AGMET 311 · Lecture 11: वर्षण की प्रक्रिया एवं प्रकार: वर्षा, हिमपात, सहिम वृष्टि एवं ओलावृष्टि

AGRO PATH FINDER
EDUCATION • RESEARCH • INNOVATION
ICAR 6th Deans’ Committee • SKNAU Jobner
Degree & Semester B.Sc. (Hons.) Ag. | Sem V
Course Code AGMET 311 (2+1)
Course Title Introduction to Agro-meteorology
Lecture Number Lecture 11 of 16

व्याख्यान 11: वर्षण की प्रक्रिया एवं प्रकार: वर्षा, हिमपात, सहिम वृष्टि एवं ओलावृष्टि

Lecture 11: Precipitation process and types: rain, snow, sleet and hail

01

अध्ययन उद्देश्य (Learning Objectives)

इस व्याख्यान (Lecture 11) के गहन अध्ययन के पश्चात् विद्यार्थी निम्नलिखित वैज्ञानिक एवं कृषि-मौसम वैज्ञानिक अवधारणाओं में दक्षता प्राप्त करेंगे:

  • वर्षण की मूलभूत भौतिकी (Physics of Precipitation): यह समझना कि सभी बादल वर्षा क्यों नहीं करते तथा एक सूक्ष्म मेघ-बूंद (व्यास $\approx 20\ \mu\text{m}$) को एक मानक वर्षा-बूंद (व्यास $\approx 2000\ \mu\text{m}$ या $2\text{ mm}$) बनने के लिए अपने आयतन में लगभग 10 लाख ($10^6$) गुना वृद्धि कैसे करनी पड़ती है।
  • वर्षण निर्माण के दोनों प्रमुख सिद्धांत (Theories of Precipitation Formation): (1) शीत मेघों के लिए बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत (Bergeron-Findeisen Ice Crystal Theory, 1933) तथा (2) कोष्ण मेघों के लिए संघट्ट-संलयन सिद्धांत (Collision-Coalescence / Langmuir Theory, 1948) की तुलनात्मक क्रियाविधि को आत्मसात करना।
  • वर्षण के भौतिक रूप (Forms of Precipitation — Rain, Drizzle, Snow, Sleet, Glaze & Hail): वर्षा (Rain), फुहार (Drizzle), हिमपात (Snow), सहिम वृष्टि (Sleet / Ice Pellets), हिमांक वर्षा (Freezing Rain / Glaze) एवं ओलावृष्टि (Hail) की निर्माण प्रक्रिया, बूंद/कण आकार और ऊर्ध्वाधर वायुमंडलीय तापमान प्रोफाइल को समझना।
  • वर्षा के आनुवंशिक प्रकार (Genetic Types of Rainfall): संवहनीय वर्षा (Convectional), पर्वतकृत वर्षा (Orographic) एवं चक्रवाती/वाताग्री वर्षा (Cyclonic/Frontal Rainfall) तथा भारत के मानसूनी व पश्चिमी विक्षोभ (मावठ) तंत्र में इनकी भूमिका जानना।
  • वर्षा मापन एवं कृषि अनुप्रयोग (Rainfall Measurement & Agricultural Applications): साइमन्स साधारण वर्षामापी (Symons Non-recording Rain Gauge), साइफन स्वतः अभिलेखी वर्षामापी (Natural Syphon Recording Rain Gauge), IMD के वर्षा दिवस मानदंड ($\ge 2.5\text{ mm/day}$), प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall) एवं रबी फसलों में ओलावृष्टि (Hailstorm) क्षति प्रबंधन को समझना।
02

प्रस्तावना (Introduction)

पिछले व्याख्यान (Lecture 10) में हमने देखा कि वायु के शीतलन से जलवाष्प संघनित होकर मेघों (Clouds) का निर्माण करती है। परंतु यह एक अत्यंत रोचक वैज्ञानिक तथ्य है कि आकाश में दिखाई देने वाले अधिकांश बादल वर्षा नहीं करते! इसका मुख्य कारण यह है कि एक सामान्य मेघ-बूंद (Cloud Droplet) का व्यास मात्र $10$ से $20$ माइक्रोमीटर ($\mu\text{m}$, अर्थात् $0.02\text{ mm}$) होता है। इतनी सूक्ष्म बूंद का भार अत्यंत नगण्य होता है और उसकी अंतिम पतन गति (Terminal Fall Velocity) मात्र $1\text{ cm/sec}$ होती है; परिणामस्वरूप बादल के भीतर चलने वाली हल्की ऊर्ध्वाधर वायु धाराएँ (Updrafts) उन्हें ऊपर ही तैराए रखती हैं।

मेघ-बूंद को गुरुत्वाकर्षण बल के अधीन वायु के घर्षण और ऊर्ध्वाधर धाराओं को चीरते हुए पृथ्वी के धरातल तक पहुँचने के लिए उसका व्यास बढ़कर कम से कम $500\ \mu\text{m}$ ($0.5\text{ mm}$) से $2000\ \mu\text{m}$ ($2.0\text{ mm}$) होना आवश्यक है। त्रिज्या में $100$ गुना वृद्धि ($10\ \mu\text{m}$ से $1000\ \mu\text{m}$) का अर्थ है कि आयतन ($\frac{4}{3}\pi r^3$) में $100^3 = 10,00,000$ (दस लाख / One Million) सूक्ष्म मेघ-बूंदों के मिलने से मात्र एक वर्षा-बूंद बनती है! वायुमंडल से द्रव अथवा ठोस रूप में जल के धरातल पर गिरने की इसी प्रक्रिया को वर्षण (Precipitation) कहते हैं।

भारतीय कृषि का जीवन-आधार (Lifeline of Indian Agriculture)

भारत के कुल निवल बोए गए क्षेत्रफल (Net Sown Area $\approx 141\text{ Million ha}$) का लगभग $51\%$ से $52\%$ भाग आज भी वर्षा-आधारित (Rainfed) है तथा राजस्थान में तो लगभग 65%–70% कृषि मानसूनी वर्षा और शीतकालीन ‘मावठ’ (Western Disturbance Rainfall) पर निर्भर करती है। अतः वर्षण की प्रक्रिया, इसके रूपों (वर्षा, हिमपात, सहिम वृष्टि एवं ओलावृष्टि) तथा इसके सटीक मापन का ज्ञान प्रत्येक कृषि स्नातक के लिए अनिवार्य है।

03

प्रमुख शब्दावली (Key Terminology — Hindi with English Terms)

  1. वर्षण (Precipitation): वायुमंडलीय मेघों से संघनित जल का गुरुत्वाकर्षण के अधीन किसी भी द्रव (Liquid — वर्षा, फुहार) अथवा ठोस (Solid — हिमपात, सहिम वृष्टि, ओला) रूप में पृथ्वी के धरातल पर पहुँचना वर्षण कहलाता है। (नोट: ओस, पाला, कोहरा और कुहासा संघनन के रूप हैं, वर्षण के नहीं, क्योंकि वे ऊपर से नहीं गिरते)।
  2. अतिशीतित जल-बूंदें (Supercooled Water Droplets): मेघों के भीतर $0^\circ\text{C}$ से $-40^\circ\text{C}$ तापमान के बीच भी शुद्ध जल की ऐसी सूक्ष्म बूंदें जो हिमीकरण नाभिकों (Freezing Nuclei) के अभाव में बिना जमे द्रव अवस्था में ही रहती हैं, अतिशीतित जल-बूंदें कहलाती हैं।
  3. हिमीकरण नाभिक (Ice / Freezing Nuclei): वायुमंडल में उपस्थित वे विशेष सूक्ष्म कण (जैसे काओलिन मृतिका कण, ज्वालामुखी राख, अथवा कृत्रिम वर्षा में प्रयुक्त सिल्वर आयोडाइड $\text{AgI}$) जिनकी षट्कोणीय क्रिस्टल संरचना बर्फ से मिलती-जुलती है और जिन पर $-5^\circ\text{C}$ से $-25^\circ\text{C}$ पर अतिशीतित जल जम जाता है।
  4. वर्षा (Rain): द्रव जल की ऐसी बूंदों के रूप में वर्षण जिनका व्यास $0.5\text{ mm}$ ($500\ \mu\text{m}$) से $6.0\text{ mm}$ के मध्य होता है।
  5. फुहार या बूंदाबांदी (Drizzle): अत्यंत छोटी एवं एकसमान द्रव जल-बूंदों का वर्षण जिनका व्यास $0.5\text{ mm}$ ($500\ \mu\text{m}$) से कम होता है और जो स्तरी (Stratus) मेघों से बहुत धीमी गति ($< 1\text{ mm/hr}$) से गिरती हैं।
  6. विरगा या आकाश-विलुप्त वर्षा (Virga): शुष्क क्षेत्रों (जैसे पश्चिमी राजस्थान) में जब बादलों से वर्षा की बूंदें नीचे गिरती तो हैं, किंतु धरातल के नीचे की अत्यंत गर्म व शुष्क हवा में रास्ते में ही वाष्पित हो जाती हैं और जमीन तक नहीं पहुँच पातीं, तो उन लटकती हुई वर्षा-धारियों को ‘विरगा’ (Virga) कहते हैं।
  7. हिमपात (Snow): जब मेघ से लेकर धरातल तक संपूर्ण वायुमंडलीय स्तंभ का तापमान हिमांक ($0^\circ\text{C}$) से नीचे रहता है, तब जलवाष्प के निक्षेपण से बने षट्कोणीय, पारभासी एवं रुई जैसे हल्के सफेद हिम-क्रिस्टलों (Hexagonal Ice Crystals / Snowflakes) के रूप में होने वाला ठोस वर्षण हिमपात कहलाता है।
  8. सहिम वृष्टि (Sleet / Ice Pellets): जब ऊपरी बादलों से गिरता हुआ हिम बीच की किसी कोष्ण वायु परत ($T > 0^\circ\text{C}$) से गुजरकर पिघल जाता है और धरातल पर पहुँचने से पूर्व पुनः किसी गहरी उप-हिमांक ठंडी वायु परत ($T < 0^\circ\text{C}$) से गुजरते हुए जमकर छोटे, पारदर्शी बर्फीले छर्रों (व्यास $\le 5\text{ mm}$) के रूप में गिरता है, तो उसे सहिम वृष्टि (Sleet) कहते हैं। (ब्रिटिश मौसम विज्ञान में वर्षा और हिम के मिश्रण को भी Sleet कहा जाता है)।
  9. हिमांक वर्षा या काँचाभ बर्फ (Freezing Rain / Glaze): जब वर्षा की बूंदें धरातल के ठीक ऊपर स्थित पतली उप-हिमांक वायु परत से गुजरते समय अतिशीतित (Supercooled) हो जाती हैं और धरातल की ठंडी वस्तुओं ($T < 0^\circ\text{C}$ — पेड़, तार, फसल, सड़क) से टकराते ही पारदर्शी काँच जैसी बर्फ की परत (Clear Ice Sheet) के रूप में जम जाती हैं, तो इसे ‘ग्लेज़’ (Glaze) कहते हैं।
  10. ओलावृष्टि (Hail): तीव्र ऊर्ध्वाधर संवहन धाराओं वाले कपासी-वर्षी मेघों (Cumulonimbus Clouds) से गिरने वाले कठोर, गोलाकार या अनियमित आकार के बर्फ के गोले या ढेले जिनका व्यास $5\text{ mm}$ से $50\text{ mm}$ (या अधिक) होता है और जिनमें प्याज के छिलकों जैसी एकांतर पारदर्शी व अपारदर्शी बर्फ की संकेंद्रित परतें (Concentric Layers) पाई जाती हैं।
  11. वर्षा दिवस एवं फसल वर्षा दिवस (Rainy Day & Crop Rainy Day — IMD): भारत मौसम विज्ञान विभाग (IMD) के अनुसार, यदि किसी 24 घंटे की अवधि (प्रातः 08:30 बजे से अगले दिन प्रातः 08:30 बजे तक) में $2.5\text{ mm}$ या उससे अधिक ($\ge 2.5\text{ mm}$) वर्षा दर्ज की जाती है, तो उसे एक ‘वर्षा दिवस’ (Rainy Day) कहते हैं; जबकि कृषि में $\ge 5.0\text{ mm}$ वर्षा वाले दिन को ‘फसल वर्षा दिवस’ (Crop Rainy Day) माना जाता है।
  12. समवर्षा रेखा (Isohyet): मानचित्र पर समान मात्रा में वर्षा प्राप्त करने वाले स्थानों को मिलाने वाली काल्पनिक रेखा को समवर्षा रेखा (Isohyet) कहते हैं।
04

विस्तृत अध्ययन सामग्री (Detailed Study Notes)

4.1 वर्षण की प्रक्रिया: सूक्ष्म मेघ-बूंद से वर्षा-बूंद बनने का रहस्य (The Precipitation Process)

केवल संघनन (Condensation) द्वारा मेघ-बूंदें (Cloud Droplets) $20\ \mu\text{m}$ व्यास तक तो तेजी से बढ़ती हैं, किंतु उसके बाद केवल संघनन से $2000\ \mu\text{m}$ ($2\text{ mm}$) की वर्षा-बूंद बनने में कई दिनों का समय लग जाएगा, जबकि वास्तविकता में बादल बनने के $30$ से $60$ मिनट के भीतर ही भारी वर्षा शुरू हो जाती है।

एक मेघ-बूंद से वर्षा-बूंद के आकार व गति में अंतर नीचे स्पष्ट है:

  • मेघ संघनन नाभिक (CCN): व्यास $\approx 0.1 – 1.0\ \mu\text{m}$ | पतन गति $\approx 0.0001\text{ cm/sec}$
  • सामान्य मेघ-बूंद (Cloud Droplet): व्यास $\approx 20\ \mu\text{m}$ ($0.02\text{ mm}$) | पतन गति $\approx 1\text{ cm/sec}$ ($0.01\text{ m/s}$)
  • बूंदाबांदी/फुहार बूंद (Drizzle Drop): व्यास $\approx 200 – 400\ \mu\text{m}$ ($0.2 – 0.4\text{ mm}$) | पतन गति $\approx 70 – 150\text{ cm/sec}$
  • मानक वर्षा-बूंद (Raindrop): व्यास $\approx 2000\ \mu\text{m}$ ($2.0\text{ mm}$) | पतन गति $\approx 650\text{ cm/sec}$ ($6.5\text{ m/s}$) (लगभग $10^6$ मेघ-बूंदों के बराबर आयतन)।

मेघ-बूंदों के इस तीव्र एकत्रीकरण और वर्षण निर्माण को समझाने के लिए वायुमंडलीय भौतिकी में दो सर्वमान्य सिद्धांत (Two Fundamental Theories of Precipitation) प्रतिपादित किए गए हैं:

1. बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत (Bergeron-Findeisen Ice Crystal Theory / Cold Cloud Process):

