बादल और वर्षा

1.1 वाष्पीकरण की गतिशीलता एवं वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा

वाष्पीकरण (Evaporation) वह भौतिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा द्रव जल अपने क्वथनांक से कम तापमान पर ऊष्मा अवशोषित कर अदृश्य गैसीय जलवाष्प में रूपांतरित हो जाता है। आणविक स्तर पर, औसत से अधिक गतिज ऊर्जा वाले जल के अणु द्रव की सतह को भेदकर ऊपर वायुमंडल में प्रवेश करते हैं। इस अवस्था परिवर्तन के लिए आवश्यक ऊष्मा को वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Vaporisation) कहते हैं, जो प्रति 1 ग्राम जल के लिए लगभग 540 कैलोरी (या लगभग $2.5 \times 10^6\text{ जूल/किग्रा}$) होती है। चूंकि यह ऊष्मा जल और उसके संपर्क वाली सतह से ली जाती है, इसलिए वाष्पीकरण अनिवार्यतः एक शीतलन प्रक्रिया (Cooling Process) है (उदाहरणार्थ, पसीना सूखने पर ठंडक महसूस होना या मिट्टी के घड़े में जल का ठंडा होना)।

वाष्पीकरण की दर मुख्य रूप से चार भौगोलिक कारकों पर निर्भर करती है:

• वायु का तापमान: तापमान बढ़ने पर जल के अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ती है, जिससे वाष्पीकरण तीव्र हो जाता है।
• आर्द्रता की कमी / वाष्प दाब प्रवणता: शुष्क हवा में जलवाष्प धारण करने की क्षमता अधिक होती है, अतः वाष्पीकरण तेजी से होता है; हवा के संतृप्त होने पर वाष्पीकरण मंद पड़ जाता है।
• पवन का वेग: तेज हवा जल सतह के ऊपर बनी नम वायु की परत को हटाकर वहां नई शुष्क वायु लाती रहती है, जिससे वाष्पीकरण दर निरंतर बनी रहती है।
• खुला जलीय क्षेत्रफल: जलाशय का धरातलीय क्षेत्रफल जितना बड़ा होगा (सागर, झीलें, गीली मिट्टी, पत्तियों की सतह), वायु के संपर्क में उतने ही अधिक अणु आएंगे और कुल वाष्प उत्सर्जन बढ़ेगा।

1.2 निरपेक्ष आर्द्रता बनाम सापेक्षिक आर्द्रता

वायुमंडल में उपस्थित जलवाष्प की मात्रा को भूगोल में दो प्रमुख पैमानों द्वारा मापा जाता है:

1.3 संतृप्त वायु, ओसांक एवं आर्द्रताग्राही संघनन नाभिक

तापमान में वृद्धि होने पर हवा के अणुओं के बीच की दूरी फैलती है, जिससे उसकी जलवाष्प धारण करने की क्षमता तेजी से बढ़ती है। इसके विपरीत, तापमान गिरने पर वाष्प धारण क्षमता सिकुड़ जाती है।

• संतृप्त वायु (Saturated Air): जब किसी निश्चित तापमान पर कोई वायु पार्सल अपनी अधिकतम क्षमता के बराबर जलवाष्प ग्रहण कर लेता है, तो उसे संतृप्त वायु कहते हैं। इस अवस्था में सापेक्षिक आर्द्रता $100\%$ होती है।
• ओसांक तापमान ($T_d$ / Dew Point): जलवाष्प की मात्रा स्थिर रखते हुए वायु को ठंडा करने पर जिस निश्चित तापमान पर वह वायु पूरी तरह संतृप्त हो जाती है और संघनन प्रारंभ होता है, उसे ओसांक कहते हैं। ओसांक से नीचे तापमान गिरने पर अतिरिक्त वाष्प जलकणों में बदल जाती है।
• आर्द्रताग्राही संघनन नाभिक (Hygroscopic Condensation Nuclei): पूर्णतः स्वच्छ और कण-रहित हवा में $100\%$ आर्द्रता पर भी जलवाष्प आसानी से संघनित नहीं हो सकती (इसके लिए $400\%$ तक की चरम अति-संतृप्तता चाहिए)। प्रकृति में निचले वायुमंडल में अरबों सूक्ष्म कण तैरते रहते हैं: समुद्री लवण कण, महीन खनिज धूल, ज्वालामुखीय राख, परागकण एवं धुएं के सल्फेट एरोसोल। ये कण जल को आकर्षित करते हैं (आर्द्रताग्राही) और भौतिक आधार बनते हैं जिस पर जलवाष्प के अणु चिपककर तैरती हुई बूंदें बनाते हैं।

