्णायक नहीं है। समतापमंडलीय तापन का प्रभाव भी हर साल तथा हर क्षेत्र में समान शीतलहर के रूप में नहीं दिखता। क्षोभमंडलीय जेट और समतापमंडलीय ध्रुवीय भंवर को अलग समझें।
13.7

अचानक समतापमंडलीय तापन (Sudden Stratospheric Warming - SSW) और मध्य-अक्षांशीय शीतलहर

सामान्य शीतकाल में जब ध्रुवीय भंवर (Polar Vortex) और ध्रुवीय जेट स्ट्रीम (Polar Jet) मजबूत होते हैं, तब बर्फीली आर्कटिक हवा ध्रुवीय क्षेत्र के भीतर ही कैद रहती है। किंतु जब अचानक समतापमंडलीय तापन (Sudden Stratospheric Warming - SSW) या आर्कटिक प्रवर्धन (Arctic Amplification) होता है, तब यह संतुलन टूट जाता है (Ekam IAS Polar Vortex & SSW, IASbaba Polar Vortex Role):

  1. चरण 1 — क्षोभमंडल से रॉस्बी तरंगों का ऊर्ध्वाधर संचरण: उत्तरी गोलार्द्ध में विशाल पर्वत श्रेणियों (रॉकी, हिमालय) और महाद्वीप-महासागर तापीय अंतर से उत्पन्न विशाल रॉस्बी तरंगें (Planetary Waves) ऊर्ध्वाधर रूप से ऊपर उठकर समतापमंडल (30–50 किमी) में प्रवेश करती हैं।
  2. चरण 2 — तरंग भंजन एवं अचानक तापन (SSW: +30°C से +50°C): ये तरंगें समतापमंडलीय ध्रुवीय भंवर से टकराकर टूटती हैं (Wave Breaking), जिससे पवन की गति धीमी पड़ जाती है और हवा नीचे धँसकर संपीड़ित होती है। मात्र 2 से 5 दिनों के भीतर ध्रुवीय समतापमंडल का तापमान $30^\circ\text{C}$ से $50^\circ\text{C}$ तक बढ़ जाता है—इसे ही Sudden Stratospheric Warming (SSW) कहते हैं।
  3. चरण 3 — पवन का व्युत्क्रमण एवं भंवर का विभाजन (Vortex Split / Displacement): SSW के कारण समतापमंडलीय पछुआ पवनें रुककर पूर्व से पश्चिम (Easterly) बहने लगती हैं और ध्रुवीय भंवर या तो ध्रुव से खिसक जाता है (Displaced) या दो छोटे 'सिस्टर भंवरों' (Sister Vortices) में टूट जाता है।
  4. चरण 4 — मध्य अक्षांशों में भीषण शीतलहर (Arctic Outbreak): 1 से 3 सप्ताह में यह विक्षोभ नीचे क्षोभमंडल में उतरता है। ध्रुवीय जेट स्ट्रीम अत्यंत कमजोर और लहरदार हो जाती है (Negative Arctic Oscillation), और आर्कटिक की $-40^\circ\text{C}$ वाली बर्फीली हवा कनाडा, USA (जैसे 2021 टेक्सास डीप फ्रीज़), यूरोप (2018 'Beast from the East') और मध्य एशिया तक फैल जाती है।
❄️ इंटरैक्टिव प्रयोगशाला 3: ध्रुवीय भंवर (Stable vs. Split Polar Vortex) एवं SSW शीतलहर सिम्युलेटर
1. सबल एवं स्थिर ध्रुवीय भंवर (Strong Polar Vortex — Positive Arctic Oscillation) उत्तरी ध्रुव (90°N) बर्फीली हवा ध्रुव में कैद (-50°C से -80°C) ↺ सबल एवं वृत्ताकार ध्रुवीय जेट स्ट्रीम (W → E) मध्य अक्षांश (USA, यूरोप, एशिया): सामान्य व सौम्य शीतकाल सबल भंवर की प्रमुख विशेषताएँ • ध्रुव और मध्य अक्षांशों के बीच तीव्र तापीय अंतर। • जेट स्ट्रीम एक मजबूत दीवार की तरह आर्कटिक की ठंडी हवा को ध्रुवीय वृत्त के भीतर बांधे रखती है। • आर्कटिक दोलन सूचकांक धनात्मक (Positive AO) रहता है। • अंटार्कटिका में इसी स्थिर भंवर के कारण PSC बादल बनते हैं जो बसंत में 'ओज़ोन छिद्र' उत्पन्न करते हैं।
❄️ ध्रुवीय भंवर और भारत पर प्रभाव: यद्यपि आर्कटिक की बर्फीली हवा हिमालय के अवरोध के कारण सीधे भारत में प्रवेश नहीं कर पाती, किंतु SSW और कमजोर ध्रुवीय भंवर के कारण उपोष्ण पछुआ जेट स्ट्रीम (STWJ) में गहरे गर्त (Troughs) बनते हैं जो उत्तर-पश्चिमी भारत में तीव्र एवं बेमौसम पश्चिमी विक्षोभों (Western Disturbances) तथा शीतलहर को जन्म देते हैं (Legacy IAS Polar Vortex & WDs)।
13.8

