DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS
VARGA BALÁZS
KESZTHELY 2009
PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR Növény- és Környezettudományi Intézet
ÁLLAT- ÉS AGRÁRKÖRNYEZET-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA Környezettudományok Tudományág
Iskolavezetı: Dr. habil. Anda Angéla az MTA doktora
Témavezetı: Dr. habil. Anda Angéla az MTA doktora
A BALATON VÍZHÁZTARTÁSÁNAK ELEMZÉSE KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A PÁROLGÁSSZÁMÍTÁS ÉS MÉRÉS MÓDSZERTANI ÉS TERÜLETI KÉRDÉSEIRE
Készítette:
VARGA BALÁZS
KESZTHELY 2009 1
A BALATON VÍZHÁZTARTÁSÁNAK ELEMZÉSE KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A PÁROLGÁSSZÁMÍTÁS ÉS MÉRÉS MÓDSZERTENI ÉS TERÜLETI KÉRDÉSEIRE
Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: Varga Balázs
Készült a Pannon Egyetem Állat- és Agrárkörnyezet- tudományi Doktori Iskolája keretében
Témavezetı: Dr. habil. Anda Angéla Elfogadásra javaslom igen/nem
................................... (aláírás)
A jelölt a doktori szigorlaton…………….%-ot ért el. Keszthely, ...................................
................................... A Szigorlati Bizottság
elnöke Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve: ................................................. igen/nem
................................... (aláírás)
Bíráló neve: ................................................. igen/nem
................................... (aláírás)
*Bíráló neve: ............................................... igen/nem
................................... (aláírás)
A jelölt nyilvános vitáján…………….%-ot ért el. Keszthely, ...................................
................................... A Bíráló Bizottság elnöke
A doktori (PhD) oklevél minısítése ................................... ................................... Az EDT elnöke *Megjegyzés: esetleges
2
TARTALOMJEGYZÉK
KIVONAT......................................................................................................................... 7 ABSTRACT ...................................................................................................................... 8 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................................. 9 1. BEVEZETÉS .............................................................................................................. 10 2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS ....................................................................................... 13 2.1 A Balaton földrajzi jellemzıi ............................................................................... 13 2.2. A Balaton fejlıdéstörténete és szabályozása ....................................................... 14 2.4. A Balaton vízháztartásának jellemzıi ................................................................. 20 2.4.1. A csapadék alakulása a Balaton térségében .............................................. 21 2.4.2. A felszíni és felszín alatti hozzáfolyás-vizsgálatok korábbi eredményei .. 23 2.4.3. A tó párolgás-vizsgálatának korábbi eredményei ..................................... 26 2.4.4. A vízleeresztések alakulása ....................................................................... 31 2.5. A Balaton klímája, a tó hatása a meteorológiai elemek alakulására ................... 32 2.6. A Balaton és a változó éghajlat ........................................................................... 36 2.7. A párolgás számításának és mérésének elterjedten alkalmazott módszerei ........ 40 2.7.1. A párolgás mérése ..................................................................................... 40 2.7.2. Az evaporáció és potenciális evapotranszspiráció számításának néhány elterjedtebb módszere .......................................................................................... 42 3. ANYAG ÉS MÓDSZER............................................................................................. 45 3.1. A területi csapadék számítása a tófelszínen és a vízgyőjtın ............................... 46 3.2. A lefolyási tényezı számítása ............................................................................. 48 3.3. A tófelszín párolgásának meghatározásának ....................................................... 49 3.4. A vízmérleg és a természetes vízkészlet-változás számítása .............................. 49
3
3.5 A párolgás meghatározásának helyszínei és módszere a Keszthelyi-öböl térségében .................................................................................................................................... 50 3.6. A neurális hálózat ................................................................................................ 55 4. EREDMÉNYEK ......................................................................................................... 58 4.1. A Balaton vízháztartási elemeinek vizsgálata ..................................................... 58 4.1.1 A tófelszínre hulló csapadék ...................................................................... 58 4.1.2. A Balaton vízgyőjtıjének csapadékviszonyai ........................................... 61 4.1.3. A hozzáfolyás alakulása ............................................................................ 70 4.1.4. A lefolyási tényezı alakulása .................................................................... 73 4.1.5. A párolgás alakulása a tófelszínen ............................................................ 74 4.1.6. A vízleeresztés alakulása ........................................................................... 77 4.1.7. A Balaton teljes vízháztartási mérlege ...................................................... 78 4.1.8. A tó természetes vízkészlet-változása ....................................................... 79 4.2. A Balaton vízállásai ............................................................................................. 80 4.3. A párolgásmérés és számítás módszereinek vizsgálata .................................... 83 4.3.1. A helyszín hatása a potenciális párolgásra ................................................ 84 4.3.2. A mérési módszer hatása a párolgásértékek alakulására ........................... 94 4.3.3. A vízszint-meghatározás módszerének hatása a kádpárolgásra. ............. 100 5. KÖVETKEZTETÉSEK ............................................................................................ 102 6. ÖSSZEFOGLALÁS .................................................................................................. 107 7. IRODALOM ............................................................................................................. 111 8. TÉZISEK................................................................................................................... 121 9. THESISES................................................................................................................. 123
4
Rövidítések jegyzéke
A2: SERS szcenárió Aátl: A-kád napi átlagos párolgása Aegy: egyensúlyi tófelszín B.f.: Balti-tenger szintjéhez viszonyított magasság B2: SERS szcenárió CO2: szén-dioxid Cvgy: a vízgyőjtıre hulló csapadék Cs: csapadék 'E: keleti hosszúság E07: reggel 7 órai vízhımérséklethez tartozó telítési páranyomás EET: energetikailag lehetséges evapotranszspiráció EL: látens hı Es: szenzibilis hı g: általános tömegvonzás: 9,81 ms-1 GCM: globális klíma modell Gt: talajhıáram H: hozzáfolyás h: mérési magasság i.e.: idıszámítás elıtt IPCC:
Intergovermental
Panel
on
Climate
Change
(Éghajlatváltozási
Kormányközi Testület) k: a mozgóátlagolás tagszáma KÖQ: évi közepes vízhozam L: lefolyás 'N: északi szélesség OMSZ: Országos Meteorológiai Szolgálat P: párolgás Pe: párolgáshı PET: potenciális evapotranszspiráció Ps: a párolgás sugárzási összetevıje Pv: a párolgás szél által befolyásolt összetevıje 5
RH%: relatív légnedvesség Rs: globálsugárzás s: telítési görbe hajlásának mértéke S0: a felszín sugárzási mérlege SERS: Special Report on Emission Scenarios (Kibocsájtási Forgatókönyvek Speciális Jelentése) Tdm: harmatpont Tf: a felszín hımérséklete Tk: napi középhımérséklet v: szélsebesség napi átlaga VITUKI: Környezetvédelmi és Vízügyi Tudományos Kutató Intézet Nonprofit Közhasznú Kft WMO: World Meteorological Organisation. Meteorológiai Világszervezet z: tengerszint feletti magasság. α%: lefolyási tényezı α: a levegı hıtágulási együtthatója: 273K-1 γ: pszichrometrikus állandó: 0,67 hPaK-1 ∆K: vízkészlet-változás ∆KT: természetes vízkészlet-változás
6
KIVONAT A Balaton Közép-Európa legnagyobb tava, átlagmélysége ezzel szemben mindössze 3,3 méter 75 cm-es siófoki vízállásnál és víztömege is körülbelül csupán 2 km3. A viszonylag csekély vízmennyiséggel szemben a tófelszín közelíti a 600 km2-t, ami jelentıs potenciális párolgó felületet jelent. A 2000-2005 között drasztikusan megváltozott hidrológiai körülmények hatására indítottunk kutatásokat a tó fı vízháztartási tényezıinek elemzésére. Vizsgálataink során a tófelszínre hulló csapadék esetén sem az évi összegek, sem éven belüli csapadékadatok vizsgálata nem eredményezett statisztikailag igazolható módosulásokat az 1921-2007 közötti idıszakban, viszont a hozzáfolyás értékek már éves szinten is csökkenı tendenciát mutattak. A vízgyőjtı csapadékviszonyainak alakulásában is ugyanezen intervallumban a Zala nyugati részvízgyőjtıjét kivéve csupán egy-egy állomás esetén tapasztaltunk csökkenı tendenciát. A WMO klímanormálok esetén viszont az állomások többségénél kimutatható volt tendenciaszerő csapadékcsökkenés. Az adatok alapján a tó párolgása nem változott az elmúlt évtizedekben, viszont a leeresztett vízmennyiség fokozatos csökkenését állapítottuk meg. A Balaton teljes vízmérlege a szabályozásnak köszönhetıen egyensúlyban volt, viszont a rendelkezésre álló természetes vízkészletek szignifikáns csökkenése fenyegetı jelenség. A Balaton vízmérlegének összeállítása során a párolgásadatok elıállítása jelenti a legnagyobb bizonytalanságot. Vizsgálataink a Keszthelyi-öböl térségében annak megállapítására irányultak, hogy a jelenleg alkalmazott módszer mennyire képes területileg megfelelı átlagértékeket szolgáltatni a felhasználók számára. Három helyszínen végeztünk párolgásméréseket, melynek során a párolgás alakulásában szignifikáns, közel 10%-os eltérést tapasztaltunk a potenciális párolgásban a tófelszín és a meteorológiai állomás adatai között és a magasabb értékek rendre a nyíltvíz felett adódtak. A párolgás meghatározásának legközvetlenebb módszere az evaporációs kádakkal történı mérés. Keszthelyen 1982 óta mőködik egymás mellett 5 különbözı párolgásmérı medence, melyek mérési eredményei alapján kiszámítottuk a korrekciós tényezıket, melyek segítségével a különbözı kádak párolgásértékei egymásba átszámolhatókká váltak. Az utóbbi években az egyre szőkösebb anyagi források mellett szükségessé vált, hogy a párolgásmérı kádak vízfogyását automatikusan is meghatározhassuk, valamint a mérési hibákat csökkentsük. A parti állomásunkon 2006-tól kezdıdıen teszteltünk automata vízszintregisztrálókat, melyek közül a kapacitív elven mőködı szenzor alkalmatlannak bizonyult a vízszint pontos mérésére viszont a hidrosztatikai regisztráló képes volt pontosan rögzíteni a kád vízszintváltozásait. 7
ABSTRACT
WATER BALANCE ANALYSIS OF LAKE BALATON, WITH SPECIAL REGARD TO THE METODOLOGICAL AND REGIONAL QUESTIONS OF THE EVAPORATION. The datasets of Lake Balaton’s water balance components are available from 1921 to 2007, which were analysed using different statistical methods. The most problematic elements of the water management are surface evaporation and runoff from the catchment because the former basically determines the outflow and the latter is the most important water basis of the lake. Former trends were examined and we concluded that yearly precipitation on the lake and evaporation from water surface did not change but runoff and water withdrawal decreased significantly. Precipitation trends were examined on water basin of the lake in such a way that we divided the catchment into part watersheds by the reason of its climatic characteristics. Local and methodological effects were also investigated on the calculation and measurement of the evaporation.
8
ZUSAMMENFASSUNG
ANALYSE DER WASSERBILANZ
BALATON, KONZENTRIERT AUF DIE
METHODE UND BEREICHFRAGEN DER DAMPFRECHNUNG UND MESSE Die Daten der Wasserbilanz von Balaton stehen seit 1921 zur Verfügung, welche Daten durch verschiedene statistische Methoden analysiert wurden. Die wichtigsten Komponenten der Wasserwirtschaft sind die Aufdampfung der Oberfläche und Wasserzusammensammlung von dem Wasserspeichter, da der erste definiert die Verdunstung der Wasserbilanz, die letzte funktioniert als die wichtigste Wasserquelle des Teiches. Aufgrund der Analyse der vorherigen Richtungen sind wir der Meinung, dass die Menge des Niederschlages, der den Teich erreicht, und die Aufdampfung der Oberfläche nicht geändert hat, obwohl die Wassersenkung durch Sió Kanal sich wesentlich reduziert hat. Wir haben auch die Niederschlagrichtungen auf dem Wasserspeichter des Teiches, das - beachtend die klimatische Wirkungen – auf 5 Teile verteilt wurde, geprüft. Es wurden weiterhin Überwachungen für mehr präzise Methoden der Dampfmessung und Rechnung durchgeführt.
9
1. BEVEZETÉS „A víz problematikus közeg: erıforrás, gazdasági értékkel bíró élvezeti és használati cikk, sokak számára üzlet, kockázati tényezı, súlyos konfliktusok kiváltója, nemzeti kincs, a természeti szépség forrása, mővészek inspirálója. A víz egyúttal az emberi butaság és a nem fenntartható fejlıdés áldozata: a legkülönfélébb szennyezések globalizálódó elterjedése miatt a vizet sokan a XXI. század fejlıdése egyik meghatározó tényezıjének tekintik. A sok víz és a kevés víz egyaránt baj” (SOMLYÓDY 2005a). A Balaton Közép-Európa legnagyobb tava, hazánk egyik kiemelkedıen fontos természeti kincse. A sekély tó kis víztömege hamar felmelegszik és a kis vízmélység ideális a vízi sportok és a fürdızés szerelmeseinek, azonban a vízgazdálkodás szempontjából ezek a tulajdonságok jelentik a fı problémát. 2000-tıl kezdıdıen a Balaton vízszintje drasztikusan csökkent, ami ugyan nem okozott jelentıs változásokat az ökoszisztémák egyensúlyában, viszont a tó vízháztartása és az alacsony vízállás a tó környékének gazdasági életében jelentıs recesszióhoz vezetett. Ebben az idıszakban fogalmazódott meg az igény, hogy a 60-as, 70-es éveket követıen ismét részletes vizsgálatok induljanak a Balaton ökológiai állapotának felmérésére (ISTVÁNOVITS 2005; PÁLFFY és VÖRÖS 2003; SPECZIÁR és VÖRÖS 2003). A kérdéses idıszakban a tó vízminısége nem romlott jelentısen, viszont a vízszint az elmúlt évtizedekben mért 23 cm-es legalacsonyabb szintre csökkent. A tó vizének depresszióját a csapadék csökkenésének és az intenzív felszíni evaporációnak tulajdonították. Felmerült az esetleges mesterséges vízpótlás lehetısége is más vízgyőjtırıl (MAYER 2005, SOMLYÓDY 2005b, VITUKI 2002), azonban a probléma végül 2004/2005 telét követıen megoldódott, a természet maga állította helyre a normális állapotot, olyannyira hogy 2006 tavaszán már a magas vízállás okozott károkat a tó déli partján. A Balaton vízszintje az 1863-as szabályozást megelızıen esetenként több méterrel meghaladta a jelenlegi vízszintet, és a vízjátéka több méter volt. A szabályozást követıen a vízszint, valamint a tó kiterjedése is jelentısen csökkent a természetes állapothoz képest. A szabályozásnak köszönhetıen a legmagasabb és legalacsonyabb vízállás közti különbségek is jelentısen mérséklıdtek. A szabályozás
hatása napjainkban
is
érezteti
hatását,
ugyanis
a tó
vízgazdálkodásának tervezése során arra kell törekednünk, hogy a vízszint a szabályozási 10
szintek között maradjon, viszont a tó vízgazdálkodási rendszerének rugalmassága minimális lett. Nem megoldott a víz raktározása – a mederben sem – és a kívánt vízszintet csupán a leeresztett víz mennyiségével szabályozhatjuk. A hosszan tartó száraz idıszakban az intenzív párolgás, valamint a csapadék és a hozzáfolyás csökkenése szélsıséges helyzetek kialakulásához vezethet. Ezért fontos, hogy minél pontosabb képet kapjunk
a
tó
vízháztartásának
sajátosságairól.
Hosszabb
adatsorok
alapján
meghatározhatjuk a vízháztartás fı komponenseinek múltbeli alakulását és ezek alapján, valamint a globális klímaváltozás prognosztizált hatásait figyelembe véve képet alkothatunk a tó vízgazdálkodásának jövıjérıl. A Balaton esetén is elsıdleges feladat e folyamatok megismerése. A vízháztartás elemei közül a csapadék, a hozzáfolyás, valamint a leeresztett víz mennyisége megfelelı pontossággal számítható, mérhetı. A legnagyobb bizonytalanság a vízmérleg összeállítása során a párolgás meghatározásában adódik. A párolgási folyamat összetettsége és a meghatározás metodikájából adódó hibalehetıségek miatt elsıdleges fontosságú, hogy ennek a tényezınek az alakulását minél pontosabban és a teljes tófelszínre reprezentatív módon határozhassuk meg. Miután a 2003-tól kezdıdı kutatásink részeként elızetesen is megvizsgáltuk a Balaton vízmérleg tagjainak idısorait (Varga B. 2005), eredményeink alapján a KözépDunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság, valamint a VITUKI Kft. szakembereivel konzultálva, együttmőködve arra a következtetésre jutottunk, hogy a Balaton esetén a vízmérleg szabatos összeállításában a legnagyobb problémát a párolgásszámítás pontatlanságai adják, valamint komoly változásokat eredményezett a vízmérlegben a hozzáfolyásból származó vízbevétel drasztikus csökkenése. Vizsgálataink fı célkitőzése a Balaton néhány fı vízháztartási elemének (tófelszínre hulló csapadék, hozzáfolyás, párolgás, vízleeresztés) hosszú idısoros éghajlat-statisztikai elemzése volt. A tó teljes vízháztartási mérlegében és természetes vízkészlet-változásában megfigyelhetı tendenciák meghatározása is céljaink között szerepelt. A Balaton vízháztartását célzó kutatásainkat kiegészítettünk a tó vízgyőjtıjén mőködı csapadékmérı állomások adatbázisának értékelésével, mellyel célunk a vízgyőjtın megfigyelhetı csapadék-módosulások meghatározása volt. Nem folytattunk kutatásokat a hozzáfolyás módosulásait szintén befolyásoló tényezık változásaira, mint a területhasználat változásainak felmérése a tó vízgyőjtıjén, vagy a Kis-Balaton szerepének elemzése. 11
A párolgás számításának kiemelt szerepe nyomán célunk volt a párolgás eltéréseinek meghatározása a Keszthelyi-öböl térségében különbözı vízparti és vízfelszín felett elhelyezett állomások adatai alapján. Eredményeink alapján választ kívántunk kapni arra a kérdésre, hogy a jelenleg a párolgásszámítás során alkalmazott meteorológiai állomás adatai alapján pontosan számítható-e a tófelszín vízvesztése, és milyen irányba lehetne lépéseket tenni annak érdekében, hogy a párolgásszámítási módszer minél egyszerőbbé és precízebbé váljon. A különbözı típusú párolgásmérı kádakkal mért párolgásértékek összehasonlítása is céljaink közt szerepelt, mely kiemelkedıen fontos a kádpárolgás adatsorok elıállításához és a párolgásmérés, valamint számítás során gyakorlati jelentısége is számottevı. A párolgásmérés pontosságának javítása, valamint a hibaforrások csökkentése volt célunk a folyamatos párolgásmérés módszerének kidolgozásával és tesztelésével, a hagyományos módon és automata vízszintregisztrálóval mért adatok összehasonlítása során.
12
2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1 A Balaton földrajzi jellemzői
A Balaton a Dunántúl közepén a „Magyar-Középhegység nyugati részének lábánál, az egykori Pannoniában fekszik, ÉK-rıl DNY-i irányban hosszúra elnyúlva”. (ENTZ és SEBESTYÉN 1942). Legészakibb pontja Veszprém megyében Balatonfőzfı közelében 47°3’50” északi szélességen, legdélibb pontja Somogy megyében a Keszthelyi-öböl DNY-i zugában 46°42’6”-en van. Legkeletibb pontja 18°10’28” Greenwichtıl mért keleti hosszúságon fekszik, legnyugatibb pontjának helyzete 17°14’58” (CHOLNOKY 1918). A meghatározott koordináták VIRÁG (1998) utólagos megállapítása alapján a tószabályozások miatt az elmúlt idıszakban nem változtak jelentısen.
1. ábra A Balaton vízgyűjtője (www.kdtvizig.hu)
A Balaton hossza 76 kilométer, átlagos szélessége 7,5 km. A tó legszélesebb része Balatonalmádi és Balatonaliga között terül el, itt 12 km széles. A legkeskenyebb, 1,5 km a Tihanyi-félsziget és Szántód között. A tó teljes partvonala 235,6 km, ebbıl természetközeli állapotú 136 km, kıburkolattal ellátott 71 km, kıszórással 28,6 km védett (SASS 1979). A Balaton medre egy rendkívül sekély „teknınek” tekinthetı, átlagos mélysége 75 cm-es siófoki vízállás esetén 3,36 m. A tó legmélyebb pontja a Tihanyi kút, itt a 13
vízmélység 10,16 m. CHOLNOKY (1938) rendkívül szemléletes módon mutatja be a tó sekély voltát: „Ez bizony nem nagy mélység! Ha két rendes termető ember egymás fejére áll, a felsınek a feje kint volna a vízbıl. Ha a tó fenekén olyan magas fák nınének, mint amilyenek a mi rendes bükköseink, vagy tölgyeseink fái, tehát 10-15-20 m magasak, akkor bizony a fák lombjától nem látszana a víz.” A tó felszíne 594 km2, 104,42 B.f. vízszint esetén. A Balaton felszínének jelentıs része nyíltvíz, a jogi partvonalon belül 2004-es felmérés alapján mindössze 8,44 km2-t borított a mederben nádas (SZEGLET 2006). A tó vízbevételének fı forrása a Zala folyó, mely Fenékpuszta mellett ömlik a tóba. A Balaton teljes vízgyőjtıje a tófelszínnel együtt 5775 km2 (1. ábra), mely a tó felszínén túl 5 jelentıs részvízgyőjtıre osztható. A teljes vízbevétel több mint fele a Zala 2622 km2-es vízgyőjtıjérıl származik. A tómedertıl északra elhelyezkedı részvízgyőjtı területe 820 km2, Somogy megye területén helyezkedik el az 1272 km2-es déli vízgyőjtı. Kevésbé jelentıs a 36 km2-es mezıföldi vízgyőjtırıl származó vízbevétel, jelentıs mérető viszont a közvetlen parti, vízfolyásokkal le nem fedett terület, mely 431 km2. A Balatonba torkolló 51 vízfolyás közül 20 tekinthetı állandónak, melyek vízhozama rendszeres. A tó északi partján Balatonfőzfı és a Zala-torkolat között 34 vízfolyás található, míg a déli parton 17. A Zala évi átlagos vízhozama (KÖQ) a fenékpusztai szelvényben JUHÁSZ (1980) 1969-1978 között végzett megfigyelései alapján 7,421 m3s-1, de számos ettıl eltérı kutatási eredmény is napvilágot látott. A Zala vízhozama erısen változó, kis vízálláskor 1-2 m3s-1-os vízhozammal bír, rendes áradása idején 40-60 m3s-1, árvízkor 200 m3s-1 közeli vízhozammal számolhatunk (ENTZ és SEBSTYÉN 1942). Vízhozam alapján a Zala után a második legjelentısebb befolyó a Nyugati-övcsatorna, 1,5 m3s-1-os vízhozammal. Jelentıs vízbázist jelentenek még a Tapolcai-medencében eredı Tapolcapatak, Kétöles-patak (vízhozamát bányavíz bevezetések növelték), Lesence-patak, valamint az Egervíz, melyek együttesen kb. 3 m3s-1-os vízhozammal rendelkeznek (JUHÁSZ 1980).
2.2. A Balaton fejlődéstörténete és szabályozása A Balaton kialakulásával foglakozó, vagy azzal összefüggı
kutatások
eredményeirıl viszonylag kevés tudományos közlemény jelent meg az elmúlt 100 évben és a közzétett tudományos dolgozatokban sokszor egymásnak ellentmondó vélemények 14
olvashatók a tómedence és a tómeder kialakulásának módjáról és annak idıpontjáról. Amiben viszont minden szerzı egyetért az, hogy a Balaton nem tekinthetı a Pannon tenger reliktumának (VIRÁG 1998). Geológiai vizsgálatokkal a Balaton térségében elsık között Lóczy Lajos fogalakozott, aki eredményeit 1913-as munkájában tette közzé. A témában ezt követıen megjelent közlemények részben Lóczy állításaira alapozva állapítottak meg új eredményeket, részben teljesen új alapokra helyezték a tó környezetének morfológiai fejlıdését (BULLA 1943; CHOLNOKY 1918, 1938; KÉZ 1943; KORCSMÁROS 1938; MAROSI és
SZILÁRD
1981;
MIKE
1976).
