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हरितगृह गैसें, वैश्विक तापन और ओज़ोन परत

जलवायु परिवर्तन · भाग 1 / 3 · तथ्य-जाँच की तिथि 8 November 2026 · हम कैसे जाँचते हैं

स्रोतों (नीचे सूचीबद्ध) से AI की मदद से लिखा गया, फिर एक अलग AI से तथ्य-जाँच की गई।

हरितगृह प्रभाव कैसे काम करता है; मुख्य हरितगृह गैसें, उनके स्रोत और वैश्विक तापन क्षमता; अब तक का तापन, प्रतिपुष्टियाँ और प्रभाव; समतापमंडलीय ओज़ोन परत, उसे नष्ट करने वाले रसायन और अंटार्कटिक ओज़ोन छिद्र; वियना अभिसमय, मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल और किगाली संशोधन, भारत की प्रतिबद्धताओं सहित।

जलवायु परिवर्तन तीन भागों में पढ़ाया गया है। यह पहला भाग विज्ञान का है: कुछ गैसें पृथ्वी को गर्म कैसे रखती हैं, मानव गतिविधि उनमें से किन्हें बढ़ा रही है, ग्रह अब तक कितना गर्म हो चुका है और इसका क्या असर होता है। इसमें एक दूसरी, अलग समस्या भी है, ओज़ोन परत का पतला होना, और वह संधि जिसने इसे पलट दिया। भाग 2 और 3 जलवायु संधियों और भारत की योजनाओं पर हैं। वैश्विक तापन निचली वायु में कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसों द्वारा रोकी गई ऊष्मा से जुड़ा है। ओज़ोन का क्षय बहुत ऊपर, समतापमंडल में, होता है और क्लोरीन व ब्रोमीन से होता है। कुछ रसायन दोनों कहानियों को जोड़ते हैं, और प्रारंभिक परीक्षा के प्रश्न ठीक इन्हीं कड़ियों को परखना पसंद करते हैं।

हरितगृह प्रभाव सूर्य के प्रकाश से शुरू होता है। अधिकांश सौर ऊर्जा लघु-तरंग विकिरण के रूप में आती है, जो वायु से आसानी से गुज़रकर भूमि और समुद्र को गर्म करती है। गर्म सतह फिर अपनी ऊर्जा दीर्घ-तरंग अवरक्त के रूप में छोड़ती है। हरितगृह गैस इस बाहर जाते अवरक्त का एक भाग सोखती है और उसका बड़ा हिस्सा सतह की ओर लौटा देती है, इसलिए निचला वायुमंडल जितनी ऊष्मा अन्यथा रखता उससे अधिक रखता है। इस प्राकृतिक कंबल के बिना पृथ्वी की सतह का औसत तापमान लगभग 15 °C के बजाय करीब शून्य से 18 °C नीचे होता। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन, जो मिलकर शुष्क वायु का लगभग 99 प्रतिशत हैं, अवरक्त को लगभग नहीं सोखतीं; यह काम कम मात्रा में मौजूद गैसें करती हैं। आज की समस्या संवर्धित प्रभाव है: लोगों द्वारा जोड़ी गई अतिरिक्त गैसें कंबल को मोटा करती हैं, और यही वैश्विक तापन को चलाता है।

जलवायु के हरितगृह प्रभाव में सबसे बड़ा प्राकृतिक योगदान जलवाष्प का है, पर लोग इसे सीधे नियंत्रित नहीं करते: इसकी मात्रा तापमान के पीछे चलती है, इसलिए यह शुरुआती धक्का नहीं बल्कि प्रवर्धक का काम करती है। मानव गतिविधि से निकलने वाली मुख्य गैस कार्बन डाइऑक्साइड है, मुख्यतः कोयला, तेल और गैस जलाने, सीमेंट बनाने और वन काटने से। औद्योगिक युग से पहले इसकी सांद्रता लगभग 280 भाग प्रति दस लाख थी; हवाई के मौना लोआ पर NOAA का वार्षिक औसत 2023 में पहली बार 420 भाग प्रति दस लाख से ऊपर गया। मीथेन पशुओं के पाचन, जलमग्न धान के खेतों, भराव-स्थलों, आर्द्रभूमियों, कोयला खदानों और रिसती गैस पाइपलाइनों से आती है। नाइट्रस ऑक्साइड अधिकतर उर्वरक-युक्त मिट्टी और खाद से आती है। फ़्लोरीनयुक्त गैसें, यानी हाइड्रोफ़्लोरोकार्बन (HFC), परफ़्लोरोकार्बन, सल्फ़र हेक्साफ़्लोराइड और नाइट्रोजन ट्राइफ़्लोराइड, पूरी तरह औद्योगिक हैं और कम मात्रा में निकलती हैं, फिर भी इनका हर टन बहुत ऊष्मा रोकता है। भूमि के पास की ओज़ोन भी हरितगृह गैस का काम करती है।