  • प्रतिपादक: नॉर्वे के मौसम विज्ञानी टोर बर्गान (Tor Bergeron, 1933) ने इसे प्रस्तावित किया और जर्मन वैज्ञानिक वाल्टर फिंडाइसेन (Walter Findeisen, 1938) तथा ए. वेगनर (Wegener, 1911) के कार्यों के आधार पर इसे विकसित किया। इसे वेगनर-बर्गान-फिंडाइसेन (WBF) प्रक्रिया भी कहते हैं।
  • लागू होने वाले मेघ (Cold Clouds): यह सिद्धांत उन शीत मेघों या मिश्रित मेघों (Cold / Mixed-phase Clouds) पर लागू होता है जिनका ऊपरी भाग हिमांक स्तर ($0^\circ\text{C}$) से काफी ऊपर extends करता है जहाँ तापमान $-10^\circ\text{C}$ से $-40^\circ\text{C}$ के बीच होता है। मध्य व उच्च अक्षांशों की समस्त वर्षा तथा उष्ण कटिबंध की गहरी संवहनीय वर्षा इसी प्रक्रिया से होती है।
  • मेघ की संघटन अवस्था: ऐसे बादलों में $-10^\circ\text{C}$ से $-30^\circ\text{C}$ तापमान पर अतिशीतित जल-बूंदें (Supercooled Liquid Water Droplets) और थोड़े से हिम-क्रिस्टल (Ice Crystals) एक साथ सह-अस्तित्व (Co-exist) में रहते हैं।
  • भौतिक सिद्धांत (मूल आधार): “किसी भी समान उप-हिमांक तापमान ($T < 0^\circ\text{C}$) पर बर्फ (Ice) की सतह के ऊपर संतृप्ति वाष्प दाब ($e_{si}$), अतिशीतित द्रव जल (Supercooled Water) की सतह के ऊपर संतृप्ति वाष्प दाब ($e_{sw}$) से कम होता है ($e_{si} < e_{sw}$)”। इसका कारण यह है कि ठोस बर्फ के क्रिस्टल जालक में जल के अणु द्रव जल की तुलना में अधिक मजबूती से बँधे होते हैं। यह संतृप्ति वाष्प दाब अंतर $-12^\circ\text{C}$ से $-15^\circ\text{C}$ तापमान पर सर्वाधिक ($\approx 0.27\text{ hPa}$) होता है।
  • वृद्धि की क्रियाविधि (Vapour Diffusion, Accretion & Aggregation):
    1. जब वायु अतिशीतित जल-बूंदों के सापेक्ष मात्र संतृप्त ($\text{RH}_w = 100\%$) होती है, तो वही वायु हिम-क्रिस्टलों के सापेक्ष अति-संतृप्त ($\text{RH}_i \approx 110\% – 115\%$ at $-12^\circ\text{C}$) होती है!
    2. अतः उच्च वाष्प दाब वाली अतिशीतित जल-बूंदों से जलवाष्प के अणु विसरित होकर कम वाष्प दाब वाले हिम-क्रिस्टलों पर तेजी से निक्षेपित (Deposition) होने लगते हैं।
    3. इससे हिम-क्रिस्टल के आसपास की नमी घटती है, जिसकी पूर्ति के लिए अतिशीतित जल-बूंदें लगातार वाष्पित होती रहती हैं। अर्थात् “अतिशीतित जल-बूंदों की कीमत पर हिम-क्रिस्टल तेजी से बड़े होते जाते हैं” (Ice crystals grow at the expense of supercooled water droplets)।
    4. बड़े और भारी होने पर ये हिम-क्रिस्टल नीचे गिरते हैं और रास्ते में अतिशीतित बूंदों से टकराकर उन्हें अपने ऊपर जमा लेते हैं (अभिवृद्धि / Accretion or Riming) तथा अन्य हिम-क्रिस्टलों से जुड़कर बड़े हिम-फाये (समूहन / Aggregation $\rightarrow$ Snowflakes) बनाते हैं।
    5. यदि नीचे का वायुमंडल ठंडा ($< 0^\circ\text{C}$) है तो ये धरातल पर हिमपात (Snow) के रूप में गिरते हैं, और यदि धरातल के ऊपर तापमान $> 0^\circ\text{C}$ (जैसे भारत के मैदानी भागों में) है तो ये हिम-फाये नीचे गिरते समय पिघलकर बड़ी वर्षा-बूंदों (Raindrops) के रूप में बरसते हैं।

2. संघट्ट-संलयन सिद्धांत (Collision-Coalescence Theory / Warm Cloud Process):

  • प्रतिपादक: अमेरिकी नोबेल पुरस्कार विजेता वैज्ञानिक इरविंग लैंगम्यूर (Irving Langmuir, 1948) तथा ई.जी. बोवेन (E.G. Bowen, 1950)।
  • लागू होने वाले मेघ (Warm Clouds): उष्ण कटिबंधीय एवं मानसूनी क्षेत्रों में अनेक ऐसे बादल (जैसे कपासी एवं स्तरी-कपासी) होते हैं जिनका संपूर्ण भाग हिमांक स्तर ($0^\circ\text{C}$ समताप रेखा) के नीचे ही रहता है अर्थात् पूरे बादल का तापमान $0^\circ\text{C}$ से अधिक ($T > 0^\circ\text{C}$) होता है। इनमें एक भी हिम-क्रिस्टल नहीं होता, फिर भी ये भारी वर्षा करते हैं।
  • आवश्यक शर्त (असमान आकार की बूंदें): यदि बादल की सभी बूंदें एक समान आकार ($20\ \mu\text{m}$) की हों, तो सभी समान वेग से तैरेंगी और आपस में नहीं टकराएँगी। संघट्ट-संलयन के लिए बादल में कुछ विशाल आर्द्रताग्राही नाभिकों (Giant Hygroscopic Nuclei — जैसे समुद्री नमक $\text{NaCl}$ के बड़े कण, $r > 1-5\ \mu\text{m}$) की उपस्थिति आवश्यक है, जिन पर संघनन से बड़ी संग्राहक बूंदें (Large Collector Drops, व्यास $40 – 100\ \mu\text{m}$) बन जाती हैं।
  • क्रियाविधि (Collision, Coalescence & Chain Reaction):
    1. स्टोक्स के नियम (Stokes’ Law) के अनुसार बड़ी संग्राहक बूंदों (Collector Drops) का अंतिम पतन वेग (Terminal Velocity) छोटी मेघ-बूंदों की तुलना में काफी अधिक होता है।
    2. जब ये बड़ी बूंदें ऊर्ध्वाधर वायु धाराओं (Updrafts) में ऊपर-नीचे गति करती हैं, तो अपने मार्ग में आने वाली लाखों छोटी मेघ-बूंदों से टकराती हैं (संघट्ट / Collision) और पृष्ठ तनाव के कारण उन्हें अपने में मिला लेती हैं (संलयन / Coalescence)।
    3. जैसे-जैसे बूंद बड़ी होती है, उसका अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (Sweep Volume) और पतन वेग और बढ़ता जाता है जिससे वह और अधिक तेजी से बूंदों को निगलती है।
    4. लैंगम्यूर श्रृंखला अभिक्रिया (Langmuir Chain Reaction): जब वर्षा-बूंद का व्यास बढ़कर $5\text{ mm}$ से $6\text{ mm}$ से अधिक हो जाता है, तो वायु प्रतिरोध से वह चपटी (पैराशूट जैसी) होकर अस्थिर हो जाती है और टूटकर $1-2\text{ mm}$ की कई बड़ी बूंदों में विखंडित (Break-up) हो जाती है। इनमें से प्रत्येक टुकड़ा पुनः नई संग्राहक बूंद बनकर फिर से लाखों छोटी बूंदों को समेटता है, जिससे पूरे बादल में श्रृंखला अभिक्रिया से मूसलाधार वर्षा होने लगती है।

4.2 वर्षण के प्रमुख प्रकार एवं रूप (Forms of Precipitation: Rain, Snow, Sleet, Hail & Others)

वायुमंडल से धरातल पर गिरने वाले वर्षण को उसकी भौतिक अवस्था (द्रव एवं ठोस) तथा कणों के आकार के आधार पर निम्नलिखित रूपों में वर्गीकृत किया जाता है:

1. वर्षा (Rain — द्रव वर्षण):

  • परिभाषा एवं आकार: मेघों से द्रव जल की बूंदों के रूप में होने वाला वर्षण, जिसमें जल-बूंदों का व्यास $0.5\text{ mm}$ ($500\ \mu\text{m}$) से लेकर $6.0\text{ mm}$ तक होता है, वर्षा (Rain) कहलाता है। ($6\text{ mm}$ से बड़ी बूंदें हवा के घर्षण से टूट जाती हैं)।
  • वर्षा की तीव्रता के अनुसार IMD वर्गीकरण (Rainfall Intensity Classification):
    • हल्की वर्षा (Light Rain): तीव्रता $< 2.5\text{ mm/hr}$ (या $2.5$ से $15.5\text{ mm/day}$)।
    • मध्यम वर्षा (Moderate Rain): तीव्रता $2.5$ से $7.5\text{ mm/hr}$ (या $15.6$ से $64.4\text{ mm/day}$)।
    • भारी वर्षा (Heavy Rain): तीव्रता $> 7.5\text{ mm/hr}$ (या $64.5$ से $115.5\text{ mm/day}$); अति भारी वर्षा (Very Heavy): $115.6$ से $204.4\text{ mm/day}$; अत्यंत भारी (Extremely Heavy): $> 204.4\text{ mm/day}$।
    • मेघ प्रस्फोट या बादल फटना (Cloudburst): जब किसी छोटे भौगोलिक क्षेत्र ($20-30\text{ km}^2$) में मात्र 1 घंटे में $100\text{ mm}$ ($10\text{ cm}$) या उससे अधिक मूसलाधार वर्षा हो जाती है, तो उसे बादल फटना (Cloudburst) कहते हैं।

2. फुहार या बूंदाबांदी (Drizzle — द्रव वर्षण):

  • इसमें जल की अत्यंत बारीक एवं एकसमान बूंदें गिरती हैं जिनका व्यास $0.5\text{ mm}$ से कम ($0.1$ से $0.5\text{ mm}$) होता है और ये एक-दूसरे के बहुत पास प्रतीत होती हैं। इनकी तीव्रता $< 1.0\text{ mm/hr}$ होती है और ये मुख्यतः कम ऊँचाई वाले स्तरी मेघों (Stratus Clouds) से गिरती हैं।

3. हिमपात (Snow — ठोस क्रिस्टलीय वर्षण):

  • निर्माण: जब बादल के स्तर से लेकर धरातल तक संपूर्ण वायुमंडल का तापमान हिमांक ($0^\circ\text{C}$ या $32^\circ\text{F}$) से नीचे रहता है, तब जलवाष्प के सीधे निक्षेपण (Deposition) से बने षट्कोणीय हिम-क्रिस्टल (Hexagonal Ice Crystals) आपस में जुड़कर रुई के फायों जैसे सफेद, नरम हिम-फाये (Snowflakes) के रूप में धरातल पर गिरते हैं।
  • जल तुल्यांक (Water Equivalent of Snow): ताजा गिरे हिम (Fresh Snow) का घनत्व लगभग $0.1\text{ g/cm}^3$ होता है (क्योंकि हिम-क्रिस्टलों के बीच हवा भरी रहती है)। अतः औसतन $10\text{ cm}$ से $12\text{ cm}$ गहरी हिम की परत पिघलने पर $1\text{ cm}$ ($10\text{ mm}$) द्रव जल के बराबर (10:1 अनुपात) होती है।
  • कृषि महत्त्व: भारत के हिमालयी राज्यों (जम्मू-कश्मीर, हिमाचल प्रदेश, उत्तराखंड) में सेब (Apple), नाशपाती, आड़ू, चेरी एवं केसर की फसलों की शीतलन आवश्यकता (Chilling Requirement: $< 7^\circ\text{C}$ फॉर 800–1200 घंटे) पूरी करने, मृदा को अत्यधिक ठंड से ऊष्मारोधी कंबल (Insulating Blanket) देने तथा वसंत ऋतु में धीरे-धीरे पिघलकर नदियों व मृदा को नमी देने में हिमपात अत्यंत लाभकारी है।

4. सहिम वृष्टि (Sleet / Ice Pellets — ठोस छर्रेदार वर्षण):

  • निर्माण एवं तापीय प्रोफाइल: सहिम वृष्टि (Sleet) तब बनती है जब वायुमंडल में तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) के कारण तीन स्पष्ट परतें होती हैं: (1) ऊपरी ठंडे बादल ($T < 0^\circ\text{C}$) जहाँ से हिम-फाये गिरते हैं, (2) बीच में एक कोष्ण वायु परत ($T > 0^\circ\text{C}$) जिसमें से गुजरते समय हिम पिघलकर वर्षा की बूंदों में बदल जाता है, तथा (3) धरातल के ऊपर एक गहरी उप-हिमांक ठंडी वायु परत ($T < 0^\circ\text{C}$) जिसमें से गुजरते समय वे जल-बूंदें हवा में ही पुनः जमकर $5\text{ mm}$ या उससे कम व्यास के छोटे, गोल, पारदर्शी या अर्ध-पारदर्शी बर्फ के छर्रों (Small Clear Ice Pellets) के रूप में जमीन पर गिरती हैं और टकराने पर उछलती हैं।
  • नोट (अमेरिकी बनाम ब्रिटिश परिभाषा): अंतरराष्ट्रीय एवं अमेरिकी मौसम विज्ञान में उपर्युक्त $< 5\text{ mm}$ के जमे हुए वर्षा-छर्रों (Frozen Raindrops / Ice Pellets) को ‘Sleet’ कहते हैं, जबकि ब्रिटिश एवं भारतीय सामान्य शब्दावली में कभी-कभी वर्षा और आंशिक रूप से पिघले हिम के मिश्रण (Mixture of Rain and Melting Snow) को भी सहिम वृष्टि (Sleet) कहा जाता है। परीक्षा में दोनों तथ्य स्पष्ट लिखने चाहिए।

5. हिमांक वर्षा या काँचाभ बर्फ (Freezing Rain / Glaze):

  • यदि बीच की कोष्ण परत ($T > 0^\circ\text{C}$) मोटी हो और धरातल से लगी उप-हिमांक ठंडी परत ($T < 0^\circ\text{C}$) बहुत उथली (पतली) हो, तो वर्षा की बूंदें हवा में जमने का समय नहीं पातीं बल्कि अतिशीतित द्रव बूंदों (Supercooled Drops) के रूप में धरातल पर गिरती हैं। जैसे ही ये बूंदें $0^\circ\text{C}$ से नीचे तापमान वाली फसलों, फलों के वृक्षों या बिजली के तारों को छूती हैं, तुरंत जमकर पारदर्शी काँच जैसी बर्फ की भारी परत (Glaze) बना लेती हैं, जिसके भार से फलों के वृक्षों की शाखाएँ टूट जाती हैं।

6. ओलावृष्टि (Hail / Hailstones — विनाशकारी ठोस वर्षण):