A
Balaton
és
környezetének
negyedidıszakban lejátszódott földtani fejlıdéstörténete korábbi szerzık, valamint BODOR 1987; CSERNY 1987; CSERNY és NAGY BODOR 2000; ERDÉLYI 1983; GÁBRIS 1997; LÓCZY 1913; MAROSI 1997; RÓNAI 1969; ZÓLYOMI 1987 és SCHWEITZER 1997, 2002a,b eredményei alapján a következıképpen foglalható össze: A pleisztocén nagyobb részében a már korábban kialakult, továbbra is aktív törések mentén a Balaton környezetének különbözı mértékő emelkedése folytatódott, miközben erıteljes eróziós folyamatok mentek végbe. A teljes pleisztocén során igen szélsıséges éghajlati viszonyok uralkodhattak, a déli parton meleg éghajlatra utaló eluviális vörös agyagrétegek alakultak ki, de megtalálhatók a nedves klímát feltételezı folyóvízi kavics és homok, illetve száraz és hővös pusztákon kihulló löszrétegek is. A térségre jellemzı volt az intenzív exogén földtani folyamatok mellett a tektonikai mozgás is. A Balaton fejlıdéstörténete alapvetıen két eltérı szakaszra osztható. Az elsı szakaszban, mely a holocén kezdetéig (i.e. 8000) tartott, a tó életében a törmelékes üledékképzıdés és tızeglápok kialakulása játszott meghatározó szerepet. A második szakasz a holocén elején kezdıdött és jelenleg is zajlik, elsıdlegesen a kémiai úton kiváló mésziszap felhalmozódása jellemzi, mellyel párhuzamosan a törmelékes üledékalkotók aránya fokozatosan visszaszorul (CSERNY 1987). A balatoni üledékek a Dyras I-tıl (i.e. 15 - 13 ezer év) kezdve halmozódtak fel, a Balaton medencéjének nyugati részén korábban, mint a keleti részmedencében. A tızegrétegek radiokarbon kora, az üledékek jellege, valamint a bennük talált pollen asszociáció alapján a vízborítás idıbeli eltolódása mintegy 2-3000 évre tehetı (BODOR 1987). A részben csapadékvízzel, másrészt felszín alatti vizekkel (talaj-, réteg- és karsztvízzel) feltöltıdı medence-rendszer vízzel borítottsága nyugatról kelet felé egyre 15
késıbb következett be a Bölling interstadiálisban (i.e. 13000 - 12400). A részmedencék közül a nyugati medencében ugyan megtalálhatók a legidısebb üledékek is, viszont a felsı-pleisztocén vége táján (i.e. 9000) üledékhiány tapasztalható, ami a tó vízszintjének jelentıs csökkenését, mocsarasodást, ill. bizonyos területek szárazra kerülését mutatja. A középsı és keleti részmedencékben az üledékképzıdés csak a Dyras II. és az Allerıd (i.e. 11000-9000) között kezdıdik. Az elvégzett fúrások azt mutatják, hogy a parti fúrásokban a tó közepén lévıkhöz képest kissé eltolódva jelentkeznek az üledékek, és a réteghiányok is hosszabb idıtartamban tapasztalhatók. Ezek alapján a Balaton helyén több kisebb nagyon sekély viző tó helyezkedett el i.e. 9000-5000 között (CSERNY és NAGYBODOR 2000). A tó fejlıdéstörténetében a jelentıs változás i.e. 5000 táján következett be, mikor a
klíma
hővösebbé
és
csapadékosabbá
vált.
Ez
jelentıs
vízszintnövekedést
eredményezett, ami hozzájárult ahhoz, hogy a medencék között elterülı akadályok az abrázió hatására eltőnjenek és a tó története során elıször kialakuljon az egységes vízfelszín. JAKAB et al. (2005) alapján csak látszólagos az ellentmondás abban, hogy a hővös
és
száraz
stadiálisokban
magasabb,
a
melegebb
és
csapadékosabb
interstadiálisokban pedig alacsonyabb volt a tó vízszintje. Feltételezésük szerint a Balaton vízszintjének alakításában fontosabb szerepet játszott az éves csapadék mennyiségénél a párolgás, valamint a vízgyőjtırıl történı lefolyás alakulása. Ezt követıen, a tó mélysége és vizének trofitása elsısorban a hımérséklet és a csapadék függvényében többször változott. A tartósan magas vízszintet a Balaton környékén a 111,8 m B.f. magasságig nyomozható színlık is igazolják, bár ezekbıl egyértelmően nem következik a mainál 8 méterrel magasabb vízszint (azaz 13 - 14 m átlagmélységő tó) megléte. Valószínő, hogy a mainál 3 méterrel magasabb vízállás (azaz 6 - 7 m átlagmélység) és maximum a jelenlegihez képest kétszeres vízfelülető tó tartósan kialakulhatott.
16
2. ábra A Balaton legnagyobb kiterjedése CHOLNOKY (1918) alapján
Számítások szerint (BENDEFY és V. NAGY 1969) a Balaton 105,8 - 106,3 m B.f. vízszintnél került természetes hidrológiai egyensúlyba. Az ettıl történı eltérések (magasabb szintek) mesterséges beavatkozások eredményeként, csupán idıszámításunk kezdete óta mehettek végbe. Ilyen periódusok voltak a népvándorlások, a kelta invázió, a mongolok betörése és a török uralom. Ezekben az idıszakokban csapadékos idıjárás idején a Balaton vízállása 108 - 109 m B.f. magasságig is emelkedett, ami átlagosan 8 méter mélységet és a mainál 2,5-szer nagyobb vízfelületet eredményezett (2. ábra). Ennél nagyobb kiterjedés nem valószínő, mivel a megnövekvı vízfelületrıl jelentısebb vízmennyiség elpárolgása történt, mint amelyet a felületre esı csapadék és a változatlan nagyságú vízgyőjtırıl érkezı hozzáfolyás ellensúlyozni tudott volna. A Balaton vízháztartását és vízjárását történelmének elsı, mintegy 7 ezer éves idıszakában kizárólag természeti körülmények befolyásolták. A régészeti kutatások szerint az ember korán megtelepedett a tóparton és a vízszintingadozásoktól függıen változtatta településeinek helyét, de a tó életébe nem avatkozott be (VARGA B. 2006b). A Balaton fejlıdésének második, máig tartó szakaszát az emberi beavatkozások napjainkig tartó következményei jellemzik. Egyes szerzık szerint a római korban már történtek beavatkozások a Balaton vízszintjének mesterséges alakítására. BENDEFY és V. NAGY (1969) a Balaton jelenlegi szintje alatt feltárt sírok alapján arra a következtetésre jutott, hogy a tó vízszintje a római korban 103.8 m B.f. szinten, a népvándorlás korában pedig 104.8 B.f. szinten állhatott. BENDEFY 1968-as munkájában arról számolt be, hogy a római kor csapadékosabb idıszakaiban a vízszint jelentısen megnövekedhetett (akár a 108,5 B.f. szintig), ami komoly károkat okozhatott, ezért 29217
ben Galerius római császár a tó részleges lecsapolását rendelte el (3. ábra). Kuzsinszky Bálint folytatott ásatásokat a 20. század elején Siófoknál és az akkori vélemények alapján is a zsilip maradványait vélte felfedezni. A Galerius-féle zsilip létezését a mai napig kétségbe vonják (SÁGI 1974).
3. ábra A Balaton tartós vízállásainak görbéje i. e. 800-tól napjainkig BENDEFY (1968) nyomán
A honfoglalást követı idıszakban már a vízeltereléseket, mesterséges elöntéseket, védımőveket alkalmazták a tó környékén. A 15-17. században bekövetkezett csapadékosabb és hővösebb idıjárás hatására jelentısebb hozzáfolyás és kisebb párolgás alakult ki, emelkedett a vízszint és gyakoribbá vált, nıtt a lefolyás. A 18. század elejétıl fokozatosan kezdıdtek meg azok az emberi beavatkozások a vízgyőjtın és a tóparton, amelyek befolyással voltak a tó vízháztartására és vízjárására. A Balaton az 1700-as évektıl mesterségesen duzzasztott tó volt. Ennek oka a Sióra települt malmok sora volt, melyek akadályozták a tó vizének elfolyását (MADARÁSZ 1953). A Balaton szabályozása tulajdonképpen azzal vette kezdetét, hogy 1821-ben a siófoki malom leégett, majd 1822-ben lebontották és a Sió medrét kitisztították. Ez a tó vízszintjének 90 cm-es csökkenését eredményezte. Az 1827-es országgyőlés elrendelte a tó lecsapolását és a vízszint 3,9 m-es csökkentését, melyet a Helytartótanács lecsapolási bizottsága 1845-ben hagyott jóvá, továbbá elrendelte egy Duna-Balaton-Zala hajózható csatorna kiépítését (IHRIG 1973).
18
1.
kép A Sió-zsilip átadása 1863-ban (IHRIG 1973)
A XIX. század elsı felében a Sión levezethetı víz olyan csekély volt, hogy a tó vízállását alapvetın a csapadék és a párolgás és a hozzáfolyás határozta meg. 1858-ban a tó déli partján megindult a Déli Vasút építése és a tó vízszintingadozása, valamint áradása veszélyeztette a munkálatokat. A vasúti töltést a tó déli partján az ıstelepülések és a vízpart között, sok helyen, a turzásokon építették, a maximális vízszint felett 88 cm magasságban (LIGETI 1974).
2. kép Az 1891-ben átadott zsilip (IHRIG 1973)
Az 1860-62-évi közötti idıszak magas vízállása megrongálta a töltéseket, ezért a Déli Vaspálya Társaság is lépéseket tett a szabályozás ügyében és a tó vízszintjének 1 mrel való csökkentése esetén 150-180 ezer forint hozzájárulást ajánlott a munkálatokhoz (BERTÓK 1935). A Sió-zsilip építési munkái 1863. április 1-én kezdıdtek és mindösszesen 7 hónap alatt lezajlottak az ásási, valamint az építési munkálatok is (1. kép). A zsilip átadására 1863. október 25-én került sor, valamint ekkor került átadásra a mederbe épített két kıgát, melyek a csatorna elhomokolódását voltak hivatottak szolgálni. A mőtárgy 23,27 m széles, egyszerő faszerkezető volt, 7 nyílással. 19
A zsilip teljes nyitás mellett is csupán 17-18 m3s-1-os áteresztıképességgel rendelkezett, ami nem tette lehetıvé a hatékony vízszintszabályozást, bár az üzembe helyezés
utáni
vízállások
a
korábbinál
kisebb,
de
még
mindig
jelentıs
vízszintingadozásokat mutattak. 1891-ben a csatornát bıvítették és új betonszerkezető zsilipet építettek 50 m3s-1 kapacitással, viszont a csatorna továbbra is csupán 24 m3s-1 vizet volt képes elvezetni (2. kép). A Sió meder-átalakítása 1913-ban kezdıdött, de csak 1934-ben fejezıdött be. A Balatoni hajózás fejlıdése miatt nyilvánvalóvá vált, hogy az 1891-ben átadott zsilip és az 1902-ben elkészült levezetı csatorna nem tartható fenn sokáig, hajózható zsilipre van szükség. Ezt 1947-ben adták át a forgalomnak. Jelenleg a zsilip áteresztıképessége 80 m3s-1 (3. kép). A Sió-zsilip többszöri átépítése, a Sió-meder vízlevezetı-képességének bıvítése lehetıvé tette a vízszintszabályozás fokozatos módosítását, a szabályozási sáv fokozatos szőkítését és emelését.
3. kép A Sió-zsilip napjainkban (Fotó: VARGA B.)
2.4. A Balaton vízháztartásának jellemzői A Balaton vízháztartása már a szabályozást követı évtizedekben is számos kutatás tárgyát képezte és ezek eredményeként sokszor a mai ismereteinknek megfelelı adatokat közöltek. BARANYI (1980) szerint a Balaton vízháztartásával kapcsolatos tudományos vizsgálatokat elıször Kiszeli Károly végzett a 19. század végén. A tó vízgazdálkodásával szintén a 19. század végén foglalkozott ERDİS (1898) is, aki CHOLNOKY (1918) utólagos megállapításai alapján helyesen írta le a tó környékét és elıször foglalta össze megbízható mérnöki adatok alapján a hidrográfiai állandókat és tudnivalókat. A Balaton vízháztartásának vizsgálata rendkívül bonyolult téma. Erre BARANYI (1975) mutatott rá elsıként. Szerinte a tavak vízháztartásának vizsgálata a vízforgalom elemeinek meghatározásából, vízháztartási mérleg készítésébıl és értékelésébıl, az egyes 20
vízháztartási elemek egymás közötti kapcsolatának feltárásából, továbbá az emberi tevékenység vízháztartásra gyakorolt hatásának megállapításából, értékelésébıl áll, és esetenként a vízháztartás módosítására is kiterjed. A vízháztartás vizsgálatában és a tó tudományos alapokon nyugvó vízmérlegének összeállításában úttörı munkát jelentetett meg SZESZTAY 1962-ben. Eredményeit a tó vízmérleg-tagjainak
1921-1958
közötti
elemzésébıl
kapta.
Következtetéseit
felülvizsgálta, részben pedig az adatsort az 1921-1970 közötti idıszakra BARANYI (1975) egészítette ki (1. táblázat), de a szerzı maga is megfogalmazta, hogy nem álltak rendelkezésére olyan minıségő és mennyiségő adatok, melyek a vízmérleg szabatos összeállításához elegendık lettek volna. Ezen vízmérlegek nem tartalmazták például a vízkivételek
mennyiségét,
melyre
vonatkozóan
csak
a
60-as
évektıl
állak
rendelkezésünkre információk. 2.4.1. A csapadék alakulása a Balaton térségében
A Balaton vízgyőjtıjére vonatkozóan 1871-tıl rendelkezünk adatokkal. A terület csapadékviszonyainak vizsgálatára számos kutatás indult, a kezdeti mérések eredményeit azonban kellı óvatossággal kell kezelnünk, mert már az 1900-as évek elején is vita bontakozott ki az adatok helyességérıl. RÉTHLY (1916) már az adatok korrigálásának szükségességérıl ír, ugyanis vizsgálatai arra az eredményre jutottak, hogy „a régi esımérık túl sok csapadékot győjtenek”. VIRÁG (1998) utólagos megállapításai alapján az 1921 elıtt mért csapadékadatok csupán tájékoztató jellegőek. JUHÁSZ (1980) kiemelte, hogy a Balaton vízgyőjtıjének csapadékviszonyait elsıként SZESZTAY (1962) határozta meg 15 csapadékmérı állomás adatsorai alapján az 1921-58 közötti idıszakra. LACZAY (1976) eredményei alapján a vízgyőjtı legcsapadékosabb része a Zala forrásvidéke, ahol a csapadék évi átlaga 800 mm felett alakult az 1950-1974 közötti idıszakban. A Zalai-dombság területén 750 mm, míg a tavat környezı területeken 700 mm csapadék hullott. A tó fölött kevesebb, 650 mm a csapadék sokévi átlaga és az érték a tó keleti vízgyőjtıjén még kevesebb, nem érte el a 600 mm-t. PÉCZELY (1974) meghatározta a teljes vízgyőjtı csapadékátlagát az 1931-1960 közötti idıszakban, melyre vonatkozóan 700 mm-es értéket közölt. A részvízgyőjtıkre vonatkozó eredményei közelítették LACZAY (1976) számításait. Kiemelte továbbá, hogy elsırendő szempont a Balaton vízháztartása szempontjából a csapadék éven belüli eloszlása, melyet júniusi fımaximummal és határozott ıszi másodmaximummal jellemzett. A legkevesebb 21
csapadék vizsgálatai alapján januárban és márciusban hullott. A fımaximum és másodmaximum viszonyáról megállapította, hogy a különbség köztük kelet felé haladva a vízgyőjtın egyre csökken, olyannyira, hogy Balatonalmádi térségében már novemberi fımaximum kialakulását figyelte meg. Hasonló eredményre jutott ANTAL (1974) is, aki a teljes vízgyőjtı évi átlagos csapadékbevételére az 1931-1960 közötti idıszak adatai alapján 700 mm-es értéket határozott meg. A legtöbb csapadék a vízgyőjtı nyugat-délnyugati részén hullott és a szerzı az évi csapadékmennyiség nyugatról kelet felé történı csökkenését is igazolta. Ez a tendencia cirkulációs okokkal magyarázható, viszont az eredmények azt mutatták, hogy ezt az általános csapadékmezıt némileg deformálta a Déli-Bakony orografikus csapadéktöbblete, valamint a Balaton árkában húzódó csapadékszegény terület. A tófelszín közvetlen vízbevétele az idıszakban 640 mm volt. A Balaton vízháztartásának szempontjából a szerzı szintén kiemelkedı jelentıségőnek ítélte a csapadék éven belüli eloszlását. A vízgyőjtı csapadékjárását tekintve ANTAL (1974) is júniusi fımaximumot és markáns novemberi másodmaximumot határozott meg. VARGA GY. (2005) a vízgyőjtıre hulló csapadék évi átlagát 25 állomás adatait 1921-2003 között vizsgálva 684 mm-es csapadékbevételt határozott meg. A legszárazabb év a tó vízgyőjtıjén a 2000-es év volt, amikor a területi átlagban mindössze 469 mm csapadék hullott. Nyári idıszakban a Balaton medencéje a vízgyőjtı legszárazabb területe. Jellegzetes továbbá, hogy a Balaton fölé benyúló csapadékszegény zóna az egyes napok csapadéktérképein is kirajzolódik. İsszel az eltérés kevésbé kontrasztos. Ekkor a Balaton északi partjának és a Déli-Bakony csapadékellátottsága közötti különbség 20%-ra csökken. A Balaton vízgyőjtıjén gyakoriak az elemi csapásnak vehetı felhıszakadások. 1931-60 között 51 esetben jegyeztek fel 80 mm-t meghaladó napi csapadékösszeget, ami az országos átlagot jelentısen meghaladta (BÉLL és TAKÁCS 1974). A tófelszín csapadékbevételének alakulására jellemzı, hogy az egyes években lehulló csapadékmennyiségek és azok havi eloszlása is rövidebb idıszakot figyelembe véve szélsıségesen eltérhet egymástól a part menti állomások adatai alapján. A Balaton felszínére közvetlenül hulló csapadék mennyiségét TÓTH et al. (1987) az 1951-1980 közötti idıszakra 634 mm-nek határozta meg, melynek éven belüli eloszlására 58-42%-os arányszámot állapított meg, a több csapadék a nyári félévben 22
hullott. Az 1971-1995 közötti huszonöt év csapadékátlaga a Balaton felszínén évi 24-48 mm-rel kevesebb volt, mint a korábbi 25 éves periódusok átlagai, ill. 24 mm-rel elmaradt az 1921-1995 közötti idıszak átlagától (1. táblázat).
1. táblázat A csapadék alakulása a Balaton felszínén (VIRÁG 1998) Idıszak
I.
II. III.
IV.
Havi csapadékmennyiség /mm/ V. VI. VII. VIII. IX.
X.
XI.
XII. Év
1921-1945 34 33
46
54
71
61
49
74
65
60
53
44
644
1946-1970 36 37
36
44
61
69
73
62
51
44
63
48
624
1971-1995 34 33
35
45
58
73
59
64
46
46
57
46
596
1921-1995 35 34
39
47
63
68
60
67
54
49
58
46
620
4
9
0
9
10
12
5
0
6
6
433
170
142 150 174 115
Min.
2
4
Max.
88 99
160 112 135 145 144
905
A Balaton felszínének csapadékbevételét az 1921-2003 közötti idıszakra vonatkozóan VARGA GY. (2005) 617 mm-ben állapította meg. NOVÁKY (2005a) kutatási eredményeit figyelembe véve a Balaton felszínére hulló csapadék mennyisége 90 %-os megbízhatósággal 598-639 mm között lehet, és a csapadék adott éghajlat mellett elıfordulható abszolút határai 174 és 1063 mm. A Keszthelyen 1871-2000 között végzett csapadékmérések eredményeit feldolgozva KOCSIS (2008) a csapadék évi összegének trendszerő csökkenését állapította meg, azonban a változás mértéke statisztikailag nem volt igazolható. Az éven belüli csapadékeloszlás vizsgálata során tavasszal volt kimutatható a csapadék szignifikáns csökkenése, melynek mértéke 100 évre vetítve 35 mm volt (KOCSIS és ANDA 2006). A havi csapadéktrendek vizsgálata során szintén a keszthelyi méréseket figyelembe véve BEM és KOCSIS (2006) október hónapban mutattak ki statisztikailag is igazolható csapadékcsökkenést. 2.4.2. A felszíni és felszín alatti hozzáfolyás-vizsgálatok korábbi eredményei A Balaton vízkészletének gyarapodásához a közvetlen csapadékbevétel mellett, az elızı tényezınél mennyiségében jelentısebb tényezı, a vízgyőjtırıl történı lefolyás járul hozzá. A vízfolyások vízgyőjtıjével közvetlenül le nem fedett, elsısorban part menti és beépített területekrıl történı lefolyás, vízszivárgás szintén gazdagítja a tó vízkészletét. A Balaton vízkészletét gazdagítja továbbá a tó fenekén található források nagyon nehezen 23
becsülhetı vízhozama. Mesterséges vízbázist szolgáltatott 1991-ig a bányavizek bevezetése, valamint korábbi idıszakokban volt jellemzı a tisztított ipari és kommunális szennyvizek bevezetése. A tóba jutó vízmennyiség meghatározása is problematikus, elsısorban a tó visszaduzzasztó hatása miatt, ugyanis a befolyó szelvényekben a vízfolyás sebességét alapvetıen meghatározza a Balaton vízállása. Magas vízállás esetén a befolyók számított vízszállítása a tényleges vízhozamnál jelentısen magasabb lehetett. Komoly elırelépést jelentett, a Zala fenékpusztai szelvényében 1974-ben kiépített mérıszelvény, mely az extrém eseteket leszámítva a méréseknél kiküszöbölte a visszaduzzasztás hatását (JOÓ és LOTZ 1980). A Zala fenékpusztai szelvényében a lefolyás éves mennyiségeit elıször SZESZTAY (1962) határozta meg, aki arra az eredményre jutott, hogy a lefolyás évi átlaga 1921-1958 között nagyjából 300 millió m3/év volt, ami 9,48 m3s-1 átlagos vízhozamnak megfelelı érték. JOÓ és LOTZ (1980) a torkolati szelvényre vonatkoztatva megállapították, hogy a lefolyás mennyisége 1952-1973 közötti idıszakban 280 millió m3/év volt, amit átlagos vízhozam tekintetében 8,86 m3s-1-os KÖQ értéket jelentett. Az 1969-1978 közötti 10 évre vonatkozóan a Zalán JOLÁNKAY (1984) 7,45 m3s1
-os vízhozamot állapított meg, ami megfelelt 235 millió m3év-1 hozzáfolyásnak.