चूँकि गैसों की शक्ति में बहुत अंतर है, वैज्ञानिक उन्हें एक ही पैमाने से तुलना करते हैं, वैश्विक तापन क्षमता। यह मापती है कि किसी गैस का एक टन चुनी हुई अवधि में, प्रायः 100 वर्ष में, एक टन कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में कितनी ऊष्मा रोकता है; कार्बन डाइऑक्साइड का मान 1 तय है। IPCC की पाँचवीं आकलन रिपोर्ट (2013) में मीथेन का मान लगभग 28, नाइट्रस ऑक्साइड का लगभग 265 और सल्फ़र हेक्साफ़्लोराइड का लगभग 23,500 है। हर गैस को उसके मान से गुणा करने पर उत्सर्जन कार्बन डाइऑक्साइड समतुल्य में मिलता है, और राष्ट्रीय लक्ष्य इसी तरह अलग-अलग गैसों को जोड़ते हैं। समय-सीमा मायने रखती है: मीथेन लगभग बारह वर्ष में टूट जाती है, इसलिए 20 वर्ष के आधार पर इसका मान लगभग 84 हो जाता है। इसीलिए मीथेन, HFC और ब्लैक कार्बन (कालिख) घटाना तापन धीमा करने का सबसे तेज़ उपाय माना जाता है; ब्लैक कार्बन बर्फ़ और हिम को काला कर उनका ऐल्बिडो भी घटाता है।

विश्व कितना गर्म हुआ है? IPCC की छठी आकलन रिपोर्ट (कार्य-समूह I, 2021) ने पाया कि 2011–2020 में वैश्विक सतही तापमान 1850–1900 से लगभग 1.1 °C अधिक था, और कहा कि यह असंदिग्ध है कि मानव प्रभाव ने वायुमंडल, महासागर और भूमि को गर्म किया है। तापन असमान है। भूमि महासागर से तेज़ी से गर्म होती है, और आर्कटिक वैश्विक दर से दोगुने से भी अधिक तेज़ी से गर्म हुआ है। इसका एक कारण प्रतिपुष्टियाँ हैं, यानी ऐसे बदलाव जिन्हें थोड़ा तापन शुरू करता है और जो फिर और तापन जोड़ते हैं। जब चमकीली समुद्री बर्फ़ पिघलती है, उसके नीचे का गहरा पानी अधिक धूप सोखता है, इसलिए घटता ऐल्बिडो ऊष्मा को बढ़ाता है। पिघलता पर्माफ़्रॉस्ट जमा कार्बन को कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन के रूप में छोड़ सकता है। गर्म वायु अधिक जलवाष्प रखती है, जो स्वयं ऊष्मा रोकने वाली गैस है।

प्रभाव केवल गर्म दिनों तक सीमित नहीं हैं। समुद्र-स्तर दो कारणों से बढ़ता है: गर्म होने पर समुद्री जल फैलता है, और पिघलते हिमनद व हिम-चादरें पानी जोड़ती हैं। IPCC (2021) ने 1901 से 2018 के बीच वैश्विक औसत समुद्र-स्तर में लगभग 0.20 मीटर की वृद्धि बताई, और इसकी गति बढ़ रही है। महासागर लोगों द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड का लगभग एक-चौथाई सोख लेता है, जिससे समुद्री जल अधिक अम्लीय होता है; महासागरीय अम्लीकरण प्रवालों, सीपदार जीवों और कुछ प्लवकों के लिए अपने कवच और कंकाल बनाना कठिन कर देता है, जबकि समुद्री ऊष्ण-लहरें प्रवाल भित्तियों का विरंजन करती हैं। ऊष्ण-लहरें और भारी वर्षा अधिक तीव्र होती हैं, और हिमालयी व अन्य पर्वतीय हिमनद सिकुड़ रहे हैं। भारत के लिए इसका अर्थ है कठोर गर्मियाँ, कम अनुमेय मानसून, फ़सल-उपज पर जोखिम और निचले तटों के लिए अधिक ख़तरा। बोझ सबसे अधिक उन पर पड़ता है जिनका योगदान सबसे कम है, और यही भाग 2 की न्याय-संबंधी बहस की जड़ है।