  • परिभाषा एवं आकार: ओला (Hail) कठोर बर्फ के गोल, अंडाकार या अनियमित आकार के ढेलों (Lumps of Ice) के रूप में होने वाला ठोस वर्षण है, जिनका व्यास $5\text{ mm}$ ($0.5\text{ cm}$) से लेकर $50\text{ mm}$ ($5\text{ cm}$) या कभी-कभी $10\text{ cm}$ से भी अधिक होता है। ($5\text{ mm}$ से छोटे नरम बर्फीले कणों को ग्रौपेल / Graupel या Soft Hail / Snow Pellets कहते हैं)।
  • मेघ स्रोत: ओलावृष्टि सदैव और केवल तीव्र ऊर्ध्वाधर संवहन धाराओं वाले विशाल कपासी-वर्षी मेघों (Cumulonimbus Clouds — Cb) से ही होती है, कभी भी स्तरी (Stratus) मेघों से नहीं।
  • ओले के निर्माण की वैज्ञानिक प्रक्रिया (Concentric Layering Mechanism):
    1. कपासी-वर्षी मेघ के भीतर $50$ से $100\text{ km/hr}$ (या अधिक) की गति से प्रबल ऊर्ध्वाधर वायु धाराएँ (Strong Updrafts) चलती हैं।
    2. बादल के ऊपरी ठंडे भाग में बने छोटे बर्फ के कण (Graupel / Frozen Drops — जिन्हें ओले का भ्रूण / Hail Embryo कहते हैं) जब नीचे गिरते हैं, तो प्रबल ऊर्ध्वाधर धाराएँ (Updrafts) उन्हें बार-बार उछालकर हिमांक स्तर ($0^\circ\text{C}$ Freezing Level) के ऊपर-नीचे ले जाती हैं।
    3. आर्द्र वृद्धि (Wet Growth — पारदर्शी परत): जब ओला बादल के निचले, अपेक्षाकृत कम ठंडे भाग ($0^\circ\text{C}$ से $-10^\circ\text{C}$) से गुजरता है जहाँ अतिशीतित जल की बड़ी बूंदें अधिक होती हैं, तो जल ओले की सतह पर फैलकर धीरे-धीरे जमता है। इसमें हवा के बुलबुले बाहर निकल जाते हैं जिससे पारदर्शी बर्फ की परत (Clear Ice Layer) बनती है।
    4. शुष्क वृद्धि (Dry Growth — अपारदर्शी सफेद परत): जब प्रबल Updraft ओले को बादल के अत्यधिक ठंडे ऊपरी भाग ($-20^\circ\text{C}$ से $-40^\circ\text{C}$) में उछाल देता है, तो वहाँ सूक्ष्म अतिशीतित बूंदें ओले से टकराते ही तुरंत जम जाती हैं और उनके बीच हवा के सूक्ष्म बुलबुले फँस जाते हैं, जिससे अपारदर्शी दूधिया/सफेद बर्फ की परत (Opaque Milky Ice Layer) बनती है।
    5. इस प्रकार बादल में बार-बार ऊपर-नीचे चक्कर लगाने से ओले को काटने पर उसमें प्याज के छिलकों की भाँति पारदर्शी और अपारदर्शी बर्फ की एकांतर संकेंद्रित परतें (Alternating Concentric Rings) दिखाई देती हैं। जब ओले का भार इतना अधिक हो जाता है कि ऊर्ध्वाधर वायु धारा (Updraft) उसे संभाल नहीं पाती, तो वह प्रचंड वेग से धरातल पर ओलावृष्टि के रूप में गिरता है।

4.3 वर्षा के उत्पत्तिमूलक (आनुवंशिक) प्रकार (Genetic Types of Rainfall)

वायुराशि के ऊपर उठने (Lifting Mechanism) और ठंडा होने की प्रक्रिया के आधार पर वर्षा को तीन मुख्य प्रकारों में बाँटा जाता है:

  1. संवहनीय वर्षा (Convectional Rainfall):
    • प्रक्रिया: दिन में तीव्र सूर्यातप से धरातल के गर्म होने पर संपर्क की आर्द्र वायु गर्म व हल्की होकर संवहन धाराओं के रूप में तेजी से ऊपर उठती है। रुद्धोष्म शीतलन से कपासी-वर्षी (Cumulonimbus) मेघ बनते हैं और अपराह्न (Afternoon) में बिजली की चमक व मेघगर्जन (Thunderstorm) के साथ थोड़े समय के लिए मूसलाधार वर्षा होती है।
    • क्षेत्र: विषुवतरेखीय प्रदेश (जहाँ प्रतिदिन शाम 4 बजे ‘4 O’clock Rain’ होती है) तथा भारत में ग्रीष्मकाल व मानसून-पूर्व (Pre-monsoon — काल वैशाखी, आम्र वर्षा) की स्थानीय वर्षा।
  2. पर्वतकृत या स्थलाकृतिक वर्षा (Orographic / Relief Rainfall):
    • प्रक्रिया: जब जलवाष्प से भरी आर्द्र पवनें किसी पर्वत श्रृंखला से टकराती हैं, तो वे पवन-अभिमुख ढाल (Windward Slope) के सहारे ऊपर उठने को बाध्य होती हैं। रुद्धोष्म शीतलन से संघनन होकर पवन-अभिमुख ढाल पर अत्यधिक भारी वर्षा होती है। जब यही पवन पर्वत पार करके पवन-विमुख ढाल (Leeward Slope) पर नीचे उतरती है, तो रुद्धोष्म संपीडन (Adiabatic Compression) से गर्म हो जाती है और उसकी सापेक्षिक आर्द्रता घट जाती है, जिससे वहाँ बहुत कम वर्षा होती है। इस शुष्क क्षेत्र को वृष्टि-छाया प्रदेश (Rain-Shadow Area) कहते हैं।
    • भारतीय उदाहरण: अरब सागर की मानसूनी शाखा से पश्चिमी घाट के पश्चिमी ढाल (महाबलेश्वर $\approx 600\text{ cm}$, मंगलुरु) पर भारी वर्षा होना, जबकि पूर्वी ढाल (पुणे $\approx 70\text{ cm}$, दक्कन का पठार) का वृष्टि-छाया क्षेत्र में रहना; तथा मेघालय की खासी पहाड़ियों (मासिनराम $\approx 1187\text{ cm}$ व चेरापूँजी) में विश्व की सर्वाधिक पर्वतकृत वर्षा होना। (राजस्थान में अरावली पर्वतमाला का विस्तार दक्षिण-पश्चिम से उत्तर-पूर्व की ओर अरब सागरीय मानसून के समानांतर होने के कारण पश्चिमी राजस्थान में पर्वतकृत वर्षा नहीं हो पाती)।
  3. चक्रवाती या वाताग्री वर्षा (Cyclonic or Frontal Rainfall):
    • प्रक्रिया: जब दो भिन्न तापमान व घनत्व वाली वायुराशियाँ मिलती हैं, तो हल्की कोष्ण वायु ठंडी भारी वायु के ऊपर वाताग्र (Front) के सहारे धीरे-धीरे ऊपर उठती है (शीतोष्ण चक्रवात), अथवा उष्णकटिबंधीय चक्रवात के निम्न दाब केंद्र में हवाएँ अभिसरित होकर ऊपर उठती हैं।
    • भारतीय उदाहरण: शीत ऋतु (दिसंबर–फरवरी) में भूमध्य सागर से आने वाले पश्चिमी विक्षोभ (Western Disturbances — शीतोष्ण चक्रवात) से उत्तर-पश्चिमी भारत व राजस्थान में होने वाली ‘मावठ’ (Mawath) की वर्षा, जो रबी फसलों (गेहूँ, चना, सरसों) के लिए अमृत समान होती है।

4.4 वर्षा का मापन: वर्षामापी यंत्र (Measurement of Rainfall — Rain Gauges)

किसी स्थान पर निश्चित समय में गिरे वर्षण (वर्षा, पिघले हिम या ओले) से यदि धरातल पर जल का न तो अपवाह (Runoff) हो, न अंतःस्रवण (Percolation) हो और न ही वाष्पीकरण हो, तो उस समतल सतह पर जमा होने वाले जल की ऊर्ध्वाधर गहराई (Vertical Depth in mm or cm) को ही वर्षा की मात्रा कहते हैं। इसके मापन के लिए दो प्रकार के वर्षामापी प्रयुक्त होते हैं:

  1. अ-अभिलेखी या साधारण वर्षामापी — साइमन्स वर्षामापी (Non-Recording Rain Gauge — Symons’ Rain Gauge / IMD FRP Gauge):
    • भारत मौसम विज्ञान विभाग (IMD) द्वारा मानक रूप से साइमन्स वर्षामापी (Symons’ Rain Gauge) अथवा नवीन फाइबरग्लास प्रबलित पॉलिएस्टर (FRP) वर्षामापी का उपयोग किया जाता है।
    • संरचना: इसमें धातु या फाइबर का एक बेलनाकार बाह्य पात्र, एक संग्राहक कीप (Funnel with gun-metal rim — मानक व्यास $12.7\text{ cm}$ या $5\text{ inch}$; आधुनिक FRP गेज में $200\text{ cm}^2$ या $100\text{ cm}^2$ क्षेत्रफल), अंदर रखी एक संग्राहक बोतल (Receiving Bottle) और एक अंशांकित मापक काँच का जार (Graduated Measuring Cylinder — जो $0.1\text{ mm}$ तक सटीक मापता है) होता है।
    • स्थापना के मानक नियम (IMD Exposure Rules):
      • वर्षामापी के कीप का ऊपरी किनारा (Rim) समतल भूमि से ठीक $30\text{ cm}$ ($1\text{ foot}$) की ऊँचाई पर होना चाहिए ताकि जमीन से उछलने वाली बूंदें (Splash-in) अंदर न जाएँ।
      • इसे किसी भी अवरोध (वृक्ष या भवन) से उस अवरोध की ऊँचाई के कम से कम दोगुनी दूरी ($2 \times H$, आदर्श रूप से $4 \times H$) पर खुले स्थान में लगाया जाना चाहिए।
      • प्रतिदिन प्रातः 08:30 बजे (IST) पिछले 24 घंटों की वर्षा मिलीमीटर (mm) में मापी जाती है।
  2. स्वतः अभिलेखी वर्षामापी (Self-Recording Rain Gauges):
    • ये वर्षा की कुल मात्रा के साथ-साथ वर्षा के प्रारंभ व समाप्त होने का समय तथा वर्षा की तीव्रता (Rainfall Intensity in mm/hr) का भी ग्राफ (Pluviograph / Hyetograph) बनाते हैं।
    • प्राकृतिक साइफन या फ्लोट प्रकार (Natural Syphon / Float Type Recording Rain Gauge): IMD की कृषि मौसम वेधशालाओं में यह मानक स्वतः अभिलेखी यंत्र है। इसमें वर्षा जल एक तैरते हुए फ्लोट (Float) वाले कक्ष में जाता है; जैसे-जैसे जल स्तर बढ़ता है, फ्लोट से जुड़ी कलम घड़ी से घूमने वाले ड्रम के चार्ट पर ग्राफ खींचती है। जब कक्ष में $10\text{ mm}$ वर्षा जल भर जाता है, तो साइफन नली स्वतः सारा पानी बाहर निकाल देती है और कलम वापस शून्य रेखा पर आ जाती है।
    • टिपिंग बकेट प्रकार (Tipping Bucket Rain Gauge): स्वचालित मौसम केंद्रों (AWS) में प्रयुक्त होता है, जिसमें दो छोटी कटोरीनुमा बाल्टियाँ होती हैं जो प्रत्येक $0.2\text{ mm}$ या $0.25\text{ mm}$ वर्षा पर झुककर विद्युत संकेत (Electrical Pulse) देती हैं।
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वैज्ञानिक आरेख एवं सचित्र व्याख्या (Visual Scientific Diagrams)

(A) बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत (Cold Cloud: T < 0°C) मिश्रित मेघ क्षेत्र (-10°C से -30°C): es(water) > es(ice) Supercooled Drop (esw उच्च) Supercooled Drop (esw उच्च) हिम-क्रिस्टल (Ice: esi निम्न) H₂O वाष्प → ← H₂O वाष्प 0°C समताप रेखा (Freezing Level) ↓ नीचे गिरते हिम-फाये (Snowflakes): T < 0°C पर हिमपात, तथा T > 0°C पर पिघलकर वर्षा-बूंदें (Raindrops) • प्रतिपादक: Tor Bergeron (1933) व W. Findeisen (1938) • अधिकतम वाष्प दाब अंतर: -12°C से -15°C पर • अतिशीतित बूंदें सिकुड़ती हैं और हिम-क्रिस्टल बड़े होते हैं • कृत्रिम वर्षा में AgI / शुष्क बर्फ इसी सिद्धांत पर कार्य करते हैं (B) संघट्ट-संलयन सिद्धांत (Warm Cloud: T > 0°C) कोष्ण मेघ (संपूर्ण बादल हिमांक 0°C के नीचे, केवल द्रव बूंदें) बड़ी संग्राहक बूंद (Collector Drop) ↓ उच्च पतन वेग से टकराव (Collision) व विलय (Coalescence) ↓ > 5–6 mm व्यास पर बूंद विखंडन → Langmuir Chain Reaction 10,00,000 सूक्ष्म मेघ-बूंदें (20 μm) = 1 वर्षा-बूंद (2 mm) • प्रतिपादक: Irving Langmuir (1948) व E.G. Bowen • शर्त: विशाल आर्द्रताग्राही नाभिक (Giant NaCl Nuclei) से असमान बूंदें • उष्ण कटिबंधीय एवं समुद्री मानसूनी मेघों में प्रमुख प्रक्रिया • कृत्रिम वर्षा में नमक (NaCl) का छिड़काव इसी सिद्धांत पर आधारित है
चित्र 11.1: वर्षण निर्माण के दो मूलभूत सिद्धांत — (A) बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत (शीत मेघ) एवं (B) लैंगम्यूर का संघट्ट-संलयन सिद्धांत (कोष्ण मेघ)
वर्षा, हिमांक वर्षा (Glaze), सहिम वृष्टि (Sleet) एवं हिमपात (Snow) की ऊर्ध्वाधर तापीय प्रोफाइल 1. वर्षा (Rain) मेघ: हिम/बूंद (T < 0°C) * * * (Snowflakes) गहरी कोष्ण वायु परत (T > 0°C धरातल तक) हिम पिघलकर द्रव बूंदें 💧 💧 💧 (0.5–6 mm) धरातल पर: द्रव वर्षा (Rain) 2. हिमांक वर्षा (Glaze) मेघ: हिम-क्रिस्टल (T < 0°C) कोष्ण परत (T > 0°C) पूर्णतः पिघलकर जल-बूंदें पतली ठंडी परत (T < 0°C) बूंदें अतिशीतित (Supercooled) सतह छूते ही काँच-बर्फ (Glaze) 3. सहिम वृष्टि (Sleet) मेघ: हिम-क्रिस्टल (T < 0°C) पतली कोष्ण परत (T > 0°C) हिम पिघलकर जल-बूंद गहरी ठंडी परत (T < 0°C) हवा में ही पुनः जमकर बर्फीले छर्रे (≤ 5 mm) धरातल पर: सहिम वृष्टि (Sleet) 4. हिमपात (Snow) संपूर्ण वायुमंडलीय स्तंभ हिमांक से नीचे (T < 0°C) मेघ से धरातल तक कहीं भी पिघलन नहीं होती ❄️ ❄️ ❄️ (Hexagonal) 10–12 cm हिम ≈ 1 cm जल धरातल पर: हिमपात (Snow)
चित्र 11.2: वायुमंडल की ऊर्ध्वाधर तापीय परतों ($T > 0^\circ\text{C}$ कोष्ण परत एवं $T < 0^\circ\text{C}$ उप-हिमांक परत) के आधार पर वर्षा, हिमांक वर्षा, सहिम वृष्टि एवं हिमपात का निर्माण
(A) ओलावृष्टि निर्माण एवं ओले की संकेंद्रित परतें (Hailstone) Core कपासी-वर्षी मेघ (Cb Cloud) तीव्र Updraft (50–100 km/hr) 1. पारदर्शी परत (Clear Ice): Wet Growth (0°C से -10°C) 2. अपारदर्शी सफेद परत (Opaque): Dry Growth (-20°C से -40°C) • व्यास: 5 mm से > 50 mm • 0°C रेखा के ऊपर-नीचे बार-बार चक्कर लगाने से प्याज जैसी परतें • मार्च–अप्रैल में रबी फसलों (गेहूँ, सरसों, चना) को भारी यांत्रिक क्षति • बचाव: Anti-hail Guns एवं उद्यानों में Anti-hail Nets (B) साइमन्स मानक वर्षामापी (Symons’ Rain Gauge – IMD) 60×60×60 cm पक्का आधार Rim व्यास = 12.7 cm (5″) 30 cm (1 Foot) कीप (Funnel) संग्राहक बोतल (Receiving Bottle) • प्रेक्षण समय: प्रतिदिन प्रातः 08:30 IST (अंशांकित मापक जार द्वारा) • IMD वर्षा दिवस (Rainy Day): ≥ 2.5 mm/day | फसल वर्षा दिवस: ≥ 5.0 mm • स्वतः अभिलेखी मानक यंत्र: Natural Syphon Recording Rain Gauge
चित्र 11.3: (A) कपासी-वर्षी मेघ में ओले (Hailstone) की संकेंद्रित परतों का निर्माण तथा (B) भारत मौसम विज्ञान विभाग (IMD) के मानक साइमन्स वर्षामापी (Symons’ Rain Gauge) की संरचना
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विजुअल माइंड मैप (Visual Mind Map — Lecture 11 Complete Overview)

