ब्राइन हानि

ब्राइनीय जल की हानि एक ऐसी प्रक्रिया है जो तब होती है जब ब्राइनीय जल जम जाता है। ब्राइन जल की बर्फ की क्रिस्टल संरचना में के अनुरूप नहीं होता है, इसलिए ब्राइन को निष्कासित कर दिया जाता है।

चूंकि महासागर खारे हैं, इसलिए यह प्रक्रिया प्रकृति में महत्वपूर्ण है। समुद्री बर्फ बनने से निराकृत हुआ ब्राइन आसपास के समुद्री जल में चला जाता है, जिससे ब्राइनीय और सघन ब्राइनीय जलबनता है। सघन ब्राइनीय जलडूब जाता है, जिससे समुद्री परिसंचरण प्रभावित होता है।

गठन
जैसे ही जल उस तापमान तक पहुँचता है जहाँ यह क्रिस्टलीकृत होना शुरू होता है और बर्फ का निर्माण करता है, ब्राइन आयन बर्फ के भीतर जाली से निराकृत कर दिए जाते हैं और या तो आसपास के जलमें बाहर निकल जाते हैं, या बर्फ के क्रिस्टल के बीच फंस जाते हैं जिन्हें ब्राइनीय कोशिकाएँ कहा जाता है। सामान्यतः, समुद्री बर्फ में सतह पर 0 psu से लेकर क्षार पर 4 psu तक की ब्राइनता होती है। जितनी तेजी से यह ठंडक प्रक्रिया होती है, बर्फ में उतनी ही अधिक ब्राइनीय कोशिकाएं बची रहती हैं। एक बार जब बर्फ एक महत्वपूर्ण मोटाई तक पहुँच जाती है, लगभग 15 सेमी, बर्फ के चारों ओर तरल में ब्राइन आयनों की सांद्रता बढ़ने लगती है, क्योंकि कोशिकाओं से बचे हुए ब्राइनीय को निराकृत कर दिया जाता है। यह वृद्धि मजबूत संवहनी पिच्छ की उपस्थिति से जुड़ी है, जो चैनलों से और बर्फ के भीतर बहती है और एक महत्वपूर्ण ब्राइन प्रवाह ले जाती है।। नवगठित बर्फ से निकलने वाली ब्राइनीय जलको उसके नीचे के तरल क्षेत्र से अपेक्षाकृत ताजे जलके कमजोर प्रवाह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। नया जलआंशिक रूप से बर्फ के छिद्रों के भीतर जम जाता है, जिससे बर्फ की सघनता बढ़ जाती है।

जैसे-जैसे समुद्री बर्फ पुरानी और मोटी होती जाती है, समय के साथ ब्राइनीय जलकी हानि के कारण बर्फ की प्रारंभिक ब्राइनता कम हो जाती है [चित्र। 2]। जबकि समुद्री बर्फ की उम्र बढ़ती है, विब्राइनीकरण इस सीमा तक होता है कि कुछ बहुवर्षीय बर्फ में ब्राइनता 1 PSUसे कम होती है। यह तीन अलग-अलग तरीकों से होता है:
 * विलेय विसरण - यह इस तथ्य पर निर्भर करता है कि बर्फ में फंसा ब्राइनीय जलबर्फ के खंड के गर्म सिरे की ओर पलायन करना शुरू कर देगा। जल-बर्फ अंतरपृष्‍ठ पर बर्फ का खंड सबसे गर्म होता है, इस प्रकार ब्राइनीय जलको बर्फ के आसपास के जलमें धकेल देता है।
 * गुरुत्वाकर्षण अपवाह - गुरुत्वाकर्षण अपवाह में बर्फ के आंतरिक भाग में ब्राइनीय जलऔर बर्फ के बाहर समुद्री जल में ब्राइनीय जलके बीच घनत्व में अंतर के कारण ब्राइनीय जलकी गति सम्मिलित होती है, जो एक उछाल संचालित संवहन प्रणाली के विकास के कारण होता है।
 * निष्कासन -बर्फ के तापीय प्रसार या नवगठित बर्फ की बढ़ी हुई मात्रा के कारण दबाव के कारण उत्पन्न दरार के कारण ब्राइनीय जलका स्थानांतरण।