JOLÁNKAY és DÁVID (1983) a SZESZTAY (1963) által közölt értékek alapján kimutatta, hogy 1920-tól 1980-ig a hozzáfolyás 300 millió m3-rıl 270 millió m3-re csökkent, vagyis kereken 10%-kal. A tényleges lefolyást az 1971-75-ös, valamint az 1976-80-as idıintervallumokra 217, valamint 235 millió m3-ben állapította meg, ami vizsgálatai alapján jelentısen meghaladta a hosszabb idıszak trendjének csökkenését, több mint 20 % volt. VIRÁG (1998) megállapításai alapján a SZESZTAY (1963) által mért hozzáfolyás értékeket nem erısítik meg a mérések, hiszen a Zala vízhozama pl. az 1987-es árvizes esztendıben is csupán évi 11,77 m3s-1 volt. Ezek alapján indokolt lehet JOLÁNKAY és DÁVID 30 millió m3/ 60 éves vízhozam-csökkenésre vonatkozó megállapításának, és minden olyan számításnak a megkérdıjelezése, mely SZESZTAY (1963) mérési eredményeibıl indult ki. VIRÁG (1998) vizsgálta az 1981-1995 közötti idıszak vízhozamainak alakulását és a 15 év átlagában évi 7,5 m3s-1-os közép-vízhozamot állapított meg a fenékpusztai szelvényben. A vizsgált periódusban a legmagasabb átlagos havi vízhozamot 1994. januárban mérték, 28,07 m3s-1 értékkel, míg a havi lefolyás 1992 szeptemberében volt a 24
legkevesebb, 1 m3s-1. A mérési idıszak adatai alapján a szerzı megállapította, hogy a Zalán történı hozzáfolyás mértéke január és április között a legszámottevıbb és ezen idıszakon belül is márciusban lehet a legtöbb hozzáfolyással számolni. A Zalán mért hozzáfolyás-értékek alapján VIRÁG (1998) vizsgálatai arra az eredményre vezettek, hogy a Balaton esetében számolt hozzáfolyás 53,1 %-a érkezett a Zalán az 1981-1995 közötti idıszak átlagában. A Zalán érkezı vízmennyiség aránya a csapadékosság függvényében jelentısen változott, csapadékos idıszakban némileg csökkent az összes hozzáfolyáson belül. 1987-ben, amikor a legtöbb vizet szállította a folyó, részaránya csupán 50,3 % volt. Száraz években a Zala jelentısége növekedett, 1993-ban pl. 63,4 % volt a részesedése az összes hozzáfolyáson belül. A legfrissebb vizsgálatok eredményei alapján, melyek a Balatonra vonatkozó megfigyelések kezdetétıl a 2006-ig terjedı adatsorokat veszik figyelembe, a tófelszínre vonatkoztatva 880 mm/év, vagyis 528 millió m3/év teljes hozzáfolyással számolhatunk (VARGA GY. et al. 2007). A 2000-2003 közötti rendkívül száraz idıszakban a lefolyás drasztikusan lecsökkent, és a vizsgált négy év alapján az átlagoshoz képest 2052 mm-nyi hiány volt kimutatható, ami évi szinten 55 %-os hozzáfolyás-csökkenést jelentett (VARGA GY. és PAPPNÉ URBÁN 2006; KRAVINSZKAJA et al. 2006). A tó vízbevételének becslése során bizonytalanságot jelent a tó medrében található források vízhozam-becslésének kérdése. Az un. „hevesek” elhelyezkedésérıl elıször CHOLNOKY (1918) tett említést. Véleménye szerint a legtöbb forrás az északi parton, Balatonfüred, Akali, Zánka, Szepezd, Révfülöp és Szigliget térségében, valamint a sédek törmelékkúpjai elıtt helyezkedik el. Vízhozamukat több száz literre becsülte. A jelentıs vízhozammal rendelkezı fenékforrások létének, vagy nemlétének kérdésköre egészen az 1980-as évek közepéig tudományos viták alapját szolgáltatta. Entz Géza és Sebestyén Olga (1942) a Balaton élete címő kiadványukban leszögezték, hogy jelentıs forrásai a Balatonnak, a heveseket kivéve nincsenek. A kutatáshoz jelentıs eredményekkel járult hozzá KESSLER (1974), aki a hevesek környékén vízmintákat vett és igazolta, hogy az itt vett minták vegyi összetétele nem tért el a Balaton más pontján tapasztalt értékektıl. Búvárok is részt vettek a vizsgálataiban és a merülések során a feltételezett hevesek helyén, a tófenéken vízbefolyást nem tapasztaltak, ellenben a fenéken olyan nyílásokat találtak, amelyekbıl
25
gázbuborékok törtek fel. Ez a gáz CO2-nak bizonyult. Eredményei alapján a hevesek jelentıs része nem vízbefolyás, hanem CO2 feltörés következménye. Fenékforrások létezésérıl és bizonyos esetekben jelentıs vízhozamról ír BARANYI (1975), aki szerint a fenékforrásokból származó hozzáfolyás mértéke 0,3 mm/év körüli. A források vízhozama a szerzı véleménye szerint bizonyos idıjárási helyzetekben - hosszan tartó nagy csapadék, hóolvadás – jelentékeny is lehet. Néhány évvel késıbb a szerzı ismételten megerısítette, hogy a Balatonnak talajvízbıl és karsztvízbıl is van hozzáfolyása, s eredményei alapján ez utóbbi jelentıs is lehet. A fenékforrások létének tisztázására 1983-ban a Közép-Dunántúli Vízügyi Igazgatóság Balatoni Kirendeltsége indított vizsgálatot, melynek során a Balaton kérdéses partszakaszain 1983. március 15-én hıkamerás felvételeket készítettek a víz fölött. A mérések eredményeként tisztázódott a kérdés, hogy a feltételezett területek közül Csopak térségében jelentıs felszínalatti vízbeáramlás nem található, de kisebb beszivárgás elıfordulhat. Balatonföldvár térségében észleltek „meleg foltokat”, amik vízbefolyásra utaltak. A termovíziós felvételek alapján Fonyód, Balatonederics-Szigliget, Balatonederics-Pálköve térségében nem volt kimutatható felszín alatti vízbeáramlás, viszont a gyenesdiás-vonyarcvashelyi, valamint az ábrahámhegyi partok elıtt vízbeáramlásra utaló hımérsékleti anomáliákat tapasztaltak. 2.4.3. A tó párolgás-vizsgálatának korábbi eredményei
A vízmérleg veszteségi tagjai között a legjelentısebb a párolgás. A felszíni vízvesztést egyrészt a nyílt vízfelszín közvetlen evaporációja, másrészt a parti zónában a növényzettel borított vízterület evapotranszspirációja adja. A párolgási folyamat összetettsége miatt a légkörbe jutó víz mennyiségének meghatározása komoly problémát jelentett a vízháztartás-vizsgálatok kezdetén, és még jelent napjainkban is. A párolgás megfigyelésének történeti fejlıdése megegyezik a csapadék és hozzáfolyás esetén bemutatott fejlıdésmenettel. Az elsı párolgásra vonatkozó megfigyeléseket Kiszely Károly végezte, akinek eredményeirıl BERTÓK (1935) számolt be. A Balaton párolgására vonatkozó elsı számításainak eredményeképpen a szerzı az 1863-1879 közötti idıszakra 1644 mm-es párolgást határozott meg. CHOLNOKY (1918) felismerte a tó pontos párolgás-közelítésének problémáit, vagyis azt, hogy a szél hatása másképpen érvényesül a part menti állomásokon és a nyíltvíz felett. Kísérleteket végzett „úszó párolgásmérıvel” is, ami akkor még tutajon elhelyezett, vízbe süllyesztett hordót 26
jelentett. Ezek alkalmazása során kiemelte, hogy a hullámzás hatása nem érvényesül és hımérséklet alakulásában is jelentıs különbséget figyelt meg a tófelszín és a kád vizének hımérséklete között. A XIX. század elején Lóczy Lajos foglalkozott a Balaton párolgásának kérdéskörével és egyetemi elıadásaiban 1500 mm-es évi párolgásösszegeket közölt. KENESSEY (1928) megfigyelései alapján a Siófok belterületén Wild-evaporiméterrel mért párolgás ugyan csupán évi 500 mm körül alakult, viszont a Balaton párolgását ezen mért adat 4,85-szörösének határozta meg, vagyis évi 2500 mm-re becsülte a tó tényleges vízvesztését. Az 1896-ban Siófokon, majd 1922-ben Keszthelyen felállított Wild-féle párolgásmérık adatain kívül HAVALDA (1930) már figyelembe vette az 1927-ben a tó partján (Bogláron, Földváron, Révfülöpön, Fonyódon) létesített párolgásmérı kádak adatait is. Mérései alapján a tó tényleges párolgását meghatározva arra az eredményre jutott, hogy a tó párolgása négyszerese a siófoki evaporiméternek, vagyis 2000 mm. Hıháztartási módszerrel közelítve az evaporáció mértékét 1350 mm-es értéket határozott meg Berkes az 1940-es években (VIRÁG 1998). Egy évtizeddel késıbb SZESZTAY (1962) az 1921-1958 közötti idıszakra átlagosan 870 mm-es párolgást közelített vízháztartási módszerrel. A szerzı a Daltonképlet Meyer-féle változatát alkalmazva a korábbihoz nagyon közeli, 893 mm-es párolgást kapott. Hasonló eredményekre vezettek az energia-háztartás módszerének alkalmazása során is. A párolgásadatok megbízhatósága iráni fokozott igények szükségessé, az 19581962 között végzett hıháztartás-vizsgálatok pedig lehetségessé tették, hogy a Balaton párolgását a korábbiaktól eltérı módszerekkel vizsgálják. ANTAL (1963a,b) a Penmanféle képlet hazai viszonyokra módosított változatával 904 mm-es párolgást határozott meg az 1901-1950 közötti idıszakban. Az így kapott párolgás évi járása jól egyezett a Meyer-képlettel SZESZTAY (1962) által számolt párolgás évi menetével. A Balaton vízmennyiségét fogyasztó, s a globális felmelegedés következtében egyre intenzívebbé váló párolgás számos hidrológiai és meteorológiai folyamat meghatározó eleme, a tó környezetében az utóbbi években bekövetkezett vízháztartási szélsıségek lehetséges elıidézıje. A tetemes mennyiségő hılekötéssel és jelentékeny vízgızkibocsátással járó párolgás közvetlenül befolyásolja a parti sávban a meteorológiai elemek alakulását, ezáltal a parti üdülıövezet mikroklímáját.
27
ANTAL (1974) kiemelkedıen fontos szerepet tulajdonított a párolgás pontos meghatározásának. Véleménye szerint a kiterjedt vízfelszín párolgása elsısorban a tó közvetlen környezetében lévı léghımérsékletre, légnedvesség tartalomra és csapadékra hat, ám a levegı megnövekedett páratartalma és a párolgás okozta felszíni hımérsékletcsökkenés
különleges
helyzetet
teremt
a
Balaton
és
térsége
sugárzásforgalmában is. A tó fölötti légrétegek nedvességtartalmának növekedése fıként az ultraibolya sugárzást és a légkör hosszúhullámhosszú kisugárzását módosítja. A párolgás minél pontosabb megismerése segítséget nyújthat gyakorlati kérdések megválaszolásához is, pl. hogyan hat a párolgás a tó vízszintjének ingadozására, mennyi idı alatt cserélıdik ki a tó teljes vízkészlete, stb. A szerzı a Balaton párolgásának átlagos évi összegére vonatkozóan az 19311960 közötti idıszakra 866 mm-es értéket közölt. A Balaton párolgása januárban volt a legmérsékeltebb, ekkor a havi összeg 12 mm-nek adódott, a legintenzívebb a párolgás júliusban volt, 167 mm. Összehasonlító vizsgálatok során a különbözı párolgásszámítási módszerekkel kapott evaporációs értékek között azt tapasztalta, hogy a hıháztartás elvén történı számítások eredményei jelentısebb, 9%-os eltérést mutattak szemben a különbözı empirikus formulák alkalmazásával. Az utóbbi esetben 3%-os maximális különbséget tapasztalt. BARANYI (1975, 1980) összefoglaló munkáiban kihangsúlyozta, hogy a felszín párolgását közvetlenül mérni nem lehet, és a tanulmányok megírásának idején a kádpárolgás adatsorok rövidek és pontatlanok voltak, így azok használhatóságát megkérdıjelezte a tó párolgásának számítása során. A szerzı a tó párolgásmeghatározásának lehetséges útjaként empirikus képletekkel, a parti állomások adataiból történı meghatározást jelölte meg. TÓTH et al. (1987) a Balaton párolgásának 1951-1980 közötti 30 éves adatsorának elemzése során 848 mm-es átlagot határozott meg az ANTAL (1974) által kidolgozott Dalton-típusú empirikus formulával. A nyári félévre esett az évi párolgás mennyiségének 82 %-a. Meghatározták a szélsıségesen magas párolgású évek gyakoriságának valószínőségét is, és megállapították, hogy 900 mm feletti éves párolgás az évek 25%-ban következhet be, míg 1000 mm-nél magasabb érték átlagosan 10 évente egyszer.
28
A Balaton párolgásának vizsgálatára irányuló vízügyi adatbázisban szereplı párolgásértékeket a Meyer-formulával (1)(MEYER 1942) számították 1921-tıl egészen 1974-ig.
11 1 0,2 ahol
1 [mm/nap]
E: a levegı telítési páranyomása a havi közepes vízhımérsékletre számolva [Hgmm] e : a levegı tényleges páranyomásának havi átlaga [Hgmm] P: párolgás [mm] v : a havi közepes szélsebesség [ms-1]
Az OMSZ és a VITUKI 1958-1963. között végzett, majd 1971-1974 között folytatott
és
lezárt
közös
kutatása
eredményeként
a
Balaton
párolgásának
meghatározására az OMSZ Központi Légkörfizikai Intézetében új formulát (2) határoztak meg (ANTAL és TÓTH 1976):
0,33 0,1 ahol
2
[mm/nap]
E0 : a reggel 7 órai felszíni vízhımérséklethez tartozó telítési páranyomás [Hgmm] n: a hónap napjainak száma
Ez utóbbi összefüggést a párolgás számítására 1975-1985 között használták, azonban a vízmérleg-számítás záróhibája továbbra is esetenként jelentıs maradt, így a párolgás meghatározását 1986-ban ismételten fejlesztették. A VITUKI és az OMSZ-KMI a korábban használt párolgásszámítási formula felülvizsgálta során megállapította, hogy a reggel 7 órai vízhımérséklet a napi minimumhoz nagyon közeli érték, így a napi párolgás számítása során a napi középértékhez képest jelentısen alacsonyabb adatokkal dolgozunk ezzel a módszerrel. Problémaként tárták fel továbbá, hogy a javasolt Siófok –Keszthely állomáspár adataiból számított aktuális páranyomás helyett Balatonszemes és Balatonakali értékeit is fegyelembe vették, ami magasabb területi átlagot eredményezett. Végül az alapösszefüggésben a vízhımérséklethez tartozó telítési páranyomás helyett napi átlagos léghımérséklethez tartozó értéket vezették be, melyet Siófok, Keszthely Balatonszemes és Balatonakali adataiból származtatnak. Az aktuális páranyomás számítására viszont továbbra is a Siófok Keszthely állomáspár adatai szolgálnak. Az összefüggésben szereplı konstansok is változtak az alapadatok módosulását követve, 29
valamint az egyenlet az átmeneti évszakokban kiegészült egy konstanssal, mely a víztömeg környezetétıl eltérı felmelegedését és hıtározását számszerősíti (VITUKI, 1986). Az új (3) összefüggést 1986-tól egészen napjainkig változatlan formában alkalmazzák a tó párolgásának számítására. Az új formuláról felhasználói szóban úgy nyilatkoztak, hogy „alkalmazásával a párolgás pontosabban számítható, de a +10 mm/hónap feletti hibák elıfordulása még ebben az esetben is számottevı” (KRAVINSZKAJA G.). 0,59 0,013
ahol
3
[mm/nap]
E: a napi középhımérséklethez tartozó telítési páranyomás [mbar] e: a napi átlagos páranyomás [mbar] a: konstans, értékei:
- márc: 0,7 - áprilisban: 0,8 - októberben: 1,3 - novemberben: 1,4
Kiemelkedıen fontos kérdés, hogy hány állomás adatsora elegendı a megbízható párolgás értékek számításához, valamint az állomások vízfelszíntıl mért távolsága is alapvetıen meghatározza, hogy a számított értékek valóban alkalmazhatók-e a tófelszín párolgás-viszonyainak jellemzésére. Az állomásszámra vonatkozóan már TÓTH (1977) megállapította, hogy a párolgás viszonylag nagy térbeli homogenitása miatt 1 %-os hibahatár mellett is elegendı három megfelelıen kiválasztott állomás figyelembevétele. A belsı határréteg kialakulására vonatkozó megfigyeléseik alapján KARDOS és KOVÁCS (2005) arra az eredményre jutottak, hogy a partról a tófelszín fölé futó szél esetében a belsı határréteg a parttól 200 m-re éri el a meteorológiai szempontból érdekes 10 m-es szintet, vagyis az ezen távolságon belül mért szél nem azt az értéket adja, ami ténylegesen a tó felett fúj, és alapvetıen befolyásolja a párolgás mértékét. A tényleges párolgásszámítás során felhasznált adatok mérése azonban minden állomás esetén a partközelben történik. Annak ellenére, hogy a képletek kalibrálva vannak az adott helyszínre, ha ugyanazt a képletet használjuk ellentétes irányú szelek esetén, akkor 5 kmes meghajtási hossz esetén egyik esetben 20%-kal alul, másik esetben pedig 3%-kal felülbecsülik a párolgást, a szélsebesség pontatlanságaiból adódóan. A Balaton párolgása nem csupán a nyílt vízfelszín evaporációját jelenti, a litorális és a paralimnolitorális zónában számolni kell a növényzettel borított felszínek evapotranszspirációjával is. A mocsári növények párologtatásának meghatározására 30
számos kutatás indult (KIENDL 1953, TUSCHL 1970, BURIAN 1973), hazánkban elsısorban a Fertı tó esetén (WALKOVSZKY 1973, 1974). A Balaton-Kis-Balaton rendszer térségében BOLDIZSÁR és VARGA (2006a,b), valamint BOLDIZSÁR et al. (2006) vizsgálatai több állományalkotó fajra is kiterjedtek, a nád mellett liziméterekben határozták meg az erdei káka, valamint a parti sás vízfogyasztását is. Jelentıs különbségeket mutattak ki az egyes évjáratok között, valamint a növények érzékenységében az adott év idıjárását illetıen. A Balaton párolgásának számítása során nem számottevı a növényállomány által elpárologtatott víz mennyisége. Ha figyelembe vesszük, hogy a teljes 600 km2-es tófelszín körülbelül 11 km2-ét borítja nádas, vagyis a felszín mindössze 2%-át. KOVÁTS és KOZMÁNÉ (1982) adatai alapján számolva a nádasok párolgásának figyelembevétele esetén a teljes tófelszínre vonatkoztatott párolgás esetén 2 mm-es különbség adódik, ami jóval kisebb, mint a tó párolgás-számítás során adódó hibák mértéke. 2.4.4. A vízleeresztések alakulása
A Sió-zsilip 1863-as átadását követıen folyamatosan mérik a Balatonból leeresztett vízmennyiségeket, azonban a mérések korai idıszakából származó adatok használhatósága megkérdıjelezhetı a vízmérleg összeállítása során. A probléma alapja BARANYI (1980) szerint, hogy a vízleeresztésre vonatkozó 1863-at követı legkorábbi adatok a vízrajzi adattárban nincsenek meg, és ami rendelkezésre áll, az is megbízhatatlan. Ebben CHOLNOKY (1918) véleménye is hasonló, aki a lehetséges pontatlanságok okaként a szél hatását jelölte meg, ugyanis a déli szél esetenként visszaduzzaszthatta a zsilipen átfolyt vizet, aminek jelentıs hatása lehetett az átbukó víz mennyiségére. Az 1921-1970 közötti idıszakra vonatkozó vízleeresztési adatokat a vízmérlegben ellenırzött formában BARANYI 1975-ben kiadott „A Balaton hidrológiai jellemzıi 1921-1970” címő munkája tartalmazza. Az ebben szereplı adatbázis néhány hónap kivételével megegyezik a SZESZTAY (1963) által közölt adatokkal, melyek a vízmérleg alapján nem voltak módosítva. VIRÁG (1998) utólagos megállapítása alapján az 1970-es évek kezdetéig csupán pontatlanságokkal terhelt, rekonstruált vagy módosított lefolyási adatokkal rendelkezünk, és ennek megfelelıen vehetjük figyelembe azokat. Az 1935-ben leeresztett víz mennyiségét BARANYI (1975) 237 mm-ben, vagyis 142,2 millió m3-ben állapította meg, míg ENTZ és SEBESTYÉN (1942) ezen év esetén 219 mm, vagyis 131,7 31
millió m3 lefolyásértéket közölt. Hasonlóan nagy különbség adódott az 1942-es év vizsgálata során, mikor BARANYI (1975) és HORTOBÁGYI (1950) adatai között több mint 73 millió m3 különbség volt. Az 1971-1995-ös idıszakban az évi átlagos lefolyás 474 mm volt (VIRÁG 1998). A legtöbb vizet 1965-ben engedték le, 1791 mm-t, míg a legkevesebbet 1946-ban mindössze 50 mm-t. 6 hónapnál hosszabb lefolyástalan állapotok többször is elıfordultak BARANYI (1980) megállapításai alapján. VIRÁG (1998) már jóval hosszabb ideig tartó lefolyástalan periódusokról számolt be, 1971-ben, 1991-ben és 1993-ban 11 hónapig maradtak zárva a zsilipkapuk. BARANYI (1980) a vízleeresztés várható mértékére vonatkozó elırejelzésében kijelentette, hogy a jövıben várhatóan növekedni fog a lefolyástalan idıszakok hossza, és a lefolyástalan hónapok relatív gyakorisága 40%-ra növekedhet. Reálisnak vélte a 12-14 hónapnál hosszabb lefolyástalan idıszakok kialakulását is. Ma már tudjuk, hogy a Baranyi által prognosztizált idıszaknál sokkal hosszabb ideig is kialakulhat lefolyástalan állapot a Balatonnál. 2000. április 30-án zárták le a Siózsilipet, majd az ezt követı aszályos évek következtében - a Sió medrének átöblítését kivéve – többlet vízkészlet hiányában egészen 2005. szeptember 1-ig nem volt szükség vízleeresztésre. A tó vízszintje lefolyástalan körülmények között is jelentısen csökkent. Ebben az idıszakban 64 hónapon keresztül nem történt számottevı vízleeresztés a tóból.
2.5. A Balaton klímája, a tó hatása a meteorológiai elemek alakulására A Balaton medencéjében húzódó a környezeténél csapadékellátottságban szegényebb terület létérıl az elızı fejezetben már szót ejtettünk. Ehhez a jelenséghez kapcsolódik a Balaton felhızetcsökkentı hatása. A nagy kiterjedéső vízfelszín nyáron kevésbé melegszik fel, mint a környezı szárazulat ezért a víztükör fölött a konvektív áramlások intenzitása kisebb. A Balaton fölött a gomolyfelhık képzıdésének sebessége kisebb, mint a környezı területek fölött. Ez a hatás azonban jellemzıen a napos, advektív hatásoktól mentes anticiklonáris napokon figyelhetı meg. PÉCZELY (1974) az 1963-ban a Balaton térségében végzett felhızet-megfigyelései alapján arra a következtetésre jutott, hogy nyáron anticiklonáris helyzetben a Balaton felszíne felett 7 %-kal kisebb a felhızet átlagos mértéke a délután folyamán, mint a felszíntıl távolabb található állomások esetén. 32
Ennél is jelentısebbnek bizonyult, közel 10 %-nak a derült ég és a csekély (1. okta) felhızet bekövetkeztének a valószínősége. A Balaton térségében a napsütéses órák száma jellemzıen nyugatról kelet felé haladva növekszik a tó térségében. Az 1931-1960 között végzett napfénytartam-mérések alapján, Keszthelyen 2068 óra, míg Siófokon valamivel több 2108 óra volt a napsütéses idıszak évi átlagos hossza. A Balaton térsége nyáron az ország napfényben leggazdagabb tájai közé tartozik. Összehasonlításként PÉCZELY (1974) a siófoki sugárzásadatokat összevetette az ország napfényben leggazdagabb táját reprezentáló Kecskemét azonos idıszakra vonatkozó napfénytartam értékeivel és eszerint a három nyári hónapban mindössze 36 órával tapasztalt magasabb értéket Kecskemét esetén. A 8 órát meghaladó napfényes idıszak (derült nap) kialakulására nyáron 70 %-os valószínőséggel számíthatunk, míg az 1 óránál rövidebb napi napfénytartam (borult nap) bekövetkezte csupán 5-10 %. A Balaton térségében folyt hımérséklet-vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy a Balatonnak megfelelı idıjárási helyzetben, a parti sávban szélsıségeket mérséklı hatása lehet, vagyis a környezetében a klíma kiegyenlítettebb (FÁBIÁNICS 1941). A hatás viszont nem jelentıs a tó kis víztömege és sekély volta miatt, és csupán a közvetlen, néhány 100 m-es parti sávra terjed ki (KAKAS 1949). A tapasztalt hatás akkor lehet jelentıs, ha a léghımérséklet és a tó vízének hımérséklete között számottevı különbség van és a tó fölött közel lamináris áramlás alakul ki, mely jelentıs keveredés nélkül szállíthatja a mindössze néhány méter vastag melegebb légtömeget. A nap folyamán a legnagyobb hımérsékletkülönbség a kora reggeli órákban alakul ki, míg az év során a hımérsékleti differencia kora ısszel jellemzı, amikor a víz hıtározása révén lassabban hől le, mint a környezı levegı. Az 1952-1956 között végzett megfigyelések eredményeként PÉCZELY (1974) a Siófok és Tihany állomáspár adatai alapján megállapította, hogy É, ÉNY-i áramlás esetén a hımérséklet változása az esetek 59 %ban, míg D, DK-i szél esetén 89 %-ban igazolható volt. A szélirány szerint tapasztalt jelentıs különbség magyarázata, hogy az északi szelek nagyobb sebességgel és jelentıs turbulenciával haladnak a felszín felett, míg a délies szelekre jellemzıbb a közel lamináris áramlási kép és a sebességük is kisebb, a hıcserére több idı áll rendelkezésre. Hasonló következtetésekre jutott KOVÁCS (1965) aki négy átellenes állomáspárt (Siófok-Alsóörs,
Balatonszemes-Balatonakali,
Fonyód-Badacsony,
Balatonberény-
Vonyarcvashegy) vizsgált. Északi irányú szelek esetén 74 %-ban, míg délies szél esetén 33
89 %-ban tapasztalt kimutatható hımérséklet-változást a tó két partja között. Megállapította továbbá, hogy a levegı hımérséklete, abban az esetben, ha a víz és a levegı hımérséklet-különbsége 5 fok és a levegı 10 km utat tesz meg a víz felett, akkor északi áramlás esetén 1oC-kal, déli szél esetében 2oC–kal növekszik. Különleges esetekben azonban ennél jelentısebb hımérséklet-változások is elıfordulhatnak, amikor a hımérsékletek különbsége 10-15 fok is lehet. A hımérséklet napi ingása is kisebb a part menti állomásokon. Megfigyelések alapján a napi hıingás a tó közvetlen környezetében 30%-kal kisebb. A hımérsékleti görbe alakjában is tapasztalható változás. A parton a hımérséklet maximuma 1-2 órával késıbb áll be, míg a minimumérték beállási ideje esetén is kimutatható egy ½-1 órás késés. A hımérsékleti görbe alapján megállapítható, hogy 18-19 órától reggel nyolc óráig a parti zóna melegebb, viszont nappal a tópart hővösebb, mint a távolabbi területek. A légnedvesség alakulásában elsıdleges szerepet játszik a tó közel 600 km2-es párologtató felülete, mely jelentıs mennyiségő vízgızt juttat a levegıbe, hiszen egy-egy meleg nyári napon akár 8-10 mm víz (6 millió m3) is elpárologhat a tófelszíntıl. A tó felett átáramló levegı további vízfelvétele tehát a telítési hiány függvényében biztosított. ADÁMYNÉ (1965) eredményei azt mutatják, hogy a Balaton felett Siófok és Tihany között átáramló levegı nedvességtartalma átlagosan 5 %-kal nı. Ez a csekély hatás azonban a tóparttól távolabbi állomásokon már nem érzékelhetı. 7-8 %-os légnedvességnövekedést mutatott ki SZEPESINÉ (1960) Balatonalmádi és Siófok 1958. augusztusi adatai alapján északi áramlás esetén. A légnedvesség növekedése alapvetıen az áramlás sebességétıl és a levegı telítési hiányától függ. Erıs északi szél esetén, amikor a belépı levegı száraz és a hullámzó felszín jelentıs párolgófelületet jelent, a légnedvesség növekedése elérheti a 30 %-ot is (PÉCZELY 1974). Elsısorban a komfortérzet szempontjából fontos, hogy nagyobb a magas légnedvesség kialakulásának valószínősége a part mentén, ami a fülledt órák számának növekedését eredményezi. Áprilistól-szeptemberig a közvetlen vízparti területen átlagosan 6-7 %-kal magasabb a páratartalom, mint a víztıl 1 km-es távolságban. Téli és kora tavaszi idıszakban, mikor a párolgás elenyészı, a különbség nem kimutatható. A Balaton hatást gyakorol a páratartalom napi menetének alakulására is. A víz fölött a páranyomás alakulása nyáron együtt halad a hımérséklet napi mentével, de a maximumát csak 18 óra körül éri el. A pattól távolabb kettıs maximum alakul ki a 34
páranyomás napi menete során, délelıtti és kora-esti maximummal. A part és a szárazföld között a legnagyobb eltérés, kb. 20 % a kora délutáni órákban van, viszont a nyílt felszín és a szárazföld között még ennél is jelentısebb különbség alakulhat ki. A legkisebb differencia a hajnali órákban tapasztalható. Derült idıben az egycsúcsú napi menet kialakulását a tó víztömege teszi lehetıvé, miáltal a megnövekedett párolgás a korlátlan vízutánpótlás miatt zavartalanul folyhat. A vízparttól távolabb egyrészt a konvekció fokozottabb, másrészt a talaj vízkészletének korlátozottsága miatt a talaj közelében magas napállás mellett a levegı páranyomása csökken. A második maximum akkor alakulhat ki, amikor az intenzív konvektív páraszállítás megszőnik. A Balaton speciális
szélklímával rendelkezik. A földrajzi helyzetének
megfelelıen a tó fölött az északias irányú szelek az uralkodók, emellett fıleg az északi parti állomások esetén még jelentıs, fıleg az ıszi idıszakban a délkeleti szél dominanciája is. A szélklíma elemzése során elsısorban a keszthelyi és siófoki adatsorra támaszkodhatott PÉCZELY (1974), aki megállapította, hogy Keszthelyen jelentısebb az északi szél dominanciája, mint Siófok esetén, valamint, hogy a keszthelyi gyakori délkeleti szél a parti szél kialakulásával magyarázható. A Siófokon tapasztalt gyakori délnyugati szelet a Balaton medencéjének áramláskeltı hatásával magyarázta. Kiemelte továbbá, hogy az északi parton figyelembe kell venni a Balaton-felvidék, valamint a DéliBakony szélárnyékoló hatását is. Péczely 1962-ben megállapította, hogy északi szél esetén a domborzat árnyékoló hatása a parttól 3 km távolságig érzékelhetı. A szélirány és szélsebesség összefüggésérıl elmondható, hogy Keszthelyen és Siófokon is az erıs (8 ms-1) szelek északi irányúak, csupán tavasszal és télen számottevı Siófokon a délnyugatról fújó erıs szelek elıfordulása. A gyenge (0,1-1,5 ms-1) szelek megoszlása változatosabb, de alapvetıen a déli-délnyugati szelekre jellemzı.