1.4 धरातलीय संघनन: ओस, पाला/तुषार एवं तुषारपात

शांत, स्वच्छ रातों में जब धरातल के निकट की वायु ठंडी होती है, तो सतह पर संघनन के विविध रूप प्रकट होते हैं:

• ओस (Dew): मेघ-रहित, शांत रातों में धरातल दीर्घ-तरंग स्थलीय विकिरण द्वारा तेजी से ऊष्मा खोकर ठंडा हो जाता है। जब धरातल से सटी वायु का तापमान उसके ओसांक से नीचे गिर जाता है, तो घास की पत्तियों, पौधों और पत्थरों पर जलवाष्प संघनित होकर छोटी-छोटी चमकदार बूंदों के रूप में जमा हो जाती है। ओस आकाश से नहीं गिरती, बल्कि धरातल पर ही बनती है।
• पाला / तुषार (White Frost): जब शीतकाल की रातों में धरातलीय तापमान ओसांक के साथ-साथ जल के हिमांक ($0^\circ\text{C}$ या $32^\circ\text{F}$) से भी नीचे चला जाता है, तो जलवाष्प द्रव अवस्था में आए बिना सीधे बर्फ के बारीक सफेद सुई जैसे क्रिस्टलों में बदल जाती है। इसे पाला कहते हैं, जो फसलों और कोमल पौधों को भारी नुकसान पहुंचाता है।

1.5 वायुमंडलीय दृश्यता रोध: कोहरा, कुहासा एवं औद्योगिक धूम-कोहरा

जब धरातल के ऊपर हवा की एक मोटी परत ओसांक से नीचे ठंडी हो जाती है, तो हवा में तैरते सूक्ष्म जलकण क्षैतिज दृश्यता (Horizontal Visibility) को बाधित करते हैं:

• कोहरा (Fog): विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) के अनुसार, जब हवा में तैरती जल बूंदों के कारण क्षैतिज दृश्यता 1,000 मीटर (1 किमी) से कम हो जाती है, तो उसे कोहरा कहते हैं। कोहरा वस्तुतः धरातल को छूता हुआ निम्न स्तरी (Stratus) मेघ ही है। प्रमुख प्रकार: विकिरण कोहरा (Radiation Fog) (शांत शीतकालीन रातों में घाटियों में) तथा अभिवहन कोहरा (Advection Fog) (गर्म नम समुद्री हवा के ठंडी धारा या हिमखंड के ऊपर से गुजरने पर)।
• कुहासा (Mist): कोहरे का हल्का रूप, जहां हवा में जलकणों की सघनता कम होती है और क्षैतिज दृश्यता 1,000 मीटर से 2,000 मीटर के बीच रहती है, तथा सापेक्षिक आर्द्रता $75\%$ से अधिक होती है।
• धूम-कोहरा (Smog): धुआं (Smoke) और कोहरे (Fog) के विषैले संयोजन को धूम-कोहरा कहते हैं। औद्योगिक क्षेत्रों में कोयले और डीजल दहन से निकलने वाला सल्फर डाइऑक्साइड ($\text{SO}_2$) कोहरे की बूंदों में घुलकर सल्फ्यूरिक अम्ल बनाता है (जैसे 1952 का ऐतिहासिक लंदन स्मॉग)। आधुनिक महानगरों में वाहनों का धुआं सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में रासायनिक अभिक्रिया करके भूरे रंग का प्रकाश-रासायनिक धूम-कोहरा (Photochemical Smog) बनाता है, जिसमें ओजोन और PAN जैसे विषैले तत्व होते हैं।

2.1 मेघ निर्माण की भौतिकी एवं उत्थान संघनन तल

मौसम विज्ञान में मेघ या बादल (Cloud) को धरातल से काफी ऊंचाई पर स्वतंत्र वायुमंडल में तैरते हुए सूक्ष्म जलकणों, बर्फ के क्रिस्टलों या दोनों के दृश्य समूह के रूप में परिभाषित किया जाता है। बादलों की बूंदें अत्यंत सूक्ष्म होती हैं, जिनका औसत व्यास केवल $0.02\text{ मिमी}$ (20 माइक्रोमीटर) होता है। अत्यंत कम द्रव्यमान के कारण उनका नीचे गिरने का अंतिम वेग इतना कम ($1-2\text{ सेमी/सेकंड}$) होता है कि वायुमंडल के हल्के संवहनीय ऊर्ध्वगामी प्रवाह भी उन्हें हवा में तैराए रखते हैं।