अब दूसरी समस्या। ओज़ोन परत समतापमंडल का वह भाग है, मुख्यतः लगभग 15 से 35 किलोमीटर की ऊँचाई के बीच, जहाँ ओज़ोन (O3) सबसे अधिक सांद्र होती है। यह सूर्य की लगभग सारी सबसे ख़तरनाक पराबैंगनी किरणें और अधिकांश UV-B सोख लेती है, जिससे जीव धूप से झुलसने, त्वचा कैंसर और मोतियाबिंद से बचते हैं और फ़सलें तथा समुद्री प्लवक सुरक्षित रहते हैं। स्तंभ ओज़ोन डॉबसन इकाइयों में मापी जाती है, और वैज्ञानिक वहाँ ओज़ोन छिद्र की बात करते हैं जहाँ कुल मात्रा 220 डॉबसन इकाई से नीचे चली जाती है। वही अणु अपने स्थान के अनुसार दो विपरीत भूमिकाएँ निभाता है। ऊपर यह ढाल है; भूमि के पास, धूप में यातायात के धुएँ से बनकर, यह फेफड़ों को हानि पहुँचाने वाला प्रदूषक और ऊष्मा रोकने वाली गैस है।

ओज़ोन क्षयकारी पदार्थ ऐसा कोई भी रसायन है जो समतापमंडल में पहुँचकर वहाँ क्लोरीन या ब्रोमीन मुक्त करता है। सबसे प्रसिद्ध हैं क्लोरोफ़्लोरोकार्बन (CFC), जो कभी रेफ़्रिजरेटरों, वातानुकूलकों, एरोसोल स्प्रे और फ़ोम में प्रयुक्त होते थे; अग्निशामकों में हैलोन; विलायक के रूप में प्रयुक्त कार्बन टेट्राक्लोराइड और मिथाइल क्लोरोफ़ॉर्म; मिट्टी और भंडारित अनाज का धूमक मिथाइल ब्रोमाइड; और अपेक्षाकृत हल्के हाइड्रोक्लोरोफ़्लोरोकार्बन (HCFC)। ये बहुत स्थिर हैं: ये वर्षों तक बने रहते हैं, धीरे-धीरे ऊपर उठते हैं, और अंततः तेज़ पराबैंगनी प्रकाश से टूटकर क्लोरीन या ब्रोमीन मुक्त करते हैं। फिर एक अकेला क्लोरीन परमाणु एक के बाद एक हज़ारों ओज़ोन अणु नष्ट करता है, और प्रति परमाणु ब्रोमीन उससे भी अधिक विनाशकारी है। सबसे बुरी क्षति अंटार्कटिका के ऊपर होती है। अंधेरी ध्रुवीय सर्दी में पवनों का एक ठंडा भँवर, ध्रुवीय भ्रमिल, ध्रुवीय समतापमंडलीय बादलों को बनने देता है; उन पर क्लोरीन सक्रिय रूपों में बदलती है, और सितंबर-अक्टूबर में धूप लौटते ही ओज़ोन छिद्र तेज़ी से खुल जाता है।

विश्व ने दो चरणों में उत्तर दिया। ओज़ोन परत के संरक्षण के लिए वियना अभिसमय (1985) एक ढाँचा था: देश अनुसंधान में सहयोग और कार्रवाई पर सहमत हुए, कटौतियाँ तय किए बिना। उसी वर्ष ब्रिटिश अंटार्कटिक सर्वेक्षण के वैज्ञानिकों द्वारा बताए गए अंटार्कटिक छिद्र ने तात्कालिकता बढ़ाई, और मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल 16 सितंबर 1987 को अपनाया गया तथा 1 जनवरी 1989 को लागू हुआ। इसने हर ओज़ोन क्षयकारी पदार्थ के उत्पादन और उपयोग को चरणबद्ध रूप से समाप्त करने की समय-सीमाएँ तय कीं और विकासशील देशों को अतिरिक्त वर्ष तथा 1990 के लंदन संशोधन से बने बहुपक्षीय कोष से धन दिया। 2009 में वियना अभिसमय और मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल संयुक्त राष्ट्र के इतिहास की पहली संधियाँ बनीं जिनका अनुसमर्थन हर देश ने किया। भारत 1992 में प्रोटोकॉल में शामिल हुआ और इसे पर्यावरण (संरक्षण) अधिनियम के अधीन बने ओज़ोन क्षयकारी पदार्थ (विनियमन और नियंत्रण) नियम, 2000 से लागू करता है। WMO–UNEP के 2022 के आकलन के अनुसार परत अंटार्कटिका के ऊपर लगभग 2066 तक, आर्कटिक के ऊपर 2045 तक और अन्यत्र 2040 तक 1980 के स्तर पर लौट आएगी।