4. ábra A parti szélrendszer mechanizmusa
35
Az északi parton, több helyen kimutatható a víz felıl fújó szelek nagyobb gyakorisága, Keszthelyen és Tihanyban a délkeleti (2. táblázat), Balatonkenese térségében a déli szél esetében. Ez a szárazföld-parti cirkuláció, vagyis a parti szél kialakulását jelzi, melynek létét a Balaton egész térségében több szerzı is igazolta (CZELNAY 1955, PÉCZELY 1961, 1962)(4. ábra). A jelenség különösen a szélesebb, északkeleti medencében fejlett, de kialakul a délnyugati medencében is, viszont itt a szélfordulás kisebb. A parti szél a nappali idıszakban fejlettebb, éjszaka sok esetben csak a mőszerek által nem mérhetı szellı tapasztalható. A déli parton az uralkodó északias szélirány miatt a tó felıl fújó szelek gyakoriságának módosulása kevésbé kimutatható. 2. táblázat A szélirányok relatív gyakorisága a Balaton térségében 1953-1956 (BÉLL és TAKÁCS 1974)
É ÉK K DK D DNY NY ÉNY 34 3 8 24 8 5 6 12 Keszthely (%) 3 12 23 Tihany (%) 15 12 12 14 9 15 10 14 11 4 11 15 20 Siófok (%) A keszthelyi állomásra vonatkozóan télen a jellemzı szélirányok számának csökkenését állapította meg TAR (2004) az 1968-1972, valamint az 1991-1995 közötti idıszakokat alapul véve. Eredményei alapján a DDK irányú szelek aránya jellemzıen csökkent, míg nyáron a KÉK irányú szelek arányának mérséklıdését és a NYÉNY irányú szelek jelentıségének növekedését állapította meg. A jellemzı irányú szelek részaránya télen 4,9 %-kal csökkent, míg nyáron 6,8 %-os növekedést figyelt meg. Az átlagos szélsebesség télen tapasztalt 1,4 ms-1-os, valamint a nyáron kimutatott 1,3 ms-1-os csökkenése a Balaton térségében a felszín közeli légnyomási mezı átalakulására enged következtetni. A szél által szállított energia mennyisége 7 %-kal csökkent a vizsgált intervallumok alapján, míg nyáron nem történt kimutatható változás (TAR és VERDES 2003; TAR et al. 2001).
2.6. A Balaton és a változó éghajlat Európában
elıreláthatóan
minden
területet
hátrányosan
fog
érinteni
a
klímaváltozás valamely hatása, ami regionális különbségek fokozódását eredményezheti. A szárazság által sújtott területek kiterjedése valószínőleg növekszik, valamint az 36
intenzív nagycsapadékok gyakoribbá válása nagy valószínőséggel növelni fogja az árvízi kockázatot. Néhány országban és térségben, ahol felismerték az elıre jelzett hidrológiai változásokat és a velük összefüggı bizonytalanságokat, alkalmazkodási eljárásokat és kockázatkezelı gyakorlatokat fejlesztenek ki a vízügy terén. (IPCC 2007). Az éghajlatváltozás jelentıs változásokat eredményezhet a Kárpát-medencében is, s ezen belül a Balaton vízgyőjtıje az egyik legveszélyeztetettebb területek közé sorolható a mediterrán klímahatás következtében, mely hatás az elmúlt idıszak alapján erısödni látszik
(MOLNÁR
1995).
A
mediterrán
klímaelemek
növekedése
és
a
hımérsékletnövekedés, valamint a szárazodási tendenciák CZELNAY (1998) szerint a globális felmelegedés következményei. A globális klímaváltozás indította, éghajlati rendszerekben tapasztalt változás alapján MOLNÁR és MIKA (1997) is arra a következtetésre jutott, hogy a mediterrán hatás észak felé terjeszkedik és egyre többször, egyre nagyobb területen érezteti majd hatását. Hazánkban is az elsıdleges kérdést a hımérséklet és a csapadékmennyiség várható változásának meghatározása jelentette, mely tényezık alakulása a vízbevétel és a párolgás mértékének befolyásolásán keresztül alapvetıen meghatározza a Balaton vízháztartását. BARTHOLY és MATYASOVSZKY (1998) az 1880-1985 közötti idıszak adatait vizsgálva megállapította, hogy a Kárpát-medencében nyáron -0,2oC-os, télen 0,5oC–os, tavasszal 0,3oC-os hımérsékletváltozás volt megfigyelhetı, míg ısszel szignifikáns változást nem tudtak kimutatni. A csapadék múltbeli alakulásának vizsgálata során nyáron 35%-os növekedést, tavasszal 10%-os csökkenést mutattak ki. Megduplázott CO2 koncentráció esetén sem tapasztaltak jelentısebb területi anomáliákat, és csak kismértékő melegedést mutattak ki. 1oC-nál jelentısebb melegedést csak az ıszi hónapokra prognosztizáltak. A modellfuttatások eredményeként a csapadék csökkenését feltételezték. Jelentıs, 10-20%-os csapadékcsökkenést mutatott ki MIKA et al. (2006) 76 Kárpát-medencei állomás adatainak 1974-1998 közötti vizsgálata során. 1,4oC-os hımérsékletemelkedést valószínősít BARTHOLY et al. (2007) 2075-2100-ra, mely felmelegedés a Kárpát-medencében minden évszakban jellemzı lesz, leginkább nyáron, mikor elérheti az 1,7oC-t, legkevésbé tavasszal, mikor 1,1oC-os melegedés várható. A csapadék éves mennyisége vizsgálataik alapján nem fog jelentısen módosulni, viszont éven belüli átrendezıdés valószínősíthetı, mely szerint télen 10%-os növekedéssel, nyáron ugyanilyen mértékő csapadékcsökkenéssel számolhatunk.
37
A hımérséklet emelkedését MIKA (2002) vizsgálatai szerint numerikusan követi majd a csapadék mennyiségének változása. Eredményei alapján azonban 1oC-os melegedésig egyre súlyosbodó szárazodási tendencia várható, ennél nagyobb mértékő melegedés esetén azonban már a változás iránya bizonytalan és 4oC-os globális melegedés esetén már egyértelmő csapadéknövekedéssel számolhatunk. A csapadék alakulásának tendencia-váltását HARNOS (1998) 1,8oC–os felmelegedés esetére prognosztizálta. NOVÁKY (2005b) a Balaton vízháztartásának és a meteorológiai elemek módosulásának kapcsolatát a Balaton egyensúlyi tófelületének változásán keresztül írta le. Az egyensúlyi tófelület lefolyástalan állapotot feltételezve kifejezi, hogy mekkora tófelszín esetén igaz, hogy a párolgás mennyisége egyenlı a felszínre hulló csapadék és a hozzáfolyás teljes mennyiségével. A tó vízháztartási jelleggörbéi alapján elıször SZESZTAY (1959) számította ki a tó egyensúlyi felszínét, melyet 1730 km2-re becsült, vagyis a tényleges felszín közel háromszorosára. NOVÁKY (2003) az 1921-2000 közötti idıszakra 1300 km2-es felszínt közelített. A két megfigyelés közötti jelentıs különbség alapján feltételezhetı, hogy az egyensúlyi tófelszín idıvariáns és a tófelület ingadozása összefügg az éghajlati elemek módosulásaival. KONCSOS et al. 2005-ben elkészült szimulációs modellfuttatási eredményei alapján a klímaváltozás hatásait figyelembe véve az 1921-2002 idıszak adatai alapján 2050-re 900 km2-es egyensúlyi tófelszínt prognosztizált, ami még mindig meghaladja a tó jelenlegi felszínét, vagyis a klímaváltozással összefüggésben a várható alacsonyabb vízszintek nem befolyásolják a tó jelenlegi kiterjedését, azonban az alacsony vízszinttel járó hatások a jövıben gyakoribbak lesznek, mint manapság (KONCSOS et al. 2005). MIKA (1999) elırejelzései alapján, melyek a Balaton térségére 5-10%-os csapadékcsökkenést és 1-2oC-os felmelegedést prognosztizáltak NOVÁKY (2005b) kiszámította a tó egyensúlyi felületét és a mai állapothoz nagyon közeli, 700-900 km2-es értéket kapott. Azt feltételezve, hogy a tó felszíne nem csökken, csupán a leeresztett víz mennyisége változik, az elıbbi klímát feltételezve meghatározta, hogy a tó lefolyása csupán a jelenlegi mérték 25-30%-a lenne. A Balaton egyensúlyi tófelülete a 2000-2003 közötti idıszakban kisebb volt, mint a tényleges felszín. 1921 óta elıször fordult elı, hogy a természetes vízkészlet-változás negatív volt, vagyis a tó párolgása meghaladta a csapadék és a hozzáfolyás teljes mennyiségét. 38
A tó vízháztartási összetevıinek jövıbeli alakulására szintén Nováky készített elırejelzéseket különbözı idıtávra A2 és B2 SRES szcenáriók figyelembe vételével. Eredményei szerint a hımérséklet 2025-re 1,3-2,5oC-kal növekszik, ami a párolgás 812%-os növekedését fogja eredményezni. Emellett a csapadék 3-8%-os csökkenése várható, mely hatások összességében a vízgyőjtırıl történı lefolyás jelentıs mérséklıdéséhez járulhatnak hozzá. A legtöbb klímamodell szerint a lefolyás 13%-os szintre csökkenésével kell számolni. A jövıben a teljes vízveszteség 78-80%-a, legrosszabb esetben pedig 92%-a párolgás lesz, szemben a mai 60%-os értékkel. 2050-re a párolgás 17%-os növekedése és a felszínre hulló csapadék 10-13%-os csökkenése várható, míg a vízgyőjtırıl történı hozzáfolyás 51-54%-kal csökken. A csökkenı lefolyás és csapadék nem lesz képes ellensúlyozni a megnövekedett párolgást, ezért az egyensúlyi vízfelület 12-22%-os csökkenésével kell számolni, vagyis a Balaton lefolyástalan tó lehet. 2075-re a jelenlegi tófelszínhez képest az egyensúlyi víztükör mérete 44%-kal csökkenhet. Abban az esetben, ha a hımérséklet 5oC-kal emelkedik és a csapadék 28%kal csökken, valamint a párolgás 30%-kal növekszik az egyensúlyi felszín a jelenleginek 20%-a lenne, 120 km2 (3. táblázat). 3. táblázat A klímaváltozás hatása a Balaton vízháztartási tényezőinek alakulására és a tó egyensúlyi felszínére (NOVÁKY 2005b). IDİSZAK
SRES
GCM
Cs
H
Cs+H
P
L
L/P
Aegy
612
891
1503
889
614
0,69
1560
HadCM3
584
649
1233
964
269
0,28
950
ECHAM4
592
631
1223
991
232
0,24
900
HadCM3
559
519
1078
998
80
0,08
710
ECHAM4
597
640
1237
995
242
0,24
920
A2
HadCM3
533
389
922
1042
0
0
470
B2
HadCM3
549
433
982
1041
0
0
530
A2
HadCM3
440
130
570
1157
0
0
120
B2
HadCM3
573
450
1023
1091
0
0
340
1961-90 A2 2025 B2
2050
2075
Hasonló eredményekre jutott VARGA és ANDA (2007c), aki BARTHOLY et al. (2004) által elırejelzett CO2 koncentráció és csapadékváltozásokat, valamint ZÁGONI (2004) elırejelzéseit figyelembe véve a Balaton jelenlegi felszíne mellett a természetes vízkészlet-változás egyensúlyba kerülését 2055-re prognosztizálta.
39
2.7.
A
párolgás
számításának
és
mérésének
elterjedten
alkalmazott módszerei 2.7.1. A párolgás mérése
A párolgásmérés módszerei az elmúlt évtizedekben nem változtak jelentısen. Az elsı mérésektıl kezdve az alapelv egy izolált víztömeg fizikai tulajdonságainak meghatározásán alapult. A fı változásokat a megfigyelt víztest méreteiben, valamint a párolgásmérık elhelyezésében végzett módosítások jelentették. A párolgás mérésére hazánkban kezdetben a Wild-féle párolgásmérıt alkalmazták. A mőszer a postai levélmérleghez hasonló felépítéső, az elpárolgott víz tömegét határozhatjuk meg segítségével. A víztárolója mindössze 250 cm2 felülető, eszerint a benne található víz 1 mm-e 15 gramm tömegő. Az edény mélysége körülbelül 35 mm. A mőszert hımérıházikóban kell elhelyezni, így a közvetlen sugárzás és a szél szerepe minimálisra csökken, vagyis a mért vízfogyást nem lehet az aktuális párolgásértékkel azonosítani. Hamar beigazolódott, hogy a Wild-párolgásmérı (5. ábra) méreteibıl és az elhelyezés módjából adódóan nem alkalmas a párolgás pontos közelítésére, hiszen a mérések során kapott eredmények irreálisak voltak (lásd. 2.4.3-as fejezet).
5. ábra A Wild párolgásmérő felépítése
Hazánkban
a
párolgás
meghatározásának
egyik
lehetséges
eszközeként
alkalmaztak elsısorban a Fertı tó párolgásának közelítésére úszó párolgásmérıket. A pontos és folyamatos méréseket azonban akadályozták a hullámzás hatására fellépı mérési hibák, így a módszer nem tudott széles körben elterjedni.
40
Az evaporáció mérésére korábban használt Wild-féle párolgásmérıt a csekély víztömegébıl fakadó magas hibalehetıségek miatt különféle párolgásmérı kád típusok váltottak fel, melyek nemzet-specifikusak voltak, ezért a WMO javaslatára egységesen az A-kád (amerikai szabvány) bevezetését szorgalmazták 1964-ben (WMO 1964) (4. kép). A bevezetés idején hazánkban már elterjedt volt az U-kád (UBELL 1958) és az orosz használatú GGI-3000 kád. A párolgásmérı kádak jellemzıit az 4. táblázatban foglaltuk össze. Az A-kád bevezetését követıen az OMSZ berkeiben széles körő kutatómunka kezdıdött a káddal mért párolgás jellemzıinek, annak idıjárás függésének és mérési pontosságának feltárására (PÉCZELY 1965, DUNAY 1966a, 1966b, 1966c, 1970). A vizsgálatok
megnyugtatóan
zárultak,
s
megállapítást
nyert,
hogy
az
A-kád
vízhımérséklete helyettesíthetı a léghımérséklettel, vagyis az A-kád alkalmas a párolgás éghajlati adatokból történı meghatározására (DUNAY 1966a). A kádak méretébıl és elhelyezésébıl adódó különbségek eltérést eredményeznek az egyes kádtípusok párolgásában, mely különbség ismerete gyakorlati jelentıséggel is bír, mégpedig a hosszabb idıszakra vonatkoztatott adatsorok elıállításában. Az összehasonlító vizsgálatok a mérések kezdetekor elkezdıdtek, de ekkor csak néhány év adatbázisa alapján volt lehetıség a következtetések levonására (DUNAY 1966a, 1970, SZESZTAY és VANCSÓ 1965). A 70-es évek végén, a 80-as évek elején a vizsgálatokhoz már hosszabb, 10 éves adatbázisok is rendelkezésre álltak és a korábbi eredményekkel történı összehasonlításra is lehetıség volt (TÓTH 1981, TÓTH et al. 1983). TÓTH 1981-es vizsgálataiban már külön elemezte a síkvidéki és a domb, valamint hegyvidéki állomások adatait és megállapította, hogy a korábbi (DUNAY 1970, SZESZTAY és VANCSÓ 1965) vizsgálatok során kapott arányszámok az A-kádhoz képest némileg túlbecsültek voltak. A G-kád, valamint az U-kád párolgásának A-kádhoz képest tapasztalt eltéréseinek magyarázataként TÓTH 1981-ben vizsgálta a kádak hımérsékletének különbségeit, valamint a nappali és éjszakai párolgás arányának éven belői alakulását. Megállapításai alapján az A-kád párolgása tavasszal és nyáron annak ellenére meghaladja a talajba süllyesztett kádakét, hogy havi átlaghımérséklete a többié alatt marad. A kádak nappali felmelegedésében 1-1,5 oC-os különbség volt kimutatható, éjszaka viszont csak elhanyagolható eltéréseket tapasztaltak. Az INEP-káddal és a 20 m2es káddal csupán két évben végeztek összehasonlító vizsgálatokat, de hangsúlyozták, hogy a nagyobb víztömegő, 20 m2-es kád segítségével nagyobb vízfelületek, tavak párolgása megfelelıen közelíthetı, ilyen jellegő vizsgálatok a keszthelyi 20 m2-es kád 41
adatainak felhasználásával végezhetık a Balaton párolgásának meghatározására (TÓTH 1981). Hasonló vizsgálatok elemzéseink elıtt nem folytak. 4. táblázat Párolgásmérő kádak jellemző paraméterei (WEINGARTNER 1987) TÍPUS
FELSZÍN/m2
MÉLYSÉG/m
ELHELYEZÉS
A-kád
1,14
0,25
Felszínen
U-kád
3,00
0,50
Talajban
20m2-es kád
20,00
2,00
Talajban
GGI-kád
0,3
0,65
Talajban
INEP-kád
0,3
0,65
Talajban (szigetelt)
20 m2-es kád
„A”-kád
„U”-kád
„G”-kád
4. kép Párolgásmérő kádak jellemző típusai (Fotó: VARGA B.)
2.7.2. Az evaporáció és potenciális evapotranszspiráció számításának néhány elterjedtebb módszere
A párolgás folyamatát három fizikai komponens határozza meg. A párolgás (P) intenzitását egyrészt alapvetıen a sugárzási viszonyok, másrészt a levegı mozgása befolyásolják, de hatással van a folyamat sebességére a levegı vízgıztelítettsége is. Ha figyelembe vesszük, hogy a párolgó felületre jutó energia a látens hı maximumát határozza meg, akkor igaz a következı összefüggés: 42
ahol,
4
αL: a szélsebességtıl függı hıátadási együttható B: a talaj által forgalmazott energia E: telítési páranyomás e: aktuális páranyomás Ps: a párolgás sugárzási összetevıje Pv: a szél által kiváltott összetevı PE: párolgáshı S0: a felszín sugárzási mérlege
A
párolgás
lehetséges
értékei
a
tényleges
(aktuális)
párolgás,
a
THORNTHWAITE (1948) által bevezetett potenciális párolgás (PET), valamint az optimális evapotranszspiráció. A potenciális evapotranszspiráció az a vízmennyiség, amely egy rövidre vágott gyepfelszín felületérıl adott meteorológiai helyzetben idıegység alatt elpárolog, ha a folyamatot víz hiánya nem korlátozza. Feltételezve, hogy a sugárzási mérleg energiája teljes egészében a párolgásra fordítódik, meghatározható az energetikailag lehetséges párolgás (EET), ami nem más, mint a sugárzási mérleg és az 1 mm vízoszlop párolgáshıjének a hányadosa.
/10
5
Az empirikus módszerekkel történı párolgás-számítás alapjául a Dalton által 1801-ben kidolgozott alapösszefüggés szolgál. A módszer alapja, hogy a párolgás intenzitása alapvetıen a levegı telítési hiányának, valamint a szélsebességnek a hatásfüggvénye. ahol:
6
(E-e): a levegı telítési hiánya [hPa] (v): szélsebesség [m/s]
Ezt az alapösszefüggést fejlesztette tovább PENMAN (1948), aki a módszert szabad vízfelszín párolgásának meghatározásához alkalmazta. A módszer azon a feltételezésen alapszik, hogy a szenzibilis és a látens hıszállítás mértékét azonos tényezık határozzák meg. A végformula energetikai és aerodinamikai tagot is tartalmaz, vagyis a párolgás szempontjából alapvetı tényezıket egzakt módon foglalja magába.
43
ahol
7
PE: a látens hı E: a telítési vízgıznyomás [Hgmm] e: a 2 m-es magasságban mért vízgıznyomás [Hgmm] f(v): szélsebesség hatásfüggvénye
A gyakorlatban az alábbi formula terjedt el szélesebb körben. 0,351 0,15
8
A Balaton párolgásának számítása során alkalmazott formulák (1,2,3) alapösszefüggése is a Dalton-formula. Hazánkban is számos empirikus formula került kidolgozásra elsısorban nagyobb tavaink párolgásának és növényállományok evapotranszspirációjának meghatározására (TÓTH et al. 1973). A Fertı tó párolgásának számítására magyar részrıl empirikus összefüggést alkalmaznak, mely a Balaton-formulával ellentétben ennél a módszernél a léghımérséklet hatása is számszerősítve van: 0,42 ,# 1 # 1 0,015 $ ahol
9
α: a levegı hıtágulási együtthatója [1/273K-1] E: a napi középhımérséklethez tartozó telítési páranyomás [mbar] e: a napi átlagos páranyomás [mbar] T: a napi középhımérséklet [oC] v: napi átlagos szélsebesség [ms-1]
A Velencei tó párolgásának számítása jelentısen eltér a két másik nagy tavunk evapotranszspirációjának közelítésétıl, melyet alapvetıen befolyásol a tó nádassal jelentıs mértékben tarkított víztükre. Az összefüggésnél alapként A-típusú evaporációs kád párolgásadatait használják, mely kiegészül egy ventillációs taggal. A tófelszín jelentıs növényborítottsága következtében az összefüggésben növény-konstans is szerepel. ,, 1,110,58 0,42%& ',+# á)* 1
10
ahol, ka: növénykonstans Aátl: A-kád átlagos napi párolgása n: a hónap napjainak száma
A párolgás számítására a bemutatott összefüggéseken kívül számos hazai formula létezik, és a számítás alapja is több esetben eltér a bemutatott formuláktól, de ezek a módszerek sem a hazai sem a nemzetközi gyakorlatban széleskörően elterjedni nem tudtak. 44
3. ANYAG ÉS MÓDSZER A Balaton teljes felszínére vonatozóan végeztünk vizsgálatokat, melynek során a tó fı vízháztartási összetevıinek alakulását elemeztük. Az adatbázist a Közép-Dunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság Balatoni Kirendeltsége, valamint a Környezetvédelmi és Vízügyi Kutató Intézet Nonprofit Kft. bocsátotta rendelkezésünkre, mely adatsorokat az általuk számolt eredeti formában dolgoztuk fel, munkánk során a származtatott adatokat állítottuk elı. Az adatsorok tartalmazták a tófelszínre hulló csapadék, a vízgyőjtıre hulló csapadék és a lefolyási tényezı által meghatározott, valamint a bányavíz bevezetésekkel kiegészített hozzáfolyás, a tópárolgás, valamint a Sió-csatornán leeresztett vízmennyiség havi összegeit az 1921-2007 közötti idıszakban. Az elemzések alapját az 1921-2007 közötti mérések adataiból képzett teljes tófelszínre vonatkoztatott havi mennyiségek adták. Az adatsorokon, leíró statisztikai vizsgálataink során, a múltbeli trendekre vonatkozó megfigyeléseinket az adatsorokra illesztett regressziós egyenesek értékelésébıl, valamint a WMO ajánlásának megfelelıen számított 10 éves csúsztatású 30 éves átlagok alapján végeztük. A változások szignifikancia szintjét lineáris trendillesztést követıen, a trendegyenest leíró egyenlet determinációs együtthatója (R2), valamint a korrelációs együttható 5%-os szignifikancia szinten kritikus értékei alapján állapítottuk meg. A lineáris közelítést azért alkalmaztuk, hogy átfogó képet alkothassunk a lezajlott változásokról és meghatározhassuk azok 100 évre vetített mértékét. A vizsgált idıszakban nagy valószínőséggel nem csupán ilyen jellegő változások zajlottak, ezek kimutatására a 10 évvel eltolt 30 éves átlagok alapján is végeztünk elemzéseket. Ezt a hosszú idısorok elemzéséhez, az azon belül lezajló nem lineáris tendenciák kimutatására a WMO ajánlása alapján tettük meg a rövidebb idıszakok
trendvizsgálati
eredményeinek
értékelése
helyett.