संपूर्ण व्याख्यान 11 के सिद्धांतों, वर्षण प्रकारों एवं मापन मानकों को एक ही दृष्टि में स्मरण रखने हेतु नीचे 6-शाखाओं वाला विजुअल माइंड मैप (SVG) प्रस्तुत है:

AGMET 311 • LECTURE 11 वर्षण प्रक्रिया एवं प्रकार (Precipitation: Rain, Snow, Sleet & Hail) 1. बर्गान-फिंडाइसेन सिद्धांत • शीत/मिश्रित मेघ (T < 0°C से -40°C) • आधार: es(water) > es(ice) • सर्वाधिक अंतर: -12°C से -15°C पर • अतिशीतित बूंदों से हिम-क्रिस्टल वृद्धि • हिमपात या पिघलकर वर्षा निर्माण 2. संघट्ट-संलयन सिद्धांत • कोष्ण मेघ (Warm Cloud: T > 0°C) • प्रतिपादक: Irving Langmuir (1948) • विशाल NaCl नाभिक → संग्राहक बूंद • 10⁶ मेघ-बूंद (20μm) = 1 वर्षा-बूंद • >5–6 mm पर विखंडन श्रृंखला क्रिया 3. द्रव वर्षण (Rain & Drizzle) • वर्षा (Rain): व्यास 0.5 से 6.0 mm • फुहार (Drizzle): व्यास < 0.5 mm • Virga: हवा में ही सूखने वाली वर्षा • Cloudburst: ≥ 100 mm/घंटा वर्षा • प्रकार: संवहनीय, पर्वतकृत, चक्रवाती 4. हिमपात, सहिम वृष्टि व ग्लेज़ • हिमपात (Snow): षट्कोणीय क्रिस्टल • जल तुल्यांक: 10–12 cm हिम = 1 cm जल • सहिम वृष्टि (Sleet): ≤ 5 mm बर्फ छर्रे • Glaze: अतिशीतित वर्षा से काँच-बर्फ • सेब में Chilling आवश्यकता पूर्ति 5. ओलावृष्टि (Hail — ≥ 5 mm) • मेघ: केवल कपासी-वर्षी (Cumulonimbus) • व्यास: 5 mm से > 50 mm कठोर बर्फ • संकेंद्रित परतें: Wet (Clear) व Dry • Graupel: < 5 mm नरम हिम-गोलियाँ • रबी फसलों व बागों में भारी क्षति 6. वर्षा मापन एवं IMD मानक • साधारण: Symons’ Rain Gauge • कीप ऊँचाई: धरातल से 30 cm (1 ft) • स्वतः अभिलेखी: Natural Syphon Gauge • वर्षा दिवस: ≥ 2.5 mm (फसल ≥ 5 mm) • समवर्षा रेखा: Isohyet | 08:30 IST
चित्र 11.4: व्याख्यान 11 (वर्षण की प्रक्रिया एवं प्रकार: वर्षा, हिमपात, सहिम वृष्टि एवं ओलावृष्टि) का संपूर्ण 6-शाखीय विजुअल माइंड मैप
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प्रक्रिया प्रवाह चार्ट (Process Flowcharts)

प्रवाह चार्ट 7.1: बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल प्रक्रिया (Cold Cloud Precipitation Pathway)

शीत/मिश्रित मेघ के ऊपरी भाग में उप-हिमांक तापमान (-10°C से -30°C) पर अतिशीतित जल-बूंदों एवं हिम-क्रिस्टलों का सह-अस्तित्व
↓
समान तापमान पर अतिशीतित जल का संतृप्ति वाष्प दाब बर्फ से अधिक होना (esw > esi; -12°C पर अधिकतम अंतर)
↓
अतिशीतित बूंदों का वाष्पीकरण एवं जलवाष्प अणुओं का हिम-क्रिस्टलों पर तीव्र निक्षेपण (Deposition Growth)
↓
हिम-क्रिस्टलों का भारी होकर नीचे गिरना + अभिवृद्धि (Accretion) एवं समूहन (Aggregation) द्वारा बड़े हिम-फायों (Snowflakes) का निर्माण
↓
धरातलीय तापीय स्थिति के अनुसार अंतिम वर्षण रूप:
• संपूर्ण स्तंभ T < 0°C → हिमपात (Snow) | • T > 0°C परत के बाद पुनः गहरी ठंडी परत → सहिम वृष्टि (Sleet) | • धरातल तक T > 0°C → पिघलकर वर्षा (Rain)

प्रवाह चार्ट 7.2: कपासी-वर्षी मेघ (Cumulonimbus) में ओलावृष्टि (Hailstorm) निर्माण चक्र

कपासी-वर्षी मेघ (Cb) में तीव्र ऊर्ध्वाधर संवहन धाराओं (Strong Updrafts: 50–100 km/hr) का विकास
↓
हिमांक रेखा (0°C) के ऊपर जमे हुए जल-कण / ग्रौपेल (Hail Embryo) का निर्माण
↓
Updrafts द्वारा ओले का बार-बार निचले कम ठंडे क्षेत्र (Wet Growth → पारदर्शी बर्फ परत) एवं ऊपरी अति-ठंडे क्षेत्र (Dry Growth → अपारदर्शी सफेद परत) में चक्कर लगाना
↓
संकेंद्रित परतों (Concentric Rings) वाले भारी ओले (व्यास ≥ 5 mm से 50 mm+) का गुरुत्वाकर्षण बल से Updraft को चीरते हुए धरातल पर गिरना = ओलावृष्टि (Hailstorm)
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तुलनात्मक सारणियाँ (Comparison Tables)

सारणी 8.1: बर्गान-फिंडाइसेन सिद्धांत बनाम संघट्ट-संलयन सिद्धांत

तुलना का आधार (Basis) बर्गान-फिंडाइसेन सिद्धांत (Bergeron-Findeisen Theory) संघट्ट-संलयन सिद्धांत (Collision-Coalescence Theory)
1. प्रतिपादक एवं वर्ष टोर बर्गान (1933), डब्ल्यू. फिंडाइसेन (1938) एवं वेगनर। इरविंग लैंगम्यूर (Irving Langmuir, 1948) एवं ई.जी. बोवेन।
2. मेघ का प्रकार एवं तापमान शीत एवं मिश्रित मेघ (Cold Clouds) जिनका तापमान $0^\circ\text{C}$ से नीचे ($-10^\circ\text{C}$ से $-40^\circ\text{C}$) होता है। कोष्ण मेघ (Warm Clouds) जिनका संपूर्ण भाग हिमांक से ऊपर ($T > 0^\circ\text{C}$) रहता है।
3. मेघ के अवयव अतिशीतित जल-बूंदें (Supercooled Droplets) एवं हिम-क्रिस्टल (Ice Crystals) दोनों का सह-अस्तित्व। केवल विभिन्न आकारों की द्रव जल-बूंदें (हिम-क्रिस्टल पूर्णतः अनुपस्थित)।
4. वृद्धि का मूल भौतिक नियम बर्फ की तुलना में अतिशीतित जल पर उच्च संतृप्ति वाष्प दाब ($e_{sw} > e_{si}$) के कारण वाष्प का हिम-क्रिस्टलों पर निक्षेपण। बड़ी संग्राहक बूंदों (Collector Drops) का उच्च पतन वेग से गिरते हुए छोटी बूंदों से टकराना व मिलना।
5. भौगोलिक प्रमुखता एवं कृत्रिम वर्षा शीतोष्ण व उच्च अक्षांश तथा गहरे संवहनीय मेघ; कृत्रिम वर्षा हेतु $\text{AgI}$ व ठोस $\text{CO}_2$ प्रयुक्त। उष्ण कटिबंधीय एवं तटीय मानसूनी मेघ; कृत्रिम वर्षा हेतु साधारण नमक ($\text{NaCl}$) प्रयुक्त।

सारणी 8.2: वर्षण के विभिन्न रूपों (Rain, Drizzle, Snow, Sleet, Glaze & Hail) की तुलना

वर्षण का रूप (Form) भौतिक अवस्था कण/बूंद का व्यास (Size) संबद्ध मेघ एवं निर्माण की विशेषता
1. वर्षा (Rain) द्रव (Liquid) $0.5\text{ mm}$ से $6.0\text{ mm}$ वर्षा-स्तरी (Ns), कपासी-वर्षी (Cb); $T > 0^\circ\text{C}$ धरातल तक।
2. फुहार (Drizzle) द्रव (Liquid) $< 0.5\text{ mm}$ ($0.1-0.5\text{ mm}$) स्तरी (Stratus) मेघ; अत्यंत धीमी पतन गति, तीव्रता $< 1\text{ mm/hr}$।
3. हिमपात (Snow) ठोस (Solid) $1\text{ mm}$ से $20\text{ mm}$ (Snowflakes) संपूर्ण वायुमंडल $T < 0^\circ\text{C}$; षट्कोणीय पारभासी रवे ($10\text{ cm}$ हिम $\approx 1\text{ cm}$ जल)।
4. सहिम वृष्टि (Sleet) ठोस छर्रे (Solid Pellets) $\le 5.0\text{ mm}$ ($1-5\text{ mm}$) हिम का बीच की कोष्ण परत में पिघलकर निचली ठंडी परत में पुनः छर्रों के रूप में जमना (अथवा वर्षा + हिम मिश्रण)।
5. हिमांक वर्षा (Glaze) अतिशीतित द्रव $\rightarrow$ ठोस परत $0.5\text{ mm}$ से $4.0\text{ mm}$ अतिशीतित वर्षा-बूंदों का $0^\circ\text{C}$ से ठंडी धरातलीय वस्तुओं से टकराते ही काँच जैसी बर्फ में जमना।
6. ओलावृष्टि (Hail) ठोस कठोर गोले (Hard Ice) $5.0\text{ mm}$ से $> 50\text{ mm}$ केवल कपासी-वर्षी (Cumulonimbus) मेघ में प्रबल Updrafts से एकांतर पारदर्शी व अपारदर्शी संकेंद्रित परतों का बनना।

सारणी 8.3: संवहनीय, पर्वतकृत एवं चक्रवाती वर्षा का तुलनात्मक विश्लेषण

तुलना बिंदु संवहनीय वर्षा (Convectional) पर्वतकृत वर्षा (Orographic) चक्रवाती/वाताग्री वर्षा (Cyclonic/Frontal)
1. वायु उत्थापन का कारण धरातल के तीव्र तापन से गर्म हवा की ऊर्ध्वाधर संवहन धाराएँ। आर्द्र पवन के मार्ग में पर्वत श्रृंखला का यांत्रिक अवरोध। दो भिन्न वायुराशियों का अभिसरण (वाताग्र) या निम्न दाब चक्रवात।
2. प्रमुख मेघ प्रकार कपासी एवं कपासी-वर्षी (Cumulonimbus)। कपासी, स्तरी एवं वर्षा-स्तरी (Windward ढाल पर)। वर्षा-स्तरी (Nimbostratus), उच्च-स्तरी एवं कपासी-वर्षी।
3. अवधि एवं क्षेत्र विस्तार अल्पकालीन (कुछ घंटे), सीमित क्षेत्र, मूसलाधार बौछार व तड़ित-झंझा। दीर्घकालीन एवं स्थायी; पवन-अभिमुख ढाल पर भारी व पवन-विमुख पर वृष्टि-छाया। विस्तृत भू-भाग पर कई घंटों से लेकर कई दिनों तक मध्यम व निरंतर वर्षा।
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कृषि में व्यावहारिक उपयोग एवं प्रबंधन (Practical Applications in Indian & Rajasthan Agriculture)

9.1 प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall) एवं फसल जल बजट

खेत में गिरने वाली कुल वर्षा (Total Rainfall) का संपूर्ण भाग फसलों के काम नहीं आता। कुल वर्षा में से जो भाग सतही अपवाह (Surface Runoff) के रूप में बह जाता है और जो भाग जड़ क्षेत्र (Root Zone) से नीचे गहराई में अंतःस्रवित (Deep Percolation) हो जाता है, उसे घटाने के बाद जड़ क्षेत्र की मृदा में संग्रहित वह वर्षा जल जो फसल की वाष्पन-वाष्पोत्सर्जन (ET / Consumptive Use) माँग को पूरा करने के लिए वास्तव में उपलब्ध होता है, ‘प्रभावी वर्षा’ (Effective Rainfall) कहलाता है। भारत के अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में कुल मानसूनी वर्षा का लगभग 60% से 70% भाग ही प्रभावी वर्षा होता है। समोच्च मेड़बंदी (Contour Bunding), गहरी जुताई और पलवार (Mulching) द्वारा प्रभावी वर्षा के प्रतिशत को बढ़ाया जाता है।

9.2 राजस्थान में पश्चिमी विक्षोभ से शीतकालीन वर्षा (‘मावठ’ — Mawath) एवं ओलावृष्टि प्रबंधन