गहरे जल के निर्माण और थर्मोहेलिन परिसंचरण में भूमिका
पृथ्वी के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के चारों ओर समुद्री बहाव वाले बर्फ में ब्राइनीय जलकी हानि होती है [चित्र 3]. आर्कटिक महासागर ऐतिहासिक रूप से सर्दियों के अंत में लगभग 14-16 मिलियन वर्ग किलोमीटर से लेकर प्रत्येक सितंबर में लगभग 7 मिलियन वर्ग किलोमीटर तक फैला हुआ है। बर्फ की वार्षिक वृद्धि समुद्र के संचलन और गहरे जल निर्माण की गति में एक प्रमुख भूमिका निभाती है।ब्राइनीय हानि के कारण नवगठित बर्फ के नीचे जलका घनत्व बढ़ जाता है। खारा जलबिना जमे भी ठंडा हो सकता है।

आर्कटिक में बनने वाले घने जल को उत्तरी अटलांटिक गहरा जल(NADW) कहा जाता है, जबकि अंटार्कटिक तलजल (AABW) दक्षिणी गोलार्ध में बनता है। ब्राइनीय जल की हानि के ये दो क्षेत्र पृथ्वी के सभी महासागरों के थर्मोहेलिन परिसंचरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

ब्रिनिकल्स
जैसे ही समुद्री बर्फ जमती है, यह तेजी से ब्राइनीय जल को अस्वीकार कर देती है, जो बर्फ से होकर गुजरने वाली संकीर्ण ब्राइनीय नहरों के माध्यम से बहता है।  ब्राइनीय जल नहरों के माध्यम से और बर्फ के नीचे से बहने वाली ब्राइनीय जल बहुत ठंडाऔर ब्राइनीय होती है, इसलिए यह बर्फ के नीचे गर्म, ताजे समुद्री जल में डूब जाता है, जिससे एक पिच्छ बन जाता है। पिच्छ बर्फ के नीचे समुद्र के जल के हिमांक बिंदु से अधिक ठंडा होता है, इसलिए समुद्री जल जहां पिच्छ को छूता है, वहां जम सकता है। पिच्छ के किनारों के चारों ओर जमने वाली बर्फ धीरे-धीरे एक खोखली हिमलंब जैसी नली बनाती है, जिसे ब्रिनिकल कहा जाता है। प्रारंभिक अवस्था में ये जमे हुए अवशैलरूप जैसे रूप भंगुर होते हैं, लेकिन यदि ब्राइनीय जल अपवाह बंद हो जाता है, तो वे ठोस जम सकते हैं। शांत जल में, ब्रिनिकल्स समुद्र तल तक पहुँच सकते हैं,जिससे वह अचानक जम जाता है।

जलवायु परिवर्तन
गहरे समुद्र के बेसिन स्थिर रूप से स्तरीकृत होते हैं, इसलिए गहरे समुद्र के जल के साथ सतह के जल का मिश्रण बहुत धीरे-धीरे होता है।समुद्र के सतही जल में घुली हुई CO2 वायुमंडल में CO2 के आंशिक दबाव के साथ लगभग संतुलन में है। जैसे-जैसे वायुमंडलीय CO2 का स्तर बढ़ रहा है, महासागर वायुमंडल से कुछ CO2 अवशोषित कर रहे हैं।जब सतही जल डूबता है, तो वह वायुमंडल से दूर, गहरे महासागरों में पर्याप्त मात्रा में CO2 ले जाता है।। क्योंकि ये जल बड़ी मात्रा में CO2 को समाहित करने में सक्षम हैं, उन्होंने वायुमंडलीय CO2 सांद्रता में वृद्धि को धीमा करने में मदद की है, इस प्रकार जलवायु परिवर्तन के कुछ पहलुओं को धीमा कर दिया है।

जलवायु परिवर्तन का बर्फ पिघलने और ब्राइनीय पानी हानि पर अलग-अलग प्रभाव पड़ सकता है।पिछले अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि जैसे-जैसे बर्फ का आवरण पतला होता जाएगा, यह एक कमजोर अवरोधक बन जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप शरद ऋतु और सर्दियों के समय बर्फ का बड़ा उत्पादन होगा। शीतकालीन ब्राइनीय जल की हानि में परिणामी वृद्धि महासागर संवाहन को बढ़ाएगी, और गर्म अटलांटिक जल के प्रवाह को मजबूत करेगी। अंतिम हिमनद अधिकतम (एलजीएम) के अध्ययन ने संकेत दिया है कि समुद्री बर्फ के उत्पादन में भारी कमी और इस प्रकार ब्राइनीय हानि में कमी के परिणामस्वरूप वैश्विक गहरे महासागरों में स्तरीकरण कमजोर हो जाएगा और  उथले महासागरों में CO2 का उत्सर्जन होगा और वातावरण, वैश्विक गिरावट को प्रवर्तन कर रहा है।