भारतीय मानसून में जेट स्ट्रीम की भूमिका: यिन (Yin) एवं पी. कोटेश्वरम (Koteswaram) का सिद्धांत

भारतीय मानसून की उत्पत्ति और ऋतु-चक्र को केवल तापीय सिद्धांत (Halley's Thermal Concept) से नहीं समझाया जा सकता। आधुनिक मानसून विज्ञान में एम. टी. यिन (M. T. Yin, 1949) के उपोष्ण पछुआ जेट सिद्धांत और भारतीय मौसम विज्ञानी पी. कोटेश्वरम (P. Koteswaram, 1958) के तिब्बत तापन एवं उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) सिद्धांत ने क्रांतिकारी समझ प्रदान की (LotusArise Jet Streams & Indian Monsoon):

1. शीत ऋतु (दिसंबर–फरवरी): STWJ का द्विभाजन एवं पश्चिमी विक्षोभ

  • शीतकाल में सूर्य के दक्षिणायन होने पर उपोष्ण पछुआ जेट स्ट्रीम (STWJ) दक्षिण की ओर खिसककर $25^\circ\text{N}–30^\circ\text{N}$ अक्षांश के बीच प्रवाहित होती है।
  • मार्ग में विशाल हिमालय और तिब्बत का पठार आने से STWJ दो शाखाओं में विभाजित (Bifurcate) हो जाती है: (i) उत्तरी शाखा तिब्बत के पठार के उत्तर से बहती है, और (ii) दक्षिणी शाखा हिमालय के दक्षिण में सिंधु-गंगा के मैदान (उत्तर भारत) के ऊपर बहती है।
  • दोहरा प्रभाव: (a) यह दक्षिणी शाखा उत्तर-पश्चिमी भारत के ऊपर उच्च वायुदाब (प्रतिचक्रवातीय अवरोहण) बनाए रखती है जो शीतकालीन शुष्क मौसम देती है; तथा (b) यह भूमध्य सागर, कैस्पियन सागर और फारस की खाड़ी से उत्पन्न होने वाले पश्चिमी विक्षोभों (Western Disturbances) को भारत तक बहाकर लाती है, जिससे पंजाब, हरियाणा व पश्चिमी UP में रबी (गेहूँ) की फसल के लिए लाभदायक शीतकालीन वर्षा ('मावठ') और हिमालय में हिमपात होता है।

2. ग्रीष्म ऋतु (जून–सितंबर): तिब्बत तापन, TEJ और मानसून विस्फोट

  • मई–जून में 4.5 किमी ऊँचा तिब्बत का पठार मध्य क्षोभमंडल में एक 'उत्तप्त तवे' (Sensible Heat Source) की तरह गर्म होता है। गर्म हवा ऊपर उठकर क्षोभसीमा के पास एक शक्तिशाली ऊपरी वायुमंडलीय प्रतिचक्रवात (Tibetan High) बनाती है।
  • STWJ का हिमालय के उत्तर में पलायन: जून के प्रथम सप्ताह में STWJ की दक्षिणी शाखा अचानक कमजोर पड़कर हिमालय के उत्तर में छलांग (Jump) लगा देती है। इसके हटते ही भारतीय उपमहाद्वीप पर निम्न दाब (ITCZ) सक्रिय हो जाता है।
  • TEJ की उत्पत्ति एवं मस्कारेने उच्च दाब: तिब्बत उच्च दाब से दक्षिणावर्त निकलने वाली पूर्वी धाराएँ प्रायद्वीपीय भारत ($14^\circ\text{N}–15^\circ\text{N}$) के ऊपर उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) बनाती हैं। यह TEJ हिंद महासागर में मेडागास्कर के पास (30°S) उतरकर मस्कारेने उच्च दाब (Mascarene High) को और अधिक सशक्त करती है, जहाँ से सोमाली जेट के रूप में आर्द्र दक्षिण-पश्चिमी मानसून पवनें केरल तट से टकराकर 'मानसून प्रस्फोट' (Monsoon Burst) करती हैं।
🇮🇳 इंटरैक्टिव प्रयोगशाला 4: भारतीय मानसून एवं जेट स्ट्रीम ऋतु-चक्र सिम्युलेटर (Winter STWJ vs. Summer TEJ)
शीत ऋतु (दिसंबर–फरवरी): उपोष्ण पछुआ जेट (STWJ) का हिमालय द्वारा द्विभाजन एवं पश्चिमी विक्षोभ 🏔️ हिमालय एवं तिब्बत का पठार (अवरोध) प्रायद्वीपीय भारत भूमध्य सागर / कैस्पियन पश्चिमी विक्षोभ (WDs) STWJ की उत्तरी शाखा (तिब्बत के उत्तर में) ──► STWJ की दक्षिणी शाखा (25°N — गंगा मैदान के ऊपर) ──► शीतकालीन मुख्य प्रभाव 1. उत्तर भारत पर उच्च वायुदाब (Subsidence) बनाए रखती है। 2. पश्चिमी विक्षोभ लाकर पंजाब, हरियाणा, UP में गेहूँ (रबी) हेतु अमृत वर्षा ('मावठ') कराती है।
🇮🇳 मानसून एवं जेट स्ट्रीम अंतर्संबंध (UPSC Mains GS-1 Golden Rule): जब कभी जून-जुलाई (मानसून काल) में उपोष्ण पछुआ जेट (STWJ) का एक गहरा गर्त (Westerly Trough) और बंगाल की खाड़ी की मानसूनी शाखा पश्चिमी हिमालय (उत्तराखंड/हिमाचल) के ऊपर आपस में टकराते हैं, तो अति-वृष्टि और बादल फटने की विनाशकारी घटनाएँ होती हैं—जैसे जून 2013 की केदारनाथ आपदा और जुलाई 2023 की हिमाचल प्रदेश बाढ़ (LotusArise Jet Stream Interaction)।
90° उ.60° उ.30° उ.0°30° द.90° द.ध्रुवीय जेट — अधिक विसर्पित हो सकता हैउपोष्ण जेट — औसत अक्षांश लगभग 30°भारत के उत्तर में शीतकालीन जेट / ग्रीष्मकालीन स्थानांतरण
योजनामूलक वैश्विक अक्षांशीय चित्र; यह वास्तविक समय का मौसम मानचित्र नहीं है।
13.9