मेघ निर्माण तीन क्रमिक चरणों में संपन्न होता है:

1. रुद्धोष्म उत्थान (Adiabatic Ascent): संवहन, पर्वतीय अवरोध या चक्रवातीय अभिसरण से गर्म, नम हवा ऊपर उठती है। ऊंचाई पर दबाव कम होने से हवा बिना बाहरी ऊष्मा विनिमय के स्वतः फैलती और रुद्धोष्म रूप से ठंडी होती है।
2. उत्थान संघनन तल (LCL) तक पहुंचना: ऊपर उठती वायु तब तक ठंडी होती है जब तक वह ओसांक तापमान तक न पहुंच जाए। बादलों का आधार ठीक इसी तल की ऊंचाई को दर्शाता है ($h_{\text{LCL}} \approx 125 \cdot (T - T_d)\text{ मीटर}$)।
3. नाभिकों पर संचयन: अतिरिक्त वाष्प अरबों आर्द्रताग्राही कणों के चारों ओर संघनित होकर सघन बादल का रूप ले लेती है।

2.2 ऐतिहासिक वर्गीकरण: ल्यूक हॉवर्ड का वर्गीकरण एवं WMO मेघ वंश

सन् 1803 में अंग्रेजी मौसम वैज्ञानिक ल्यूक हॉवर्ड (Luke Howard) ने लैटिन मूल शब्दों के आधार पर बादलों का युगांतरकारी वर्गीकरण प्रस्तुत किया:

• पक्षाभ (Cirrus): लैटिन में अर्थ "बालों की लट" या "पंख" — रेशमी, पंखनुमा, बर्फ क्रिस्टलों से बने पतले मेघ।
• कपासी (Cumulus): लैटिन में अर्थ "ढेर" या "अंबार" — फूलगोभी की तरह उभरे हुए सपाट आधार वाले गुंबदनुमा मेघ।
• स्तरी (Stratus): लैटिन में अर्थ "परत" या "चादर" — क्षितिज पर फैली एकसमान सपाट चादर जैसी परतें।
• वर्षा-मेघ (Nimbus): लैटिन में अर्थ "तूफानी वर्षा" — गहरे काले, घने, जल से लदे बादल जो निरंतर वर्षा करते हैं।

आज विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) बादलों को उनकी ऊंचाई के आधार पर चार परिवारों में बांटे गए 10 मूल वंशों (10 Cloud Genera) में मानकीकृत करता है:

2.3 विशेष मेघ लक्षण एवं आकाशीय आकृतियां

• पक्षाभ "घोड़े की पूंछ" (Mares' Tails): क्षोभमंडल की तीव्र जेट स्ट्रीम हवाएं पक्षाभ बादलों के रेशों को खींचकर घोड़े की पूंछ जैसी तीखी आकृति बना देती हैं, जो दूर आ रहे चक्रवात का प्रारंभिक संकेत है।
• मैकेरल आकाश (Mackerel Sky): जब पक्षाभ-कपासी (Cirrocumulus) या मध्य-कपासी मेघ आकाश में छोटी-छोटी सफेद लहरदार पंक्तियों में सज जाते हैं, तो आकाश मैकेरल मछली की पीठ की चमकदार धारियों जैसा प्रतीत होता है।
• सौर एवं चंद्र प्रभामंडल (Halo Effect): पक्षाभ-स्तरी (Cirrostratus) बादलों में उपस्थित षट्कोणीय बर्फ के क्रिस्टल प्रिज्म की तरह कार्य करते हुए सूर्य या चंद्रमा के प्रकाश को $22^\circ$ के कोण पर अपवर्तित (Refract) करते हैं, जिससे उनके चारों ओर एक जादुई गोलाकार प्रभामंडल बन जाता है।
• कपासी-वर्षी का निहाई शीर्ष (Anvil Head / Incus): प्रचंड संवहनीय ऊर्ध्वगामी प्रवाह ($30\text{ मी/से}$ से अधिक) जब क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा (Tropopause) पर स्थिर समतापमंडल से टकराते हैं, तो ऊपर उठने की जगह क्षैतिज दिशा में फैल जाते हैं। इससे बादल का शीर्ष लोहार की भारी लोहे की निहाई (Anvil) जैसा चपटा और रेशमी हो जाता है।