EXCEL-2007
(MICROSOFT) valamint STATPlus 2007 Professional (2007 Stat Plus Ltd.) programcsomagokat alkalmazva vizsgáltuk az éves adatok alapján kimutatható hosszabb távú változásokat, valamint az éven belüli módosulásokat is. Szintén a VITUKI közremőködésének és adatbázisának köszönhetıen nyílt lehetıségünk a Balaton vízállás adatsorának 1963-2007 közötti elemzésére.
45
3.1. A területi csapadék számítása a tófelszínen és a vízgyűjtőn A Balaton teljes tófelszínére számolt csapadékot Thiessen-poligonháló módszerrel állítottuk elı (6. ábra). A területi átlag csapadékot az egyes poligonokban hullott mennyiségeknek, a poligonok méretével arányosan súlyozott átlaga formájában kaptuk meg. A csapadékot részmedencénként számoltuk, majd ezekbıl képeztük a teljes felszínre származtatott értéket. A tófelszíni átlag csapadékot a részmedencékre kapott csapadékátlagok súlyozását követıen határoztuk meg. A számítás során a Keszthelyi-öblöt a 38 km2-es felszínének megfelelıen 6,4 %-kal, a Szigligeti medencét a 144 km2-es felszíne alapján 24,2%-kal, a Szemesi medencét 186 km2-szerint 31,2%-kal, míg a Siófoki-medencét 228 km2 terület arányában 38,2%-kal vettünk figyelembe. Jelenleg 12 mérıállomás adatai állnak rendelkezésre a Balaton közvetlen vízparti területén, de korábban jóval több állomás adatait tudtuk felhasználni a számításokhoz (5. táblázat). 1991-ben pl. még 19 állomás szolgáltatott adatokat; az alább felsoroltakon kívül még Balatonalmádiban, Balatonaligán, Szántódon, Balatonbogláron, Badacsonyban és Balatonfüreden folyt csapadékmérés.
6. ábra A Balaton felosztása Thissen-poligon módszerrel
A teljes vízgyőjtıterület csapadékviszonyainak jellemzése során a Balaton vízgyőjtıjét 5 részvízgyőjtıre osztottuk (6. táblázat). Az egyes részvízgyőjtık elhatárolásánál a földrajzi helyzetük mellett figyelembe vettük a tó vízgazdálkodásában játszott szerepüket és klimatikus sajátosságaikat is. 46
5. táblázat A négy tórész és a hozzájuk tartozó csapadékmérő állomások a súlyszámokkal (KRAVINSZKAJA és FEJÉR 2007).
Állomásszám
Állomás
Súlyszám
1.
Keszthely
0,33
2.
Fenékpuszta
0,29
3.
Balatonederics
0,28
4.
Balatonkeresztúr
0,10
4.
Balatonkeresztúr
0,16
3.
Balatonederics
0,36
5.
Fonyód
0,48
5.
Fonyód
0,20
6.
Balatonszemes
0,25
7.
Balatonakali
0,36
8.
Tihany
0,19
8.
Tihany
0,18
9.
Siófok
0,17
10.
Balatonszabadi
0,20
11.
Balatonkenese
0,20
12.
Alsóırs
0,25
Tórész
I.
II.
III.
IV.
A Zala folyó nyugatról éri el a tavat, annak legjelentısebb vízszállítója, mivel az összes befolyó víz 55%-át juttatja a Balatonba (KRAVINSZKAJA és FEJÉR 2007). Jelentıségének megfelelıen kiemelten kezeltük ezt a részterületet és a Zala vízgyőjtıjét klimatikus sajátosságai alapján a Keszthely-Zalacsány-Tilaj vonal mentén két részre osztottuk. A Zala folyó északi részvízgyőjtıje a vizsgált térség legcsapadékosabb területe, 6 csapadékmérı állomással. Az atlanti klímahatás ezen a területen a legjelentısebb. A Zala folyó déli részvízgyőjtıje közelebb esik a tóhoz, s az erıteljesebb szubmediterrán szegényebb,
klímájának mint
az
köszönhetıen
északi
valamivel
részvízgyőjtı.
A
melegebb Zala
déli
és
csapadékban vízgyőjtıjének
csapadékellátottságát 5 állomás adatai alapján jellemeztük. A maradék három részvízgyőjtı elhatárolásánál a korábbi besorolások alapján jártunk el (VIRÁG 1998). A III-V. jelöléső egységek a tó körül három égtájirányban húzódnak: Balaton északi, Balaton déli és Balaton keleti részvízgyőjtık, rendre 5, 6 és 3 csapadékmérı állomással 47
(6. táblázat). A három közül a legmelegebb és legszárazabb területet a K-i medence (V.), mely esetében nemcsak a vízgyőjtı területén lévı állomásokat kellett figyelembe vennünk az elemzésben. A vízgyőjtın kívül elhelyezkedı állomásoknál kritériumként szerepelt, hogy az Országos Meteorológiai Szolgálat hálózatának részét képezzék, valamint az állomások távolsága a vízgyőjtı határától ne haladja meg a 10-15 km-t. A kiválasztott 25 állomás részét képezi az Országos Meteorológiai Szolgálat mintegy 600 állomásból álló csapadékmérı hálózatának. A mérıhelyek kezdetben kizárólag Hellmann-féle csapadékmérıvel voltak felszerelve (kb. az 1990-es évek közepéig), melyek egy részét fıképpen a nagyobb településeken (Keszthely, Zalaegerszeg, Siófok, Fonyód) billenıedényes automaták váltották fel, azonban az állomások döntı többsége napjainkban is Hellmann-féle berendezéssel van felszerelve. A feldolgozásban a reggel 7 órakor mért napi csapadékösszegekbıl származtattuk a havi és éves összegeket. A területi csapadékot az adott részvízgyőjtın elhelyezkedı állomások adatainak számtani átlagolásával számítottuk, mely módszer alkalmazását az állomások kis távolsága és egyenletes területi eloszlása tette lehetıvé. Az idıbeli változást 5 éves mozgóátlagok alapján közelítettük.
6. táblázat A részvízgyűjtők legfontosabb adatai Magyarország éghajlati atlasza (2002) alapján RÉSZVÍZGYŐJTİ
ÁLLOMÁS
TERÜLET
[°C]
2
CSAPADÉK [mm]
JELÖLÉS
SZÁM
(km )
Zala folyó É-i
6
1678
9,0-9,5
650-750
I.
Zala folyó D-i
5
944
9,5-10,5
630-700
II.
Balaton É-i
5
820
9,0-10,5
580-660
III.
Balaton D-i
6
1272
10,0-10,5
650-700
IV.
Balaton K-i medence
3
36
10,0-10,5
580-620
V.
3.2. A lefolyási tényező számítása A vízgyőjtırıl történı lefolyás és a vízgyőjtıre hulló csapadék hányadosaként értelmezett lefolyási tényezı mutatja, hogy a vízgyőjtıre hulló csapadék mennyiségének mekkora része távozik a vízgyőjtırıl és érkezik a Balatonba hozzáfolyás formájában. A lefolyási tényezıt a mért hozzáfolyás mennyiségének és a vízgyőjtıre hulló csapadéknak a hányadosaként állítottuk elı, mely adatbázist a VITUKI által számolt és használt formában dolgoztuk fel. 48
% ahol,
/
11
012
α%: lefolyási tényezı Cvgy: vízgyőjtıre hulló csapadék, a tófelszín nélkül R: felszíni hozzáfolyás
3.3. A tófelszín párolgásának meghatározásának A tó havi párolgásának számítása 1986 óta a siófoki és a keszthelyi meteorológiai állomásokon mért éghajlati adatokból történik a Balaton formulával (3) (5. kép). 1921 és 1974 között az eredeti Meyer-formulával (1), 1975-tıl 1985 között annak módosított (2) változatával számolták a felszíni vízvesztést. A tófelszín párolgásviszonyainak idısorelemzése, valamint a vízháztartás vizsgálatok során az adatsort a VITUKI-tól átvett eredeti formában értékeltük. A Balaton párolgásának számítása Balaton-formula: Pe=a(E-e)(0,59+0,013v),
Balatonakali
Siófoki
Siófok Szemesi
Balatonszemes Keszthely
Szigligeti
Keszthelyi
5. kép A Balaton párolgásának számítása során felhasznált állomások elhelyezkedése
3.4. A vízmérleg és a természetes vízkészlet-változás számítása A Balaton vízmérleg-számítását a bevált gyakorlat szerint az alábbi képlettel végeztük (KRAVINSZKAJA és FEJÉR 2007): ∆4 05 6 78 9 ahol,
12
Cs: a tófelszínre hulló csapadék (mm) H: a felszíni hozzáfolyás (mm) P: a vízfelszín párolgása (mm) Vk: A tavat közvetlenül érintı vízfelhasználás (1971-óta) (mm) ∆K: a tó vízkészlet-változása (mm) L : a Sión keresztül leeresztett vízmennyiség (mm)
49
A tó vízmérlegét meghatározó hidrológiai és meteorológiai elemek esetleges módosulásának a tó vízháztartására gyakorolt hatásait a természetes vízkészlet-változás (∆KT) elemzésén keresztül vizsgáltuk, melyben nem szerepelnek a vízmérleg általunk közvetlenül befolyásolt elemei: a vízfelhasználások és a vízleeresztés:
∆4: 05 6
13
3.5 A párolgás meghatározásának helyszínei és módszere a Keszthelyi-öböl térségében A
Keszthelyi-öböl
párolgásviszonyainak
pontos
meghatározását
célzó
vizsgálataink során méréseinket három helyszínen végeztük. Adatbázisunk alapját a Pannon Egyetem Georgikon Karának Meteorológia és Vízgazdálkodás Tanszéke által mőködtetett, az Országos Meteorológiai Szolgálat által fenntartott meteorológiai állomáson (46º44’N, 17º14’E, 115,5 m B.f.) végzett megfigyelések képezték (6. kép). Az éghajlati adatokat az állomáson QLC-50 típusú automata rögzítette. A klímaállomás mérései mellett 10 perces mérési gyakorisággal 2 méteren a légnedvesség és a léghımérséklet alakulását hımérıházikóban elhelyezett DO-9406-típusú adatgyőjtıkkel is nyomon követtük, mely adatgyőjtıket mindhárom mérési helyszínen alkalmaztunk, így az adatok összehasonlítása során a mőszerek különbözıségébıl adódó hibalehetıséget kiküszöböltük. A párolgás számítása során a 10 percenkénti adatokból képzett, angol típusú hımérıházikóban, 2 m-en mért napi hımérsékleti, valamint légnedvesség átlagértékeket használtunk fel. Az evaporáció számításához 10,5 m-en, 10 másodperces mérések eredményeibıl képzett napi átlagértékeket használtunk fel. Vizsgálataink második helyszíne a Balaton partján 2006-ban létesített párolgásmérı állomásunk volt (46º45’40”N, 17º14’01”E, 106,3 m B.f.). A mérıhely a keszthelyi Jacht Club közvetlen tóparti területén található (7. kép).
50
6. kép A tanyakereszti klímaállomás
A párolgásszámításhoz szükséges légnedvesség és léghımérséklet méréseket DO9406-típusú loggerrel, 10 percenként végeztük. A szélsebesség mérése a korlátozott lehetıségeket figyelembe véve 1 m-es szintben történt, 10 perces gyakorisággal.
7. kép A Balaton-parti párolgásmérő állomás
Harmadik mérési helyszínként egy mérıoszloppal 2006 ıszétıl a Balatoni Integrációs és Fejlesztési Kht. mérırendszeréhez csatlakozva lehetıségünk nyílt a tófelszín feletti mérésekre (46º44’01”N, 17º16’63”E, 105,2 m B.f.) (8. kép). A Keszthelyiöböl nyíltvízi területén a párolgásszámításhoz szükséges légnedvesség és léghımérséklet 51
méréseket folytattunk DO-9406-típusú adatgyőjtıvel, 10 perces gyakorisággal. A szenzorokat hımérıházikóban, a technológiai korlátok figyelembe vételével (a karbantartást végzı hajó a kikötésnél kárt okozhatott volna a mőszerekben) tó felszíne felett 2,5-3 m-re helyeztünk el, mely távolság a tó vízállásának függvényében változott.
8. kép Mérőoszlop a Keszthelyi-öbölben
A rendelkezésre álló gazdag hazai és nemzetközi módszerválaszték figyelembe vételével választottuk ki a potenciális párolgás számítása során alkalmazott eljárásokat. A Keszthelyi-öböl
térségében
folytatott
párolgás-vizsgálatokhoz
olyan,
a
hazai
gyakorlatban is széles körben alkalmazott és elismert módszert kerestünk, mely megfelelı precizitásra képes, korlátozott számú meteorológiai tényezı ismeretében is. A három mérıhelyen mőszakilag nem volt kivitelezhetı az azonos szintben történı szélmérés, és a belsı határréteg kialakulásának problémájából adódó esetleges különbségek kiküszöbölése miatt is úgy ítéltük meg, hogy a számítások során indokolt olyan módszer alkalmazása, mely a léghımérséklet és légnedvesség adatok felhasználásával megfelelı eredményt szolgáltat. A rendelkezésre álló adatbázis, valamint a korábbi hazai vizsgálatoknál tapasztalt megbízhatóság tükrében a számos párolgásszámítási eljárás közül az Antal-formulát (14) választottuk (ANTAL 1968). A potenciális evapotranszspiráció napi értékének meghatározására alkalmas tapasztalati módszer külföldön is ismert, és alkalmazott eljárás. 52
0,74 ,+ 1 ;,< ahol
14
α: a levegı hıtágulási együtthatója (273K-1 ) E: a napi középhımérséklethez tartozó telítési páranyomás (mbar) e: a napi átlagos páranyomás (mbar) T: a napi középhımérséklet (oC).
A párolgásszámításhoz szükséges telítési páranyomás értékeit a Tetensformulával (TETENS 1930) (15) számítottuk a napi középhımérsékletbıl. ,+,-:
6,11 $-+,-=:
15
A tényleges páranyomást a (16) összefüggés alapján kaptuk meg a telítési páranyomás és a relatív légnedvesség értékek alapján. ahol,
>? 100
16
U: relatív légnedvesség (%)
Kádpárolgás méréseket két helyszínen folytatunk. A Pannon Egyetem Georgikon Karának Meteorológia és Vízgazdálkodás Tanszéke által mőködtetett tanyakereszti Meteorológiai Kutatóállomáson jelenleg négy különbözı típusú (A-, U-, GGI-3000-, 20 m2-es kád) evaporációs kád mőködik, de a párolgásmérı kádak összehasonlító vizsgálatánál a feldolgozott 1982-2000 közötti idıszakban 1982-1990 között szigetelt falu INEP-káddal mért adatok is rendelkezésünkre álltak. A WMO szabványa az A-típusú párolgásmérı kád, mely a hazai meteorológiai és hidrológiai megfigyelések során napjainkban a legelterjedtebb kádtípus. Korábban fıként a vízügyi igazgatóságok kezelésében általánosan elterjedt volt az A-kádnál nagyobb mérető, talajba süllyesztett U-kád (UBELL 1958), azonban az 1990-es évek közepétıl kezdve helyét fokozatosan az A-kád vette át. A kádtípusok evaporációjában jelentkezı különbségek számszerősítését célzó vizsgálatainkban az 1982 és 2000 közötti idıszak áprilistól októberig tartó szakaszában állt rendelkezésünkre A-, U-, GGI-3000-, 20 m2-es kádakkal mért evaporációs adatállomány. A mérések a kádak esetenkénti túlfolyása és meghibásodása miatt nem voltak zavartalanok, ezért elsı lépésben az alapadatok ellenırzését végeztük el. A napi párolgásösszegek áttekintését követıen az egy napnál nem hosszabb adathiányokat interpolációval pótoltuk. Amennyiben ez nem volt lehetséges, az adott mérınapokat 53
kihagytuk a feldolgozásból. Értékelésünkbe nem vontuk be azokat a hónapokat, ahol nem állt rendelkezésünkre legalább 15 mérınap hibátlan adatsora. Az adatok rendezését követıen a kádankénti alapadat mennyiségét táblázatosan foglaltuk össze (7. táblázat). Az áttekintés után a további elemzésekhez minden kádtípusnál legalább 15 tenyészidıszak adatbázisát tudtuk felhasználni, de az összehasonlítások során a WMO ajánlása szerint referenciaként használt A-kádnál 19 év adatsora szolgált alapként. Az 1982 és 2000 közötti idıszakban napi párolgásértékek alapján az arányszámok havi átlagos értékeit határoztuk meg, s ahol a párolgásban tapasztalt eltérések ezt igazolták, ott az arányszámokból számított korrekciós tényezık alkalmazásán keresztül azok egyszerő statisztikai tesztelését is elvégeztük. 7. táblázat A rendelkezésre álló ellenőrzött és vizsgálatba vont hónapok száma 1982-2000 között kádtípusonként
Hónap/Kád
IV.
V.
VI.
VII.
VIII.
IX.
X.
A-kád
19
19
19
19
19
19
19
20m2-es kád
18
18
18
18
18
17
16
U-kád
17
18
19
19
19
17
16
GGI-3000
18
19
19
19
19
17
16
INEP-kád
9
9
9
9
9
9
9
A meteorológiai állomáson a párolgásmérı kádak vízszintjének mérése naponta egyszer, reggel 7 órakor történt, mely esetenként kiegészült 19-órás megfigyelésekkel is. A kádak vízhımérsékletének mérése reggel 7-kor és 13 órakor folyt a vizsgált intervallumban. A 13 órás vízhımérséklet mérések adatsorai azonban rendkívül hiányosak, így a különbözı kádtípusok felmelegedésének dinamikáját vizsgálva olyan éveket
(1996,
1997)
választottunk,
ahol
megfelelı
minıségő
adatsor
állt
rendelkezésünkre és idıjárását tekintve is megfeleltethetı volt egy közel átlagos évnek. A vízszint meghatározása a teljes idıszakban azonos módon, a közlekedıedények elve alapján, Piche-csöves módszerrel történt. Az állomáson a szélsebesség mérése 2006ig, csak a 10,5 m-es szintben történt, ezt követıen már a párolgásmérı kádak szintjén is folyik
10
percenként.
(7.
kép).
A
párolgásszámításhoz
szükséges
napi
csapadékösszegeket a teljes idıszakban Hellmann-féle csapadékmérıvel mértük. A Balaton partján 2006. június óta mőködı párolgásmérı állomásunk központi eleme egy A-típusú párolgásmérı kád, valamint a hozzá tartozó vízszint és vízhımérséklet szenzor. A regisztráló a telepítést követıen egy kapacitív érzékelı volt 54
(BVU-02-A) (9/a kép), de a tesztüzem kedvezıtlen mérési eredményeinek hatására még 2006-ban egy a közforgalomban még nem kapható hidrosztatikai szenzort (9/b kép) helyeztünk
üzembe.
A
párolgásmérı
kádnál
a
tesztüzemben
az
automata
vízszintregisztráló 10 perceként végzett vízszintméréseivel párhuzamosan reggel 7-kor hagyományos módon, Piche-csıvel is mértük a kád vízszintjét. Az állomás automata billenıedényes csapadékmérıvel, valamint a kádak szintjén elhelyezett szélsebesség és széliránymérıvel van felszerelve (7. kép) Az egyes kádtípusok, mérési módszerek, valamint a mérıhelyek párolgásbeli különbségeinek statisztikai értékelését és a szignifikáns különbségek kimutatását párosított t-próbával végeztük STATA 5.0 (1996) statisztikai programcsomag alkalmazásával, miután megvizsgáltuk, hogy az adatok standard normál eloszlásúak.
a
b
9. kép A kapacitív (BVU-02-A) és a hidrosztatikai vízszintregisztráló szenzorok
3.6. A neurális hálózat A Pécsi Tudományegyetem Természettudományi Karának Matematika és Informatika
Tanszékével
együttmőködve
a
Balaton
párolgásának
és
felszíni
csapadékbevételének adatsorait neurális hálózat interpolációs módszer alkalmazásával vizsgáltuk. A módszer alapján, az éven belüli módosulások az idı függvényében nyomon követhetıvé váltak. Az idegsejt modellezésével számos szerzı (MATEJICEK et al. 2006; TEEGAVARAPU, 2007; ROBINSON és METTERNICHT 2006; GIMESI, 2004) részletesen foglalkozik, itt csak a lényeget emeljük ki. Az idegsejt modelljét a 7. ábra szemlélteti. Az ingerület (i) szinapszisokon keresztül jut el az idegsejtre. A szinapszisokban az ingerület erısödhet (ingerlés) vagy gyengülhet (gátlás), ennek mértékét egy súlyszámmal w-vel jelöljük, így az idegsejtre 55
érkezı ingerület nagysága i•w.. Az idegsejt felületén a beérkezı beérkez ingerületek összegzıdnek, dnek, a kialakult eredı: ered
Ha az eredı inger (x) eléri a küszöbszintet, akkor kialakul az ingerület (y), ( amely átadódik a következıı idegsejtre. Az idegsejt „átviteli függvénye” f(x), f(x) így a kialakult ingerület:
Az idegsejtekbıl ıl felépülı felépül egyszerő idegrendszermodellt (neurális hálót) h a 7. ábra mutatja be. Bemeneti réteg
Rejtett réteg
X koord.
Kimeneti réteg
Csapadék.
Y koord.
7. ábra: Az idegsejt modell és a neurális hálózat
Az ingerfelvevıı sejtek alkotják a bemeneti (input) réteget. Itt annyi neuron található, ahány bemenıı adat tartozik egy feladathoz. A következı réteg reprezentálja az idegrendszert, idegrendszert, ahol a neuronok a legváltozatosabb módon kapcsolódhatnak össze. E rétegben több alréteg is definiálható. A szükséges neuronok számának meghatározására több elmélet is született. A tapasztalatok azt mutatják, hogy egzakt módon ez nem határozható meg, ezért ez a korszerő szimulációs (modellezı) ı)) programok az alrétegek és a neuronok számát is képesek automatikusan változtatni. Az ingerekre adott válasz – ahogy az idegrendszerben is – a kimeneten jelenik meg. A kimeneti rétegben (output) annyi neuron van, ahány kimeneti (eredmény) érték. A neuronra érkezı jelek összegzıdnek, dnek, majd az átviteli függvénynek megfelelıen megfelel megjelennek a neuron kimenetén, innen továbbjutnak a következı következ réteg (alréteg) neuronjaira megszorozva az összeköttetésre jellemzı jellemz súlyszámmal. Ez addig a folytatódik, amíg a kimeneti réteget el nem érjük. Az output neuronokban csak összegzés történik. 56
A bonyolultabb modelleknél a kapcsolatok nemcsak a következı réteg neuronjaival alakulhatnak ki, hanem bármelyik rétegben lévıvel, sıt visszacsatolás is lehetséges, vagyis a kimeneten megjelenı jel visszajuthat egy elızı rétegbe. A neurális háló használatához – elsı lépésként – meg kell terveznünk a hálózatot. Ezt követıen a szimulációs program meghatározza – az ismert adatok (mérési eredmények) alapján – a súlyszámokat. Ez a tanulási folyamat (GIMESI et al. 2004).