विश्व एवं भारत के 12 प्रमुख जेट स्ट्रीम व चरम मौसमी हॉटस्पॉट्स (Master Mapping Table)

पूरी तालिका पढ़ने के लिए दाएँ-बाएँ सरकाएँ।

क्र. भौगोलिक स्थल / हॉटस्पॉट (Location) संबद्ध जेट / वायुमंडलीय परिघटना UPSC Prelims & Mains मानचित्रण महत्व
1 तिब्बत का पठार (Tibetan Plateau — 4500 m) तिब्बत तापीय प्रतिचक्रवात एवं TEJ की उत्पत्ति मई–जून में मध्य क्षोभमंडल को गर्म कर उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) को जन्म देता है और STWJ को उत्तर में धकेलता है।
2 मस्कारेने द्वीप समूह (Mascarene High — ~30°S, मेडागास्कर के पूर्व) TEJ की अवरोही शाखा एवं सोमाली जेट का स्रोत दक्षिणी हिंद महासागर का उच्च दाब केंद्र जहाँ से दक्षिण-पूर्वी व्यापारिक पवनें निकलकर सोमाली जेट और भारतीय मानसून बनती हैं।
3 सोमालिया एवं केन्या तट (हॉर्न ऑफ़ अफ्रीका) फिंडलेटर / सोमाली निम्न-स्तरीय जेट (Low-Level Jet) 1.5–3 किमी की ऊँचाई पर बहने वाली तीव्र पूर्वी अफ्रीकी तटीय जेट जो अरब सागर से भारत के पश्चिमी घाट तक आर्द्रता पहुँचाती है।
4 भूमध्य सागर एवं कैस्पियन सागर बेसिन उपोष्ण पछुआ जेट (STWJ) एवं पश्चिमी विक्षोभ शीतोष्ण चक्रवातों की जन्मस्थली जिन्हें STWJ की दक्षिणी शाखा शीतकाल में उत्तर-पश्चिमी भारत तक बहाकर लाती है।
5 अंटार्कटिका (दक्षिणी ध्रुव समतापमंडल) अंटार्कटिक ध्रुवीय भंवर एवं PSCs (ओज़ोन छिद्र) न्यूनतम रॉस्बी तरंग विक्षोभ के कारण विश्व का सबसे प्रबल ध्रुवीय भंवर; $-78^\circ\text{C}$ से कम ताप पर PSCs और बसंतकालीन ओज़ोन क्षरण।
6 लिटन (Lytton, ब्रिटिश कोलंबिया, कनाडा — 49.6°C) ओमेगा ब्लॉक ($\Omega$-Block) एवं Pacific NW Heat Dome जून 2021 में रॉस्बी तरंग अवरोधन (हीट डोम) के कारण कनाडा में $49.6^\circ\text{C}$ का ऐतिहासिक तापमान और भीषण दावानल दर्ज हुआ।
7 टेक्सास एवं ग्रेट प्लेन्स (USA) SSW एवं आर्कटिक ध्रुवीय भंवर विभाजन (Deep Freeze) रॉकी पर्वत के समानांतर (पूर्व-पश्चिम पर्वत अवरोध के अभाव में) खंडित ध्रुवीय भंवर की हवा टेक्सास तक तापमान $-18^\circ\text{C}$ गिरा देती है।
8 जापान एवं पश्चिमी प्रशांत तट (30°N–35°N) विश्व का सर्वाधिक तीव्र जेट स्ट्रीक (Winter Jet Core) शीतकाल में साइबेरिया की बर्फीली हवा और कुरोशियो गर्म धारा के तापीय अंतर से यहाँ जेट स्ट्रीम का वेग 400+ km/h तक पहुँच जाता है।
9 उत्तराखंड (केदारनाथ) एवं हिमाचल प्रदेश (ब्यास घाटी) मानसून–पछुआ गर्त परस्पर क्रिया (STWJ Trough + Monsoon) मानसून काल में जब STWJ का दक्षिणी गर्त मानसूनी पूर्वी हवाओं से टकराता है, तो अत्यधिक संघनन व बाढ़ आती है (2013 एवं 2023)।
10 साहेल प्रदेश (अफ्रीका — 10°N–20°N) अफ्रीकी पूर्वी जेट (African Easterly Jet - AEJ) सहारा के गर्म और गिनी तट के आर्द्र क्षेत्र के बीच मध्य क्षोभमंडल (3–5 किमी) में बनने वाली जेट जो पश्चिमी अफ्रीकी मानसून को नियंत्रित करती है।
11 पश्चिमी यूरोप एवं ब्रिटिश द्वीप समूह SSW प्रेरित 'Beast from the East' शीतलहर जब SSW से ध्रुवीय भंवर टूटता है, तो सामान्यतः गर्म पछुआ पवनों वाले यूरोप में साइबेरिया से उल्टी बर्फीली पूर्वी हवाएँ आ जाती हैं।
12 उत्तरी अटलांटिक विमानन गलियारा (North Atlantic Flight Track) ध्रुवीय वाताग्र जेट (PFJ) एवं Clear Air Turbulence (CAT) न्यूयॉर्क से लंदन जाते समय विमान जेट स्ट्रीम (Tailwind) में उड़कर 1–1.5 घंटा समय व ईंधन बचाते हैं; जेट अपरूपण से बिना बादल के भी 'Clear Air Turbulence' होता है।
13.10

