জলবায়ু পরিবর্তনঃ পর্ব-২

প্রথম পর্বে আমরা জেনেছিলাম যে স্বল্প সময়ের পরিপ্রেক্ষিতে কোন স্থানের বায়ুমন্ডলের অবস্থা, যা কিনা তাপমাত্রা, বায়ুপ্রবাহ, আর্দ্রতা, বৃষ্টিপাত ইত্যাদি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত, সেটাই হচ্ছে আবহাওয়া আর কোন নির্দিষ্ট স্থানের দীর্ঘ সময়ের (সাধারণত ৩০ বছরের) আবহাওয়ার বিভিন্ন অবস্থার গড় হিসাবই ঐ স্থানের জলবায়ু। আরো জেনেছিলাম যে জলবায়ু পরিবর্তন মূলত কোন স্থানের গড় জলবায়ুর দীর্ঘমেয়াদী ও অর্থপূর্ণ পরিবর্তন, আরো ভাল করে বললে প্রায় ৩০ বছরের জলবায়ুর গড় পরিবর্তন। এই পর্ব থেকে আমরা জলবায়ু বিজ্ঞানের মৌলিক জ্ঞান অর্জনের পথে একটু একটু করে পা বাড়াব।

পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা বৃদ্ধিঃ

আসলেই কি পৃথিবী উষ্ণতর হচ্ছে নাকি এটি কল্পনা ? দেখা যাক উপাত্ত কি বলে। পৃথিবী জুড়ে ছড়িয়ে থাকা প্রায় এক হাজার আবহাওয়া কেন্দ্রের লক্ষাধিক উপাত্তের ভিত্তিতে দেখা যায় গত ১৩০ বছরে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা প্রায় এক ডিগ্রি বৃদ্ধি পেয়েছে। সুতরাং বলা যেতে পারে তাপমাত্রা বৃদ্ধির এই প্রবণতা কল্পনা প্রসূত নয় বরং বাস্তবিক।

উপরের লেখচিত্রটিতে দেখানো হয়েছে কিভাবে ১৮৮০ সাল থেকে আজ পর্যন্ত পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা পরিবর্তিত হচ্ছে। লেখচিত্রটিতে ১৯৫১-১৯৮০ এই তিরিশ বছরের ( বেইজ পিরিয়ড) গড় বাৎসরিক তাপমাত্রা থেকে অন্যান্ন বছরের গড় তাপমাত্রা কতটুকু বেশি বা কম তা দেখানো হয়েছে। উলম্ব স্কেলে ঋনাত্মক সংখ্যাগুলো বাৎসরিক গড় তাপমাত্রা কমে যাওয়া নির্দেশ করে আর ধনাত্মক সংখ্যাগুলো বাৎসরিক গড় তাপমাত্রা বেড়ে যাওয়া নির্দেশ করে এবং অবশ্যই তা বেইজ পিরিয়ডের ভিত্তিতে। বেইজ পিরিয়ড থেকে এই তাপমাত্রা বেড়ে যাওয়া বা কমে যাওয়ার পরিমানকে ‘তাপমাত্রা ব্যত্যয় (Temperature Anomaly)’ হিসেবে অভিহত করা হয়। লেখচিত্রটিতে কালো বর্গাকার বিন্দুগুলি এই তাপমাত্রা ব্যত্যয়ের বাৎসরিক গড় নির্দেশ করে আর লাল লাইন তাপমাত্রা ব্যত্যয়ের ৫ বছরের চলমান গড় (অর্থাৎ পর পর ৫ বছরের বাৎসরিক গড় ব্যত্যয়ের গড়) নির্দেশ করে।

লেখচিত্রটি লক্ষ্য করলে দেখা যায়, উনিশ শতকের ৭০ দশকের মাঝামাঝি থেকে বৈশ্বিক গড় তাপমাত্রা নিয়মিত ভাবে ক্রমান্বয়ে বেড়ে চলেছে। অর্থাৎ ৭০ দশক থেকে শুরু করে এর পরবর্তী প্রতিটি দশক ( ৮০, ৯০, একবিংশ শতাব্দির প্রথম দশক ইত্যাদি) তার আগের দশক থেকে উষ্ণতর। বলতে গেলে পরিমাপকৃত তাপমাত্রার ভিত্তিতে একবিংশ শতাব্দির প্রথম দশক (২০০০-২০১০) মানব জাতির ইতিহাসে সর্বাধিক উষ্ণতর দশক হিসেবে চিহ্নিত হয়েছে।