सफलता ने एक नई समस्या पैदा की। CFC और HCFC के कई विकल्प हाइड्रोफ़्लोरोकार्बन थे, जिनमें क्लोरीन नहीं होती और इसलिए वे ओज़ोन को नहीं छूते, पर वे शक्तिशाली हरितगृह गैसें हैं, और शीतलन की माँग तेज़ी से बढ़ रही थी। मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल का किगाली संशोधन, जिस पर अक्टूबर 2016 में किगाली, रवांडा में सहमति बनी और जो 1 जनवरी 2019 से लागू है, HFC को प्रोटोकॉल के अधीन लाकर लगभग 80–85 प्रतिशत की चरणबद्ध कमी करता है, पूर्ण समाप्ति नहीं। देश तीन समूहों में चलते हैं। अधिकांश विकसित देशों ने 2019 में कटौती शुरू की; चीन और अधिकांश विकासशील देशों ने 2024 में खपत स्थिर की; भारत, पाकिस्तान, ईरान, इराक और खाड़ी देशों के साथ, 2024–2026 के आधार के मुक़ाबले 2028 में खपत स्थिर करेगा और 2047 तक 85 प्रतिशत कटौती पर पहुँचेगा। भारत ने 2021 में संशोधन का अनुसमर्थन किया, और उसकी भारत शीतलन कार्य योजना (मार्च 2019) भवनों, परिवहन, शीत-श्रृंखलाओं और प्रशीतकों में शीतलन की ज़रूरतों को बीस वर्ष आगे तक देखती है।

भाग को एक साथ देखें: वैश्विक तापन और ओज़ोन क्षय अलग-अलग परतों की अलग समस्याएँ हैं, अलग गैसों से होती हैं और अलग संधियाँ उन्हें संभालती हैं, फिर भी वे दो बिंदुओं पर मिलती हैं। CFC ने दोहरी हानि की, ओज़ोन परत को पतला किया और ऊष्मा रोकी, इसलिए मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल ने तापन को भी धीमा किया। ओज़ोन क्षय का इलाज HFC जलवायु की समस्या बन गए, जिन्हें अब किगाली संशोधन संभालता है। ओज़ोन की कहानी इसलिए सफल रही कि विकल्प मौजूद थे और कुछ ही उद्योगों को बदलना था, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड अर्थव्यवस्था के लगभग हर काम से निकलती है। यही अंतर बताता है कि अगले दो भागों की जलवायु संधियों पर वार्ता कहीं अधिक कठिन क्यों रही, और यह प्रश्न केंद्रीय क्यों बना कि पहले कटौती कौन करे।

परीक्षा में ध्यान दें

• ओज़ोन क्षय वैश्विक तापन का कारण नहीं है, और ओज़ोन छिद्र ऊष्मा को अंदर नहीं आने देता। दोनों अलग परतों की अलग समस्याएँ हैं; वे केवल इसलिए मिलती हैं कि कुछ रसायन (CFC, HFC) दोनों पर असर डालते हैं।
• नाइट्रोजन और ऑक्सीजन शुष्क वायु का लगभग 99 प्रतिशत हैं, पर हरितगृह गैसें नहीं हैं। जलवाष्प सबसे बड़ा प्राकृतिक योगदानकर्ता है, फिर भी यह सीधे महत्त्वपूर्ण मात्रा में उत्सर्जित होने के बजाय तापमान के अनुसार बदलता है।
• कार्बन डाइऑक्साइड की वैश्विक तापन क्षमता सबसे कम (परिभाषा से 1) है, पर यह सबसे अधिक तापन करती है, क्योंकि इसका उत्सर्जन बहुत अधिक है और यह बहुत लंबे समय तक रहती है। सामान्य गैसों में सबसे ऊँची क्षमता सल्फ़र हेक्साफ़्लोराइड की है।
• मीथेन की क्षमता 20 वर्ष के आधार पर (लगभग 84) 100 वर्ष के आधार (लगभग 28) से अधिक है, क्योंकि यह लगभग बारह वर्ष में टूट जाती है। इसे उलटने वाला प्रश्न ग़लत है।
• HFC ओज़ोन परत को हानि नहीं पहुँचाते। उन्हें किगाली संशोधन से मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल के अधीन इसलिए लाया गया कि वे जलवायु को गर्म करते हैं, और किगाली लगभग 80–85 प्रतिशत की चरणबद्ध कमी है, पूर्ण समाप्ति नहीं।
• भारत के लिए HFC खपत स्थिर करने का वर्ष 2028 है, और 2047 तक 85 प्रतिशत कटौती। 2024 में स्थिर करना चीन और अधिकांश अन्य विकासशील देशों पर लागू है।
• अंटार्कटिक ओज़ोन छिद्र दक्षिणी वसंत, सितंबर–अक्टूबर, में सबसे गहरा होता है, सर्दी के घोर अंधेरे में नहीं: इसे सर्दी के ध्रुवीय समतापमंडलीय बादल और लौटती धूप दोनों चाहिए।
• मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (1987) वियना अभिसमय (1985) के अधीन है, UNFCCC के अधीन नहीं। 2009 में ये दोनों पहली संधियाँ बनीं जिनका अनुसमर्थन हर देश ने किया।