UPSC / BPSC मुख्य परीक्षा (Mains GS-1) उत्तर-लेखन आरेख, प्रिलिम्स ट्रैप्स एवं 6 विस्तृत मॉडल प्रश्नोत्तर

✍️ Mains Answer-Writing Quick Sketch Diagrams (उत्तर-पुस्तिका में बनाने हेतु आरेख)

आरेख 1: भारतीय मानसून में जेट स्ट्रीम का ऋतु-चक्र (Mains GS-1) ============================================================ [A] शीत ऋतु (दिसंबर-फरवरी): भूमध्य सागर ──► [STWJ: 25°N-30°N] ──► [हिमालय/तिब्बत अवरोध] ├──► उत्तरी शाखा └──► दक्षिणी शाखा (गंगा मैदान) (उच्च दाब + पश्चिमी विक्षोभ) [B] ग्रीष्म ऋतु (जून-सितंबर): [तिब्बत तापन 4.5km] ──► ऊपरी क्षोभमंडलीय प्रतिचक्रवात (Tibetan High) │ ├──► STWJ हिमालय के उत्तर (40°N) में पलायन └──► [TEJ: 14-16km (E→W)] ──► मस्कारेने उच्च दाब (30°S) │ मानसून विस्फोट (केरल तट) ◄── [सोमाली जेट: 1.5-3km (SW)] ============================================================
आरेख 2: ओमेगा ब्लॉक (Ω) एवं ध्रुवीय भंवर विभाजन (SSW) ============================================================ [ओमेगा ब्लॉक (Ω) विन्यास]: ╭───────── [कटक / Ridge] ─────────╮ ╱ 🔥 HEAT DOME (उच्च दाब H) ╲ ╱ अवरोही वायु + रुद्धोष्म संपीड़न तापन ╲ ────────╯ [L: Cut-off Low] [L: Cut-off Low] ╰──────── (बाढ़ / वर्षा) (बाढ़ / वर्षा) [SSW एवं ध्रुवीय भंवर शीतलहर श्रृंखला]: क्षोभमंडलीय रॉस्बी तरंगें ऊपर उठीं ──► समतापमंडल में तरंग भंजन ──► SSW (+30°C से +50°C तापन) ──► पछुआ रात्रि जेट उलटी (Easterly) ──► ध्रुवीय भंवर 2 टुकड़ों में टूटा ──► USA/यूरोप में भीषण शीतलहर! ============================================================

⚠️ 6 High-Yield UPSC Prelims Statement Traps (प्रारंभिक परीक्षा के संभावित कथन-जाल)