কিন্তু কেন এই উষ্ণতা বৃদ্ধি? যদি খুব সাধারন কাউকেও প্রশ্ন করা হয় এই বৈশ্বিক উষ্ণায়নের সাথে কোন বিষয়টি অধিক সম্পর্কিত? উত্তর আসবে ‘গ্রীন হাউস প্রভাব’। একথা বলার অপেক্ষা রাখেনা যে গত কয়েক দশক ধরে এই ‘গ্রীন হাউস প্রভাব’, যা মূলত 'বায়ুমন্ডলে গ্রীন হাউস গ্যাস সমুহের প্রভাব', বিষয়টি বিজ্ঞানীদের গবেষনাগার থেকে শুরু করে সাধারন মানুষের আলোচনার টেবিলে বহুল ভাবে আলোচিত হয়ে আসছে। উনিশ শতক থেকে শুরু করে আজ পর্যন্ত তাত্ত্বিক গবেষণার ভিত্তিতে বিজ্ঞানীরা পৃথিবীর জলবায়ু পরিবর্তনের সাথে গ্রীন হাউস গ্যাসের প্রভাবকে নিশ্চিত ভাবে সম্পর্কিত করতে পারছেন। তাদের গবেষণার মূল ফলাফল কিছুটা এরকমঃ বৈশ্বিক উষ্ণয়ন প্রতিনিয়ত ঘটছে এবং বলা যেতে পারে বায়ুমন্ডলে গ্রীন হাউস গ্যাসের বৃদ্ধি এই প্রক্রিয়াকে চালিত করছে।

কিন্তু আমরা কতজন সঠিক ভাবে জানি ‘গ্রীন হাউস প্রভাব’ আসলে বিষয়টি কি, কেনই বা এটি গুরুত্ত্বপূর্ণ ? সে আলোচনায় আসার পূর্বে চলুন একটু ইতিহাসের পাতা থেকে বরং ঘুরে আসি।

ইতিহাসের পাতা থেকেঃ

‘গ্রীন হাউস প্রভাব’ প্রথম আলোচনায় আসে ১৮২০ সালের দিকে। সেসময় ফরাসী পদার্থবিদ ও গনিতজ্ঞ জোসেফ ফ্যুরিয়ার পৃথিবীর আকার ও সূর্য্য থেকে এর দূরত্ব থেকে হিসাব কষে দেখেন যে, শুধুমাত্র সূর্য্যের আলোকে যদি বিবেচনা করা হয় সেক্ষেত্রে পথিবীর গড় তাপমাত্রা আরো অনেক কম হওয়া উচিৎ। উল্লেখ্য যে, শুধুমাত্র সূর্য্যের আলোকে হিসেবে ধরলে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা হওয়া উচিৎ -১৮ ডিগ্রি অথচ মেপে দেখলে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা অনেক বেশী যার পরিমান ১৪ ডিগ্রি সেলসিয়াস।তিনি ধারনা করেন যে পৃথিবীর বায়ুমন্ডল এক্ষেত্রে তাপ নিরোধক হিসেবে কাজ করে। জোসেফ ফ্যুরিয়ারের এই ধারনাকেই গ্রীন হাউস প্রভাবের প্রথম প্রস্তাবনা হিসেবে বিবেচনা করা হয়। তবে এই নিয়ে বিস্তারিত কোন কিছু না জেনেই ফ্যুরিয়ার ১৮৩০ সালে পৃথিবীর মায়া ত্যাগ করেন।