पुनरावृत्ति

• हरितगृह प्रभाव: लघु-तरंग धूप अंदर, दीर्घ-तरंग ऊष्मा बाहर; हरितगृह गैसें उसका भाग लौटाती हैं। प्राकृतिक प्रभाव पृथ्वी को लगभग शून्य से 18 °C नीचे के बजाय 15 °C के पास रखता है।
• मानव द्वारा बढ़ाई मुख्य गैसें: कार्बन डाइऑक्साइड (जीवाश्म ईंधन, सीमेंट, वन), मीथेन (पशुधन, धान, भराव-स्थल), नाइट्रस ऑक्साइड (उर्वरक), F-गैसें (उद्योग)। 2023 में मौना लोआ पर CO2 420 ppm से ऊपर गई (NOAA)।
• वैश्विक तापन क्षमता 100 वर्ष के आधार पर CO2 = 1 से तुलना करती है: मीथेन लगभग 28, नाइट्रस ऑक्साइड लगभग 265, SF6 लगभग 23,500 (IPCC AR5)।
• IPCC AR6 (2021): 2011–2020, 1850–1900 से लगभग 1.1 °C गर्म; मानव प्रभाव असंदिग्ध; आर्कटिक दोगुने से अधिक तेज़ी से गर्म; प्रतिपुष्टियाँ प्रवर्धन करती हैं।
• प्रभाव: 1901–2018 में समुद्र-स्तर लगभग 0.20 मीटर ऊपर, महासागरीय अम्लीकरण, प्रवाल विरंजन, हिमनदों का पीछे हटना, ऊष्मा और वर्षा की चरम घटनाएँ; सबसे ग़रीब सबसे अधिक प्रभावित।
• ओज़ोन परत: समतापमंडल, लगभग 15–35 किमी, पराबैंगनी सोखती है; 220 डॉबसन इकाई से नीचे ओज़ोन छिद्र; भूमि के पास की ओज़ोन प्रदूषक है।
• CFC, हैलोन आदि से निकली क्लोरीन और ब्रोमीन ओज़ोन नष्ट करती हैं; अंटार्कटिक छिद्र सितंबर–अक्टूबर में खुलता है।
• वियना अभिसमय 1985, मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल 1987 (1989 से लागू), 2009 में सार्वभौमिक अनुसमर्थन; भारत 1992 में शामिल, ODS नियम 2000; अंटार्कटिका के ऊपर सुधार लगभग 2066 तक।
• किगाली संशोधन 2016 (2019 से लागू): HFC की चरणबद्ध कमी; भारत 2028 में स्थिर करेगा, 2047 तक 85 प्रतिशत कटौती; भारत शीतलन कार्य योजना 2019।

अभ्यास प्रश्न

स्रोत

• NASA Earth Observatory and NASA Science: Earth's energy budget, the greenhouse effect and the evidence for climate change (US government) — https://science.nasa.gov/climate-change/
• NOAA Global Monitoring Laboratory: trends in atmospheric carbon dioxide, methane and nitrous oxide (Mauna Loa record, annual means to 2024) — https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/
• IPCC Sixth Assessment Report, Working Group I, Summary for Policymakers (2021); IPCC Fifth Assessment Report, Working Group I, Chapter 8 (2013), global warming potentials — https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/
• Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer (1985); Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer (1987) and its amendments, including the Kigali Amendment (2016), UNEP Ozone Secretariat — https://ozone.unep.org/treaties
• WMO and UNEP, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2022 (released January 2023), executive summary — https://csl.noaa.gov/assessments/ozone/2022/
• Ministry of Environment, Forest and Climate Change, Ozone Cell: Ozone Depleting Substances (Regulation and Control) Rules, 2000; India Cooling Action Plan (March 2019); ratification of the Kigali Amendment (2021) — https://ozonecell.nic.in