🚨 UPSC CSE & BPSC Prelims के 6 सबसे महत्वपूर्ण ट्रैप्स (Must Revise Before Exam)
  1. ट्रैप 1 (सभी जेट पछुआ होती हैं?): "पृथ्वी की सभी जेट स्ट्रीम पश्चिम से पूर्व (Westerly) की ओर बहती हैं।" — गलत! यद्यपि स्थायी जेट (PFJ व STWJ) पश्चिम से पूर्व बहती हैं, किंतु उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) और अफ्रीकी पूर्वी जेट (AEJ) पूर्व से पश्चिम (Easterly) की ओर बहती हैं।
  2. ट्रैप 2 (TEJ का गोलार्द्ध विस्तार): "उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) दोनों गोलार्द्धों में वर्ष भर पाई जाती है।" — गलत! TEJ केवल उत्तरी गोलार्द्ध में और केवल ग्रीष्म ऋतु में (तिब्बत के पठार के तापन के कारण भारत से अफ्रीका तक) बनती है।
  3. ट्रैप 3 (ग्रीष्म बनाम शीत में जेट की गति): "सूर्यातप अधिक होने के कारण जेट स्ट्रीम ग्रीष्म ऋतु में शीत ऋतु की तुलना में अधिक तीव्र गति से चलती है।" — गलत! जेट स्ट्रीम की गति विषुवत और ध्रुव के बीच तापीय अंतर (Temperature Gradient) पर निर्भर करती है, जो शीत ऋतु में सर्वाधिक होता है; अतः शीत ऋतु में जेट स्ट्रीम ग्रीष्म से दोगुनी तेज चलती है।
  4. ट्रैप 4 (ध्रुवीय भंवर का दाब व ऋतु): "ध्रुवीय भंवर धरातल पर बनने वाला एक उच्च वायुदाब प्रतिचक्रवात है जो ग्रीष्मकाल में सबसे मजबूत होता है।" — गलत! ध्रुवीय भंवर ऊपरी क्षोभमंडल व समतापमंडल का एक निम्न वायुदाब चक्रवातीय (Low-Pressure Cyclonic) भंवर है और यह शीतकाल में सबसे मजबूत होता है।
  5. ट्रैप 5 (कौन-सा ध्रुवीय भंवर शीतलहर लाता है?): "जब ध्रुवीय भंवर अत्यंत मजबूत और स्थिर होता है, तब अमेरिका और यूरोप में भीषण शीतलहर आती है।" — गलत! जब भंवर मजबूत होता है तब ठंडी हवा ध्रुव पर ही बंद रहती है; शीतलहर तब आती है जब SSW के कारण ध्रुवीय भंवर कमजोर होकर टूटता या डगमगाता (Weak & Wavy) है।
  6. ट्रैप 6 (भू-विक्षेपी पवन की दिशा): "भू-विक्षेपी पवन (Geostrophic Wind) समदाब रेखाओं को समकोण पर काटते हुए बहती है।" — गलत! दाब प्रवणता बल और कोरिओलिस बल के संतुलित होने पर भू-विक्षेपी पवन समदाब रेखाओं (Isobars) के समानांतर बहती है।

📝 6 विस्तृत मुख्य परीक्षा मॉडल प्रश्नोत्तर (Detailed Mains GS-1 Model Answers — 200–250 Words Each)

प्रश्न 1 • UPSC Mains GS-1 (15 Marks / 250 Words) संदर्भ: जेट स्ट्रीम एवं भारतीय मानसून तंत्र
Q1. भारतीय मानसून के आगमन, सक्रियता और निवर्तन (Withdrawal) को नियंत्रित करने में उपोष्णकटिबंधीय पछुआ जेट स्ट्रीम (STWJ), उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट स्ट्रीम (TEJ) और सोमाली जेट की समन्वित भूमिका का परीक्षण कीजिए।

भूमिका (Introduction) भारतीय मानसून केवल धरातलीय स्थल-समुद्र तापीय अंतर का परिणाम नहीं है, बल्कि ऊपरी क्षोभमंडल (9–16 किमी) और निम्न क्षोभमंडल (1.5–3 किमी) में प्रवाहित होने वाली जेट स्ट्रीम प्रणालियों के मौसमी पुनर्गठन द्वारा संचालित एक त्रि-आयामी वायुमंडलीय परिघटना है।

मुख्य भाग (Body) 1. शीतकाल एवं मानसून-पूर्व अवरोध (STWJ की भूमिका): शीत ऋतु से मई तक उपोष्ण पछुआ जेट (STWJ) हिमालय और तिब्बत के पठार से टकराकर दो शाखाओं में बँट जाती है। इसकी दक्षिणी शाखा उत्तर भारत के मैदानों ($25^\circ\text{N}$) के ऊपर बहती हुई प्रतिचक्रवातीय अवरोहण (उच्च दाब) बनाए रखती है, जो मानसूनी पवनों के प्रवेश को रोके रखती है और भूमध्य सागर से पश्चिमी विक्षोभ लाती है।
2. मानसून का विस्फोट (तिब्बत तापन एवं TEJ): मई-जून में 4.5 किमी ऊँचे तिब्बत के पठार के तीव्र तापन से ऊपरी क्षोभमंडल में एक शक्तिशाली प्रतिचक्रवात (Tibetan High) बनता है। इससे जून के प्रथम सप्ताह में STWJ अचानक हिमालय के उत्तर ($40^\circ\text{N}$) में विस्थापित हो जाती है। साथ ही, तिब्बत उच्च दाब के दक्षिणी छोर से 14–16 किमी की ऊँचाई पर प्रायद्वीपीय भारत ($15^\circ\text{N}$) के ऊपर उष्णकटिबंधीय पूर्वी जेट (TEJ) स्थापित हो जाती है।
3. मस्कारेने उच्च दाब एवं सोमाली जेट (Findlater Jet): TEJ की हवाएँ दक्षिणी हिंद महासागर में मेडागास्कर के पास ($30^\circ\text{S}$) उतरकर मस्कारेने उच्च दाब को सुदृढ़ करती हैं। इससे दाब प्रवणता तीव्र होती है और 1.5–3 किमी की ऊँचाई पर सोमाली निम्न-स्तरीय जेट अरब सागर से भारी नमी लेकर केरल व पश्चिमी घाट पर 'मानसून प्रस्फोट' कराती है।
4. मानसून का निवर्तन (सितंबर–अक्टूबर): सितंबर में तिब्बत का पठार ठंडा होने पर TEJ लुप्त हो जाती है और STWJ पुनः हिमालय के दक्षिण में लौट आती है।

