General Circulation Part 1

 

ഒരു കമ്പനിയിലെ രണ്ടുപേർ. ഒരാൾക്ക്‌ ദിവസം 250 രൂപയും മറ്റെയാൾക്ക് 1000 രൂപയും ശമ്പളം. പക്ഷെ ദിവസച്ചെലവ് രണ്ടുപേർക്കും ഏതാണ്ട് 500 രൂപയും. ഈ അവസ്ഥയിൽ മുന്നോട്ടുപോയാൽ അധികം വൈകാതെ ഒരാൾ പാപ്പരാവുകയും മറ്റൊരാളുടെ കൈയിൽ പണം കുമിഞ്ഞുകൂടുകയും ചെയ്യും. എന്നാൽ ഏറെ വർഷങ്ങൾ കഴിഞ്ഞിട്ടും ഇത്തരം ഒരു അവസ്ഥയുണ്ടാകുന്നില്ല എങ്കിൽ (അതായത്, കുറേ നാളുകഴിഞ്ഞിട്ടും ഒരാൾ പാപ്പരാവുകയോ, മറ്റെയാളുടെ കൈയിൽ പണം കുന്നുകൂടുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല എങ്കിൽ), അതിന്റെ കാരണം എന്താകും ?

ഒരു പ്രധാന സാധ്യത, പണം കൂടുതൽ കിട്ടുന്നയാൾ തനിക്കുകിട്ടുന്നതിന്റെ ഒരു വിഹിതം, പണം കുറവുള്ളയാൾക്ക്‌ കൊടുക്കുന്നുണ്ടാവാം (അയാൾക്ക്‌ ജീവിച്ചുപോകാനുള്ളത്)

.ഇതുതന്നെയല്ലേ, ഭൂമിയുടെ കാര്യത്തിലും സംഭവിക്കുന്നത്‌ ? Polar regions നെ അപേക്ഷിച്ച്, tropical regions ൽ അധികം solar energy ലഭിക്കുന്നുണ്ടല്ലോ. incoming solar radiation ന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഭൂമി absorb ചെയ്യുകയും, പിന്നീട് longwave ആയി radiate ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇനി താഴെ ചേർത്തിരിക്കുന്ന ചിത്രം ശ്രദ്ധിയ്ക്കുക.

 .

.                          heat_bdgt

.

Latitude അനുസരിച്ച് incoming solar radiation ന്റെയും outgoing longwave radiation ന്റെയും distribution വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ചിത്രത്തിൽ നിന്നും വ്യക്തമാണല്ലോ. Tropical region longwave ആയി നഷ്ടപ്പെടുന്നതിലും കൂടുതൽ എനർജി shortwave ആയി ലഭിക്കുന്നുണ്ട്. എന്നാൽ, higher latitudes ലേക്ക് പോകുമ്പോൾ ഇതിനു കാര്യമായ വ്യത്യാസം വരുന്നു. 45 ഡിഗ്രി കഴിയുന്നതോടെ, shortwave ആയി ലഭിക്കുന്ന എനർജിയിലും അധികം longwave ആയി നഷ്ടപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെ,ചിത്രത്തിലേതുപോലെ tropics, heat surplus area ആയും polar region, heat deficit area ആയും മാറുന്നു. എന്നാൽ ഈ അവസ്ഥ തുടർന്നാൽ, മുന്പ് സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ tropical temperature വളരെ കൂടിവരേണ്ടതും polar temperature വളരെ കുറഞ്ഞുവരേണ്ടതുമാണല്ലോ. എന്നാൽ ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നില്ല. കാരണം ? അതെ, ഒരു നാച്ചുറൽ സോഷ്യലിസം ഇവിടെയുമുണ്ട്.അതായത്, tropical region ൽ കൂടുതലായി ലഭിയ്ക്കുന്ന heat energy, polar region ലേക്ക് transport ചെയ്യപ്പെടുന്നു (a meridional transport of heat energy). ഈ ട്രാൻസ്പോർട്ട് സർവീസ് നടതുന്നത് atmosphere ഉം ocean ഉം ചേർന്നാണ്. Basically this transport constitutes the general circulation.