  • मावठ का कृषि महत्त्व: दिसंबर से फरवरी के मध्य भूमध्य सागर से आने वाले पश्चिमी विक्षोभों (Western Disturbances) से राजस्थान एवं उत्तर भारत में होने वाली $10\text{ mm}$ से $40\text{ mm}$ चक्रवाती वर्षा स्थानीय भाषा में ‘मावठ’ (Golden Drops for Rabi Crops) कहलाती है। यह बारानी चना, सरसों, तारामीरा एवं गेहूँ की दाना भराव अवस्था (Grain Filling Stage) में उपज को 20%–35% तक बढ़ा देती है।
  • ओलावृष्टि (Hailstorm) से फसल क्षति एवं आकस्मिक प्रबंधन (Hailstorm Contingency Management):
    • क्षति: फरवरी–मार्च में जब कपासी-वर्षी बादलों से ओलावृष्टि होती है, तो पकी हुई सरसों की फलियाँ झड़ जाती हैं (Shattering), गेहूँ व जौ की फसल आड़ी गिर जाती है (Lodging), तथा जीरा, धनिया, इसबगोल और अनार/पपीते के बागों में भारी यांत्रिक क्षति होती है।
    • रोकथाम एवं प्रबंधन:
      1. उच्च मूल्य वाली उद्यानिकी फसलों (सेब, अनार, अंगूर, पपीता, सब्जियों) के ऊपर एंटी-हेल नेट (Anti-Hail Nets — HDPE जाल) लगाना सबसे अचूक भौतिक उपाय है।
      2. ओलावृष्टि से आंशिक रूप से क्षतिग्रस्त खड़ी फसलों (जब फसल हरी हो) में घाव भरने, द्वितीयक कवक संक्रमण रोकने और वानस्पतिक पुनर्वृद्धि (Regrowth) के लिए तुरंत $1\%$ से $2\%$ यूरिया घोल के साथ कार्बेन्डाजिम या मैनकोजेब ($2\text{ g/litre}$) कवकनाशी का पर्णीय छिड़काव करना चाहिए।
      3. कटाई के तुरंत बाद रबी फसलों के बंडलों को खेत में खुला न छोड़कर तिरपाल से ढकना तथा प्रधानमंत्री फसल बीमा योजना (PMFBY) में 72 घंटे के भीतर स्थानीय आपदा सूचना देना।
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महत्त्वपूर्ण सूत्र एवं संख्यात्मक उदाहरण (Important Formulas & Solved Numericals)

1. वर्षामापी में एकत्रित जल आयतन से वर्षा गहराई (Rainfall Depth in mm) का सूत्र
R (cm) = V (cm³) / A (cm²) = V / (π × r²)    ⇒    R (mm) = [ 10 × V (cm³) ] / A (cm²)
जहाँ: R = वर्षा की गहराई (cm या mm में), V = वर्षामापी की बोतल में एकत्रित वर्षा जल का आयतन ($\text{cm}^3$ या $\text{ml}$ में), r = संग्राहक कीप (Collector Funnel Rim) की त्रिज्या ($\text{cm}$ में), तथा A = πr² = संग्राहक कीप के मुख का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल ($\text{cm}^2$ में)। (साइमन्स वर्षामापी के लिए व्यास $D = 12.7\text{ cm} \Rightarrow r = 6.35\text{ cm} \Rightarrow A = 126.68\text{ cm}^2$)।
2. वर्षा की तीव्रता (Rainfall Intensity) एवं प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall) समीकरण
I (mm/hr) = P (mm) / t (hours)    |    Peff = Ptotal − ( Rrunoff + Dpercolation )
जहाँ: I = वर्षा तीव्रता ($\text{mm/hr}$), P = समय अवधि $t$ (घंटों) में हुई कुल वर्षा ($\text{mm}$), Peff = प्रभावी वर्षा, Rrunoff = सतही अपवाह हानि, तथा Dpercolation = जड़ क्षेत्र से नीचे गहरा अंतःस्रवण।
3. 1 मिलीमीटर (1 mm) वर्षा का प्रति हेक्टेयर जल आयतन एवं भार संबंध
1 mm Rainfall on 1 Hectare (10,000 m²) = 10 m³ = 10,000 Litres = 10 Metric Tonnes of Water
चूँकि $1\text{ ha} = 10,000\text{ m}^2$ तथा $1\text{ mm} = 0.001\text{ m}$, अतः आयतन $= 10,000 \times 0.001 = 10\text{ m}^3 = 10,000\text{ Litres}$।

हल सहित संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numerical Examples):

उदाहरण 1 (वर्षामापी के क्षेत्रफल एवं जल आयतन से वर्षा मिमी की गणना):

प्रश्न: एक मानक फाइबरग्लास (FRP) वर्षामापी के संग्राहक कीप के मुख का क्षेत्रफल ($A$) $200\text{ cm}^2$ है। यदि किसी दिन प्रातः 08:30 बजे बोतल में $640\text{ cm}^3$ ($\text{ml}$) वर्षा जल एकत्रित हुआ, तो उस दिन कितने मिलीमीटर (mm) वर्षा दर्ज की जाएगी? क्या वह दिन IMD के अनुसार ‘वर्षा दिवस’ (Rainy Day) कहलाएगा?

हल:
दिया गया है: $A = 200\text{ cm}^2$, एकत्रित जल आयतन $V = 640\text{ cm}^3$
वर्षा की गहराई $R (\text{cm}) = \frac{V}{A} = \frac{640}{200} = 3.2\text{ cm}$
मिलीमीटर में वर्षा $R (\text{mm}) = 3.2 \times 10 = \mathbf{32.0\text{ mm}}$।
चूँकि दर्ज वर्षा ($32.0\text{ mm}$) IMD के मानक $2.5\text{ mm}$ से अधिक ($\ge 2.5\text{ mm}$) है, अतः यह एक वर्षा दिवस (Rainy Day) तथा कृषि की दृष्टि से एक फसल वर्षा दिवस ($\ge 5.0\text{ mm}$) भी कहलाएगा।

उदाहरण 2 (खेत में प्राप्त कुल वर्षा जल की लीटर में गणना):

प्रश्न: जोबनेर के 2.5 हेक्टेयर के एक कृषि फार्म पर मानसून के एक तूफान में 40 mm वर्षा हुई। यदि इसमें से 25% जल अपवाह व गहरे रिसाव में नष्ट हो गया, तो फसल के जड़ क्षेत्र को कुल कितने लीटर ‘प्रभावी वर्षा जल’ (Effective Rainfall Water) प्राप्त हुआ?

हल:
कुल वर्षा $P_{\text{total}} = 40\text{ mm}$; नष्ट जल $= 40\text{ का }25\% = 10\text{ mm}$
प्रभावी वर्षा गहराई $P_{\text{eff}} = 40 – 10 = \mathbf{30\text{ mm}}$
हम जानते हैं कि $1\text{ ha}$ पर $1\text{ mm}$ वर्षा $= 10,000\text{ Litres}$
अतः $2.5\text{ ha}$ पर $30\text{ mm}$ प्रभावी वर्षा जल $= 2.5 \times 30 \times 10,000 = \mathbf{7,50,000\text{ Litres}}$ ($7.5$ लाख लीटर)।

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त्वरित पुनरावलोकन: परीक्षा कैप्सूल (Quick Revision Points)

1. मेघ-बूंद से वर्षा-बूंद अनुपात एक सामान्य मेघ-बूंद ($20\ \mu\text{m}$) से एक मानक वर्षा-बूंद ($2000\ \mu\text{m} = 2\text{ mm}$) बनने के लिए लगभग $10^6$ (10 लाख) मेघ-बूंदों का मिलना आवश्यक है।
2. बर्गान-फिंडाइसेन सिद्धांत (1933) शीत मेघों ($T < 0^\circ\text{C}$) में अतिशीतित जल का संतृप्ति वाष्प दाब बर्फ से अधिक ($e_{sw} > e_{si}$, अधिकतम $-12^\circ\text{C}$ से $-15^\circ\text{C}$ पर) होने से हिम-क्रिस्टल बढ़ते हैं।
3. संघट्ट-संलयन सिद्धांत (1948) इरविंग लैंगम्यूर द्वारा प्रतिपादित यह सिद्धांत कोष्ण मेघों ($T > 0^\circ\text{C}$) में बड़ी संग्राहक बूंदों द्वारा छोटी बूंदों के टकराव व विलय से वर्षा समझाता है।
4. वर्षा बनाम फुहार (Drizzle) वर्षा (Rain) की बूंदों का व्यास $0.5\text{ mm}$ से $6.0\text{ mm}$ होता है, जबकि फुहार (Drizzle) की बूंदों का व्यास $0.5\text{ mm}$ से कम होता है।
5. सहिम वृष्टि (Sleet) व ग्लेज़ हवा में पुनः जमी $\le 5\text{ mm}$ की पारदर्शी बर्फीली गोलियाँ सहिम वृष्टि (Sleet) हैं, जबकि ठंडी वस्तुओं से टकराकर जमने वाली अतिशीतित वर्षा ग्लेज़ (Glaze) है।
6. ओलावृष्टि (Hailstorm) ओले (व्यास $5\text{ mm}$ से $> 50\text{ mm}$, संकेंद्रित परतें) सदैव कपासी-वर्षी मेघों (Cumulonimbus) के तीव्र Updrafts से ही बनते हैं।
7. साइमन्स वर्षामापी मानक साइमन्स वर्षामापी की कीप का व्यास $12.7\text{ cm}$ ($5\text{ inch}$) होता है और इसका ऊपरी किनारा जमीन से ठीक $30\text{ cm}$ ($1\text{ foot}$) ऊँचा रखा जाता है।
8. IMD वर्षा दिवस मानदंड 24 घंटे में $\ge 2.5\text{ mm}$ वर्षा होने पर ‘वर्षा दिवस’ (Rainy Day) तथा $\ge 5.0\text{ mm}$ होने पर ‘फसल वर्षा दिवस’ (Crop Rainy Day) कहलाता है।
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बहुविकल्पीय प्रश्न (20 Multiple Choice Questions — University & Competitive Level)