57
4. EREDMÉNYEK 4.1. A Balaton vízháztartási elemeinek vizsgálata 4.1.1 A tófelszínre hulló csapadék
A Balaton vízmérlegének bevételi oldalát alapvetıen en a csapadék határozza meg, közvetlenül a tófelszínre hullva és közvetve a vízgyőjtırıl vízgy ıl érkezı érkez hozzáfolyás formájában. A két vízmennyiség arányáról elmondható, hogy a tó hozzáfolyásból származó vízbevétele körülbelül másfélszerese a közvetlen csapadékból adódó víztöbbletnek. Az 1921-2007 2007 között mért éves csapadékadatok átlaga 618 + 108 mm (szórás), míg az 1971-2000 2000-es es klímanormál 601 mm volt. A legkevesebb csapadék a mérések kezdete óta 1932-ben 1932 ben hullott, a tófelszínre számítva mindössze 433 mm, míg a legcsapadékosabb év 5 évvel ezt követıen, 1937-ben ben volt, 905 mm-es mm területi csapadékkal. Az adatsor terjedelme 472 mm-nek mm adódott 92,3 mm-es átlagos abszolút eltérés mellett. A Balaton felszínének éves csapadékbevétele az évek 50 %-ban % 530 mm és 706 mm között alakult (8. ( ábra). (VARGA B. et al. 2006)
8. ábra A csapadék alakulása a tófelszínen 1921-2007 1921 2007 között
A lineáris trendillesztés eredményeként a csapadék alakulásában csökkenı tendenciát tapasztaltunk, melynek mértéke 62,5 mm/100 év volt,, ez azonban az R2 érték (0,021) alapján nem m jelentett 5%-os szignifikancia szinten statisztikailag igazolható változást. Az adatsoron végrehajtott mozgóátlagolás (k:10) eredményeként azonban a csökkenı tendencia,, különösen az 1960-as 1960 évektıll nyomon követhetı volt (8. ábra).
58
9. ábra A csapadék klímanormálok klímanormálok a tófelszínre vonatkoztatva
Hogy pontosabb képet alkothassunk a csapadék idıbeli id beli alakulásáról a 86 éves adatsort felbontottuk 30 éves periódusokra, melyeket mely rendre 10 évvel csúsztattuk (9. ( ábra). ). Az így kapott, a WMO ajánlásának megfelelı megfelel átlagok alapján is kimutatható volt a csökkenés, elsısorban sorban az idıszak id második felében. Az 1921-1950 1950 közötti idıszak id volt a legcsapadékosabb, ebben a periódusban a csapadék átlaga ugyan csupán 12 mm-rel, mm de meghaladta a teljes idıszak ıszak átlagát. Az 1931-1961, 1931 az 1941-1971 1971 és az 1951-1980-as 1951 átlagok egyezınek nek tekinthetık tekinthet k a 86 év átlagával, majd ezt követıen követ a csapadék csökkenésére utal, hogy az 1961-1990 1961 közötti idıszakban 9 mm-rel, rel, 1971-2000, 1971 valamint 1981-20077 közötti intervallumokban 22 2 mm-rel elmaradt a lehullott csapadékmennyiség az átlagos értéktıl,, ami azonban mindössze 3,5%-os 3,5% os csökkenést jelent.
8. táblázat A tófelszínre hulló csapadék havi változásai és a szignifikancia alakulása
1921-2007 között HÓNAPOK
VÁLTOZÁS mm/100év
R2
SZIGNIFIKANCIA (5%)
január február március április május június július augusztus szeptember október november december
6,6 0,2 -15,2 -8,2 -20,1 8,9 9,9 2,6 -18,6 -20,9 -1,9 2,6
0,006 0,000 0,025 0,007 0,032 0,005 0,005 0,000 0,018 0,026 0,000 0,000
nem nem nem nem nem nem nem nem nem nem nem nem
59
A csapadék éven belüli alakulásának vizsgálata során nem találtunk olyan hónapot, ahol a lehullott mennyiség szignifikáns változása 5%-os szinten igazolható lett volna az 1921-2007-es idıszakban. A havi értékekre fektetett lineáris trend alapján kapott meredekségeket és a hozzájuk tartozó R2 értékeket a 8. táblázatban foglaltuk össze. A változás iránya a téli hónapokban, valamint nyáron kismértékben pozitív volt, az év többi hónapja esetén negatív, mely módosulás májusban, szeptemberben és októberben volt a legszembetőnıbb. Az elemzések alapján a csapadék havi mennyiségei sem változtak a Balaton térségében a teljes 1921-2007-es idıszakot figyelembe véve. A tófelszínre számított éves csapadékadatokat neurális hálózattal interpolálva és az eredményt ábrázolva a teljes idıszaki trendektıl eltérıen éven belüli átrendezıdéseket tapasztaltunk (10. ábra). Az idıszak elsı felét jellemzı májusi és szeptemberi csapadékmaximum az 1950-es évekre fokozatosan egy markáns fımaximumba ment át, oly módon hogy a tavaszi idıszakban a csapadékmaximum júniusra tolódott át, míg az ıszi magasabb csapadékkal jellemezhetı periódus fokozatosan jelentısen korábbi (augusztus, majd július) idıpontra helyezıdött át. Az 1950-es évekre június-júliusi csapadékmaximum alakult ki.
10. ábra A csapadék éven belüli átrendeződése 1921-2007 között neurális hálózattal interpolálva
A csapadékos periódus kezdete az 1990-es éveket követıen egyre korábbi idıpontra, áprilisra tolódott, mellyel párhuzamosan májusban csökkenı csapadékbevétel megjelenését tapasztaltuk. A 80-es éveket követıen ismételten a nyár végi csapadékosabb idıszak jellemzıen augusztus végén, szeptember elején jelentkezett. Az év csapadékban 60
legszegényebb idıszaka januárban volt megfigyelhetı az idıszak elején, mely fokozatosan februárra és március elejére is áthúzódott, majd átmeneti tél végi csapadékosabb idıszakot követıen ez tendencia az 1990-es évektıl ismét megfigyelhetı. Az 1960-as évek elejétıl egészen az 1980-as évek közepéig szeptember végén - október elején jelentkezett egy csapadékszegény idıszak és 2000-et követıen novemberi csúcsponttal újabb, egyre korábbi idıpontra nyúló, alacsonyabb csapadékbevétellel jellemezhetı periódus jelent meg az adatsor alapján. A kevésbé markáns fımaximum kedvezıtlen a tó nyári vízgazdálkodására, mivel a nyári és ıszi hónapokban az éves mennyiségeket figyelembe véve jelentısen kisebb a tó hozzáfolyásból származó vízkészlet-gyarapodása, és ebben az idıszakban elsısorban a közvetlen tófelszínre hulló csapadékból pótlódhat az elpárolgott vízmennyiség. Az utóbbi évtizedekben tapasztalható nyár végi csapadékosabb idıjárás kedvezı hatással lehet a vízkészletek közvetlen pótlódására. A tó felett tapasztalt késı ıszi és téli kevésbé csapadékos idıjárás közvetlenül nem fogja befolyásolni a vízgazdálkodást az egyébként is alacsonyabb csapadékösszegő idıszakban. 4.1.2. A Balaton vízgyűjtőjének csapadékviszonyai
A 25 állomás adataiból a teljes vízgyőjtıre számolt évi csapadékösszeg területi átlagértéke az 1921-2007 közötti idıszakban 684,4 + 111,4 mm, míg az 1971-2000-es klímanormál értéke ennél jelentısen alacsonyabb, 657,3 mm volt. A legcsapadékosabb évjáratban 1965-ben 986 mm átlagcsapadékot határoztunk meg. A megfigyelési idıszak csapadékban legszegényebb évének 2000. bizonyult, mindössze 469 mm éves területi csapadékkal. A Kárpát-medence szeszélyes csapadékjárását a két szélsıérték jól szemlélteti, ahol a legaszályosabb évben fele annyi csapadék sem hullott, mint a legcsapadékosabb évjáratban. Több állomásra kiterjedı 5%-os szinten szignifikáns csapadékcsökkenést csak a Zala vízgyőjtı É-i részvízgyőjtınél (I.) tapasztaltunk, ahol a hat állomásból 4-nél igazolható volt a mérések kezdetétıl napjainkig tartó szignifikáns csapadékcsökkenés, melynek mértéke 110-170 mm/100év között alakult (9. táblázat).
61
9.
táblázat Az éves csapadékösszeg állomásonkénti változása 1921-2007 között. Az 5%-os szinten szignifikáns változást mutató állomásokat vastag betűvel jelöltük.
KONFIDENCIA
TREND
ÁLLOMÁS
EGYENES
R2
MEREDEKSÉGE
INTERVALLUMOK ALSÓ
FELSİ
Vasvár
-0,056
0,000
-1,0902
0,9796
Sümeg
-1,128
0,048
-2,2087
-0,0477
Zalalövı
-1,336
0,048
-2,6217
-0,0519
Zalaegerszeg
-1,736
0,109
-2,8066
-0,6668
Csehmindszent
-1,004
0,039
-2,0752
0,0671
Türje
-1,103
0,050
-2,1354
-0,0692
Felsırajk
-1,020
0,033
-2,2161
0,1753
Zalavár
-0,942
0,029
-1,9491
0,257
Zalakomár
-0771
0,018
-1,9884
0,4457
Vése
-1,049
0,028
-2,3673
0,0269
Keszthely
-1,480
0,073
-2,6127
-0,3471
Tapolca
-0,967
0,037
-2,0257
0,0899
Nagyvázsony
-1,323
0,066
-2,3976
-0,2493
Szentantalfa
-0,303
0,003
-1,3639
0,7578
Tihany
-0,787
0,028
-1,7765
0,2019
Balatonalmádi
-0,944
0,038
-1,9609
0,072
Balatonkeresztúr
-0,655
0,015
-1,7728
0,4612
Marcali
-0,071
0,000
-1,3556
1,2141
Nagybajom
-0,383
0,004
-1,6584
0,8908
Somogyvámos
-0,867
0,025
-2,0338
0,3009
Fonyód
-1,385
0,054
-2,6252
-0,1453
Balatonlelle
-0,020
0,000
-1,0081
0,9651
Siófok
-1,404
0,087
-2,3817
-0,4276
Lepsény
-0,47
0,010
-1,4403
0,4989
Karád
-0,392
0,005
-1,5305
0,7469
A másik négy részvízgyőjtınél, bár a trendegyenes meredekségei mindenhol negatív elıjelőek, mégis csak egy-egy állomásnál (Siófok, Fonyód, Nagyvázsony, Keszthely) tapasztaltuk az évi csapadékösszeg idısorban 5 %-os szinten szignifikáns csökkenést.
Az
állomások
többségében
statisztikailag
nem
igazolható
csapadékváltozással rendelkezı négy részvízgyőjtıbıl háromnál az 5%-os szignifikancia szinten igazolható változást mutató állomás tóparti mérıhely volt (Keszthely, Fonyód és Siófok). A jelenség magyarázata lehet egyrészt a légnyomásviszonyok módosulása, 62
ugyanis a nyári idıszakban szakban a növekvı gyakoriságú jellemzı irányú szelek esetében a tóparti állomásoknál nem érvényesül érv a felszín kényszerkonvekciót elıidézı el hatása, melynek köszönhetıen a levegı leveg nedvességtartalma sségtartalma a Bakony és a Keszthelyi-hegység Keszthelyi északi lejtıin in hullik ki, míg a Balatont elérve a légtömegek relatív szárazabbak. száraz A jelenséghez járul hozzá a tó felhızetcsökkentı hatása. A WMO ajánlása alapján minden mérıhelyre mér elıállítottuk állítottuk a 10 éves csúsztatású csúszt klímanormálokat. A Zala északi vízgyőjtıjén vízgy jén található állomások többségénél a csapadék csapa alakulását hasonló görbe írta írta le, kivételt képez ez alól Zalaegerszeg, ahol a teljes idıszakban szakban
fokozatos
csapadékcsökkenés
figyelhet figyelhetı
meg.
Zalaegerszeg
és
Csehimindszent ndszent kivételével minden állomásnál az 1941-19701941 -es átlag volt a legmagasabb, ezt megelızı megelı idıszakban szakban Sümeg és Türje esetén mérsékelt, Vasvár és Zalalövı állomásoknál határozott csapadéknövekedést mutattunk ki (11. ábra). A vízgyőjtı legészakibb állomásaitól állomásaitól eltekintve (Vasvár, Csehimindszent), ahol a vizsgált periódus végén mérsékelt csapadéknövekmény volt kimutatható, az állomások többségénél az 1941-1970 1970-es átlagot követıen fokozatos csapadékcsökkenés apadékcsökkenés figyelhetı figyelhet meg.
11. ábra A csapadék klímanormálok klímanormálok alakulása a Zala északi részvízgyűjtőjén
A Zala déli részvízgyőjtıjén részvízgy Felsırajk, rajk, Vése, Zalakomár és Zalavár állomásoknál az északi részvízgyőjtın jellemzı jellemz görbealakulás kimutatható volt,, a legmagasabb 30 éves átlag azonban az állomások többségénél késıbbi idıpontra pontra tolódott, az 1951-1980-as érték volt (12. ábra). Az idıszak id szak második felében a Zala déli vízgyőjtıjén vízgyő is tendencia jellegő csapadékcsökkenés mutatható ki. A részvízgyőjtın a csapadék klímanormálok
63
alakulását tekintve a kivételt az egyetlen közvetlen közvetlen tóparti állomás, Keszthely jelentette, ahol a zalaegerszegihez hasonló, folyamatos csökkenı csökken tendencia jelentkezett.
12. ábra A csapadék klímanormálok alakulása a Zala déli részvízgyűjtőjén
A Balaton északi vízgyőjtıje vízgy változatos képet mutatott a csapadéktendenciák c alapján. A mozaikosság fı oka lehet a domborzati sokszínőség, ség, hiszen a medence-jellegő medence területtıll a szubmediterrán klímájú Balaton-felvidéken Balaton és a Tihanyi-félszigeten félszigeten át a DéliDéli Bakonyig találhatók itt állomások. A Tapolcai-medencében az 1921-1950 1950 közötti átlagtól egészen az 1941-1970-es es értékig egy állandó csapadékosságú cs idıszakot ıszakot követı követ hirtelen csökkenés után kialakuló, alacsonyabb szinten állandósuló csapadékbevételt figyeltünk meg (13. ábra).. Nagyvázsony térségét a teljes periódusban dinamikusan dinamikusan csökkenı csökk trend jellemezte. Szintén csapadékcsökkenés jellemezte jellemezt Balatonalmádit ádit is, viszont ez itt elsısorban az 1962-1990--es átlagtól kezdıdıen volt jellemzı. Az állomásokhoz képest feltőnı volt Tihany és Szentantalfa idıben id állandó csapadékossága, ága, mely a mérıhelyek mér földrajzi elhelyezkedésével hozható kapcsolatba. Tihany az egyetlen tóba benyúló félszigeten helyezkedik el, Szentantalfa pedig a tóhoz szintén közel Balaton felvidék védett fekvéső területén található.
64
13. ábra A csapadék klímanormálok klímanormálok alakulása a Balaton északi részvízgyűjtőjén
A Balaton déli részvízgyőjtıje részvízgy je a csapadéktrendek alapján a vízgyőjtı vízgy egyik legváltozatosabb
területe.
Balatonkeresztúr
és
Balatonlelle
id idıben
állandó
csapadékossága mellett a többi állomásnál az idıszak id elsı felében különbözı különböz mértékő növekvı tendencia volt megfigyelhetı megfigyelhet állomástól függıen a 2-4. 4. klímanormálig klímanormáli (14. ábra). Ezt követıen en különbséget jelentett, hogy a csapadékcsökkenés csapadékcsökkenés elsısorban els Fonyód és Nagybajom esetében nyomon követhetı követhet volt az idıszak végéig, ig, míg Somogyvámos és különösen Marcali térségében az idıszak id szak végén a tendencia változott és mérsékelten növekedtek az értékek.
14. ábra A csapadék klímanormálok alakulása a Balaton déli részvízgyűjtőjén
65
A Balaton keleti részvízgyőjtıjének részvízgy a tó vízháztartása artása szempontjából kisebb a jelentısége, sége, csapadékosságának változása mégis figyelemre méltó. Mindhárom állomás esetén csökkenı trendet tapasztaltunk, mely Siófok esetén volt a legmarkánsabb, Lepsénynél mérsékeltebb, és a délebbre fekvı fekv Karád állomáson a csökkenést követıen követ az idıszak végén növekvıı tendencia is megjelent (15. ábra).
15. ábra A csapadék klímanormálok alakulása a Balaton keleti részvízgyűjtőjén
A többi állomáshoz hoz képest feltőnı felt volt Tihany, Szentantalfa, Balatonkeresztúr és Balatonlelle állandó andó csapadékossága. A többi állomás idıben változatos képet mutatott, de a 25 állomásból 21-ben ben az 1921-70 1921 közötti idıszak szak nedvesebb volt, melyet fokozatos szárazodás követett. A fenti tendencia négy állomásnál nem jelentkezett -nem számítva ide az állandóó csapadékellátottságú állomásokat-, állomásokat melybıll három a Balaton D-i D vízgyőjtıjén jén helyezkedik el (Balatonlelle, Marcali és Nagybajom), s itt az 1970-ig 1970 tartó idıszakban szakban mérsékelt csapadék-növekedés csapadék növekedés jelentkezett, majd ezt követte a napjainkig napj tartó
csapadékcsökkenés kenés.
A
25
csapadékmérı
állomásból
mindössze
négy
(Csehimindszent, Csehimindszent, Tihany, Marcali, Karád) esetén nem a két utolsó klímanormál, az 19711971 2000, valamint 1981-2007 2007 közötti idıszak i csapadékátlaga volt a legalacsonyabb. A Balaton vízgyőjtıjére jére vonatkozó sokéves sokéves csapadékösszeg eredményeink összhangban vannak az országos csapadék helyzetet bemutató tanulmányokkal, a közelmúlt évtizedeinek nek
tendencia
jelleg jellegő
csapadékcsökkenést
bemutató
elemzésekkel
(BARTHOLY et al. 2007;; MIKA 2007). A tó vízháztartása szempontjából a csapadék éven belüli megoszlása szintén kiemelkedı jelentıségő. ő. A Balaton vízgyőjtıjén vízgy jén a csapadék évi változása két maximumhellyel rendelkezı rendelkez grafikonnal követhetı (ANTAL 1974).. A fımaximum f nyár elején az Atlanti-óceán óceán felıl felı érkezı nedves levegı beáramlásának ásának következménye, míg a másodmaximum, október--november hónapokban, a Földközi-tenger tenger medencéjébıl medencéjéb érkezı felerısödı ciklontevékenységnek köszönhetı. köszönhet . Magyarország csapadékviszonyainak elemzésében több tanulmány a másodmaximum eltőnését elt nését már napjainkban megtapasztalt m jelenségként kezeli, azonban ezt a Balaton vízgyőjtıjének nek csapadékviszonyait 66
reprezentáló 25 állomás adatai nem erısítették sítették meg. Ezzel szemben a 25-bıl 25 tíz állomásnál (Sümeg, Zalavár, Zalakomár, Vése, Tapolca, Balatonkeresztúr, Marcali, Fonyód, Balatonlelle, elle, Siófok) az elmúlt harminc évben a teljes idıszakhoz idı képest az augusztusi csapadék aránya a fımaximumhoz f képest 5-10 %-kkal, szignifikánsan megemelkedett és több állomásnál is meghaladta a júniusi csapadékösszeget. csapadékösszeget Az arányváltozás nem az augusztusi aug csapadék növekedésének a következménye, hanem a változatlan augusztusi és a mérséklıdı mérsékl júniusi csapadék hatásaként ként alakult ki. A 16. ábra alapján a március-áprili áprilisi, az augusztus-szeptemberi idıszak,, valamint december kivételével az elmúlt 30 év csapadékátlaga csapadékátlaga elmaradt a teljes idıszaki id értéktıl. Megfigyeléseink
egyeznek
BEM
és
KOCSIS
(2006)
Keszthelyre
publikált
eredményeivel.
16. ábra A területi csapadék alakulása 1978-2007 1978 között az 1921-2007 2007-es átlaggal összehasonlítva
Az ötéves mozgóátlag alapján megvizsgáltuk a teljes idıszakra szakra vonatkozóan az egyes hónapok ok csapadékosságának alakulását és eredményeinket a 10. táblázatban foglaltuk össze. A tendenciákat a mozgóátlagokból képzett görbék lefutása alapján határoztuk meg oly módon, hogy a „0” jelölés azt jelenti, hogy a csapadék mennyisége nem volt változott az adott hónapban az adott állomás esetén, a „-” „ jelölés csapadékcsökkenést, míg a „+” jel csapadéknövekedést jelöl. A Balaton részvízgyőjtıi részvízgy közül a Zala északi vízgyőjtıjén jén januári és februári csapadékcsökkenést padékcsökkenést határoztunk meg. Márciusban a csapadék mennyisége jellemzıen nem változott, viszont a módosulás iránya áprilisban már nem volt egyértelmő. egyértelm Az állomások egy résznél (Zalaegerszeg, Vasvár, Vasvár Csehimindszent) a részvízgyőjtı északnyugati területein in csökkenı csökken tendenciát állapítottunk meg, míg a Zalalövı, Zalalöv Türje és Sümeg állomások esetén nem volt kimutatható az a áprilisi csapadék változása. MájusMájus júniusban a csapadék mérséklıdését mérsékl követıen en július és szeptember közötti id idıszakban 67
több állomás esetén tapasztalható módosulásokat nem tudtunk kimutatni. Az ıszi hónapokban is mozaikosan alakult a lehullott csapadék mennyisége, szeptemberben és novemberben nem változott, viszont októberben a teljes vízgyőjtıre kiterjedı csapadékcsökkenés szembetőnı volt. Decemberben Vasvár és Csehimindszent esetén is megfigyeltünk csapadéknövekedést, mely a mediterrán klímahatás erısödésére utal a vízgyőjtı legészakibb, védett fekvéső területein.
10. táblázat A csapadék havi módosulásai a 25 állomás esetén az 5 éves mozgóátlag alapján Zala északi vgy. Vasvár Sümeg Zalalövő Zalaegerszeg Csehimindszent Türje Zala déli vgy. Zalavár Zalakomár Vése Keszthely Obsz. Felsőrajk
Jan. Febr. Márc Ápr Máj Jún Júl Aug Szept Okt Nov Dec 0 -
0 -
0 0 0 0 0
0 0 0
-
0 0 -
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 -
0 0 0 0 0 0
+ 0 0 0 + 0
Jan. Febr. Márc Ápr Máj Jún Júl Aug Szept Okt Nov Dec 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Balaton északi vgy. Jan. Febr. Márc Ápr Máj Jún Júl Aug Szept Okt Nov Dec Tapolca 0 0 - 0 0 0 0 + Nagyvázsony 0 - 0 0 0 0 Szentantalfa 0 0 0 0 0 0 0 0 + Tihany 0 0 0 - 0 0 0 + Balatonalmádi 0 0 0 0 0 0 0 Balaton déli vgy. Balatonkeresztúr Marcali Nagybajom Somogyvámos Fonyód Balatonlelle
Jan. Febr. Márc Ápr Máj Jún Júl Aug Szept Okt Nov Dec 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 +
Balaton keleti vgy. Jan. Febr. Márc Ápr Máj Jún Júl Aug Szept Okt Nov Dec Siófok 0 - 0 0 0 + Lepsény 0 0 0 0 0 0 + Karád 0 0 - + 0 0 0 +
68
A Zala déli részvízgyőjtıjén annyiban változott a csapadék eloszlása, hogy a januárban és februárban jelentkezı csapadékcsökkenés márciusra is kitolódott, valamint ısszel, októberben és novemberben is a csapadék mérséklıdését figyeltük meg. Egyetlen állomás esetén sem tapasztaltunk viszont növekvı csapadékot. A
Balaton
északi
részvízgyőjtıjén
januárban
nem
tudtunk
kimutatni
csapadékcsökkenést, februárban minden állomáson, márciusban viszont csak Tapolca, Nagyvázsony, Balatonalmádi esetén tapasztaltuk a csapadék csökkenését. Májusban és az állomások egy részénél (Tapolca, Nagyvázsony, Tihany) júniusban kimutatott szárazabb idıszakot követıen a júliustól szeptemberig tartó változatlan csapadékmennyiséggel jellemezhetı idıszak a tó északi vízgyőjtıjén is megfigyelhetı volt. A teljes vízgyőjtın megfigyelt októberi csapadékcsökkenés az északi részvízgyőjtın novemberre is kitolódott,
viszont
decemberben
a
Balaton-felvidéki
állomások
esetén
csapadéknövekedés is kimutatható volt, ami a terület szubmediterrán klímájának erısödését tükrözi. A Balaton déli részvízgyőjtıje csapadékeloszlás tekintetében a vízgyőjtı legváltozatosabb területe. Januárban egyik állomáson sem tapasztaltunk változást, de a már bemutatott részvízgyőjtıkhöz hasonlóan februári és márciusi csökkenés ezen a területen is jellemzı maradt. A kivételt ez alól Marcali és Balatonlelle jelentette. Marcali az egyetlen állomás a vízgyőjtın, ahol áprilisban és szeptemberben is mérsékelt csapadék növekményt detektáltunk, ami a terület egyedi csapadékklímáját bizonyítja. Májusban minden állomásra kiterjedı, míg júniusban csak a részvízgyőjtı keleti, dél-keleti részét érintı csapadékcsökkenést figyeltünk meg. Az októberi csapadék alakulása megegyezett a teljes vízgyőjtın tapasztalható trendekkel, és az állomások felénél (Balatonkeresztúr, Somogyvámos és Fonyód) a csökkenı csapadék novemberre is kitolódott. Balatonlelle adatsora alapján decemberben figyeltük meg a csapadék mennyiségének növekedését. A keleti részmedence csapadékeloszlása hasonlóan alakult a korábban részletezett területekhez, február-márciusban csökkenı, áprilisban változatlan, majd május júniusban ismét csökkenı csapadékeloszlást tapasztaltunk. A részvízgyőjtı fı jellegzetessége, hogy az október-novemberi csapadékcsökkenést követıen minden állomáson decemberi csapadéknövekményt tudtunk kimutatni. A klímaváltozás hatásaként várható csapadék-módosulás tekintetében a vízgyőjtı legérzékenyebb területe eredményeink alapján egybeesik a tó fı vízbázisát alkotó Zalavízgyőjtı nyugati részével. Különösen érzékeny terület továbbá a tó közvetlen 69
környezete, köszönhetıen ıen annak, hogy a térség a vízgyőjtı vízgy ı egyik csapadékban legszegényebb
területe,
ennek
ellenére
számos
állomás
esetén
jele jelentıs
csapadékcsökkenést adékcsökkenést figyeltünk meg. A trendek alapján a Balaton északi részvízgyőjtıje részvízgy a mérsékelten érzékeny kategóriába sorolható, mivel a tóparti és a Balaton-felvidéki Balaton állomások esetén nem tapasztaltuk az éves csapadékmennyiség változását, míg a DéliDéli Bakonyy csapadékellátottsága csökkent. A tó kis területő terület keleti részvízgyőjtıje részvízgy egyelıre nem tekinthetı érzékeny területnek, egyrészt a tó vízutánpótlásában betöltött kisebb jelentısége miatt,, másrészt pedig mert a nem közvetlen tóparti állomásoknál nem tapasztaltunk csökkenıı tendenciát az évi összegek alakulásában. A csapadék változásának trendjeit figyelembe véve a Balaton déli vízgyőjtı vízgyőjtıjén tapasztalható mérsékeltebb változások eredményeként a terület a jövıben ben felértékelıdhet, felértékel mint a Balaton jelentıss vízbázisa. vízbázisa 4.1.3. A hozzáfolyás alakulása A vízgyőjtıre hulló csapadékmennyiség egy része a Balaton vízháztartásában, víz a vízmérleg bevételi oldalának legjelentısebb sebb tagjaként, hozzáfolyás formájában jelenik meg. A Balaton esetén jelentısebb jelent szerepe van a vízgyőjtırıll történı hozzáfolyásnak, mint a közvetlen csapadékbevételnek, köszönhetıen köszönhet en annak, hogy a tó vízgyőjtıterülete vízgy közel tízszerese a vízfelszínnek, felszínnek, ami jelentıs vízbázisul szolgál. A teljes tófelszínre számított éves hozzáfolyás a lehullott csapadék mennyiségének mennyiségének függvénye, függvén azonban a sokéves átlag (878 mm) alapján a tó hozzáfolyásból származó vízbevétele másfélszerese a közvetlenül a tófelszínre hulló csapadéknak.