निष्कर्ष (Conclusion) इस प्रकार STWJ का उत्तरायण और TEJ व सोमाली जेट का सशक्तीकरण भारतीय मानसून के इंजन के रूप में कार्य करते हैं, जिनमें किसी भी विसंगति (जैसे अल-नीनो के दौरान कमजोर TEJ) से भारत में सूखा या अनियमित वर्षा होती है।

प्रश्न 2 • UPSC Mains GS-1 (15 Marks / 250 Words) संदर्भ: ध्रुवीय भंवर, SSW एवं चरम शीतलहर
Q2. 'ध्रुवीय भंवर' (Polar Vortex) और 'अचानक समतापमंडलीय तापन' (Sudden Stratospheric Warming - SSW) क्या हैं? समझाइए कि ध्रुवीय भंवर का कमजोर होना मध्य अक्षांशों में भीषण शीतलहर कैसे उत्पन्न करता है तथा अंटार्कटिका के ओज़ोन छिद्र से इसका क्या संबंध है?

भूमिका (Introduction) ध्रुवीय भंवर (Polar Vortex) पृथ्वी के दोनों ध्रुवों के ऊपर ऊपरी क्षोभमंडल से मध्य समतापमंडल (15–50 किमी) तक विस्तृत एक विशाल, चक्रवातीय (निम्न दाब) और अति-शीतल वायु का भंवर है, जो पश्चिम से पूर्व की ओर घूमता हुआ शीतकाल में सर्वाधिक प्रबल होता है।

मुख्य भाग (Body) 1. अचानक समतापमंडलीय तापन (SSW) एवं भंवर का टूटना:
• सामान्य स्थिति में मजबूत ध्रुवीय भंवर और वृत्ताकार ध्रुवीय जेट स्ट्रीम आर्कटिक की बर्फीली हवा को ध्रुवीय क्षेत्र के भीतर ही कैद रखती हैं।
• किंतु जब उत्तरी गोलार्द्ध की विशाल स्थलाकृति से उत्पन्न रॉस्बी तरंगें ऊपर समतापमंडल में जाकर टूटती हैं, तो रुद्धोष्म संपीड़न से ध्रुवीय समतापमंडल का तापमान कुछ ही दिनों में $30^\circ\text{C}$ से $50^\circ\text{C}$ तक बढ़ जाता है—इसे ही SSW कहते हैं।
• SSW के कारण ध्रुवीय रात्रि जेट स्ट्रीम उलटकर पूर्व से पश्चिम बहने लगती है और ध्रुवीय भंवर दो छोटे भंवरों (Sister Vortices) में टूटकर दक्षिण की ओर खिसक जाता है। परिणामस्वरूप क्षोभमंडलीय जेट स्ट्रीम अत्यधिक लहरदार हो जाती है और आर्कटिक की $-40^\circ\text{C}$ वाली हवा उत्तरी अमेरिका (टेक्सास 2021) और यूरोप ('Beast from the East') में भीषण शीतलहर लाती है।
2. ओज़ोन छिद्र से संबंध: दक्षिणी गोलार्द्ध में स्थलखंड के अभाव के कारण अंटार्कटिक ध्रुवीय भंवर अत्यंत स्थिर और अभेद्य होता है। इससे समतापमंडल का तापमान $-78^\circ\text{C}$ से नीचे गिर जाता है और ध्रुवीय समतापमंडलीय बादल (PSCs) बनते हैं, जो क्लोरीन मूलकों को सक्रिय कर बसंत ऋतु में अंटार्कटिका के ऊपर विशाल ओज़ोन छिद्र निर्मित करते हैं।

निष्कर्ष (Conclusion) विरोधाभासी रूप से, भूमंडलीय तापन और आर्कटिक प्रवर्धन (Arctic Amplification) ध्रुवीय भंवर को अस्थिर कर मध्य अक्षांशों में चरम शीतलहरों की आवृत्ति बढ़ा रहे हैं।

प्रश्न 3 • UPSC Mains GS-1 (15 Marks / 250 Words) संदर्भ: रॉस्बी तरंगें, ओमेगा ब्लॉक एवं हीट डोम
Q3. रॉस्बी तरंगों के 'सूचकांक चक्र' (Index Cycle) की व्याख्या कीजिए। स्पष्ट कीजिए कि 'आर्कटिक प्रवर्धन' (Arctic Amplification) किस प्रकार जेट स्ट्रीम में 'ओमेगा ब्लॉक' ($\Omega$-Block) और 'हीट डोम' (Heat Dome) जैसी चरम मौसमी घटनाओं को बढ़ावा दे रहा है।

भूमिका (Introduction) ऊपरी क्षोभमंडल में प्रवाहित होने वाली पछुआ जेट स्ट्रीम में पृथ्वी की गोलाकार आकृति और अक्षांश के साथ कोरिओलिस प्राचल में परिवर्तन ($\beta$-प्रभाव) के कारण बनने वाले विशाल ग्रहीय विसर्पों को रॉस्बी तरंगें (Rossby Waves) कहा जाता है।