प्रश्न 1. एक सामान्य मेघ-बूंद (व्यास 20 μm) से एक मानक वर्षा-बूंद (व्यास 2000 μm या 2 mm) के निर्माण के लिए लगभग कितनी मेघ-बूंदों का आयतन मिलना आवश्यक है?
  • (A) 100 मेघ-बूंदें
  • (B) 1,000 मेघ-बूंदें
  • (C) 10,000 मेघ-बूंदें
  • (D) 10,00,000 (10⁶ / दस लाख) मेघ-बूंदें
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (D)
व्याख्या: गोले का आयतन $V \propto r^3$ होता है। चूँकि वर्षा-बूंद की त्रिज्या ($1000\ \mu\text{m}$) मेघ-बूंद की त्रिज्या ($10\ \mu\text{m}$) से $100$ गुना बड़ी है, अतः आयतन अनुपात $= 100^3 = 10^6$ ($10$ लाख मेघ-बूंदें) होता है।
प्रश्न 2. शीत एवं मिश्रित मेघों (Cold Clouds) में वर्षण निर्माण का ‘बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत’ (Bergeron-Findeisen Theory) किस मूल भौतिक तथ्य पर आधारित है?
  • (A) उप-हिमांक तापमान पर बर्फ पर संतृप्ति वाष्प दाब अतिशीतित जल से अधिक होता है
  • (B) उप-हिमांक तापमान पर बर्फ पर संतृप्ति वाष्प दाब (esi) अतिशीतित द्रव जल के संतृप्ति वाष्प दाब (esw) से कम होता है
  • (C) बादल में केवल धूल के कण आपस में जुड़ते हैं
  • (D) हिम-क्रिस्टलों का तापमान +20°C होता है
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: $0^\circ\text{C}$ से नीचे किसी भी तापमान पर बर्फ की सतह पर संतृप्ति वाष्प दाब अतिशीतित द्रव जल से कम ($e_{si} < e_{sw}$) होता है, जिससे जलवाष्प अतिशीतित बूंदों से निकलकर हिम-क्रिस्टलों पर जमा होती जाती है।
प्रश्न 3. अतिशीतित जल और बर्फ के बीच संतृप्ति वाष्प दाब का अंतर (esw − esi) किस तापमान पर सर्वाधिक होता है, जहाँ हिम-क्रिस्टलों की वृद्धि सबसे तेज होती है?
  • (A) 0°C पर
  • (B) -12°C से -15°C के मध्य
  • (C) +15°C पर
  • (D) -80°C पर
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: अतिशीतित जल और बर्फ के मध्य संतृप्ति वाष्प दाब का अंतर लगभग $-12^\circ\text{C}$ से $-15^\circ\text{C}$ पर अधिकतम ($\approx 0.27\text{ hPa}$) होता है।
प्रश्न 4. उष्ण कटिबंधीय कोष्ण मेघों (Warm Clouds: T > 0°C) में वर्षा निर्माण का ‘संघट्ट-संलयन सिद्धांत’ (Collision-Coalescence Theory) किसने प्रतिपादित किया था?
  • (A) टोर बर्गान (Tor Bergeron)
  • (B) इरविंग लैंगम्यूर (Irving Langmuir)
  • (C) एस. डुडवेनी (S. Duvdevani)
  • (D) ल्यूक हॉवर्ड (Luke Howard)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: इरविंग लैंगम्यूर (1948) ने कोष्ण मेघों ($T > 0^\circ\text{C}$) में बड़ी संग्राहक बूंदों के टकराव और संलयन तथा बूंद-विखंडन श्रृंखला अभिक्रिया का सिद्धांत दिया।
प्रश्न 5. मानक मौसम वैज्ञानिक वर्गीकरण के अनुसार ‘वर्षा’ (Rain) और ‘फुहार/बूंदाबांदी’ (Drizzle) की बूंदों को विभाजित करने वाला व्यास मानदंड क्या है?
  • (A) 0.05 mm
  • (B) 0.5 mm (500 μm)
  • (C) 2.5 mm
  • (D) 5.0 mm
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: यदि द्रव बूंदों का व्यास $0.5\text{ mm}$ ($500\ \mu\text{m}$) या उससे अधिक ($0.5-6.0\text{ mm}$) है तो उसे वर्षा (Rain) कहते हैं, और यदि व्यास $0.5\text{ mm}$ से कम है तो उसे फुहार (Drizzle) कहते हैं।
प्रश्न 6. ओलावृष्टि (Hailstorm) सदैव निम्नलिखित में से किस प्रकार के बादल से होती है?
  • (A) पक्षाभ मेघ (Cirrus Cloud)
  • (B) स्तरी मेघ (Stratus Cloud)
  • (C) कपासी-वर्षी मेघ (Cumulonimbus Cloud)
  • (D) पक्षाभ-स्तरी मेघ (Cirrostratus Cloud)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (C)
व्याख्या: ओलों के निर्माण के लिए प्रबल ऊर्ध्वाधर संवहन धाराएँ (Updrafts) अनिवार्य हैं, जो केवल विशाल कपासी-वर्षी (Cumulonimbus) मेघों में ही पाई जाती हैं।
प्रश्न 7. भारत मौसम विज्ञान विभाग (IMD) के अनुसार किसी दिन को ‘वर्षा दिवस’ (Rainy Day) घोषित करने के लिए 24 घंटों में न्यूनतम कितनी वर्षा होनी चाहिए?
  • (A) 0.1 mm या अधिक
  • (B) 1.0 mm या अधिक
  • (C) 2.5 mm या अधिक (≥ 2.5 mm)
  • (D) 10.0 mm या अधिक
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (C)
व्याख्या: IMD के अनुसार 24 घंटे में $\ge 2.5\text{ mm}$ वर्षा होने पर ‘वर्षा दिवस’ (Rainy Day) तथा $\ge 5.0\text{ mm}$ वर्षा होने पर ‘फसल वर्षा दिवस’ (Crop Rainy Day) माना जाता है।
प्रश्न 8. साइमन्स साधारण वर्षामापी (Symons’ Non-recording Rain Gauge) को स्थापित करते समय उसके कीप का ऊपरी किनारा (Rim) समतल भूमि से ठीक कितनी ऊँचाई पर रखा जाता है?
  • (A) 10 cm
  • (B) 30 cm (1 Foot)
  • (C) 100 cm (1 Meter)
  • (D) 150 cm (5 Feet)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: IMD के मानक नियमानुसार वर्षामापी के कीप का ऊपरी किनारा भूमि से ठीक $30\text{ cm}$ ($1\text{ foot}$) ऊँचा रखा जाता है ताकि जमीन से उछलकर पानी की बूंदें अंदर न गिरें और पवन विक्षोभ भी न्यूनतम रहे।
प्रश्न 9. जब वर्षा की बूंदें धरातल के ऊपर स्थित उप-हिमांक वायु परत से गुजरते हुए हवा में ही जमकर 5 mm से छोटे पारदर्शी बर्फ के छर्रों (Ice Pellets) के रूप में गिरती हैं, तो उसे क्या कहते हैं?
  • (A) सहिम वृष्टि (Sleet)
  • (B) ओस (Dew)
  • (C) कुहासा (Mist)
  • (D) विरगा (Virga)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (A)
व्याख्या: $\le 5\text{ mm}$ व्यास के जमे हुए पारदर्शी वर्षा-छर्रों (Ice Pellets) अथवा वर्षा व हिम के मिश्रण को सहिम वृष्टि (Sleet) कहते हैं।
प्रश्न 10. राजस्थान में शीत ऋतु (दिसंबर–फरवरी) में होने वाली ‘मावठ’ (Mawath) की वर्षा किस प्रकार के वर्षण तंत्र का उदाहरण है?
  • (A) दक्षिणी-पश्चिमी मानसून की पर्वतकृत वर्षा
  • (B) पश्चिमी विक्षोभों (Western Disturbances) से होने वाली शीतोष्ण चक्रवाती/वाताग्री वर्षा
  • (C) विषुवतरेखीय संवहनीय वर्षा
  • (D) कृत्रिम क्लाउड सीडिंग वर्षा
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: शीतकालीन ‘मावठ’ भूमध्य सागर से आने वाले पश्चिमी विक्षोभों (शीतोष्ण कटिबंधीय चक्रवात / वाताग्री तंत्र) से होने वाली चक्रवाती वर्षा है, जो रबी फसलों के लिए अत्यंत लाभदायक है।
प्रश्न 11. जब बादलों से गिरने वाली वर्षा की धारियाँ नीचे की शुष्क व गर्म हवा में रास्ते में ही वाष्पित हो जाती हैं और जमीन तक नहीं पहुँच पातीं, तो उन्हें क्या कहा जाता है?
  • (A) ग्लेज़ (Glaze)
  • (B) विरगा (Virga)
  • (C) राइम (Rime)
  • (D) ग्रौपेल (Graupel)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: धरातल पर पहुँचे बिना हवा में ही वाष्पित हो जाने वाली वर्षा की लटकती धारियों को ‘विरगा’ (Virga) कहते हैं।
प्रश्न 12. कृषि मौसम वेधशालाओं में वर्षा की तीव्रता एवं समय का स्वतः ग्राफ (Pluviograph) बनाने के लिए IMD द्वारा प्रयुक्त मानक स्वतः अभिलेखी वर्षामापी कौन-सा है?
  • (A) साइमन्स वर्षामापी (Symons’ Rain Gauge)
  • (B) प्राकृतिक साइफन स्वतः अभिलेखी वर्षामापी (Natural Syphon Recording Rain Gauge)
  • (C) डुडवेनी ऑप्टिकल गेज (Duvdevani Optical Gauge)
  • (D) स्टीवेंसन स्क्रीन (Stevenson Screen)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: साइमन्स वर्षामापी अ-अभिलेखी (Non-recording) है, जबकि प्राकृतिक साइफन वर्षामापी (Natural Syphon / Float Type Gauge) मानक स्वतः अभिलेखी वर्षामापी है जो प्रत्येक $10\text{ mm}$ पर साइफन क्रिया करता है।
प्रश्न 13. यदि किसी 1 हेक्टेयर (10,000 m²) क्षेत्रफल के खेत में 10 mm वर्षा होती है, तो खेत में गिरे कुल जल का आयतन कितने लीटर होगा?
  • (A) 1,000 लीटर
  • (B) 10,000 लीटर
  • (C) 1,00,000 लीटर (एक लाख लीटर)
  • (D) 10,00,000 लीटर
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (C)
व्याख्या: $1\text{ ha}$ पर $1\text{ mm}$ वर्षा $= 10\text{ m}^3 = 10,000\text{ Litres}$। अतः $10\text{ mm}$ वर्षा $= 10 \times 10,000 = 1,00,000\text{ Litres}$ ($100\text{ m}^3$)।
प्रश्न 14. पर्वत श्रृंखला के जिस ढाल पर आर्द्र हवाएँ नीचे उतरती हैं और रुद्धोष्म तापन के कारण जहाँ अत्यंत कम वर्षा होती है, उस क्षेत्र को क्या कहते हैं?
  • (A) पवन-अभिमुख क्षेत्र (Windward Zone)
  • (B) वृष्टि-छाया क्षेत्र (Rain-Shadow Zone / Leeward Side)
  • (C) अभिसरण क्षेत्र (Convergence Zone)
  • (D) वाताग्री क्षेत्र (Frontal Zone)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: पर्वत के पवन-विमुख ढाल (Leeward Slope) पर हवा नीचे उतरते समय रुद्धोष्म संपीडन से गर्म हो जाती है और सापेक्षिक आर्द्रता घटने से वर्षा नहीं होती; इसे वृष्टि-छाया प्रदेश (Rain-shadow Zone) कहते हैं।
प्रश्न 15. निम्नलिखित में से कौन-सा ‘वर्षण’ (Precipitation) की श्रेणी में शामिल नहीं किया जाता है?
  • (A) फुहार (Drizzle)
  • (B) ओस (Dew)
  • (C) सहिम वृष्टि (Sleet)
  • (D) ओला (Hail)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: फुहार, सहिम वृष्टि और ओला बादलों से गुरुत्वाकर्षण के अधीन नीचे गिरते हैं अतः वर्षण हैं; जबकि ओस (Dew) धरातल की ठंडी वस्तुओं पर सीधे जलवाष्प के संघनन से जमती है, ऊपर से नहीं गिरती।
प्रश्न 16. ओले (Hailstone) को काटने पर उसमें पारदर्शी और अपारदर्शी बर्फ की एकांतर संकेंद्रित परतें (Concentric Layers) क्यों दिखाई देती हैं?
  • (A) ओले में धूल और पानी की परतें होने से
  • (B) कपासी-वर्षी मेघ में प्रबल Updrafts द्वारा ओले के बार-बार हिमांक स्तर के ऊपर-नीचे (Wet एवं Dry Growth क्षेत्रों में) चक्कर लगाने से
  • (C) सूर्य की पराबैंगनी किरणों के प्रभाव से
  • (D) ओले के जमीन से बार-बार टकराने से
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: कपासी-वर्षी बादल में ओला जब कम ठंडे भाग में धीमे जमता है तो पारदर्शी परत (Wet Growth) और जब ऊपरी अति-ठंडे भाग में तेजी से जमता है तो हवा के बुलबुलों वाली अपारदर्शी सफेद परत (Dry Growth) बनती है।
प्रश्न 17. मानचित्र पर समान मात्रा में वर्षा प्राप्त करने वाले स्थानों को जोड़ने वाली रेखा क्या कहलाती है?
  • (A) समदाब रेखा (Isobar)
  • (B) समताप रेखा (Isotherm)
  • (C) समवर्षा रेखा (Isohyet)
  • (D) सममेघ रेखा (Isoneph)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (C)
व्याख्या: समान वर्षा वाले स्थानों को मिलाने वाली रेखा समवर्षा रेखा (Isohyet) कहलाती है।
प्रश्न 18. औसतन कितने सेंटीमीटर ताजा हिमपात (Fresh Snowfall) पिघलने पर 1 सेंटीमीटर (10 mm) द्रव वर्षा जल के समतुल्य होता है?
  • (A) 1 cm हिम
  • (B) 2 cm हिम
  • (C) 10 से 12 cm हिम
  • (D) 100 cm हिम
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (C)
व्याख्या: ताजा हिम का औसत घनत्व जल का लगभग दसवाँ भाग ($0.1\text{ g/cm}^3$) होता है, अतः $10$ से $12\text{ cm}$ हिम की परत पिघलने पर $1\text{ cm}$ ($10\text{ mm}$) द्रव जल के बराबर होती है।
प्रश्न 19. जब किसी छोटे क्षेत्र में मात्र 1 घंटे में 100 mm (10 cm) या उससे अधिक तीव्र मूसलाधार वर्षा हो जाती है, तो इस घटना को मौसम विज्ञान में क्या कहते हैं?
  • (A) फुहार (Drizzle)
  • (B) मेघ प्रस्फोट या बादल फटना (Cloudburst)
  • (C) सहिम वृष्टि (Sleet)
  • (D) हल्की बौछार (Light Shower)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: किसी सीमित क्षेत्र में $\ge 100\text{ mm/hour}$ की अत्यधिक तीव्र वर्षा को मेघ प्रस्फोट या बादल फटना (Cloudburst) कहा जाता है।
प्रश्न 20. कुल वर्षा में से सतही अपवाह (Runoff) और गहरे अंतःस्रवण (Deep Percolation) को घटाने के बाद फसल के जड़ क्षेत्र में संग्रहित और पौधे के उपयोग में आने वाले वर्षा भाग को क्या कहते हैं?
  • (A) संभावित वर्षा (Potential Rainfall)
  • (B) प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall)
  • (C) कृत्रिम वर्षा (Artificial Rainfall)
  • (D) विरगा वर्षा (Virga Rainfall)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (View Answer)
सही उत्तर: (B)
व्याख्या: कुल वर्षा का वह उपयोगी अंश जो जड़ क्षेत्र में रुककर फसल की वाष्पन-वाष्पोत्सर्जन (ET) आवश्यकता को पूरा करता है, प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall) कहलाता है।
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विस्तृत प्रश्न बैंक (Comprehensive Examination Question Bank with Solutions)

A. रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए (Fill in the Blanks — 10 Questions)

  1. शीत एवं मिश्रित मेघों में वर्षण निर्माण का हिम-क्रिस्टल सिद्धांत __________ द्वारा प्रतिपादित किया गया था।
    उत्तर देखें
    बर्गान एवं फिंडाइसेन (Bergeron and Findeisen, 1933/1938)
  2. कोष्ण मेघों ($T > 0^\circ\text{C}$) में वर्षण की व्याख्या __________ सिद्धांत द्वारा की जाती है।
    उत्तर देखें
    संघट्ट-संलयन (Collision-Coalescence / Langmuir)
  3. वर्षा (Rain) की बूंदों का मानक व्यास __________ से अधिक होता है, जबकि फुहार (Drizzle) की बूंदों का व्यास इससे कम होता है।
    उत्तर देखें
    0.5 मिलीमीटर (500 μm)
  4. ओलावृष्टि (Hailstorm) केवल __________ मेघों से ही होती है।
    उत्तर देखें
    कपासी-वर्षी (Cumulonimbus – Cb)
  5. भारत मौसम विज्ञान विभाग (IMD) के अनुसार, एक ‘वर्षा दिवस’ (Rainy Day) के लिए 24 घंटों में कम से कम __________ वर्षा होनी चाहिए।
    उत्तर देखें
    2.5 मिलीमीटर (≥ 2.5 mm)
  6. साइमन्स वर्षामापी के कीप का ऊपरी किनारा समतल भूमि से ठीक __________ की ऊँचाई पर रखा जाता है।
    उत्तर देखें
    30 सेंटीमीटर (1 फुट)
  7. मानचित्र पर समान वर्षा वाले स्थानों को मिलाने वाली रेखा को __________ कहते हैं।
    उत्तर देखें
    समवर्षा रेखा (Isohyet)
  8. अतिशीतित वर्षा-बूंदों के ठंडी धरातलीय वस्तुओं से टकराते ही काँच जैसी पारदर्शी बर्फ की परत में जमने को __________ कहते हैं।
    उत्तर देखें
    ग्लेज़ या हिमांक वर्षा (Glaze / Freezing Rain)
  9. पर्वत के पवन-विमुख ढाल (Leeward Slope) पर जहाँ हवा नीचे उतरने से अत्यंत कम वर्षा होती है, उसे __________ कहते हैं।
    उत्तर देखें
    वृष्टि-छाया क्षेत्र (Rain-Shadow Area)
  10. कृषि की दृष्टि से जिस दिन 24 घंटे में __________ या अधिक वर्षा होती है, उसे ‘फसल वर्षा दिवस’ (Crop Rainy Day) कहते हैं।
    उत्तर देखें
    5.0 मिलीमीटर (≥ 5.0 mm)