17. ábra A hozzáfolyás alakulása a tófelszínre átszámítva 1921-2007 2007 között
Jelentıségének ségének megfelelıen megfel ezen tényezı alakulásának ismerete elengedhetetlen a vízgazdálkodás pontos tervezése során. A lefolyás alakulásban a lehullott csapadék mennyiségén túl számos, kutatásunk keretei között nem vizsgált tényezı tényez (hidrológiai, 70
geomorfológiaii viszonyok, területhasználat) területhasználat) játszik szerepet, melyek a tóba érkezı érkez vízmennyiségeket befolyásolhatják. A talajhasználat a közvetlen lefolyás mennyiségét, míg a csapadék intenzitása és a talajvízkészletek mennyisége a talajba történı történ beszivárgás és a lefolyás arányait módosíthatja. dosíthatja. (VARGA B. 2006a) A hozzáfolyás átlagos értéke 874 + 300 mm volt 1921-2007 2007 között. között A legtöbb víz az 1965-ös ös extrém csapadékos évben érkezett a vízgyőjtırıl vízgy l a tóba, míg a legkevesebb hozzáfolyás 2002-ben ben és 2003-ban 2003 ban egyaránt mindössze 293 mm volt (17. ábra). A hozzáfolyás esetén a minimum érték és az átlag különbsége jelentısen jelent jelentı meghaladta a csapadék esetén tapasztalat mértéket. Míg a tófelszínre hulló csapadéknál az a átlagos és a minimum érték között mindössze 30 % eltérés volt,, a hozzáfolyás esetében eseté ez az érték 67,5 %, ennek megfelelıen az okozott vízháztartási hatás is jelentısebb jelentısebb a hozzáfolyáshozzáfo viszonyok módosulása során (VARGA B. et. al 2007). Az adatsor terjedelme 1681 mm, míg az átlagos abszolút eltérés 230,4 mm volt. A lineáris trendegyenes meredeksége eredeksége alapján a hozzáfolyás csökkenésének mértéke 332 mm/100 év, ami az R2 (0,078) alapján, alapján 5 %-os os szignifikancia szinten statisztikailag is igazolható változást jelentett. A 10 év adataiból képzett mozgóátlag is szemléletesen mutatta a csökkenı tendenciát nciát (18. ( ábra).
18. ábra A hozzáfolyás 30 éves átlagainak alakulása az 1921-2007-es 1921 es átlag tükrében
A 30 éves átlagok alapján is kimutatható a hozzáfolyás csökkenése, ami fıleg f az idıszak szak második felére volt jellemzı. jellemz Az átlagok egészen az 1971-2000 2000 közötti idıszakig a teljes idıszaki szaki átlag felett alakultak, ezt követıen követ en viszont meredeken csökkentek az értékek (18. ábra).
71
19. ábra Az éves hozzáfolyás mennyiségeinek rangsora 1921-2007 1921 2007 között (pirossal kiemelve az 1990-2007 1990 közötti időszak)
Ez az idıszak szak egybeesik a vízgyőjtın, vízgy n, különösen a Zala vízgyőjtıjén vízgyőjt tapasztalható csapadéktrendekkel. A meredek hozzáfolyás-csökkenéshez hozzáfolyás csökkenéshez járul hozzá a 2000-2004 között a Balaton térségében és legmarkánsabban a Zala vízgyőjtı vízgy nyugati részén tapasztalható jelentıss csapadékhiány, továbbá az a tény is, hogy a legkisebb éves hozzáfolyású 15 év közül 10 az 1990-2007 1990 közötti idıszakra esett (19. 19. ábra). ábra A hozzáfolyás esetén is megvizsgáltuk, hogy hogyan alakult a tóba érkezı érkez vízmennyiség éven belüli belül eloszlása (11. táblázat). ). December és január kivételével minden hónapban a lineáris trend csökkenését tapasztaltuk, viszont statisztikailag 5%-os szinten igazolható változás csak februárban (48,1 mm/100 év), valamint júniusban (41,1 mm/100 év) és júliusban (40 (40 mm/100 év) volt igazolható. A nyári hónapokban tapasztalható hozzáfolyás-csökkenés hozzáfolyás májusban a vízgyőjtı összes állomása esetén, valamint júniusban 14 állomás esetében tapasztalt csapadékcsökkenés hatásaként magyarázható. A hozzáfolyás változása mennyiségét mennyisé tekintve ekintve mégsem ezekben az idıszakokban szakokban a legjelentısebb, legjelentı márciusban, amikor azz éven belül a hozzáfolyás mennyisége a legnagyobb, a csökkenés mértéke jelentısen jelent sen meghaladja a nyári hónapokét (63 mm/100 év). Ez a változás statisztikailag ugyan nem igazolható, ható, de a vízháztartásban játszott jelentısége sége megkérdıjelezhetetlen. megkérd
72
11. táblázat A hozzáfolyás éven belüli módosulásai 1921-2007 2007 között HÓNAPOK
VÁLTOZÁS (mm/100év)
R2
SZIGNIFIKANCIA ZIGNIFIKANCIA (5%)
január
0,8
0,000
nem
február
-48,1
0,051
igen
március
-63,7
0,039
nem
április
-29,7
0,018
nem
május
-31,2
0,040
nem
június
-41,1
0,068
igen
július
-40
0,085
igen
augusztus
-22,2
0,025
nem
szeptember
-12,6
0,011
nem
október
-9,2
0,005
nem
november
-3,7
0,042
nem
december
4,4
0,000
nem
4.1.4. A lefolyási tényező ténye alakulása A vízgyőjtırıll a tóba érkezı érkez vízmennyiség a lehulló csapadék mellett jelentıs jelent mértékben függ a lefolyási tényezı tényez alakulásától, de ez utóbbi értéket a csapadék mellett a területhasználat, használat, a felszínborítottság változásai is befolyásolják. A lefolyó le és a talajba beszivárgó víz arányát a domborzati domborzat viszonyok is alapvetıen meghatározzák, viszont a felszínformák változásai a vizsgált idıtávban id nem okozhatták a lefolyási viszonyok alapvetı módosulását. Az 1921-2007 2007 közötti idıszakban id a lefolyási tényezı átlaga 0,15+0,04 0,15 volt. A minimum érték 2003-ban ban 0,06, míg a maximum 1965-ben 1965 ben 0,27 volt. A lineáris trend illesztés alapján a hozzáfolyáshoz hasonlóan a lefolyási tényezı tényez is szignifikánsan változott a vizsgált idıszakban ıszakban (20. ( ábra). A 10 évek átlagából képzett mozgóátlag is jól tükrözi a lefolyási viszonyok változását, mely különösen a 70-es 70 es évektıl évektı szembetőnı.
20. ábra A lefolyási tényező alakulása 1921-2007 1921 2007 között
73
A 10 évvel eltolt 30 éves átlagok alapján is megfigyelhetı megfigyelhet volt a lefolyó vízmennyiség csökkenése. ökkenése. Az 1961-90-es 1961 es értékig az átlag feletti lefolyásértékeket kaptunk eredményül, viszont ezt követıen követ az 1971-2000-es idıszakban szakban minimálisan, de az átlag alatti érték jellemezte az adatsort, majd a nem teljes 30 évet jelentı jelent 1981-2007-es átlagérték már jelentısen sen elmaradt a teljes idıszaki id átlagtól (21. ábra). ).
21. ábra A 10 évvel eltolt 30 éves átlagok alakulása lefolyási-tényező tényező esetén
4.1.5. A párolgás alakulása a tófelszínen
Az 1921-2007 2007 közötti idıszakban id szakban a Balaton párolgásának átlaga 900,7 + 71,4 mm volt. A legtöbb víz 1946-ban 1946 került a légkörbe a tófelszínrıl, ıl, 1073 mm, míg a legkevesebb 1970-ben, ben, mindössze 723 mm (22. ábra).. Az adatsor terjedelme 350 mm volt, 57,1 mm-es es átlagos abszolút eltérés mellett. Az alsó kvartilis értéke 857 mm, a felsı pedig 949 mm volt,, vagyis az évek felében a két érték között várható a tó párolgása.
22. ábra A Balaton évi párolgása 1921-2007 1921 között
A lineáris regressziós trendegyenes alapján csökkenı csökken tendenciát tapasztaltunk, melynek mértéke 29,7 mm/100 év, év a változást azonban onban statisztikai vizsgálataink vizsgála nem 74
igazolták, így a teljes idıszak idı alapján a tó éves párolgása nem változott. A 10 év átlagából képzett mozgóátlag alapján azonban elkülöníthetık idıszakok, szakok, mikor a változás határozottabb volt.. Hasonló eredményre jutottunk a 100 évvel eltolt 30 éves átlagok vizsgálata során is (23. ábra) ábra (ANDA és VARGA, 2007). Az 1921-50, 50, az 1931-60-as 1931 átlagok a teljes idıszak szak átlagpárolgásánál valamivel intenzívebb párolgású idıszakok idı voltak, majd az 1941-70-es átlag hasonlóan hasonló alakult a teljes idıszakhoz. szakhoz. Ezt követıen követ a párolgás jelentıss csökkenése volt megfigyelhetı. megfigyelhet Az 1950-80, 80, valamint az 1961-901961 es átlagértékek mérsékelt párolgású idıszakot id mutattak, és az ezt követı intervallumokban a párolgás intenzitásának intenzitásának fokozatos növekedését mutattuk ki.
23. ábra A párolgás 30 éves átlagai az 1921-2007-es es átlaggal összehasonlítva
Az éves párolgásadatok nem mutattak mutat ak szignifikáns változást, viszont jelentıs jelent módosulásokat figyeltünk meg a párolgás évi menetében (12. táblázat). ). 12. táblázat A Balaton párolgásának párol éven belüli változásai 1921-2007 2007 között HÓNAPOK
VÁLTOZÁS (mm/100 ( év)
R2
SZIGNIFIKANCIA (5%)
Január
11,8
0,183
Szignifikáns
Február
13,1
0,179
Szignifikáns
Március
8,3
0,039
Nem szignifikáns
Április
-18,6
0,089
Szignifikáns
Május
-12,6
0,034
Nem m szignifikáns
Június
-27,7
0,103
Szignifikáns
Július
-26,9
0,120
Szignifikáns
Augusztus
-22,1
0,066
Szignifikáns
Szeptember
-21,4
0.089
Szignifikáns
Október
17,2
0,104
Szignifikáns
November
32,7
0,440
Szignifikáns
December
16,5
0,316
Szignifikáns
75
A tó párolgása március és május kivételével minden hónapban szignifikánsan változott, a tendencia elıjele azonban eltérıen alakult. A tó párolgása csökkent az intenzív párolgású idıszakban, áprilistól-szeptemberig, és az adatok alapján növekedett az ıszi és téli hónapokban, októbertıl-februárig. A változás októberben (17,2 mm/100 év), valamint novemberben (32,7 mm/100 év) jelentkezett a legintenzívebben, de nem elhanyagolható a téli hónapok párolgásnövekménye sem. A legjelentısebb csökkenés júniusban és júliusban volt megfigyelhetı, ekkor a változás mértéke 27,7 mm/100 év, valamint 26,9 mm/100 év volt. A párolás éven belüli átrendezıdése látható a neurális hálózat segítségével interpolált és ábrázolt adatbázis alapján is. Annak ellenére, hogy a nyers adatok alapján márciusban nem tapasztaltunk változást, ebben az esetben szembetőnı az intenzívebb párolgású idıszak korábbi idıpontra tolódása, hasonlóképpen novemberben is a magasabb párolgású idıszak késıbbi idıpontra történı elmozdulása látszik (24. ábra). A nyers adatoknak megfelelıen az intenzív párolgású idıszak rövidülése és a nyári hónapok, különösen a július párolgásának csökkenése szembetőnı.
24. ábra A párolgás éven belüli átrendeződése 1921-2007 között neurális hálózattal interpolálva
A kevésbé intenzív evaporáció ebben az idıszakban mérsékelheti a hozzáfolyás csökkenésébıl adódó vízhiányt, így a nyári kevésbé intenzív párolgás kedvezı lehet a vízgazdálkodás szempontjából, viszont ısszel és télen a fokozottabb vízvesztésnek elsısorban a vízgyőjtın lehetnek kedvezıtlen hatásai, a talajvízkészletek csökkenése és a lehulló csapadék talajba történı fokozottabb beszivárgása miatt. A párolgásban 76
kimutatott áprilistól-szeptemberig szeptemberig tartó csökkenı, csökken , valamint az októbertıl-februárig októbert megfigyelhetı fokozódó ozódó tendencia jól egyezik a klímaváltozás esetén várható tendenciákkal, valamint a klímaszcenáriókra alapozva elvégzett modellfuttatások eredményeivel, így a kimutatott módosulások egy kezdıdı kezd klímaváltozás elıjeleként el is értelmezhetık. 4.1.6. A vízleeresztés alakulása alakulá
A Balatonból a Sió-csatornán Sió csatornán keresztül leeresztett víz mennyisége mesterségesen szabályozott, így ennek a vízmérleg tagnak az alakulásából messzemenı messzemen következtetések nem vonhatók le. A leeresztett vízmennyiséget a tóba érkezı érkez víztömeg mellett alapvetıen meghatározta az aktuális vízgazdálkodási koncepció, mely többször is változott a vizsgált idıszakban. szakban. A legjelentısebb sebb módosulásokat a szabályozási szintek emelése jelentette, ami a vízleeresztés és mérséklését vonta maga után. A tó alsó szabályozási szintjét szintj 1940-ben 20 cm-rıl 40 cm-re, re, majd 1978-ban 1978 70 cm-re re módosították, míg a felsı szabályozási szint a vizsgált periódusban többször változott, de kevésbé jelentıs jelent s mértékben. 1940-ben 1940 a korábbi 95 cm-rıll 115 cm-re cm emelték a kívánatos legmagasabb vízszintet, vízszintet ezt követıen 1958-ban 100 cm-re re csökkentették, majd 1996-ban 1996 110 cm-re re módosították az értékét. Az 1921-2007 2007 közötti idıszakban id szakban a leeresztett vízmennyiség átlaga 573+384 573 mm volt. Ez a víztömeg mennyiségét tekintve megközelítıleg egyenlınek egyenlı tekinthetı a sokéves kéves átlagcsapadékkal (25. ( ábra).
25. ábra A vízleeresztés alakulása a tófelszínre számítva 1921-2007 1921 2007 között
A legtöbb vizet 1965-ben 1965 eresztették le a tóból, 1791 mm-t, t, viszont az adatsorban találtunk négy évet is, amikor nem történt vízleeresztés. Az idısor id sor vizsgálata során azt tapasztaltuk, hogy egészen 1993-ig 1993 ig minden évben szükség volt kisebb-nagyobb kisebb 77
mértékben a vízállás mesterséges csökkentésére, viszont ezt követıen követ 1993 1993-ban, majd 2000. áprilistól 2005. szeptemberig a zsilipek a Sió-meder Sió meder átöblítését kivéve zárva maradtak. A leeresztett vízmennyiség mindössze 1-1 1 1 mm volt ezekben az években. Az adatsor terjedelme 1791 mm volt, 305 mm-es átlagos eltérés értékek mellett. Az alsó kvartilis értéke 275 mm, míg a felsı kvartilis 850 mm-nek nek adódott (VARGA B. et al. 2007). A trendvizsgálat során a leeresztett víz mennyiségének szignifikáns csökkenését állapítottuk meg, melynek mértéke meghaladta a 400 mm/100 éves értéket. A változás mértékének jelentıségét ségét jelezte, hogy az 1921-2007-es átlag 574 mm, míg az utolsó utol 30 év átlaga mindössze 379 mm volt, vo ami 35%-os os csökkenést jelentett. A csökkenı hozzáfolyásból és a változatlan felszíni csapadékbevétel eredıjeként eredıjeként a tó összes vízbevétele szignifikánsan csökken, ebbıl ebb adódóan a tó vízháztartásának egyensúlya az eredmények nyek alapján csak jelentısen kevesebb vízleeresztés leeresztés mellett lesz biztosítható, biztosítható ami hosszú távon problémákat eredményezhet a vízminıség vízmin tekintetében is. A tó vize tápanyagokban, sókban feldúsulhat, ökológiai problémákhoz vezetve. 4.1.7. A Balaton teljes vízháztartási v mérlege A Balaton teljes vízmérlegében nem ne tapasztaltunk tendenciózus változásokat a 25. ábrán bemutatott értékek alapján. Az esetleges változások azonban ezen mutató esetében nem vizsgálhatók, hiszen ez az adatsor tartalmaz mesterségesen mesterségese szabályozott összetevıket ket is, mint a Sión keresztül leeresztett vízmennyiségek, valamint a vízfelhasználás. A tó vízszint-szabályozási vízszint munkálatainak elsıdleges dleges célja a vízháztartás egyensúlyának megteremtése, ezen keresztül pedig a vízállás szabályozási sávon belül tartása. A 26. ábrán bemutatott értékek alapján elmondhatjuk, hogy hosszú idıtávban vizsgálva a tevékenység eredményes. eredményes
26. ábra A Balaton teljes vízmérlegének alakulása 1921-2007 1921 2007 között
78
4.1.8. .8. A tó természetes vízkészlet-változása vízkészlet
A Balaton teljess vízmérlegében vízmérleg nem mutathatók ki módosulások, viszont a természetes vízkészlet-változás változás adatsor elemzése során már ár nyomon követhetı követhet volt a mesterségesen nem befolyásolt vízmérleg tagok változásainak az eredıje ered (27. ábra). Látható, hogy a Balaton esetében a mutató értéke csökkent, vagyis a csapadék és hozzáfolyás csökkenésének a mértéke jelentısen jelent sen meghaladta a párolgás változásának ütemét. A természetes vízkészlet-változás vízkészlet éves átlaga 592+399 399 mm volt. A maximális értéke 2031 mm volt 1965-ben, 1965 míg minimális értéke -180 mm, 2003--ban (27. ábra). Az adatsor terjedelme 2211 mm, az átlagos abszolút eltérés pedig 301 mm-nek mm adódott. A két kvartilis 320 mm, ill. 788 mm, vagyis a tó természetes vízkészlet-gazdálkodása vízkészlet az évjáratok felében a két érték közé esett. A természetes rmészetes vízkészlet-változás vízkészlet esetén tapasztalt csökkenés 5%-os os szinten szignifikáns, szignifikáns és a 27. ábra alapján is szembetőnı szembet a tó természetes vízkészletének csökkenése, csökkenése mely 353 mm/100 év mértékő volt. Az adatsor tartalmaz információkat, melyek kapcsolódnak az a elmúlt idıszak szak alacsony vízállásainak kialakulásához. A mutató értéke a múltban ugyan többször is közelített a nullához, de egészen 2000-ig ig nem érte el azt. Ezt követıen követ viszont 2000-2003 2003 között minden évben a tó párolgása meghaladta a csapadékból és a hozzáfolyásból h származó azó összes vízbevételt (VARGA és ANDA 2007b). 2007
27. ábra A Balaton természetes vízkészlet-változása vízkészlet 1921-2007 2007 között
A kumulált hiány a sokévi átlaghoz képest a természetes vízkészlet-változás vízkészlet alakulásában 2000-2004 2004 között az 1921-2007 közötti idıszak szak átlagához képest 3334 mm volt, melynek szemmel látható hatását a tó vízszintjének változásaiban is felfedezhettük. 79
2004-óta óta a mutató minden évben pozitív volt ugyan, de az értékek évrıl-évre, évr évrı különösen 2007-ben jelentısen sen elmaradtak az átlagos értéktıl. A természetes vízkészlet-változás vízkészlet változás vizsgálata során is elkészítettük a 10 évvel eltolt 30 éves átlagokat és a hozzáfolyáshoz nagyon hasonló eredményre jutottunk. A mutató értéke az 1961-90-es es értékig a teljes idıszak id szak átlaga felett alakult, majd ezt ez követıen az értékek meredek csökkenését tapasztaltuk. Különösen alacsony értéket kaptunk eredményül az 1981-2007 2007 közötti idıszakra, id szakra, mikor is a természetes vízkészlet-változás vízkészlet alakulása nem érte el a teljes idıszak id átlagának 70 %-át (28. ábra).