.ജനറൽ സർക്കുലേഷൻ ഡിഫൈൻ ചെയ്യുന്നത് totality of global atmospheric and oceanic flow എന്നാണ്. Atmospheric general circulation ഉം oceanic general circulation ഉം പ്രത്യേകമായിട്ടാണ് പരിഗണിയ്ക്കുന്നത്. ഇവർ രണ്ടുപേരും ചേർന്നാണ് മെറിഡിയണൽ ഹീറ്റ് ട്രാൻസ്പോർട്ട് എന്ന ജോലി ചെയ്യുന്നതെങ്കിലും, ആകെ ട്രാൻസ്പോർട്ടിന്റെ ഏതാണ്ട് 70% ഉം atmosphere ആണ് ചെയ്യുന്നതെന്നാണ് പഠനങ്ങൾ കാണിയ്ക്കുന്നത് (Fasullo and Trenberth, 2008). താഴെ ചേർത്തിരിയ്ക്കുന്ന ചിത്രം കാണുക.

.

heat_trnsprt

.

ലാറ്റിട്യൂഡ് അനുസരിച്ച് ocean ന്റെയും atmosphere ന്റെയും poleward heat transport ആണ് ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഇക്വേറ്ററിനടുത്ത്‌ oceanic contribution ഉം atmospheric contribution ഉം ഏതാണ്ട് ഒരേ അളവിലാണ്. പക്ഷെ, 30 ഡിഗ്രി കഴിയുന്നതോടെ ആകെ ട്രാൻസ്പോർട്ടിന്റെ ഏതാണ്ട് 90% atmospheric contribution ആണ്. Tropics ന് അപ്പുറം നിരന്തരമുണ്ടാകുന്ന atmospheric eddies (mid-latitude eddies) ആണ് ഇത്രയധികം ഹീറ്റ് ട്രാൻസ്പോർട്ടിനുകാരണമായി പറയുന്നത്.

.ഇനി, ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടുകിടക്കുന്ന മറ്റൊരു കണ്‍സെപ്ട്ടാണ് ocean – atmosphere heat engine. എന്താണ് ഒരു heat engine ? ഹീറ്റ് എനർജിയെ മെക്കാനിക്കൽ വർക്ക് ആക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു സംവിധാനം. Ocean-Atmosphere സിസ്റ്റത്തിന്റെ കേസിലും അതുതന്നെയല്ലേ സംഭവിക്കുന്നത് ? Temperature കൂടിയ tropics (source) ൽ നിന്നും temperature കുറഞ്ഞ polar region (sink) ലേക്ക് heat energy transport ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇതിൽ വളരെ കുറച്ച് മാത്രം എനർജി, വർക്ക്‌ ആയി convert ചെയ്യപ്പെടുകയും, ഈ വർക്ക് ocean – atmosphere circulation maintain ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

നമുക്കറിയാം, ഒരു ഹീറ്റ് എഞ്ചിന്റെ efficiency source ന്റെയും sink ന്റെയും temperature നെ ആശ്രയിച്ചാണിരിയ്ക്കുന്നത്.

.                                                                         Efficiency = 1 – Tsink/Tsource

.അതായത്, sink ന്റെ temperature ഉം source ന്റെ temperature ഉം തമ്മിലുള്ള difference കൂടുന്നത് അനുസരിച്ച് efficiency കൂടും. പക്ഷെ, tropics ഉം polar region ഉം തമ്മിലുള്ള temperature difference വളരെ കുറവായതിനാൽ, efficiency വളരെ കുറവാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, tropics ലെ temperature 303 K ഉം polar region temperature 273 K ഉം ആയാൽ, efficiency എത്രയാ ?

                                           1- 273/303 = 1-0.8722 = 12.78%

.ഇങ്ങനെ നോക്കിയാൽ, ocean-atmosphere ഹീറ്റ് എഞ്ചിൻ efficiency വളരെകുറഞ്ഞ ഒരു എഞ്ചിൻ തന്നെ !!!

.

.References:

.

Peixoto and Oort – Physics of Climate, 1997

Fasullo and Trenberth, 2008 – The Annual Cycle of the Energy Budget. Part II: Meridional Structures and Poleward Transports, Journal of Climate
.​
Arnaud Czaja, John Marshall, 2006, The Partitioning of Poleward Heat Transport between the Atmosphere and Ocean, Journal of Atmospheric Science

 

Advertisements

5 thoughts on “General Circulation Part 1

    1. Walker circulation ഉം General circulation ൽ പെടും എന്നാണ് ഞാൻ മനസ്സിലാക്കുന്നത്.

      “In its broadest sense the general circulation of the atmosphere is usually considered to include the totality of motions that characterizes the global scale atmospheric flow.” (Holton, 2004)

  1. hi deepak nice atempt . njan first onnu sherikku vayikkunathu ee blog.. usually people studied science subjects dose not want convey the contents in layman language but you give it simple form.. i believe that people say things very short and simple indicates their enrich knowledge in that topic … keep the work goging ..

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s