B. अति लघु उत्तरात्मक प्रश्न (Very Short Answer Questions — 10 Questions, 1–2 Lines)

  1. वर्षण (Precipitation) को परिभाषित कीजिए।
    उत्तर देखें
    वायुमंडलीय मेघों से संघनित जल का गुरुत्वाकर्षण के अधीन किसी भी द्रव (वर्षा, फुहार) अथवा ठोस (हिमपात, सहिम वृष्टि, ओला) रूप में पृथ्वी के धरातल पर गिरना वर्षण कहलाता है।
  2. अतिशीतित जल-बूंदें (Supercooled Water Droplets) क्या हैं?
    उत्तर देखें
    मेघों में $0^\circ\text{C}$ से $-40^\circ\text{C}$ तापमान के बीच हिमीकरण नाभिकों के अभाव में बिना बर्फ में जमे द्रव अवस्था में रहने वाली जल-बूंदें अतिशीतित जल-बूंदें कहलाती हैं।
  3. सहिम वृष्टि (Sleet) किसे कहते हैं?
    उत्तर देखें
    धरातल के ऊपर स्थित उप-हिमांक ठंडी वायु परत से गुजरते हुए वर्षा की बूंदों का हवा में ही पुनः जमकर $\le 5\text{ mm}$ व्यास के पारदर्शी बर्फीले छर्रों के रूप में गिरना (अथवा वर्षा व हिम का मिश्रण) सहिम वृष्टि कहलाता है।
  4. ‘विरगा’ (Virga) क्या है?
    उत्तर देखें
    शुष्क क्षेत्रों में बादलों से गिरने वाली वर्षा की वे धारियाँ जो धरातल पर पहुँचने से पहले ही नीचे की गर्म व शुष्क हवा में वाष्पित हो जाती हैं, विरगा कहलाती हैं।
  5. प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall) की परिभाषा लिखिए।
    उत्तर देखें
    कुल वर्षा का वह भाग जो सतही अपवाह व गहरे रिसाव के बाद पौधों के जड़ क्षेत्र में संग्रहित रहता है और फसल की जल-माँग (ET) की पूर्ति में काम आता है, प्रभावी वर्षा कहलाता है।
  6. ग्रौपेल (Graupel / Soft Hail) क्या होता है?
    उत्तर देखें
    हिम-क्रिस्टलों पर अतिशीतित जल-बूंदों के जमने (Riming) से बनी $2\text{ mm}$ से $5\text{ mm}$ व्यास की सफेद, अपारदर्शी व भुरभुरी नरम बर्फ की गोलियाँ ग्रौपेल (Soft Hail) कहलाती हैं।
  7. मेघ प्रस्फोट (Cloudburst) का मानक मापदंड क्या है?
    उत्तर देखें
    जब किसी सीमित भौगोलिक क्षेत्र ($20-30\text{ km}^2$) में मात्र 1 घंटे में $100\text{ mm}$ ($10\text{ cm}$) या उससे अधिक मूसलाधार वर्षा होती है, तो उसे मेघ प्रस्फोट या बादल फटना कहते हैं।
  8. साइमन्स वर्षामापी के संग्राहक कीप (Collector Funnel) का मानक व्यास कितना होता है?
    उत्तर देखें
    पारंपरिक साइमन्स वर्षामापी के कीप का मानक व्यास $12.7\text{ cm}$ ($5\text{ inch}$, क्षेत्रफल $126.7\text{ cm}^2$) होता है।
  9. राजस्थान में अरावली पर्वतमाला के होते हुए भी पश्चिमी राजस्थान में पर्वतकृत वर्षा क्यों नहीं होती?
    उत्तर देखें
    क्योंकि अरावली पर्वतमाला का विस्तार दक्षिण-पश्चिम से उत्तर-पूर्व की ओर अरब सागर की मानसूनी हवाओं के समानांतर है, जिससे हवाओं को रोकने वाला अवरोध नहीं बन पाता।
  10. मावठ (Mawath) क्या है और यह किस फसल ऋतु के लिए लाभदायक है?
    उत्तर देखें
    शीत ऋतु में पश्चिमी विक्षोभों (शीतोष्ण चक्रवातों) से उत्तर-पश्चिमी भारत व राजस्थान में होने वाली वर्षा ‘मावठ’ कहलाती है, जो रबी फसलों (गेहूँ, चना, सरसों) के लिए अत्यंत लाभदायक है।

C. लघु उत्तरात्मक प्रश्न (Short Answer Questions — 8 Questions, 60–80 Words)

  1. “आकाश में दिखने वाले सभी बादल वर्षा नहीं करते।” इस कथन का वैज्ञानिक कारण स्पष्ट कीजिए।
    उत्तर देखें
    सामान्य मेघ-बूंदों (Cloud Droplets) का व्यास मात्र $10$ से $20\ \mu\text{m}$ होता है और उनकी अंतिम पतन गति मात्र $1\text{ cm/sec}$ होती है, जिसे बादल की हल्की ऊर्ध्वाधर वायु धाराएँ (Updrafts) ऊपर ही रोके रखती हैं। यदि वे नीचे गिरें भी तो धरातल तक पहुँचने से पहले ही शुष्क हवा में वाष्पित हो जाती हैं। वर्षा होने के लिए लगभग $10^6$ (दस लाख) सूक्ष्म मेघ-बूंदों का बर्गान-फिंडाइसेन या संघट्ट-संलयन प्रक्रिया द्वारा मिलकर $0.5\text{ mm}$ से $2\text{ mm}$ व्यास की भारी वर्षा-बूंद बनाना अनिवार्य है; जिन बादलों में ये दोनों प्रक्रियाएँ सक्रिय नहीं होतीं, वे वर्षा नहीं करते।
  2. बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत (Bergeron-Findeisen Theory) को संक्षेप में समझाइए।
    उत्तर देखें
    टोर बर्गान (1933) व फिंडाइसेन (1938) के अनुसार शीत/मिश्रित मेघों ($-10^\circ\text{C}$ से $-30^\circ\text{C}$) में अतिशीतित जल-बूंदें और हिम-क्रिस्टल एक साथ रहते हैं। समान उप-हिमांक तापमान पर बर्फ की सतह पर संतृप्ति वाष्प दाब अतिशीतित द्रव जल की तुलना में कम ($e_{si} < e_{sw}$) होता है। परिणामस्वरूप जब हवा जल के सापेक्ष 100% संतृप्त होती है, तब वह बर्फ के सापेक्ष अति-संतृप्त होती है। अतः अतिशीतित जल-बूंदें वाष्पित होती जाती हैं और उनका जलवाष्प हिम-क्रिस्टलों पर जमा होकर उन्हें बड़ा करता है, जो नीचे गिरकर हिमपात या पिघलकर वर्षा करते हैं।
  3. कोष्ण मेघों में लैंगम्यूर के संघट्ट-संलयन सिद्धांत (Collision-Coalescence Theory) की कार्यविधि लिखिए।
    उत्तर देखें
    उष्ण कटिबंध के जिन कोष्ण बादलों का तापमान पूरे बादल में $0^\circ\text{C}$ से अधिक रहता है, उनमें विशाल आर्द्रताग्राही नमक कणों (Giant $\text{NaCl}$ Nuclei) पर बड़ी संग्राहक बूंदें (Collector Drops, व्यास $40-100\ \mu\text{m}$) बनती हैं। इन बड़ी बूंदों का पतन वेग छोटी मेघ-बूंदों ($20\ \mu\text{m}$) से अधिक होने के कारण ये गिरते और Updrafts में उठते समय मार्ग की छोटी बूंदों से टकराती हैं (Collision) और उन्हें अपने में मिला लेती हैं (Coalescence)। $5-6\text{ mm}$ से बड़ी होने पर बूंद टूटकर श्रृंखला अभिक्रिया से भारी वर्षा करती है।
  4. ओलावृष्टि (Hail) कैसे बनती है? ओले में संकेंद्रित परतें क्यों पाई जाती हैं?
    उत्तर देखें
    ओलावृष्टि केवल तीव्र ऊर्ध्वाधर संवहन धाराओं (Updrafts: $50-100\text{ km/hr}$) वाले कपासी-वर्षी मेघों (Cumulonimbus) में बनती है। जब बर्फ का भ्रूण कण बादल के निचले कम ठंडे भाग ($0^\circ\text{C}$ से $-10^\circ\text{C}$) से गुजरता है, तो अतिशीतित जल धीरे-धीरे जमकर पारदर्शी परत (Wet Growth) बनाता है। जब Updraft उसे बादल के ऊपरी अति-ठंडे भाग ($-20^\circ\text{C}$ से $-40^\circ\text{C}$) में उछालता है, तो सूक्ष्म बूंदें हवा के बुलबुलों सहित तुरंत जमकर अपारदर्शी सफेद परत (Dry Growth) बनाती हैं। बार-बार चक्कर लगाने से प्याज जैसी संकेंद्रित परतें बन जाती हैं।
  5. पर्वतकृत वर्षा (Orographic Rainfall) एवं वृष्टि-छाया क्षेत्र (Rain-Shadow Area) को उदाहरण सहित समझाइए।
    उत्तर देखें
    जब जलवाष्प से लदी आर्द्र पवन किसी पर्वत अवरोध से टकराकर पवन-अभिमुख ढाल (Windward Slope) के सहारे ऊपर उठती है, तो रुद्धोष्म शीतलन से संघनन होकर उस ढाल पर भारी वर्षा होती है जिसे पर्वतकृत वर्षा कहते हैं (जैसे पश्चिमी घाट के पश्चिमी ढाल पर महाबलेश्वर में $600\text{ cm}$ वर्षा)। पर्वत पार कर जब हवा पवन-विमुख ढाल (Leeward Slope) पर नीचे उतरती है, तो रुद्धोष्म संपीडन से गर्म व असंतृप्त हो जाती है जिससे वहाँ बहुत कम वर्षा होती है; इसे वृष्टि-छाया क्षेत्र (जैसे पुणे, $70\text{ cm}$) कहते हैं।
  6. साइमन्स वर्षामापी (Symons’ Rain Gauge) की स्थापना में किन-किन मानक सावधानियों का पालन किया जाता है?
    उत्तर देखें
    (1) वर्षामापी को समतल एवं खुली भूमि पर $60 \times 60 \times 60\text{ cm}$ के पक्के आधार में पूर्णतः ऊर्ध्वाधर स्थापित किया जाता है; (2) इसके कीप का ऊपरी किनारा (Rim) जमीन से ठीक $30\text{ cm}$ ($1\text{ foot}$) ऊँचा होना चाहिए ताकि जमीन से पानी के छींटे अंदर न जाएँ; (3) किसी भी भवन या वृक्ष से उसकी ऊँचाई के कम से कम दोगुनी ($2H$) से चार गुनी ($4H$) दूरी होनी चाहिए; (4) पशुओं से सुरक्षा हेतु चारों ओर कँटीले तार की बाड़ लगानी चाहिए।
  7. प्राकृतिक साइफन स्वतः अभिलेखी वर्षामापी (Natural Syphon Recording Rain Gauge) के कार्य सिद्धांत एवं लाभ लिखिए।
    उत्तर देखें
    इसमें कीप से एकत्रित वर्षा जल एक फ्लोट कक्ष (Float Chamber) में जाता है जिसमें एक हल्का तांबे का फ्लोट तैरता है। जल स्तर उठने पर फ्लोट की छड़ से जुड़ी कलम घड़ी से घूमते ड्रम के चार्ट पर ऊपर उठती रेखा खींचती है। ठीक $10\text{ mm}$ वर्षा भरने पर साइफन नली सक्रिय होकर सारा जल बाहर निकाल देती है और कलम शून्य पर लौट आती है। इससे कुल वर्षा के साथ-साथ वर्षा के प्रारंभ/समाप्ति का सटीक समय और वर्षा की तीव्रता ($\text{mm/hr}$) भी ज्ञात हो जाती है।
  8. खड़ी फसलों और फलों के बागों में ओलावृष्टि (Hailstorm) से होने वाली क्षति को कम करने के उपाय लिखिए।
    उत्तर देखें
    (1) सेब, अनार, पपीता एवं सब्जियों के उद्यानों पर एचडीपीई एंटी-हेल नेट (Anti-Hail Nets) लगाना; (2) मौसम पूर्वानुमान के अनुसार परिपक्व रबी फसलों की तुरंत कटाई कर थ्रेशिंग करना या तिरपाल से ढकना; (3) ओलावृष्टि से आंशिक क्षतिग्रस्त हरी फसलों में पुनर्वृद्धि व कवक संक्रमण रोकने हेतु तुरंत $1-2\%$ यूरिया + $0.2\%$ मैनकोजेब/कार्बेन्डाजिम का छिड़काव करना; (4) बागों में टूटी शाखाओं की कटाई कर बोर्डो पेस्ट लगाना।

D. अंतर स्पष्ट कीजिए (Differentiate Between — 4 Pairs)

  1. वर्षा (Rain) एवं फुहार/बूंदाबांदी (Drizzle):
    उत्तर देखें
    • बूंद का आकार: वर्षा में जल-बूंदों का व्यास $0.5\text{ mm}$ से $6.0\text{ mm}$ होता है; जबकि फुहार (Drizzle) में बूंदों का व्यास $0.5\text{ mm}$ से कम ($0.1-0.5\text{ mm}$) होता है।
    • मेघ एवं पतन गति: वर्षा वर्षा-स्तरी (Ns) व कपासी-वर्षी (Cb) मेघों से तेज गति ($4-9\text{ m/s}$) से गिरती है; जबकि फुहार कम ऊँचाई वाले स्तरी (Stratus) मेघों से बहुत धीमी गति ($<1\text{ m/s}$, तीव्रता $<1\text{ mm/hr}$) से गिरती है।
  2. सहिम वृष्टि (Sleet) एवं ओलावृष्टि (Hail):
    उत्तर देखें
    • आकार एवं संरचना: सहिम वृष्टि (Sleet) $\le 5\text{ mm}$ व्यास के छोटे पारदर्शी बर्फ के छर्रे हैं जिनमें संकेंद्रित परतें नहीं होतीं; जबकि ओले (Hail) $5\text{ mm}$ से $> 50\text{ mm}$ व्यास के कठोर बर्फ के गोले हैं जिनमें एकांतर पारदर्शी व अपारदर्शी संकेंद्रित परतें होती हैं।
    • उत्पत्ति एवं ऋतु: सहिम वृष्टि शीत ऋतु में वाताग्री तापीय व्युत्क्रमण परतों से बनती है; जबकि ओलावृष्टि बसंत व ग्रीष्म ऋतु में कपासी-वर्षी (Cb) मेघों के तीव्र Updrafts से बनती है।
  3. हिमपात (Snow) एवं ओला (Hail):
    उत्तर देखें
    • निर्माण प्रक्रिया: हिमपात जलवाष्प के सीधे निक्षेपण (Deposition at $T < 0^\circ\text{C}$) से बने कोमल, षट्कोणीय रुई जैसे हिम-फायों (Snowflakes) का गिरना है; जबकि ओला अतिशीतित जल-बूंदों के बार-बार जमने (Accretion) से बना कठोर पत्थर जैसा बर्फ का ढेला है।
    • फसलों पर प्रभाव: हिमपात शीतोष्ण फलों (सेब) की शीतलन आवश्यकता पूरी करता है व मृदा नमी बढ़ाता है; जबकि ओलावृष्टि प्रत्येक फसल को यांत्रिक रूप से तोड़कर नष्ट कर देती है।
  4. अ-अभिलेखी वर्षामापी (Non-recording Rain Gauge) एवं स्वतः अभिलेखी वर्षामापी (Self-recording Rain Gauge):
    उत्तर देखें
    • सूचना: अ-अभिलेखी वर्षामापी (Symons’ Gauge) केवल पिछले 24 घंटों की कुल वर्षा की गहराई ($\text{mm}$) बताता है; जबकि स्वतः अभिलेखी वर्षामापी (Natural Syphon Gauge) कुल वर्षा के साथ-साथ वर्षा के प्रारंभ/समाप्ति का समय और वर्षा की तीव्रता ($\text{mm/hr}$) का सतत ग्राफ भी देता है।
    • संरचना: अ-अभिलेखी में केवल कीप, बोतल व मापक जार होता है; जबकि स्वतः अभिलेखी में फ्लोट कक्ष, साइफन नली, घड़ी से घूमता ड्रम और रिकॉर्डिंग पेन होता है।