3.1 संघनन बनाम वर्षण की सूक्ष्म-भौतिकी

भूगोल का एक सर्वमान्य वैज्ञानिक सिद्धांत है कि प्रत्येक वर्षण के लिए संघनन अनिवार्य है, परंतु प्रत्येक संघनन से वर्षण नहीं होता। सामान्य बादल की बूंदों का व्यास केवल $0.02\text{ मिमी}$ और गिरने का अंतिम वेग मात्र $0.01\text{ मी/से}$ होता है, जिससे वायु का हल्का सा ऊर्ध्वाधर झोंका भी उन्हें आकाश में रोके रखता है। वर्षा की बूंद बनकर धरातल पर गिरने के लिए बूंद का व्यास $1.0\text{ मिमी}$ से $5.0\text{ मिमी}$ होना चाहिए, जिसका अर्थ है आयतन में 10 लाख गुना ($10^6$) वृद्धि ($V \propto r^3$)।

बादल की बूंदें दो प्रमुख सूक्ष्म-भौतिक प्रक्रियाओं द्वारा बढ़ती हैं:

• संघट्टन-संलयन प्रक्रिया (Collision-Coalescence Process): $0^\circ\text{C}$ से अधिक तापमान वाले "उष्ण बादलों" (Warm Clouds) में, बड़ी बूंदें छोटी बूंदों की तुलना में तेजी से नीचे गिरती हैं। वे गिरते समय अपने रास्ते में आने वाली छोटी बूंदों से टकराकर उन्हें अपने अंदर समाहित (Coalesce) करती जाती हैं।
• बर्जरॉन-फिंडाइसन बर्फ-क्रिस्टल प्रक्रिया (Bergeron-Findeisen Process): $0^\circ\text{C}$ से कम तापमान वाले "शीत बादलों" (Cold Clouds) में, अतिशीतित द्रव जल बूंदें और सूक्ष्म बर्फ के क्रिस्टल एक साथ मौजूद रहते हैं। चूंकि बर्फ की सतह पर संतृप्त वाष्प दाब जल की तुलना में कम होता है, इसलिए जल बूंदों से वाष्पीकृत होकर जलवाष्प सीधे बर्फ क्रिस्टलों पर निक्षेपित होने लगती है। इससे बर्फ के क्रिस्टल भारी हिम-कणों में बदल जाते हैं और नीचे गिरते समय गर्म हवा में पिघलकर वर्षा की बूंदें बन जाते हैं।

3.2 वर्षण के विविध रूप

• वर्षा (Rain): गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में धरातल पर गिरने वाली जल की बूंदें, जिनका व्यास अनिवार्यतः $0.5\text{ मिमी}$ से अधिक होता है।
• बूंदाबांदी / फुहार (Drizzle): निम्न स्तरी मेघों से अत्यंत मंद गति से गिरने वाली महीन, एकसमान जल बूंदें जिनका व्यास $0.5\text{ मिमी}$ से कम होता है।
• हिमपात (Snow): जब बादल के आधार से लेकर धरातल तक संपूर्ण वायु स्तंभ का तापमान हिमांक ($0^\circ\text{C}$) से नीचे रहता है, तो षट्कोणीय सममिति वाले सफेद, अपारदर्शी बर्फ के फाहे गिरते हैं।
• सहिम वृष्टि (Sleet): पारदर्शी बर्फ की छोटी गोलियां; यह तब बनती हैं जब ऊपर से गिरती वर्षा की बूंदें धरातल के पास स्थित अत्यधिक ठंडी (हिमांक से नीचे) हवा की परत से गुजरते हुए जम जाती हैं।
• ओलावृष्टि (Hailstones): कठोर बर्फ की संकेंद्री परतों वाली ठोस गोलियां ($5\text{ मिमी}$ से लेकर $50\text{ मिमी}$ से अधिक व्यास)। कपासी-वर्षी मेघ के भीतर प्रचंड ऊर्ध्वगामी प्रवाह ($>30\text{ मी/से}$) बर्फ के दानों को बार-बार अतिशीतित जल की परतों के बीच ऊपर-नीचे उछालते हैं, जिससे उन पर प्याज के छिलकों जैसी बर्फ की परतें जमती जाती हैं, और अंततः वे ओले के रूप में गिरते हैं।

3.3 संवहनीय वर्षा (Convectional Rainfall)

प्रचंड सौर विकिरण द्वारा धरातल के अत्यधिक तपने पर संवहनीय धाराएं उत्पन्न होती हैं:

• कार्यप्रणाली: तप्त धरातल चालन द्वारा अपने संपर्क वाली वायु को गर्म करता है। गर्म होकर वायु हल्की हो जाती है और संवहन तरंगों के रूप में लंबवत ऊपर उठती है। ऊपर उठते हुए यह रुद्धोष्म रूप से फैलती और ठंडी होकर ओसांक तक पहुंचती है, जिससे कपासी मेघ बनते हैं जो देखते ही देखते विशाल कपासी-वर्षी मेघों में तब्दील हो जाते हैं।
• वैश्विक वितरण:
  • भूमध्यरेखीय पेटी ($0^\circ-10^\circ\text{ उत्तर/दक्षिण}$): अमेजन और कांगो बेसिन में प्रतिदिन दोपहर बाद नियमित रूप से होने वाली प्रसिद्ध "4 बजे की वर्षा" (4 O'Clock Rain)।
  • उष्णकटिबंधीय एवं उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्र: गर्मियों के दिनों में स्थानीय स्तर पर दोपहर बाद उठने वाले तड़ित-झंझा, जैसे पश्चिम बंगाल और बांग्लादेश में प्री-मानसून का कालवैशाखी (Kalbaishakhi / Nor'westers)।

3.4 पर्वतीय वर्षा (Orographic / Relief Rainfall)

यह शब्द ग्रीक भाषा के Oros (पर्वत) और Grapho (वर्णन/आकृति) से बना है। जब जलवाष्प से भरी आर्द्र पवन के मार्ग में कोई पर्वत अवरोध खड़ा हो जाता है, तब यह वर्षा होती है:

3.5 चक्रवातीय / वाताग्री वर्षा (Cyclonic / Frontal Rainfall)

वायुमंडल के केंद्रीय निम्न दबाव केंद्र की ओर विशाल वायुराशियों के अभिसरण और ऊपर उठने से उत्पन्न होती है:

• उष्णकटिबंधीय चक्रवात (Tropical Cyclones): गर्म उष्णकटिबंधीय महासागरों ($>26.5^\circ\text{C}$) पर विकसित होते हैं। हवाएं कुंडली मारते हुए केंद्रीय निम्न दाब "चक्रवात की आंख" की ओर खिंची चली आती हैं। भयंकर ऊर्ध्वगामी धाराओं से भारी गुप्त ऊष्मा मुक्त होती है, जिससे विनाशकारी आंधी और मूसलाधार चक्रवाती वर्षा होती है (जैसे बंगाल की खाड़ी के सुपर साइक्लोन, आश्विन का तूफान, टाइफून, हरिकेन)।
• शीतोष्ण वाताग्री चक्रवात (Temperate Frontal Cyclones): मध्य एवं उच्च अक्षांशों में जब दो विपरीत गुणों वाली वायुराशियां मिलती हैं: गर्म, हल्की उष्णकटिबंधीय वायु और ठंडी, भारी ध्रुवीय वायु। उनके मिलने की सीमा को वाताग्र (Front) कहते हैं। हल्की गर्म हवा ठंडी हवा की फन्नी (Wedge) के ऊपर धीरे-धीरे चढ़ती है, संघनित होकर व्यापक वर्षा-स्तरी मेघ बनाती है और लंबे समय तक मंद-मंद निरंतर वर्षा करती है।

4.1 मात्रात्मक मापन: साइमन्स वर्षामापी (Symons' Rain Gauge)

वर्षा को जल की उस गहराई के रूप में मापा जाता है जो एक सपाट धरातल पर बिना वाष्पीकरण, बहने या रिसने के एकत्रित होती। इसके लिए विश्व मानक उपकरण साइमन्स वर्षामापी (Symons' Rain Gauge) है:

• संरचनात्मक बनावट: कंक्रीट के चबूतरे में मजबूती से जड़ा हुआ धातु का बेलनाकार खोल, जो जमीन से ठीक 30 सेमी (1 फीट) ऊंचा रखा जाता है ताकि धरातल से छिटककर आने वाला कीचड़ और बहता पानी कीप में न जा सके।
• मानक आयाम: इसके ऊपर ठीक $12.7\text{ सेमी}$ (5 इंच) आंतरिक व्यास वाली पीतल की धारदार गोलाकार कीप लगी होती है। कीप से जल धातु के खोल के अंदर रखी संकरी कांच की बोतल में गिरता है ताकि वाष्पीकरण न हो सके।
• अंशांकित मापक जार: बोतल में जमा वर्षा के जल को प्रतिदिन (भारत में मानक समय प्रातः 8:30 बजे IST) एक विशेष कांच के मापक जार में उंडेला जाता है, जिस पर सीधे मिलीमीटर ($\text{mm}$) या इंच के दसवें हिस्से के निशान बने होते हैं।