জোসেফ ফ্যুরিয়ারের মৃত্যুর প্রায় ৩০ বছর পর ১৮৫০ সালে বৃটিশ রসায়নবিদ জন ট্যান্ডল এক জুগান্তকারী আবিষ্কার করেন। আমরা জানি যে সূর্য্য থেকে আলোক রশ্মি বিকিরণের মাধ্যমে পৃথিবীতে পৌছে এবং পৃথিবীকে উষ্ণ করার পর কিছু অংশ পূনরায় বিকিরীত হয় মহাকাশের দিকে যাকে বলা হয় অবলোহিত বিকিরণ (বিকিরণ নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করা হবে একটু পরে) । তিনি কার্বন ডাইঅক্সাইডকে একটি গ্যাস টিউবের মধ্যে পাম্প করে নিশ্চিত ভাবে দেখাতে সমর্থ হন যে কার্বন ডাইঅক্সাইড অবলোহিত বিকিরণকে শোষণ করতে পারে।

উপরের ভিডিওতে জন ট্যান্ডলের পরীক্ষাটির একটি নমুনা পাওয়া যাবে। পরীক্ষাটিতে একটি স্বচ্ছ গ্যাস টিউবের এক প্রান্তে একটি মোমবাতি রেখে অপর প্রান্ত দিয়ে একটি অবলোহিত ক্যামেরার (Infrared Camera) মাধ্যমে অগ্নিশিখাটির ফুটেজ তুলে মনিটরে দেখানো হচ্ছে। এখন একটি সিলিন্ডার থেকে কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস ঐ টিউবের মধ্যে পরিচালিত করা হলে দেখা যাবে আস্তে আস্তে মনিটর থেকে মোমবাতির শিখাটি অদৃশ্য হয়ে যাচ্ছে। টিউবের কার্বন ডাইঅক্সাইড মোমবাতি থেকে নির্গত অবলোহিত বিকিরণকে শোষণ করে নেবার কারনেই এমনটি ঘটছে।

পরবর্তীতে ১৮৯৬ সালে সুইডিশ রসায়নবিদ স্যাভান্তে আরহেনিয়াস দেখান যে ঐ সময়ে ( ১৮৯০ এর দশকে) যে হারে কয়লা পোড়ানো হচ্ছে সেই হার বজায় থাকলে পৃথিবীয় তাপমাত্রা ভবিষ্যতে উল্লেখ্যযোগ্য পরিমানে বৃদ্ধি পাবে। বলতে দ্বিধা নেই, আরহেনিয়াসের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সেই খসড়া হিসাব আজকের আধুনিক বিজ্ঞানীদের পরিমাপকৃত মানের মধ্যেই পড়ে।

কিন্তু চার্লস ফ্যুরিয়ারের ধারনা আর জন ট্যান্ডলের কার্বন ডাইঅক্সাইডের অবলোহিত বিকিরণ শোষনের পরীক্ষার সাথে কিভাবে বৈশ্বিক উষ্ণায়ন জড়িত? সেই আলোচনায় যাবার আগে চলুন বিকিরণ নিয়ে আমাদের জানা জ্ঞানকে একটু ঝালিয়ে নেয়া যাক।

বিকীরণঃ

আমরা জানি যে কোন বস্তুর তাপমাত্রা যদি পরম শুন্য তাপমাত্রা (০ ডিগ্রি কেলভিন বা -২৭৩.১৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস) থেকে বেশি হয় সেক্ষেত্রে ঐ বস্তু বিকিরন প্রক্রিয়ায় শক্তি নির্গত করে। এই বিকিরনের পরিমান ঐ বস্তুর পৃষ্ঠের তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। সুতরাং যে বস্তুর পৃষ্ঠের তাপমাত্রা যত বেশি তা থেকে বিকিরীত শক্তির পরিমান তত বেশি এবং বিপরীত ক্রমে যে বস্তুর পৃষ্ঠের তাপমাত্রা যত কম তা থেকে বিকিরীত শক্তির পরিমান তত কম। এই শক্তি আসলে তড়িৎ চুম্বকীয় তরংগ আকারে বিকিরীত হয়। আমরা জানি, তড়িৎ চুম্বকীয় তরংগের শক্তি আবার তার তরংগদৈর্ঘের ( একটি তরংগের ক্ষেত্রে দুটি পর পর উঁচু স্থানের মধ্যবর্তী দূরত্ব বা দুটি পর পর নিচু স্থানের মধ্যবর্তী দূরত্ব) সাথে ব্যাস্তানুপাতিক সম্পর্কযুক্ত। অর্থাৎ যে তরংগের তরংগদৈর্ঘ্য যত কম তার শক্তি তত বেশি এবং বিপরীত ক্রমে যে তরংগের তরংগদৈর্ঘ্য যত বেশি তার শক্তি তত কম। সুতরাং এই আলোচনার আলোকে বলা যেতে পারে যে,

