ब्राइन हानि

ब्राइन रिजेक्शन एक ऐसी प्रक्रिया है जो तब होती है जब नमकीन पानी जम जाता है। नमक पानी की बर्फ की क्रिस्टल संरचना में फिट नहीं होता है, इसलिए नमक को निष्कासित कर दिया जाता है।

चूंकि महासागर खारे हैं, इसलिए यह प्रक्रिया प्रकृति में महत्वपूर्ण है। आसपास के समुद्री जल में बनने वाली समुद्री बर्फ की नालियों द्वारा नमक को खारिज कर दिया जाता है, जिससे नमकीन, सघन नमकीन बनता है। सघन नमकीन डूब जाता है, जिससे समुद्र का प्रवाह प्रभावित होता है।

गठन
जैसे ही पानी उस तापमान तक पहुँचता है जहाँ यह क्रिस्टलीकृत होना शुरू होता है और बर्फ का निर्माण करता है, नमक आयन बर्फ के भीतर जाली से खारिज कर दिए जाते हैं और या तो आसपास के पानी में बाहर निकल जाते हैं, या बर्फ के क्रिस्टल के बीच फंस जाते हैं जिन्हें नमकीन कोशिकाएँ कहा जाता है। आम तौर पर, समुद्री बर्फ में सतह पर 0 psu से लेकर आधार पर 4 psu तक की लवणता होती है। जितनी तेजी से यह ठंडक प्रक्रिया होती है, बर्फ में उतनी ही अधिक नमकीन कोशिकाएं बची रहती हैं। एक बार जब बर्फ एक महत्वपूर्ण मोटाई तक पहुँच जाती है, लगभग 15 सेमी, बर्फ के चारों ओर तरल में नमक आयनों की सांद्रता बढ़ने लगती है, क्योंकि कोशिकाओं से बचे हुए नमकीन को खारिज कर दिया जाता है। यह वृद्धि मजबूत संवहनी पंखों की उपस्थिति से जुड़ी है, जो चैनलों से और बर्फ के भीतर बहती हैं और एक महत्वपूर्ण नमक प्रवाह लेती हैं। नवगठित बर्फ से निकलने वाली नमकीन को उसके नीचे के तरल क्षेत्र से अपेक्षाकृत ताजे पानी के कमजोर प्रवाह से बदल दिया जाता है। नया पानी आंशिक रूप से बर्फ के छिद्रों के भीतर जम जाता है, जिससे बर्फ की सघनता बढ़ जाती है।

जैसे-जैसे समुद्र की बर्फ उम्र बढ़ती है और गाढ़ी होती जाती है, समय के साथ ब्राइन की अस्वीकृति के कारण बर्फ की प्रारंभिक लवणता कम हो जाती है [चित्र। 2]। जबकि समुद्री बर्फ उम्र, विलवणीकरण इस हद तक होता है कि कुछ बहुवर्षीय बर्फ में 1 व्यावहारिक लवणता इकाई से कम की लवणता होती है। यह तीन अलग-अलग तरीकों से होता है:
 * विलेय विसरण - यह इस तथ्य पर निर्भर करता है कि बर्फ में फंसे नमकीन समावेशन बर्फ ब्लॉक के गर्म सिरे की ओर पलायन करना शुरू कर देंगे। जल-बर्फ इंटरफेस पर बर्फ का ब्लॉक सबसे गर्म होता है, इस प्रकार ब्राइन को बर्फ के आसपास के पानी में धकेल दिया जाता है।
 * गुरुत्वाकर्षण ड्रेनेज - ग्रेविटी ड्रेनेज में बर्फ के अंदरूनी हिस्से में ब्राइन और बर्फ के बाहर समुद्री जल में ब्राइन के बीच घनत्व में अंतर के कारण ब्राइन की गति शामिल होती है, जो एक उछाल संचालित संवहन प्रणाली के विकास के कारण होती है।
 * निष्कासन - बर्फ के थर्मल विस्तार द्वारा उत्पन्न क्रैकिंग के कारण नमकीन पानी का पलायन, या नवगठित बर्फ की बढ़ी हुई मात्रा के कारण दबाव।

गहरे पानी के निर्माण और थर्मोहेलिन परिसंचरण में भूमिका
पृथ्वी के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के चारों ओर समुद्री बहाव वाले बर्फ में ब्राइन रिजेक्शन होता है [चित्र। 3]. आर्कटिक महासागर ऐतिहासिक रूप से देर से सर्दियों 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। नवगठित बर्फ के नीचे पानी का घनत्व नमकीन अस्वीकृति के कारण बढ़ जाता है। खारा पानी बिना जमे भी ठंडा हो सकता है।

आर्कटिक में बनने वाले घने पानी को उत्तरी अटलांटिक गहरा पानी (NADW) कहा जाता है, जबकि अंटार्कटिक तल का पानी  (AABW) दक्षिणी गोलार्ध में बनता है। ब्राइन रिजेक्शन 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 नमकीन पानी को अस्वीकार कर देता है, जो संकीर्ण नमकीन चैनलों के माध्यम से बहता है जो बर्फ के माध्यम से पिरोते हैं। ब्राइन चैनलों के माध्यम से और बर्फ के नीचे से बहने वाली नमकीन बहुत ठंडी और नमकीन होती है, इसलिए यह बर्फ के नीचे गर्म, ताजे समुद्री जल में डूब जाती है, जिससे एक प्लम (द्रव गतिकी) बन जाता है। प्लूम बर्फ के नीचे समुद्र के पानी के हिमांक बिंदु से अधिक ठंडा होता है, इसलिए समुद्री जल जहां प्लूम को छूता है, वहां जम सकता है। प्लूम के किनारों के चारों ओर जमने वाली बर्फ धीरे-धीरे एक खोखली आइकिकल जैसी ट्यूब बनाती है, जिसे ब्रिनिकल कहा जाता है। प्रारंभिक अवस्था में ये जमे हुए stalactites जैसे रूप नाजुक होते हैं, लेकिन यदि नमकीन जल निकासी बंद हो जाती है, तो वे ठोस जम सकते हैं। शांत जल में, ब्रिनिकल्स समुद्र तल तक पहुँच सकते हैं, जिससे यह काफी अचानक जम जाता है।