4.2 समवर्षा रेखाएं (Isohyets) एवं स्थानिक मानचित्रण

जलवायु विज्ञान और मानचित्रकला में वर्षा के स्थानिक वितरण को समवर्षा रेखाओं (Isohyets) द्वारा दर्शाया जाता है:

• मानचित्र व्याख्या: जब समवर्षा रेखाएं पास-पास होती हैं, तो यह वर्षा में तेजी से होने वाले स्थानिक परिवर्तन को दर्शाती हैं (जैसे पश्चिमी घाट के पवनाभिमुख ढाल और अंदरूनी पठार के बीच तीव्र गिरावट)। दूर-दूर स्थित रेखाएं समान व धीमी गति से बदलने वाली वर्षा को दर्शाती हैं।

4.3 आर्द्रता मापन: आर्द्र एवं शुष्क बल्ब हाइग्रोमीटर (साइक्रोमीटर)

वायु की सापेक्षिक आर्द्रता और ओसांक ज्ञात करने हेतु आर्द्र एवं शुष्क बल्ब हाइग्रोमीटर (Mason's Psychrometer) का उपयोग किया जाता है:

• शुष्क बल्ब थर्मामीटर: खुला रहता है और हवा का वास्तविक परिवेशीय तापमान ($T$) मापता है।
• आर्द्र बल्ब थर्मामीटर: इसका बल्ब आसुत जल में डूबी मलमल की गीली बत्ती से लिपटा रहता है। बत्ती से जल के वाष्पीकृत होने पर वह बल्ब से वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा खींचता है, जिससे उसका तापमान ($T_w$) गिर जाता है।
• तापमान अंतर ($T - T_w$): यदि वायु अत्यधिक शुष्क है, तो वाष्पीकरण तेजी से होगा और दोनों थर्मामीटरों के पाठ्यांक में बड़ा अंतर आएगा। यदि वायु संतृप्त है ($RH = 100\%$), तो कोई वाष्पीकरण नहीं हो सकेगा और दोनों थर्मामीटर बिल्कुल समान तापमान ($T = T_w$) दिखाएंगे। इस अंतर को मानकीकृत साइक्रोमेट्रिक तालिका में देखकर सापेक्षिक आर्द्रता और ओसांक निकाला जाता है।

4.4 मेघ बीजन (Cloud Seeding) एवं कृत्रिम वर्षा

मेघ बीजन (Cloud Seeding) आधुनिक मौसम विज्ञान की वह तकनीक है जिसके द्वारा उपयुक्त बादलों में रासायनिक कणों का छिड़काव करके बूंदों के निर्माण और वर्षण को कृत्रिम रूप से प्रेरित किया जाता है:

• शीत मेघ बीजन (Glaciogenic): $0^\circ\text{C}$ से कम (विशेषकर $-4^\circ\text{C}$ से $-20^\circ\text{C}$) तापमान वाले बादलों में हवाई जहाजों या रॉकेटों द्वारा सिल्वर आयोडाइड ($\text{AgI}$) या शुष्क बर्फ (ठोस कार्बन डाइऑक्साइड / $\text{CO}_2$, तापमान $-78.5^\circ\text{C}$) का छिड़काव किया जाता है। सिल्वर आयोडाइड के क्रिस्टल की संरचना प्राकृतिक बर्फ क्रिस्टल जैसी होती है, जिससे बर्जरॉन प्रक्रिया शुरू हो जाती है और बर्फ के कण भारी होकर गिरते हुए पिघलकर कृत्रिम वर्षा बन जाते हैं।
• उष्ण मेघ बीजन (Hygroscopic): हिमांक से अधिक तापमान वाले बादलों में सामान्य नमक (सोडियम क्लोराइड, पोटेशियम क्लोराइड) के विशाल आर्द्रताग्राही कण छिड़के जाते हैं जो संघट्टन-संलयन प्रक्रिया को तेज कर देते हैं।