যে বস্তুর পৃষ্ঠের তাপমাত্রা যত বেশি তা তত বেশি শক্তি বিকিরণ করবে, ফলে সেই বিকিরন তত কম তরংগদৈর্ঘের তড়িৎ চুম্বকীয় তরংগ আকারে প্রবাহিত হবে।

বিপরীত ক্রমে,

যে বস্তুর পৃষ্ঠের তাপমাত্রা যত কম তা তত কম শক্তি বিকিরণ করবে, ফলে সেই বিকিরণ তত বেশি তরংগদৈর্ঘের তড়িৎ চুম্বকীয় তরংগ আকারে প্রবাহিত হবে।

এখন এই তরংগদৈর্ঘ্যের উপর ভিত্তি করে আমরা দুই ভাগে বিকিরনকে ভাগ করতে পারি। যদি বিকিরীত রশ্মির তরংগদৈর্ঘ্য ০.৪ মাইক্রো মিটার ( এক মাইক্রো মিটার হচ্ছে এক মিটারের দশ লক্ষ ভাগের এক ভাগ) থেকে ৪.০ মাইক্রো মিটার হয় তবে তাকে হ্রস্বতরঙ্গ বিকিরণ (Shortwave Radiation) বলা হয় আর যদি তা ৪.০ মাইক্রো মিটার থেকে বেশি হয় তবে তা র্দীর্ঘতরঙ্গ বিকিরণ (Longwave Radiation) হিসেবে বিবেচিত হবে।

যেমন উপরের চিত্র অনুযায়ী লাল রঙের তরংগের তরংগদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশী ফলে তার শক্তি কম এবং একে আমরা র্দীর্ঘতরঙ্গ বিকিরণ বলতে পারি, বিপরীত ক্রমে বেগুনি রঙের তরংগের তরংগদৈর্ঘ্য সবচেয়ে কম ফলে তার শক্তি বেশি এবং একে আমরা হ্রস্বতরঙ্গ বিকিরণ বলতে পারি।

এবারে উপরের আহরিত জ্ঞানের আলোকে বায়ুমন্ডলে কার্বন ডাইঅক্সাইডের প্রভাব তথা গ্রীন হাউস গ্যাসের প্রভাব আলোচনা করা যাক।