नहरों और आसपास के जल में जीवन
समुद्री बर्फ में जीवन ऊर्जावान रूप से मांग वाला है, और किसी भी पदानुक्रमित संगठनात्मक और जैविक स्तर पर सीमाएं निर्धारित करता है, जिसमें अणुओं से लेकर जीव जो कुछ भी करता है। इस तथ्य के अतिरिक्त, ब्राइनीय जल युक्त अंतराल और जेब जीवाणु, स्वपोषी और विषमपोषी प्रोटिस्टों , सूक्ष्म शैवाल  और मेटाज़ोआ सहित विभिन्न प्रकार के जीवों की मेजबानी करते हैं।

ब्राइनीय हानि और उत्तरी प्रशांत मध्यवर्ती जल
समुद्र के संचलन में ब्राइनीय जल की हानि महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। तटीय पाली में, यह आर्कटिक और अंटार्कटिक दोनों में कई जल द्रव्यमानों के संवाहन की कुंजी है। एक तटीय पोलिनेया बर्फ से घिरे खुले जल का एक क्षेत्र है। तटीय पोलिनेया ब्राइनीय जल की हानि के सबसे सक्रिय क्षेत्र होने का कारण यह है कि इन जल में प्रायः अपतटीय हवाएं देखी जाती हैं जो जल को ठंडी हवा से सीधे संपर्क देती हैं। इससे गर्मी का नुकसान होता है और बर्फ का उत्पादन होता है। इन प्रभावों को देखने के लिए सामान्यतः जिस एक क्षेत्र का अध्ययन किया जाता है, वह ओखोटस्क सागर का तटीय पोलिनेया है। ओखोटस्क सागर में विस्तृत, उथली अलमारियां, गंभीर सर्दियों की स्थिति, उच्च पृष्ठभूमि की ब्राइनता, और आसान गर्मियों में पहुंच इसे एक आदर्श अध्ययन स्थान बनाती है। कई अध्ययन किए गए हैं जो ओखोटस्क सागर में ब्राइनीय जल की हानि के प्रभाव को देखते हैं।

शचरबिना एट अल द्वारा किए गए एक पेपर में। (2003), वे ब्राइनीय हानि के प्रभाव का अच्छी तरह से विश्लेषण करते हैं। ओखोटस्क सागर के भीतर, परिसंचरण सर्दियों के महीनों में होने वाली ब्राइनीय जल की हानि द्वारा संचालित होता है। जैसा कि ब्राइनीय की हानि के लिए विशिष्ट है, समुद्री बर्फ विकसित होती है जो समुद्री जल की तुलना में 70-90% ताज़ा होती है। नीचे का जल खारा और ठंडा हो जाता है, जिससे घनत्व में वृद्धि होती है। ओखोटस्क सागर में जल के इस पार्सल को सघन शेल्फ वॉटर (डीएसडब्ल्यू) कहा जाता है। जल का पार्सल जितना अधिक ब्राइनीय और ठंडा होता है, वह उतना ही सघन हो जाता है, जिससे वह जल के अन्य पार्सल के नीचे डूब जाता है। इस वजह से DSW जल के कॉलम में डूबने लगेगा। पार्सल तब सखालिन के तट के साथ दक्षिण की ओर बढ़ता है। यहाँ से, जल प्रशांत में चला जाता है और उत्तरी प्रशांत मध्यवर्ती जल (एनपीआईडब्ल्यू) को हवादार करता है। NPIW को उत्तरी प्रशांत क्षेत्र में सबसे घने जल के रूप में जाना जाता है, और यह समुद्र के संचलन में एक प्रमुख जल द्रव्यमान है।

उत्तरी प्रशांत महासागर को 300-1,000 मीटर की गहराई तक हवादार करने के लिए ब्राइनीय जल की हानि दिखाया गया है। कुछ अध्ययनों ने यह भी दिखाया है कि यह 2,000 मीटर की गहराई तक पहुंच गया है। मध्यवर्ती जल के भीतर ऑक्सीजन को फिर से भरने में मदद करने के लिए जल स्तंभ का मिश्रण और संवाहन महत्वपूर्ण है। इससे पोषक तत्वों का अपवाह भी हो सकता है जो उत्पादकता को प्रभावित कर सकता है। प्राथमिक उत्पादन में वृद्धि से क्रिल से व्हेल जैसे अन्य जीवों में वृद्धि हो सकती है।

बाहरी संबंध

 * http://www.bbc.com/earth/story/20161219-brinicle-finger-of-death Brinicle Video by BBC