4.5 अम्ल वर्षा: कारण, रसायन एवं पर्यावरणीय दुष्प्रभाव

सामान्य अप्रदूषित वर्षा का जल वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के घुलने से बने दुर्बल कार्बोनिक अम्ल ($\text{H}_2\text{CO}_3$) के कारण हल्का अम्लीय होता है, जिसका $\text{pH}$ मान लगभग 5.6 होता है। जब वर्षा के जल का $\text{pH}$ मान 5.6 से कम हो जाता है, तो उसे अम्ल वर्षा (Acid Rain) कहते हैं:

• रासायनिक कारक: ताप विद्युत गृहों, कारखानों और डीजल वाहनों से निकलने वाले सल्फर डाइऑक्साइड ($\text{SO}_2$) और नाइट्रोजन ऑक्साइड्स ($\text{NO}_x$) वायुमंडलीय जलवाष्प और सूर्य के प्रकाश से क्रिया करके प्रबल सल्फ्यूरिक अम्ल ($\text{H}_2\text{SO}_4$) और नाइट्रिक अम्ल ($\text{HNO}_3$) बनाते हैं।
• प्रस्तर कुष्ठ (Stone Leprosy): अम्ल वर्षा संगमरमर और चूना पत्थर की इमारतों में मौजूद कैल्शियम कार्बोनेट से तीव्र रासायनिक अभिक्रिया करती है: $$\text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \to \text{CaSO}_4\text{ (जिप्सम)} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$ उत्पन्न जिप्सम जल में घुलनशील होता है और वर्षा में बह जाता है, जिससे आगरा के ऐतिहासिक ताजमहल का सफेद संगमरमर पीला, खुरदुरा और गलकर नष्ट हो रहा है। इस विनाशकारी प्रभाव को "प्रस्तर कुष्ठ" कहते हैं।
• पारिस्थितिक विनाश: अम्ल वर्षा मिट्टी की अम्लता बढ़ाकर जहरीले एल्युमिनियम आयन मुक्त करती है जिससे पेड़ों की जड़ें नष्ट हो जाती हैं, तथा झीलों और नदियों का pH गिर जाने से मछलियां और जलीय जीव मर जाते हैं।

5.1 भूमंडलीय वर्षा कटिबंध

पृथ्वी पर वर्षा का वितरण वायुमंडलीय परिसंचरण और वायुदाब पेटियों के अनुसार अलग-अलग अक्षांशीय कटिबंधों में व्यवस्थित है:

• भूमध्यरेखीय अतिवृष्टि कटिबंध ($0^\circ-10^\circ\text{ उत्तर/दक्षिण}$): शांत निम्न वायुदाब (Doldrums) पेटी, अत्यधिक सौर तापन, प्रतिदिन संवहनीय वर्षा जो $200-300\text{ सेमी/वर्ष}$ से अधिक होती है।
• उपोष्णकटिबंधीय व्यापारिक पवन मरुस्थल ($15^\circ-30^\circ\text{ उत्तर/दक्षिण}$): उपोष्ण उच्च वायुदाब की नीचे उतरती शुष्क वायु और अपतटीय व्यापारिक पवनों के प्रभाव से यहां $25\text{ सेमी/वर्ष}$ से कम वर्षा होती है, जिससे विश्व के गर्म मरुस्थल बने (सहारा, अरब, थार, अटाकामा)।
• शीतोष्ण पछुआ पवन पेटी ($40^\circ-60^\circ\text{ उत्तर/दक्षिण}$): समुद्र से आने वाली नम पछुआ हवाओं और वाताग्री चक्रवातों के कारण महाद्वीपों के पश्चिमी किनारों पर मध्यम से भारी वर्षा ($100-150\text{ सेमी}$) होती है।
• ध्रुवीय शुष्क पेटी ($65^\circ-90^\circ\text{ उत्तर/दक्षिण}$): अत्यधिक ठंडी हवा में वाष्प धारण क्षमता नगण्य होती है; वार्षिक वर्षण $25\text{ सेमी}$ से कम होता है जो मुख्य रूप से महीन हिमपात के रूप में होता है (शीत ध्रुवीय मरुस्थल)।

5.2 मौसम वैज्ञानिक आपदाएं: बादल फटना (Cloudburst) एवं आकस्मिक बाढ़

बादल फटना (Cloudburst) एक अत्यंत विनाशकारी मौसम संबंधी परिघटना है, जिसे भारतीय मौसम विज्ञान विभाग (IMD) द्वारा इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