E. टिप्पणी लिखिए / व्याख्या कीजिए (Explain / Describe — 6 Questions)

  1. बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत (Bergeron-Findeisen Ice Crystal Theory)।
    उत्तर देखें
    अनुभाग 4.1(1) एवं चित्र 11.1(A) के अनुसार शीत मेघों में अतिशीतित जल व हिम-क्रिस्टल सह-अस्तित्व, $e_{sw} > e_{si}$ संबंध, $-12^\circ\text{C}$ से $-15^\circ\text{C}$ पर तीव्र वृद्धि, अभिवृद्धि (Accretion) एवं समूहन (Aggregation) की सविस्तार व्याख्या करें।
  2. लैंगम्यूर का संघट्ट-संलयन सिद्धांत एवं बूंद-विखंडन श्रृंखला अभिक्रिया (Langmuir Chain Reaction)।
    उत्तर देखें
    अनुभाग 4.1(2) एवं चित्र 11.1(B) के अनुसार कोष्ण मेघों ($T > 0^\circ\text{C}$) में विशाल नाभिकों पर बनी संग्राहक बूंदों द्वारा छोटी बूंदों के संलयन और $5-6\text{ mm}$ व्यास पर बूंद टूटने से होने वाली श्रृंखला अभिक्रिया का वर्णन करें।
  3. वायुमंडलीय तापीय प्रोफाइल के आधार पर वर्षा, हिमांक वर्षा (Glaze), सहिम वृष्टि (Sleet) एवं हिमपात में अंतर।
    उत्तर देखें
    चित्र 11.2 के चारों स्तंभों का आरेख बनाकर कोष्ण परत ($T > 0^\circ\text{C}$) और उप-हिमांक परत ($T < 0^\circ\text{C}$) की मोटाई के आधार पर चारों रूपों की उत्पत्ति स्पष्ट करें।
  4. संवहनीय, पर्वतकृत एवं चक्रवाती वर्षा की कार्यविधि और भारतीय कृषि में महत्त्व।
    उत्तर देखें
    अनुभाग 4.3 एवं सारणी 8.3 के अनुसार तीनों आनुवंशिक प्रकारों, पश्चिमी घाट व अरावली के उदाहरण तथा पश्चिमी विक्षोभ से होने वाली ‘मावठ’ के महत्त्व का वर्णन करें।
  5. साइमन्स वर्षामापी (Symons’ Rain Gauge) की संरचना, स्थापना नियम एवं मापन विधि।
    उत्तर देखें
    अनुभाग 4.4(1) एवं चित्र 11.3(B) के अनुसार $12.7\text{ cm}$ कीप व्यास, $30\text{ cm}$ Rim ऊँचाई, $2H-4H$ दूरी नियम, प्रातः 08:30 IST पठन तथा IMD के वर्षा दिवस ($\ge 2.5\text{ mm}$) मानक की व्याख्या करें।
  6. प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall) को प्रभावित करने वाले कारक एवं इसे बढ़ाने के शस्य वैज्ञानिक उपाय।
    उत्तर देखें
    अनुभाग 9.1 एवं सूत्र $P_{\text{eff}} = P – (R + D)$ के आधार पर वर्षा की तीव्रता, भूमि ढाल, मृदा गठन व वनस्पति आवरण का प्रभाव तथा समोच्च खेती, मेड़बंदी व पलवार द्वारा इसे बढ़ाने के उपाय लिखें।

F. दीर्घ उत्तरात्मक प्रश्न (Long Answer Questions — 5 Detailed Answer Frameworks)

  1. वर्षण (Precipitation) क्या है? मेघों से वर्षण निर्माण के ‘बर्गान-फिंडाइसेन हिम-क्रिस्टल सिद्धांत’ एवं ‘लैंगम्यूर के संघट्ट-संलयन सिद्धांत’ का सचित्र एवं तुलनात्मक वर्णन कीजिए।
    उत्तर की रूपरेखा देखें
    उत्तर संरचना: (1) वर्षण की परिभाषा एवं मेघ-बूंद ($20\ \mu\text{m}$) बनाम वर्षा-बूंद ($2000\ \mu\text{m}$, $10^6$ आयतन अनुपात); (2) बर्गान-फिंडाइसेन सिद्धांत (शीत मेघ, $e_{sw} > e_{si}$, निक्षेपण, अभिवृद्धि व समूहन); (3) संघट्ट-संलयन सिद्धांत (कोष्ण मेघ, संग्राहक बूंदें, लैंगम्यूर श्रृंखला अभिक्रिया); (4) चित्र 11.1 का नामांकित आरेख एवं सारणी 8.1 द्वारा तुलना।
  2. वर्षण के विभिन्न भौतिक रूपों—वर्षा (Rain), फुहार (Drizzle), हिमपात (Snow), सहिम वृष्टि (Sleet), हिमांक वर्षा (Glaze) एवं ओलावृष्टि (Hail)—की निर्माण प्रक्रिया, बूंद/कण आकार तथा कृषि पर पड़ने वाले प्रभावों का विस्तारपूर्वक वर्णन कीजिए।
    उत्तर की रूपरेखा देखें
    उत्तर संरचना: (1) द्रव एवं ठोस वर्षण का वर्गीकरण; (2) सभी 6 रूपों का आकार, मेघ स्रोत व तापीय प्रोफाइल सहित वर्णन (चित्र 11.2 एवं 11.3A); (3) तुलनात्मक सारणी 8.2; (4) हिमपात के लाभ तथा ओलावृष्टि से रबी फसलों की क्षति व बचाव।
  3. उत्पत्ति के आधार पर वर्षा के तीनों प्रकारों (संवहनीय, पर्वतकृत एवं चक्रवाती/वाताग्री वर्षा) का सचित्र वर्णन कीजिए तथा भारतीय एवं राजस्थानी कृषि में इनके योगदान की विवेचना कीजिए।
    उत्तर की रूपरेखा देखें
    उत्तर संरचना: (1) संवहनीय वर्षा (प्रक्रिया, मेघ एवं मानसून-पूर्व वर्षा); (2) पर्वतकृत वर्षा (पवन-अभिमुख ढाल बनाम वृष्टि-छाया क्षेत्र, पश्चिमी घाट एवं अरावली का समानांतर अभिविन्यास); (3) चक्रवाती/वाताग्री वर्षा (पश्चिमी विक्षोभ एवं रबी फसलों में ‘मावठ’); (4) सारणी 8.3।
  4. कृषि मौसम वेधशाला में वर्षा का मापन कैसे किया जाता है? साइमन्स साधारण वर्षामापी एवं प्राकृतिक साइफन स्वतः अभिलेखी वर्षामापी की संरचना, स्थापना के मानक नियमों एवं कार्यविधि का सचित्र वर्णन कीजिए।
    उत्तर की रूपरेखा देखें
    उत्तर संरचना: (1) वर्षा मापन का सिद्धांत एवं सूत्र $R = V/A$; (2) साइमन्स वर्षामापी की संरचना व चित्र 11.3(B); (3) IMD स्थापना मानक ($30\text{ cm}$ Rim ऊँचाई, $2H-4H$ दूरी, 08:30 IST पठन); (4) प्राकृतिक साइफन वर्षामापी की फ्लोट एवं साइफन कार्यविधि; (5) वर्षा दिवस ($\ge 2.5\text{ mm}$) एवं फसल वर्षा दिवस ($\ge 5.0\text{ mm}$)।
  5. ओलावृष्टि (Hailstorm) के निर्माण की ऊष्मागतिकी प्रक्रिया को समझाते हुए कपासी-वर्षी मेघ में ओले की संकेंद्रित परतों के बनने का कारण स्पष्ट कीजिए तथा उद्यानिकी व रबी फसलों में ओलावृष्टि प्रबंधन के उपाय लिखिए।
    उत्तर की रूपरेखा देखें
    उत्तर संरचना: (1) ओले की परिभाषा व आकार ($\ge 5\text{ mm}$); (2) कपासी-वर्षी मेघ में प्रबल Updrafts की भूमिका; (3) Wet Growth (पारदर्शी परत) एवं Dry Growth (अपारदर्शी परत) चक्र (प्रवाह चार्ट 7.2 एवं चित्र 11.3A); (4) फसलों में यांत्रिक क्षति एवं बचाव (Anti-hail Nets, त्वरित कटाई, यूरिया + कवकनाशी छिड़काव)।
14

विगत परीक्षा पैटर्न आधारित अभ्यास प्रश्न (PYQ-Pattern Practice Questions)

पारदर्शी अकादमिक सूचना (Academic Disclosure Note)

नीचे दिए गए प्रश्न SKNAU Jobner, MPUAT Udaipur, SKRAU Bikaner, AU Jodhpur, AU Kota एवं ICAR JRF/Pre-PG की कृषि मौसम विज्ञान (AGMET 311) परीक्षाओं के वास्तविक प्रश्न-पत्र पैटर्न पर आधारित PYQ-Pattern Practice Questions हैं।

  1. [Part-A: Definitions — 2 Marks Each] निम्नलिखित को परिभाषित कीजिए: (a) सहिम वृष्टि (Sleet), (b) वर्षा दिवस (Rainy Day — IMD), (c) वृष्टि-छाया क्षेत्र (Rain-Shadow Area), (d) प्रभावी वर्षा (Effective Rainfall)।
    आदर्श उत्तर बिंदु देखें
    अनुभाग 3 (बिंदु 8 व 11), अनुभाग 4.3(2) एवं अनुभाग 9.1 के अनुसार सटीक मानक परिभाषाएँ लिखें।
  2. [Part-B: Difference — 4 Marks] ‘बर्गान-फिंडाइसेन सिद्धांत’ (Cold Cloud Theory) एवं ‘संघट्ट-संलयन सिद्धांत’ (Warm Cloud Theory) में चार प्रमुख अंतर लिखिए।
    आदर्श उत्तर बिंदु देखें
    सारणी 8.1 से प्रतिपादक, मेघ तापमान ($<0^\circ\text{C}$ बनाम $>0^\circ\text{C}$), अवयव (बर्फ+अतिशीतित जल बनाम केवल द्रव बूंदें) एवं भौतिक नियम ($e_{sw} > e_{si}$ बनाम टकराव व विलय) के अंतर लिखें।
  3. [Part-B: Short Note — 4 Marks] ओलावृष्टि (Hail) के निर्माण की प्रक्रिया एवं ओले की आंतरिक संरचना पर संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए।
    आदर्श उत्तर बिंदु देखें
    कपासी-वर्षी मेघ (Cb), प्रबल Updrafts, $5-50\text{ mm}$ आकार तथा Wet Growth (पारदर्शी परत) व Dry Growth (अपारदर्शी सफेद परत) से बनने वाली एकांतर संकेंद्रित परतों का चित्र सहित वर्णन करें।
  4. [Part-C: Analytical — 5 Marks] “अतिशीतित जल और बर्फ का सह-अस्तित्व शीत मेघों में तीव्र वर्षण की कुंजी है।” इस कथन की वैज्ञानिक पुष्टि कीजिए।
    आदर्श उत्तर बिंदु देखें
    क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध के अनुसार $T < 0^\circ\text{C}$ पर $e_{sw} > e_{si}$ होने तथा $-12^\circ\text{C}$ से $-15^\circ\text{C}$ पर अधिकतम वाष्प दाब प्रवणता बनने से अतिशीतित बूंदों के वाष्पित होकर हिम-क्रिस्टलों पर निक्षेपित होने की क्रियाविधि स्पष्ट करें।
  5. [Part-D: Long Essay — 10 Marks] वर्षण के विभिन्न रूपों (वर्षा, फुहार, हिमपात, सहिम वृष्टि एवं ओलावृष्टि) को परिभाषित कीजिए। उत्पत्ति के आधार पर वर्षा के तीनों प्रकारों (संवहनीय, पर्वतकृत एवं चक्रवाती) का सचित्र वर्णन करते हुए साइमन्स वर्षामापी द्वारा वर्षा मापन की विधि लिखिए।
    आदर्श उत्तर बिंदु देखें
    अनुभाग 4.2, 4.3 एवं 4.4 का समन्वित उत्तर चित्र 11.2 व 11.3(B) तथा सारणी 8.2 व 8.3 सहित लिखें।
  6. [Competitive / JRF Numerical — 4 Marks] एक साइमन्स वर्षामापी के संग्राहक कीप का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल $125\text{ cm}^2$ है। यदि 2 घंटे के एक तूफान में बोतल में $375\text{ cm}^3$ जल एकत्रित हुआ, तो (i) वर्षा की कुल गहराई (mm में) तथा (ii) वर्षा की औसत तीव्रता (mm/hr में) ज्ञात कीजिए।
    आदर्श उत्तर बिंदु देखें
    (i) $R (\text{cm}) = \frac{375}{125} = 3.0\text{ cm} = \mathbf{30.0\text{ mm}}$; (ii) वर्षा तीव्रता $I = \frac{P}{t} = \frac{30\text{ mm}}{2\text{ hr}} = \mathbf{15.0\text{ mm/hr}}$ (भारी वर्षा)।
15

समेकित उत्तर कुंजी (Consolidated Answer Key — MCQs & Fill in the Blanks)

A. बहुविकल्पीय प्रश्न (20 MCQs) उत्तर तालिका:

प्रश्न क्र.उत्तर प्रश्न क्र.उत्तर प्रश्न क्र.उत्तर प्रश्न क्र.उत्तर
Q.01(D) 10,00,000 (10⁶) Q.06(C) कपासी-वर्षी मेघ (Cb) Q.11(B) विरगा (Virga) Q.16(B) Updrafts से Wet/Dry Growth
Q.02(B) esi < esw Q.07(C) 2.5 mm या अधिक Q.12(B) Natural Syphon Gauge Q.17(C) समवर्षा रेखा (Isohyet)
Q.03(B) -12°C से -15°C Q.08(B) 30 cm (1 Foot) Q.13(C) 1,00,000 लीटर Q.18(C) 10 से 12 cm हिम
Q.04(B) इरविंग लैंगम्यूर Q.09(A) सहिम वृष्टि (Sleet) Q.14(B) वृष्टि-छाया क्षेत्र Q.19(B) बादल फटना (Cloudburst)
Q.05(B) 0.5 mm (500 μm) Q.10(B) पश्चिमी विक्षोभ चक्रवाती Q.15(B) ओस (Dew) Q.20(B) प्रभावी वर्षा (Effective)

B. रिक्त स्थान पूर्ति (Fill in the Blanks) संक्षिप्त उत्तर कुंजी:

1. बर्गान एवं फिंडाइसेन (Bergeron & Findeisen) | 2. संघट्ट-संलयन (Collision-Coalescence) | 3. 0.5 मिलीमीटर (500 μm) | 4. कपासी-वर्षी (Cumulonimbus) | 5. 2.5 मिलीमीटर | 6. 30 सेंटीमीटर (1 फुट) | 7. समवर्षा रेखा (Isohyet) | 8. ग्लेज़ / हिमांक वर्षा (Glaze) | 9. वृष्टि-छाया क्षेत्र (Rain-Shadow Area) | 10. 5.0 मिलीमीटर।

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B.Sc. (Hons.) Agriculture | Semester V | AGMET 311: Introduction to Agro-meteorology (ICAR 6th Deans’ Committee & SKNAU Jobner Syllabus)

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