কার্বন ডাইঅক্সাইডের প্রভাবঃ

আমরা জানি সূর্য্যের পৃষ্ঠভাগের তাপমাত্রা প্রায় ৬০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস। ফলশ্রুতিতে বিকিরণ নিয়ে আলোচনার আলোকে বলা যেতে পারে সূর্য্য প্রতিনিয়ত বিপুল পরিমান শক্তি বিকিরন করছে যার অধিকাংশই হ্রস্বতরঙ্গ তরঙ্গ হিসেবে পৃথিবীতে আসছে। বায়ুমন্ডল মূলত নাইট্রোজেন আর অক্সিজেন গ্যাসের মিশ্রন, তবে এতে কার্বন ডাইঅক্সাইডও রয়েছে। এই গ্যাস সমূহ সহজেই সূর্য্যের এই হ্রস্বতরঙ্গ তরঙ্গকে তাদের ভেতর দিয়ে বিকিরীত হতে দেয়। পৃথিবীতে বিকিরীত মোট হ্রস্বতরঙ্গ বিকিরণের প্রায় অর্ধেক পরিমান বায়ুমন্ডলে মেঘের উপরিভাগ, বরফের আচ্ছাদন ও মরুভূমির বালিতে প্রতিফলিত হয়ে আবার মহাকাশে ফিরে যায়। বাকী অর্ধেক পরিমান পৃথিবীকে উষ্ণ করে এবং পূনরায় বিকিরীত হয় মহাকাশের দিকে। তবে এখানেই মূল জটিলতা, যেহেতু ভূপৃষ্ঠের তাপমাত্রা ( বৈশ্বিক গড় মান ১৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস) সূর্য্যের তুলনায় অনেক কম সেহেতু পৃথিবীকে উষ্ণ করার পর ভূপৃষ্ঠ থেকে যে বিকিরণ সংঘটিত হয় মহাকাশের দিকে সেটা আদতে হ্রস্বতরঙ্গ বিকিরন নয় বরং তা র্দীর্ঘতরঙ্গ বিকিরণ। ভূপৃষ্ঠের এই বিকিরনেরই অপর নাম হচ্ছে অবলোহিত বিকিরণ। সমস্যা হচ্ছে আমাদের বায়ুমন্ডল এই র্দীর্ঘতরঙ্গ বিকিরণকে তার ভেতর দিয়ে যেতে দেয়না। বিশেষ করে কার্বন ডাইঅক্সাইড এই বিকিরনকে শোষণ করে ( জন ট্যান্ডলের পরীক্ষাও সেটাই কিন্তু প্রমান করে) কিছুক্ষণ ধরে রাখে এবং পরবর্তীতে আবার বিকিরীত করে। এই পূনঃবিকিরীত শক্তির কিছু অংশ আবার পৃথিবীতে তাপ হিসেবে ফিরে আসে, কিছু অংশ অন্যান্ন গ্রীন হাউস গ্যাস শোষণ করে নেয় আর কিছু অংশ মহাকাশে ফিরে যায়। শোষণ আর বিকীরনের এই প্রক্রিয়ায় কিছু পরিমান শক্তি পৃথিবীতে সাময়িক ভাবে আটকা পড়ে যা মূলত আমাদের পৃথিবীকে উষ্ণ রাখতে সাহায্য করে। সত্যি কথা বলতে কি, এই প্রক্রিয়া না থাকলে আমাদের পৃথিবী বর্তমানের চেয়ে অনেক বেশি শীতল থাকত (বর্তমানে ১৪ ডিগ্রি সেলসিয়াস এর বিপরীতে থাকত -১৮ ডিগ্রি সেলসিয়াস)

কিন্তু গত কয়েক দশক ধরে, বিশেষত শিল্প বিপ্লবের পর থেকে আমরা পৃথিবীর বায়ুমন্ডলে অতিরিক্ত কার্বন ডাইঅক্সাইড নির্গমন করছি। এই অতিরিক্ত কার্বন ডাইঅক্সাইড অধিক পরিমান র্দীর্ঘতরঙ্গ বিকিরনকে পৃথিবীতে ধরে রাখছে এবং স্বাভাবিকের চেয়ে অধিক পরিমান তাপ পৃথিবীতে আটকা পড়ছে এবং তাতে পৃথিবীর উষ্ণতা বেড়ে চলেছে। নিচের ভিডিওতে এই প্রভাব নিয়ে চমৎকার করে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

কিন্তু আসলে ঠিক কী পরিমানে পৃথিবীর বায়ুমন্ডলে কার্বন ডাইঅক্সাইডের পরিমান বেড়ে চলেছে? আর এই বৃদ্ধি কি কল্পকথা, নাকি আমরা সঠিক ভাবে মাপতে পারি এর পরিমান ? আগামী পর্বে এর উত্তর খোঁজার প্রচেষ্টা থাকবে।

তথ্যসুত্রঃ

[১] Peter T . Doran and Maggie Kendall Zimmerman, 2009. “Examining the Scientific Consensus on Climate Change” EOS, Volume:90 Number 3.

[২] GALLUP POLL: And from what you have heard or read, do you believe increases in the Earth's temperature over the last century are due more to -- [ROTATED: the effects of pollution from human activities (or) natural changes in the environment that are not due to human activities]?
[৩] GISS Surface Temperature Analysis, NASA
[৪] Frequently Asked Question 1.3, What is the Greenhouse Effect? IPCC

বিদ্রঃ

১) এই সিরিজের লেখাগুলো মূলত কানাডার ইউনিভার্সিটি অফ ভিক্টোরিয়ার Pacific Institute for Climate Solutions (PICS) কতৃক প্রনীত অনলাইন কোর্স Climate Insights 101 এর উপর ভিত্তি করে তৈরী। আগ্রহী পাঠক এই সিরিজ পড়াকালীন সময়ে কোর্সটিও ঘুরে আসতে পারেন অনলাইনে।
২) ব্যাক্তিগত ব্লগে প্রকাশিত।