• बादल फटने की भौतिकी: हिमालय जैसे पर्वतीय क्षेत्रों में जब अत्यधिक शक्तिशाली ऊर्ध्वगामी संवहनीय तरंगें बादलों में बन रही वर्षा की बूंदों को नीचे गिरने से रोक देती हैं। करोड़ों बूंदें विशाल कपासी-वर्षी मेघ में ही कैद होकर एकत्रित होती रहती हैं। जब ऊर्ध्वगामी हवाएं अचानक कमजोर पड़ती हैं, तो संचित लाखों टन जल गुरुत्वाकर्षण के कारण एक साथ भयानक जल-प्रपात की तरह नीचे गिर पड़ता है।
• ऐतिहासिक तबाही: केदारनाथ आपदा (उत्तराखंड, जून 2013) और लेह बादल फटना (लद्दाख, अगस्त 2010) जिसके कारण विनाशकारी मलबे के बहाव, आकस्मिक बाढ़ (Flash Floods) और जान-माल का भारी नुकसान हुआ।

5.3 पश्चिम बंगाल में मानसूनी बाढ़ एवं आपदाएं

पश्चिम बंगाल की विशेष फनल जैसी डेल्टाई स्थलाकृति के कारण यह मानसूनी बाढ़ के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है:

• उत्तर बंगाल की नदियां: तीस्ता, तोर्सा, जलढाका और कालजानी हिमालय की तीव्र ढलानों से तेजी से बहकर समतल डुआर्स और तराई के मैदानों में उतरती हैं। सिक्किम और भूटान में भारी वर्षा व बादल फटने से जलस्तर अचानक बढ़ जाता है, जिससे जलपाईगुड़ी, अलीपुरद्वार और कूचबिहार में भयानक कटाव और आकस्मिक बाढ़ आती है।
• दक्षिण बंगाल के मैदान एवं खनन क्षेत्र: दामोदर घाटी (ऐतिहासिक रूप से "बंगाल का शोक") तथा भागीरथी-हुगली, रूपनारायण एवं अजय नदियों में गाद (सिल्ट) जमा होने से जल निष्कासन क्षमता घट जाती है, जिससे मालदा, मुर्शिदाबाद, हुगली और हावड़ा में व्यापक बाढ़ आती है।
• सुंदरबन में समुद्री ज्वार: बंगाल की खाड़ी में उठने वाले मानसूनी चक्रवात प्रचंड तूफानी लहरें (Storm Surges) उत्पन्न करते हैं, जो मिट्टी के तटबंधों को तोड़कर लवणीय समुद्री जल द्वीपों में भर देती हैं और उपजाऊ कृषि भूमि को नष्ट कर देती हैं।

5.4 वर्षा जल संचयन (Rainwater Harvesting)

मानसून की अनिश्चितता को देखते हुए वर्षा जल संचयन जल संरक्षण की सबसे टिकाऊ और अनिवार्य विधि है:

• पारंपरिक भारतीय प्रणालियां: सदियों पुरानी देशी तकनीकें जैसे बावड़ी / सीढ़ीदार कुएं (राजस्थान व गुजरात), जोहड़ (मिट्टी के चेक डैम), कुल (हिमालयी जल वाहिकाएं) तथा बंगाल के पारंपरिक पुखुर (तालाब)।
• आधुनिक छत जल संचयन (Rooftop RWH): पक्की छतों पर गिरने वाले वर्षा जल को पीवीसी पाइपों के माध्यम से बालू-कंकड़ के फिल्टर से गुजारकर सतह पर बने टैंकों में जमा किया जाता है या गहरे सोखते गड्ढों (Recharge Pits) में डालकर गिरते भूजल स्तर को पुनः संवर्धित (Recharge) किया जाता है।

5.5 जलवायु परिवर्तन एवं जल चक्र का तीव्रण

मानवजनित ग्लोबल वार्मिंग क्लॉसियस-क्लेपरॉन समीकरण (Clausius-Clapeyron Relation) के अनुसार वैश्विक जल चक्र को तीव्र कर रही है। इस नियम के अनुसार, वायुमंडल के तापमान में प्रत्येक $1^\circ\text{C}$ की वृद्धि होने पर वायु की जलवाष्प धारण करने की क्षमता लगभग $7\%$ बढ़ जाती है। इस तापीय वृद्धि के कारण मौसम में चरम ध्रुवीकरण हो रहा है: मानसून अनिश्चित हो रहा है, सूखे की अवधि लंबी हो रही है, तथा अति-तीव्र वर्षा की घटनाएं एवं बादल फटने जैसी आपदाएं कई गुना बढ़ रही हैं।