मुख्य भाग (Body) 1. नामियास का 4-चरणीय सूचकांक चक्र (Index Cycle): लगभग 4 से 6 सप्ताह के इस चक्र में जेट स्ट्रीम चार अवस्थाओं से गुजरती है:
• अवस्था 1 (उच्च क्षेत्रीय सूचकांक): जेट स्ट्रीम लगभग सीधी (पश्चिम से पूर्व) बहती है और ध्रुवीय व उष्णकटिबंधीय हवाओं का मिश्रण नहीं होता।
• अवस्था 2 व 3 (निम्न सूचकांक / Meridional Flow): तापीय प्रवणता बढ़ने से तरंगों का आयाम बढ़ता है और गहरा उत्तर-दक्षिण प्रवाह विकसित होता है, जिसमें कटक (Ridges) गर्म हवा को उत्तर और गर्त (Troughs) ठंडी हवा को दक्षिण ले जाते हैं।
• अवस्था 4 (Cut-off Lows & Highs): अत्यधिक मोड़ वाले लूप मुख्य प्रवाह से कटकर अलग हो जाते हैं, जिससे अक्षांशीय ऊष्मा संतुलन स्थापित होता है।
2. आर्कटिक प्रवर्धन, ओमेगा ब्लॉक एवं हीट डोम: जलवायु परिवर्तन के कारण आर्कटिक क्षेत्र शेष पृथ्वी की तुलना में 2 से 4 गुना तेजी से गर्म हो रहा है (Arctic Amplification)। इससे ध्रुव और विषुवत के बीच तापमान का अंतर घट रहा है, जिससे जेट स्ट्रीम धीमी और अधिक लचीली हो रही है। जब यह धीमी तरंग ग्रीक अक्षर $\Omega$ (ओमेगा ब्लॉक) के आकार में अटक जाती है, तो बीच के उच्च दाब क्षेत्र में नीचे बैठती हवा (Subsidence) रुद्धोष्म संपीड़न से भयंकर 'हीट डोम' (भीषण लू व सूखा) बनाती है, जबकि दोनों ओर फँसे कट-ऑफ लो (Cut-off Lows) लगातार बाढ़ लाते हैं।

निष्कर्ष (Conclusion) इस प्रकार रॉस्बी तरंगों का ठहराव (Stalling of Planetary Waves) 21वीं सदी में एक साथ घटित होने वाली बाढ़ और हीटवेव आपदाओं का प्रमुख गतिक चालक बन गया है।

प्रश्न 4 • UPSC Mains GS-1 (10 Marks / 150 Words) संदर्भ: भू-विक्षेपी पवन एवं क्षोभसीमा विभंग
Q4. 'भू-विक्षेपी पवन' (Geostrophic Wind) क्या है? जेट स्ट्रीम की उत्पत्ति क्षोभसीमा विभंग (Tropopause Breaks) के निकट ही क्यों होती है और शीत ऋतु में इनका वेग सर्वाधिक क्यों होता है?

भूमिका (Introduction) धरातल से 3 किमी से अधिक ऊँचाई पर घर्षण बल (Friction) की अनुपस्थिति में जब दाब प्रवणता बल (PGF) और कोरिओलिस बल (Coriolis Force) परिमाण में बराबर तथा दिशा में ठीक विपरीत हो जाते हैं, तब समदाब रेखाओं (Isobars) के समानांतर प्रवाहित होने वाली पवन को 'भू-विक्षेपी पवन' कहते हैं।

मुख्य भाग (Body) 1. क्षोभसीमा विभंग पर उत्पत्ति का कारण: जेट स्ट्रीम भू-विक्षेपी पवन का ही उच्चतम वेग वाला केंद्र (Core) है। पृथ्वी पर $30^\circ$ (हैडली–फेरल सीमा) और $60^\circ$ (फेरल–ध्रुवीय सीमा) अक्षांशों पर दो भिन्न तापमान और घनत्व वाली वायुराशियाँ मिलती हैं। गर्म वायुराशि में क्षोभसीमा ऊँची (17–18 किमी) और ठंडी वायुराशि में नीची (8–9 किमी) होती है। इस सीमांत पर क्षैतिज ताप प्रवणता सर्वाधिक होने से ऊँचाई के साथ दाब प्रवणता बल तेजी से बढ़ता है (तापीय पवन संबंध) और क्षोभसीमा विभंग (Tropopause Break) पर पवन का वेग अधिकतम हो जाता है।
2. शीत ऋतु में तीव्रतम वेग: शीतकाल में ध्रुवीय क्षेत्र में सूर्य का प्रकाश न मिलने से तापमान अत्यंत गिर जाता है, जबकि उष्णकटिबंध गर्म रहता है। इस अधिकतम तापीय विषमता (Steep Temperature Gradient) के कारण शीत ऋतु में जेट स्ट्रीम का वेग ग्रीष्म ऋतु की तुलना में दोगुना हो जाता है।

निष्कर्ष (Conclusion) अतः क्षोभसीमा विभंग की तापीय प्रवणता और घर्षण-मुक्त कोरिओलिस संतुलन ही जेट स्ट्रीम को वायुमंडल की सबसे शक्तिशाली नदी बनाते हैं।

प्रश्न 5 • UPSC / State PCS Mains GS-1 & GS-3 (10 Marks / 150 Words) संदर्भ: हिमालयी आपदा भूगोल एवं जेट अंतर्क्रिया
Q5. पश्चिमी हिमालय (उत्तराखंड एवं हिमाचल प्रदेश) में मानसून काल के दौरान होने वाली अति-वृष्टि, बादल फटने और आकस्मिक बाढ़ की घटनाओं में उपोष्ण पछुआ जेट स्ट्रीम के गर्तों (Westerly Troughs) और मानसूनी पवनों के मिलन की भूमिका स्पष्ट कीजिए।