जलवायु परिवर्तन
गहरे समुद्र के घाटियाँ स्तरीकृत प्रवाह हैं, इसलिए गहरे समुद्र के पानी के साथ सतह के पानी का मिश्रण बहुत धीरे-धीरे होता है। भंग कार्बन डाइऑक्साइड | सीओ2सीओ के आंशिक दबाव के साथ समुद्र के सतही जल का लगभग संतुलन है2 वातावरण में। वायुमंडलीय सीओ के रूप में2 स्तर बढ़ रहे हैं, समुद्र अम्लीकरण कुछ CO2 वातावरण से। जब सतही जल डूबता है, तो वे काफी मात्रा में CO ले जाते हैं2 गहरे समुद्र में, वातावरण से दूर। क्‍योंकि इन जलों में बड़ी मात्रा में CO समाहित होती है2, उन्होंने पृथ्वी के वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की वृद्धि को धीमा करने में मदद की है|वायुमंडलीय CO2 सांद्रता, इस प्रकार जलवायु परिवर्तन के कुछ पहलुओं को धीमा कर रहा है।

बर्फ के पिघलने और नमकीन अस्वीकृति पर जलवायु परिवर्तन के अलग-अलग प्रभाव हो सकते हैं। पिछले अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि जैसे ही बर्फ का आवरण पतला होता है, यह एक कमजोर इन्सुलेटर बन जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप शरद ऋतु और सर्दियों के दौरान बर्फ का बड़ा उत्पादन होगा। शीतकालीन ब्राइन रिजेक्शन में परिणामी वृद्धि महासागर वेंटिलेशन 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 ब्राइन अस्वीकृति में कमी, वैश्विक गहरे महासागरों और सीओ में स्तरीकरण के कमजोर होने का परिणाम होगा।2 उथले महासागरों और वातावरण में छोड़ा जाता है, जिससे वैश्विक क्षरण होता है।

चैनलों और आसपास के जल में जीवन
समुद्री बर्फ में जीवन ऊर्जावान रूप से मांग कर रहा 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 बावजूद, समुद्री बर्फ में पाए जाने वाले ब्राइन युक्त इंटरस्टिस और पॉकेट जीवाणु, स्वपोषी और हेटरोट्रॉफ़िक  प्रोटिस्टों ,  सूक्ष्म शैवाल  और मेटाज़ोआ सहित विभिन्न प्रकार के जीवों की मेजबानी करते हैं।

नमकीन अस्वीकृति और उत्तरी प्रशांत मध्यवर्ती जल
समुद्र के संचलन में ब्राइन रिजेक्शन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। तटीय पाली में, यह आर्कटिक और अंटार्कटिक दोनों में कई जल द्रव्यमानों के वेंटिलेशन की कुंजी है। एक तटीय पोलिनेया बर्फ से घिरे खुले पानी का एक क्षेत्र है। तटीय पोलिनेया ब्राइन रिजेक्शन के सबसे सक्रिय क्षेत्र होने का कारण यह है कि इन पानी में अक्सर अपतटीय हवाएं देखी जाती हैं जो पानी 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 आमतौर पर 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 लवणता, और आसान गर्मियों में पहुंच इसे एक आदर्श अध्ययन स्थान बनाती है। कई अध्ययन किए गए हैं जो ओखोटस्क सागर में ब्राइन रिजेक्शन के प्रभाव को देखते हैं।

शचरबिना एट अल द्वारा किए गए एक पेपर में। (2003), वे ब्राइन अस्वीकृति के प्रभाव का अच्छी तरह से विश्लेषण करते हैं। ओखोटस्क सागर के भीतर, परिसंचरण सर्दियों के महीनों में होने वाली ब्राइन रिजेक्शन द्वारा संचालित होता है। जैसा कि नमकीन की अस्वीकृति के लिए विशिष्ट है, समुद्री बर्फ विकसित होती है जो समुद्री जल की तुलना में 70-90% ताज़ा होती है। नीचे का पानी खारा और ठंडा हो जाता है, जिससे घनत्व में वृद्धि होती है। ओखोटस्क सागर में पानी के इस पार्सल को घने शेल्फ वॉटर (डीएसडब्ल्यू) कहा जाता है। पानी का पार्सल जितना अधिक नमकीन और ठंडा होता है, वह उतना ही सघन हो जाता है, जिससे वह पानी के अन्य पार्सल के नीचे डूब जाता है। इस वजह से DSW पानी के कॉलम में डूबने लगेगा। पार्सल तब सखालिन के तट के साथ दक्षिण की ओर बढ़ता है। यहाँ से, पानी प्रशांत में चला जाता है और उत्तरी प्रशांत मध्यवर्ती जल (एनपीआईडब्ल्यू) को हवादार करता है। NPIW को उत्तरी प्रशांत क्षेत्र में सबसे घने पानी 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 ब्राइन रिजेक्शन दिखाया गया है। कुछ अध्ययनों ने यह भी दिखाया है कि यह 2,000 मीटर की गहराई तक पहुंच गया है। मध्यवर्ती पानी के भीतर ऑक्सीजन को फिर से भरने में मदद करने के लिए जल स्तंभ का मिश्रण और वेंटिलेशन 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