भूमिका (Introduction) सामान्य मानसून काल (जून–सितंबर) में उपोष्ण पछुआ जेट स्ट्रीम (STWJ) तिब्बत के उत्तर में रहती है। किंतु जब कभी रॉस्बी तरंगों के तीव्र विसर्पण (Meridional Flow) के कारण STWJ का एक गहरा गर्त (Westerly Trough) दक्षिण की ओर झुककर पश्चिमी हिमालय तक आ जाता है, तब एक अत्यंत विस्फोटक मौसमी स्थिति बनती है।

मुख्य भाग (Body) 1. द्वि-स्तरीय अभिसरण तंत्र (Synoptic Coupling):
• एक ओर निचले क्षोभमंडल में बंगाल की खाड़ी और अरब सागर से आने वाली दक्षिण-पश्चिमी मानसूनी पवनें प्रचुर उष्ण आर्द्रता लेकर हिमालय की घाटियों में प्रवेश करती हैं।
• दूसरी ओर ऊपरी क्षोभमंडल में पछुआ जेट का शीतल गर्त (Western Disturbance Trough) सक्रिय हो जाता है। गर्त के अग्र भाग में प्रबल ऊपरी वायु अपसरण (Upper-air Divergence) होता है जो नीचे की आर्द्र मानसूनी हवा को तीव्र गति से ऊपर खींचता है (Suction Effect)।
2. हिमालयी स्थलाकृति एवं आपदा उदाहरण: हिमालय की खड़ी ढलानों पर पर्वतीय आरोहण (Orographic Lift) और दो भिन्न वायुराशियों के टकराव से विशाल कपासी-वर्षी मेघ बनते हैं। जून 2013 की केदारनाथ त्रासदी और जुलाई 2023 की हिमाचल प्रदेश (ब्यास घाटी) बाढ़ इसी 'मानसून–पछुआ गर्त' मिलन का परिणाम थीं।

निष्कर्ष (Conclusion) जलवायु परिवर्तन से जेट स्ट्रीम के विसर्पण बढ़ने के कारण हिमालयी राज्यों में डॉपलर रडार और ऊपरी वायुमंडलीय पूर्वानुमान प्रणाली को सुदृढ़ करना अनिवार्य है।

प्रश्न 6 • UPSC Mains GS-1 (10 Marks / 150 Words) संदर्भ: धरातलीय चक्रवात एवं जेट स्ट्रीक युग्मन
Q6. ऊपरी क्षोभमंडलीय जेट स्ट्रीम और धरातलीय मौसम प्रणालियों (चक्रवात एवं प्रतिचक्रवात) के मध्य ऊर्ध्वाधर युग्मन (Vertical Coupling) की प्रक्रिया समझाइए।

भूमिका (Introduction) धरातल पर बनने वाले चक्रवात (निम्न दाब) और प्रतिचक्रवात (उच्च दाब) स्वतंत्र रूप से जीवित नहीं रह सकते; उनका जन्म, तीव्रता और जीवनकाल 9–12 किमी ऊपर बहने वाली जेट स्ट्रीम के कटक (Ridge) और गर्त (Trough) द्वारा नियंत्रित होता है।

मुख्य भाग (Body) 1. ऊपरी वायु अपसरण और धरातलीय चक्रवात जनन (Cyclogenesis): जब रॉस्बी तरंग में वायु गर्त (Trough) से निकलकर कटक (Ridge) की ओर बढ़ती है, तो पवन का वेग बढ़ने से वहाँ ऊपरी वायु अपसरण (Upper-Level Divergence) होता है। जब ऊपर से हवा बाहर की ओर फैलती है, तो उस वायु-स्तंभ का भार कम हो जाता है और नीचे धरातल पर निम्न वायुदाब (Surface Low / Cyclone) गहरा हो जाता है। जेट स्ट्रीम एक 'वैक्यूम क्लीनर' की तरह धरातल से ऊपर उठती चक्रवातीय हवा को बाहर निकालती रहती है।
2. ऊपरी वायु अभिसरण और धरातलीय प्रतिचक्रवात (Anticyclogenesis): इसके विपरीत, कटक (Ridge) से गर्त (Trough) में प्रवेश करते समय पवन धीमी पड़कर इकट्ठी होती है जिसे ऊपरी वायु अभिसरण (Upper-Level Convergence) कहते हैं। इससे वायु नीचे धरातल की ओर बैठती है (Subsidence) और धरातल पर उच्च दाब (प्रतिचक्रवात) का निर्माण करती है।

निष्कर्ष (Conclusion) अतः जेट स्ट्रीम न केवल धरातलीय चक्रवातों को ऊर्जा (ईंधन) देती है, बल्कि उनके पथ (Storm Track) को भी पश्चिम से पूर्व की ओर निर्देशित करती है।

13.11

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अध्ययन आधार: एनसीईआरटी, राष्ट्रीय महासागरीय एवं वायुमंडलीय प्रशासन (NOAA), मौसम कार्यालय तथा स्वीकृत मौसम विज्ञान साहित्य।