28. ábra A természetes vízkészlet-változás vízkészlet 30 éves átlagainak alakulása
A tó természetes vízkészletének fıleg f az utóbbi évtizedekben erısen er csökkenı tendenciája a vízgyőjtıı csapadék-módosulásának, csapadék módosulásának, és ehhez kapcsolódóan a tóba érkezı érkez vízmennyiség
csökkenésének
a
következménye, következménye,
melyhez
hozzájárulhat
a
tó
környezetében, a vízfolyásokkal le nem fedett vízgyőjtın vízgy n a csapadék csökkenése. A párolgás adatsorának elemzése rámutatott, hogy éves szinten nem tapasztalható a felszíni evaporáció jelentıss változása, viszont ha a jövıbeni fokozódó párolgásra vonatkozó elırejelzéseket rejelzéseket is figyelembe vesszük (NOVÁKY 2005b), 2005 ), akkor az ismételten módosíthatja a rendelkezésre álló vízkészleteket, további, kedvezıtlen kedvezıtlen irányba mozdítva el ezzel a természetes vízkészlet-változás vízk alakulását. A hatások várhatóan a közeli jövıben ben még nem okoznak majd észrevehetı észrevehet változásokat a tó teljes vízmérlegben, vízmérlegben a leeresztett vízmennyiségek további fokozatos mérséklése következtében. következtében
4.2. A Balaton vízállásai A Balaton esetében az 2000-2004 2000 közötti idıszakban szakban tapasztalt alacsony vízállású idıszakban felvetıdött dött a mesterséges vízpótlás kérdésköre is.. A Balaton vízállásvízállás 80
idısorainak elemzése alapján azonban nem a kisvízi idıszakok megoldása jelentette a fı problémát a tó életében, hanem a többletvíz elvezetése. Az 1863 és 2007 közötti idıszakban a tó éves átlagvízszintje mindössze 6 évben nem érte el az alsó szabályozási szintet, és ebbıl 3 év a 2002-2004 közötti idıszakba esett, de ezekben az években a már megnövelt alsó szabályozási szintnél, 70 cm-nél, míg a korábbi idıszakokban 20 cm-nél alacsonyabb volt a tó átlagvízszintje. Az idısorban 14 évet találunk, amikor a felsı szabályozási szintnél is magasabb volt az átlagérték. A felsı szintet a vizsgált idıszakban 78 esetben elérte, vagy meghaladta a tó maximális vízállása, míg az csupán 28 esetben süllyedt az alsó szabályozási szint alá. Az elsı Sió-zsilip átadását követı néhány évben a tó vízszintje jelentısen csökkent, majd 1870-tıl kezdıdıen az átlagvízszint emelkedett. 1878-79-ben egy év alatt a tó átlagvízszintje 76 cm-t emelkedett, a maximális vízszint 99 cm-es emelkedés után a siófoki vízmércén 195 cm-es szintet ért el. A katasztrofális vízszintváltozás oka a lehullott nagymennyiségő csapadék volt. Egymást követı két évben 900 mm-t meghaladó csapadékmennyiség hullott a tó vízgyőjtıjére, és a tófelszínre érkezı, valamint a vízgyőjtırıl lefolyó nagymennyiségő vizet, az ebben az idıszakban Siófokon mőködı kis áteresztıképességő zsilip nem volt képes elvezetni. A magas vízállású idıszak három évig tartott, 1881-tıl csökkent a vízszint. Ennek oka a szárazabb idıjárás, valamint a megrongálódott zsilip volt. 1885-ig a vízszint drasztikusan csökkent, annak ellenére, hogy ezekben az években a tó csapadékellátása egyenletes volt és a lehullott mennyiségek az átlag körül alakultak. A vízállás alacsony szinten tartásának oka lehetett, hogy az elızı idıszakban a magas vízállás jelentıs károkat okozott elsısorban a tó déli partján és nyilvánvalóvá vált, hogy a meglévı zsilip nem tudja ellátni feladatát. 1891-ben elkészült az új zsilip és ennek hatására lehetıség volt arra, hogy a tó vízszintjét biztonságosan magasabb szinten tartsák. Az 1902-tıl 1906-ig tartó idıszakban egymást követı 5 évben 850-900 mm közötti csapadékösszegek hullottak a tó vízgyőjtıjén, azonban a tó átlagvízállása nem változott jelentısen. A maximális vízállás 1906-ban elérte a 135 cm-t, de felesleges vízmennyiség levezetése ekkor már megoldott volt. A tó a már részletezett idıszakokon kívül még egyszer megáradt, 1914-1917-között. A megemelkedett vízszint oka egyrészt ebben az esetben is az egymást követı csapadékos évekre vezethetı vissza, másrészt minden bizonnyal a történelmi háttér sem maradt hatástalan a tó vízszint-szabályozásának tekintetében.
81
A tó legújabb kori történelme során két jelentısebb ebb és egy mérsékeltebb áradás jelentkezett az idısorok sorok vizsgálata során, és hasonlóan alakult a tó kisviző kisviz idıszakainak a száma is. Ezek közül mértékét tekintve a 2002-2004 2002 2004 közötti idıszak idı vízállása a legjelentéktelenebb. Igaz, hogy ebben az idıszakban id a tó átlagvízszintje egymást követı követ három évben volt alacsonyabb a vízszint-szabályozási tervben elıírt alsó szintnél és ez a tó életében egyedülálló, de ennek oka az alsó szabályozási szint jelentıs jelent megemelése, és jelentı nem a korábbi idıszakokhoz szakokhoz hasonló negatív vízháztartás volt. A korábbi szabályozási szintekhez viszonyítva a vízállás minden évben meghaladta volna a minimum értéket (20 cm).
29. ábra A Balaton vízállásai és a szabályozási szintek 1863-2007 186 között (A VITUKI adatbázisa alapján VARGA GY. et al. 2007. nyomán)
Mióta vízállásadatokkal rendelkezünk a Balatonra vonatkozóan, a vízállás 1922ben volt a legalacsonyabb. A csapadék mennyiségének változása nem adhat egyértelmő egyértelm magyarázatot arra, hogy miért csökkent ilyen drasztikusan a vízszint, azonban erre az idıszakra szakra már rendelkezésünkre állnak a tó egyéb vízháztartási összetevıinek összetev idısorai is, és ez alapján megállapítható, hogy az alacsony vízállás oka a jelentıs jelent mennyiségő, mai jelentı szemmel nézve indokolatlan vízleeresztés volt. Az 1921-es 1921 es kivételesen száraz évben é a tófelszínre mindösszesen 466 mm csapadék hullott és a hozzáfolyás mértéke is jelentısen jelent elmaradt az átlagostól. Ebben az évben a tó párolgása meghaladta a 950 mm-t, mm mégis a tóból 670 mm-nyi nyi vizet engedtek le. Ennek hatására csökkent tovább a tó vízszintje. vízs Az 1922-es es csapadékos évben átlagosnál több csapadékot az ıszi szi hónapokban lehullott többletcsapadék jelentette, így ennek hatása a következı következ évben jelentkezett, és 1923-ban 1923 már ismét emelkedni kezdett a tó vízszintje (29. ( ábra). 1951-tıll egészen 2000-ig 2 ig a tó vízállása nagyon kiegyenlített volt, az átlagvízszint minden évben az elıírt írt tartományban maradt. A tó maximális vízállása szinte minden 82
évben meghaladta a felsı szabályozási szintet, ellenben néhány kivételtıl eltekintve a vízszint nem csökkent jelentısen az alsó szabályozási szint alá. A tó 2000-ben kezdett apadni. Ebben az évben a vízállás 52 cm-rel csökkent, melynek oka egyrészt az aszályos idıjárás, másrészt a 375 mm-nyi vízleeresztés volt. 2000-ben a Balaton térségében jelentısen kevesebb csapadék hullott, mint a klímanormál. A tófelszín vízbevétele 457 mm volt, ami a mérések kezdete óta a harmadik legkisebb számolt éves csapadékösszeg. Az adott év és az ezt követı idıszak vízháztartása szempontjából a nagyobb gondot az okozta, hogy a legaszályosabb területek a tó vízgyőjtıjének nyugati területein, a Zala vízgyőjtıjén jelentkeztek. Ez a tendencia 2000-2003 között volt megfigyelhetı a vízgyőjtın. A 2000-es év vízgazdálkodását alapvetıen befolyásolta, hogy a Sió-csatornán ebben az évben még 375 mm-nyi vizet eresztettek le. A zsilipeket 2000 áprilisában zárták le és ismételten csak 2005. szeptember 1. nyitották ki. A vízszintcsökkenés a tó korábbi életét figyelembe véve nem egyedülálló, azonban a kialakulás okai jelentısen eltértek a korábban tapasztaltaktól. Mind az 1880-as évek elején, mind az 1921-, 1922-ben bekövetkezett vízszintcsökkenésnél jelentıs szerepet játszott a vízgazdálkodás szervezése és a klimatikus tényezık szerepe másodlagos maradt. Az elmúlt években kialakult alacsony vízszint okaként elsısorban nem antropogén hatásokat kell vizsgálni, az idıjárásban bekövetkezett szélsıségek eredményezték a tó vízszintcsökkenését. A csapadék és hozzáfolyás drasztikus csökkenése, társulva az intenzív párolgással voltak azok a hatások, melyek elıidézték a vízszint depresszióját. (VARGA B. 2006b).
4.3. A párolgásmérés és számítás módszereinek vizsgálata A tó vízháztartásának és vízállás idısorainak elemzését követıen a párolgás meghatározásának bizonytalanságaiból eredı jelentıs záróhibák adódtak a vízmérleg összeállítását követıen. Az eltérések minimalizálását célzó kutatásaink annak megválaszolásra irányultak, hogy a mérési helyszín és a módszer milyen hatással van a párolgásadatok alakulására, valamint azok vízmérlegben történı alkalmazására. A párolgás részletes vizsgálatára irányították figyelmünket azok a tó korábbi történetével foglalkozó kutatási eredmények, melyek a párolgás vízháztartásban játszott elsıdleges szerepét állapították meg.
83
4.3.1. A helyszín hatása a potenciális párolgásra
A Keszthelyi-öböl öböl térségében a párolgás vizsgálatára 2006-ban ban és 2007-ben 2007 volt lehetıségünk, ségünk, de egyik mérési periódus sem fedte le a teljes intenzív párolgású idıszakot, id köszönhetıen en annak, hogy a Keszthelyi-öbölbe a mérıoszlop oszlop kihelyezése 2006-ban 2006 csak augusztusban, míg 2007-ben ben június elsı els felében történt meg.
2006. átlagos hımérséklet ımérséklető és átlagnak megfelelı csapadékossággal jellemezhetı jellemezhet júniusát a sokéves átlagnál 2,1°C melegebb július követte, mely hónapban az 1901-2000 közötti idıszak szak átlagánál 54,6 mm-rel el kevesebb csapadék hullott (30. ábra). Az augusztus 1,4°C hővösebb vösebb volt, s a havi csapadékösszeg csapadé 68,1 mm--el haladta meg az átlagot. A hővös idıjárásra járásra jellemzı, jellemz hogy a hónap napjainak ainak maximum hımérséklete h nem érte el a 30°C-ot, ot, s mindössze 8 napon haladta haladta meg a 25°C-ot. 25°C A csapadék intenzitását jelzi, hogy 3 napon esett e 20 mm-t meghaladó csapadékmennyiség. mennyiség. Az ısz meleg (szeptember: +1,4°C; +1,4°C október: +2°C-al magasabb havi középh éphımérséklettel) és száraz (-49,3 és -44,3 mm csapadékhiánnyal) idıjárással id köszöntött ött be Keszthelyen. A november ovember száraz és enyhe télkezdetet jelentett.
30. ábra A csapadék és a hőmérséklet alakulása Keszthelyen 2006-ban és 2007-ben 2007 az 19012000-es átlaghoz viszonyítva
2007. júniusban és júliusban a hımérséklet h az 1901-2000 2000 közti idıszak id átlaghımérsékleténél 2,5°C °C-kal, valamint 1,4°C-kal magasabb volt,, emellett a csapadék mennyisége mindkét hónapban elmaradt az átlagostól. l. Az augusztus és a szeptember csapadékos és különösen a szeptember átlagosnál több mint 2°C-kal kal hővösebb hő idıjárása a nyár yár elején kialakult csapadékhiányt ellensúlyozta. ellensúlyozta. Az október az átlagosnál hővösebb h és szárazabb volt (30. ábra). ). 84
Az azonos szintben elhelyezett és kalibrált szenzorok napi adatai alapján az AntalAntal formulával (14) számított párolgásértékek a Keszthelyi-öböl böl térségében 2006. június 1. és november 29-e között, két helyszínen álltak rendelkezésünkre.. A nyílt vízfelszín feletti mérésekeinket ebben az évben szeptember 6-án án tudtuk indítani. A napi adatokból számított párolgásértékek összehasonlító vizsgálata során a Balaton--parti párolgásmérı állomáson, valamint a meteorológiai állomáson állomás számolt potenciális evapotranszspiráció evapo alakulásában nem találtunk szignifikáns különbséget, a két terület párolgása pár a vizsgált idıszakban azonosan an alakult (31. ábra).
31. ábra A Balaton-parti parti állomás és a meteorológiai állomás párolgásának összehasonlítása 2006. június 1. – november 29.
A szeptember 6-tól tól november 15-ig 15 terjedı idıszakban szakban az öböl felszíne f felett mért adatokból számított párolgás 5%-os szignifikancia szint mellett, mellett statisztikailag igazolhatóan eltért mind a tóparton, mind a meteorológiai állomáson számított párolgástól. Az öböl felett a számított potenciális evapotranszs zspiráció a vizsgált idıszakban 14,8%-kal kal meghaladta az állomáson számított értékeket. A teljes perióduson pe belül megfigyeltünk idıszakokat, szakokat, mikor a tófelszíni potenciális párolgás jelentısen jelent magasabb volt. Szeptember 6-13. 6 között lehőlés kezdıdött, dött, melynek hatására az a állomási hımérséklet mérséklet értékek jelentısebb jelent mértékben és rövidebb idı alatt estek vissza, vissza mint a vízfelszín felett. Szeptember 21-26. 21 között sem lehőlés nem volt,, sem a szélviszonyok nem módosultak, a többletpárolgás oka az adott idıszakban a tó fölött megfigyelt 1oC-kal magasabb átlaghımérséklet mérséklet volt.. Az október közepén, valamint az október utolsó napjaiban és november elején tapasztalt intenzívebb párolgás szintén kezdıdı kezd lehőlés következménye volt. A párolgásban jelentkezı jelentkez különbségek erısödı erısöd szél hatására mérséklıdtek, vagy eltőntek, őntek, például szeptember 26-28. között, október 3-án 3 (3,4 ms-1), valamint október 31-én én (2,4 ms-1). Eredményeink alapjánn a legalacsonyabb párolgás a parti területen adódott, ezt csekély mértékben meghaladta a meteorológiai állomáson számított érték és a legmagasabb az öböl felszíne felett volt (VARGA és ANDA, 2007d) 85
(32. ábra). A számítások eredményeként megállapítottuk, hogy az ıszi ı hónapokban a nyílt tófelszín felett a potenciális evapotranszspiráció evapotrans jelentısen sen meghaladta a jelenleg a Balaton vízmérleg-összeállításához összeállításához felhasznált párolgás számítása során figyelembe vett állomás adatait.
32. ábra A Balaton-part part és a Keszthelyi-öböl Keszthelyi öböl párolgás összehasonlítása 2006. szeptember 66 november 15.
A különbségek igazolását a 2006. szeptember 6 - november 15. közötti idıszakban szakban a kumulatív párolgás-értékek párolgás alapján is elvégeztük és megállapítottuk, hogy a tófelszín feletti párolgás már a mérési periódus elejétıl elejét l intenzívebb volt, mint a tóparton, valamint a meteorológiai állomáson tapasztalt értékek. A kimutatott különbség folyamatosan növekedett, mely alapján elmondható, hogy a párolgásban nyomon követhetı eltérések nem néhány nap különösen intenzív párolgásából adódtak, hanem az intenzitás-különbség különbség az idıszak id szak során tendenciajelleggel megfigyelhetı megfigyelhet volt. A teljes idıszaki szaki párolgás a tófelszín felett 186 mm volt, mely érték szignifikánsan ifikánsan magasabb volt, mint a tóparton számított 158 mm-es, valamint a meteorológiai állomáson számolt 162 mm-es párolgás (33.. ábra). ábra
33. ábra A kumulatív párolgás a három mérőhelyen 2006. szeptember 6-november 6 15.
86
Vizsgálatunkban a két különbözı különböz helyszínenn nyert párolgás közti kapcsolat lineáris volt. A meteorológiai állomáson mért párolgásértékekbıl párolgásértékekbıl (x) a tófelszín feletti evaporáció (y) megfelelı hatékonysággal számítható volt az y = 0,92xx + 0,52 0, egyenlettel (34. ábra).
34. ábra A számított párolgás kapcsolata kapcs a meteorológiai állomáson és a tófelszín felett 2006 szeptember 6. és november 15. között
2006-ban összehasonlítottuk a meteorológiai állomás és a tóparti állomás kádpárolgását, t, melynek során meteorológiai állomás A-kádját „Tanya Tanya A-kádnak”, A a Balaton partján elhelyezett medencét „Parti „P kádnak” jelöltük. A 2006. 006. augusztus 12-e 12 és november 29-ee között mért napi párolgásösszegeket tekintve a két kád mérési eredményei látszólag közel estek egymáshoz, a köztük lévı lév különbség azonban 5%-os szinten szignifikáns volt. (35.. ábra). ábra). A két mérési helyszín napi párolgás adatai a talaj menti fagyok megjelenéséig jól együtt haladtak. A 35. ábrán függıleges leges nyíl jelöli az elsı els talaj menti fagy beköszöntét. A mérést követıen követ en azonnal kerestük az okát a nagyobb párolgásbeli eltéréső mintanapok fellépésének. Mindkét helyszínen bizonytalanná tette a párolgás mérését a nagyobb csapadék (ha 10 mm-t mm t meghaladja a napi csapadékösszeg értéke, arra a napra a túlfolyás miatt hasznos vízszintet nyerni nem lehet) és az erıs er szél jelenléte. nléte. Ezeken a mintanapokon csak nagyobb odafigyeléssel szabad kezelni a mért párolgás adatokat. Az egész megfigyelési idıszakra id szakra vonatkozóan a napi összegekbıl összegekbı számolt átlagos abszolút eltérés 0,67 mm-nek mm nek adódott, melynél a parti állomás adatai az esetek felében magasabbak, s felében alacsonyabbak voltak a meteorológiai állomáson „A” káddal mért párolgásoknál. A középérték arányában kifejezett eltérés a két állomás között –szintén a napi átlagokból meghatározva 4,3% volt. Nagyobb csapadék és szél esetében igen magas különbséget tapasztaltunk, s valószínősítettük, valószín sítettük, hogy ez nem a mérési eljárásból fakadó 87
hiba következménye. Ezeken a napokon semmiképpen nem javasolható a két közelítés összevetése. Megfigyelésünk szerint a legtöbb, fentieket kizáró esetben az eltérés e jóval 1 mm alatt alakult.
35. ábra A meteorológiai állomás és a tóparti tópart állomás A-kádjának kádjának párolgása 2006. augusztus 12 és november 29. között
A párolgásban jelentkezı jelentkez eltérések okainak feltárásához megvizsgáltuk az egyes mérıhelyeken a léghımérséklet ımérséklet és a relatív légnedvesség alakulását is. Az eredmények azt mutatták, hogy a léghımérséklet léghı idıszaki átlaga az öböl felszíne felett 1,1 ill. 1,5oCkal meghaladta a tóparti, valamint vala a meteorológiai állomáson mért hımérséklet hı átlagát (13. táblázat). ). A meteorológiai meteo állomáshoz viszonyítva 10%-os os szignifikancia szint mellett statisztikailag is igazolható volt a különbség. Az öböl feletti magasabb léghımérséklet mérséklet a víz hıtározásával h magyarázható, hiszen a 2.5-ös 2.5 fejezetben bemutatottak alapján a víz nagy hıkapacitása révén az ıszi idıszakban szakban emeli a felette elhelyezkedı levegı hımérsékleté ımérsékletét. 13. táblázat áblázat A meteorológiai elemek jellemző értékei 2006. 09.06-11.15 09.06 között.
Hı Hımérséklet
Relatív légnedvesség
Balatonpart Met. állomás Öböl Balatonpart Met. állomás Öböl Átlag:
12,9
12,5
14
77,8
75,4
74,15
Szórás:
5,65
5,55
5,35
7,83
8,99
8,7
A légnedvesség értékek vizsgálata során a legalacsonyabb átlagértékeket az öböl felett tapasztaltuk (13.. táblázat), táblázat mely a meteorológiai állomáson mért adatokhoz viszonyítva 5%-os szignifikancia szint mellett is eltérı értéket jelentett. jelentett A Balaton-parton mértük a legmagasabb légnedvesség értékeket. értékeket 88
A párolgás összehasonlítása a Keszthelyi-öböl Keszthelyi öböl térségében 2007-ban 2007 végzett mérések alapján: 2007-ben
a
számított
párolgások
összehasonlítását tását
a
DO-loggerek
meghibásodásából adódó adathiányos idıszakok id szakok nehezítették. Április 1. és június 9-e 9 között a meteorológiai állomáson és a Balaton parti állomáson mőködött mőködött adatgyőjtı. adatgy A két helyszín szín párolgásában az elızı el évi eredményekhez hasonlóan a vizsgált vi idıszakban nem tudtunk különbségeket kimutatni. kimutatni A 70 mérınap összegeként 314 mm, míg a tóparton rögzített adatok alapján 312 mm párolgást számítottunk (36. ( ábra). ábra
36. ábra A párolgás alakulása a tóparton és a meteorológiai állomáson 2007.04.01-06.09. 2007.04.01
2007. június 18-tól tól augusztus 17-ig 17 ig a Balaton parti állomás esetén az adatgyőjtı meghibásodása következtében nem állt rendelkezésünkre feldolgozható adatbázis. A meteorológiai állomás és a tófelszín felett végzett mérések mérés eredményeibıl eredményeib számított párolgásadatok adatok összehasonlítása során 5%-os szinten szignifikáns zignifikáns különbséget kaptunk, kaptunk mely alapján megállapítottunk, hogy a tófelszín felett a párolgás (354,6 mm) jelentısen, 31,3 mm-rel rel meghaladta a meteorológiai állomás párolgását (323,4 mm). A két mérıhely mér párolgásának lgásának különbsége az 58 mérınap mér statisztikája alapján 8,9 % volt (37. ( ábra). Június 18-25-ig ig a tófelszín intenzívebb párolgása a terület 1,1oC-kal kal magasabb napi átlaghımérsékletének mérsékletének
következménye
volt..
Hasonlóan
magasabb
h hımérsékletek
jellemezték a júniuss 10-18-ig 10 tartó idıszakot szakot is. A két terület párolgása a szeles idıszakokban szakokban hasonlóan alakult. Július 3-án 3 és 4-én, valamint 8-99-én az élénk délidélkeleti szél kiegyenlített párolgást eredményezett. Július 19-én, 19 én, valamint 24-én 24 napközben szintén a keleties keleties irányú szél dominanciája volt jellemzı. jellemzı Augusztus 8-13. között az idıszak elsıı napjaiban délkeleti szél erısödését er södését tapasztaltuk, majd 10-tıl 10 az erıs (2,4-3,5 ms-1) északi szél hatására vált kiegyenlítetté a két terület párolgása.
89
37. ábra A párolgás alakulása ulása a Keszthelyi-öbölben Keszthelyi öbölben és a meteorológiai állomáson 2007.06.182007.06.18 08.14. között.
2007. augusztus 18-tól 18 az adatgyőjtıkk újrakalibrálását követıen követ mindhárom mérıhely hely párolgási viszonyainak összehasonlítására lehetıségünk lehet k volt. A Balaton parton (193,4 mm) és a nyílt tófelszín felett (195,6 mm) a párolgásban a 78 napi mérés alapján nem tudtunk statisztikailag igazolható különbséget kimutatni, a két terület párolgása ebben az idıszakban szakban azonos volt, ami a korábbi idıszakokhoz képest új eredményül szolgált. A meteorológiai teorológiai állomáson mért adatokból számolt párolgás (176,6 mm) szignifikánsan (5%) elmaradt mind a tóparti mind a nyíltvíz feletti párolgás értékeitıl, értékeit a különbség az állomási és nyíltvíz feletti evapotranszspiráció evapo alakulásban 9,7 % volt (VARGA és ANDA 2007a) 2007 (38. ábra). Ebben az idıszakban szakban is a meteorológiai állomás és az öböl felszíne felett számított számíto potenciális párolgás alakulásában a korábbi idıszakokhoz szakokhoz hasonló tendenciát figyeltünk meg. Szélcsendes idıszakban id idı az öböl felszíne feletti magasabb hımérséklet h rséklet fokozottabb párolgást eredményezett, míg a különbségek erıs, s, jellemzıen jellemzı 2 ms-1 napi átlag szélsebesség felett, valamint alacsony léghımérsékletek mérsékletek esetén kiegyenlítıdtek. kiegyenlít
38. ábra A párolgás alakulása a három mérőhelyen 2007.08.18-10.31 2007.08.1 10.31 között.
90
2007-ben ben is számoltunk kumulatív párolgást a 2006. évinél hosszabb idıszakban, id június 18.. és október 31. között a meteorológiai állomás és a Keszthelyi-öböl Keszthelyi nyíltvízi területe esetében. A párolgáskülönbség ebben az évben is a mérési idıszak id idı elsı napjaitól kezdve megfigyelhetıı volt, mely végeredményben a 142 mérınap mér nap alatt a nyíltvíz felett 101,5 mm-rel, rel, vagyis 16 %-kal % 5%-os szinten szignifikánsan magasabb párolgásösszeget eredményezett. A jelenleg alkalmazott módszerrel szemben tehát jelentısen jelent pontosabb értékeket jelenthetne, ne, ha a tó párolgásszámításához a tófelszín felett mért értékeket használnánk fel (39. ábra)).
39. ábra A kumulatív párolgás alakulása a meteorológiai állomáson és a Keszthelyi-öböl Keszthelyi felett 2007. június 18-október 31.
A nyíltvízi folyamatos mérés a magas költségek miatt hosszú távon nem biztosított, és a mérıeszközök ıeszközök kitettségébıl kitettségéb l adódó meghibásodásokkal és elhúzódó javításukkal is számolva a gyakorlati alkalmazás szempontjából eredmény, hogy a meteorológiai állomáson számított értékbıl a hosszabb adatsor alapján a 2006-os 2006 értékekhez képest lényegesen magasabb determinációs együttható mellett számítható a tófelszín feletti evaporáció az x=0,7x+0,61 egyenlet alapján. Abban bban az esetben, ha a jövıben ben nem állnak rendelkezésünkre tófeletti mérési eredmények eredmények a nyíltvíz ny feletti párolgás közelítése megoldható lesz (40. ( ábra).
91
40. ábra A számított párolgás kapcsolata a meteorológiai állomáson on és a nyíltvíz felett 2007. június 18-október 31.
2007-ben ben kádpárolgás méréseink március 1-tıl 1 október 31-ig ig folyamatosak voltak mindkét mérıhelyünkön helyünkön (41. ábra). Március-áprilisban áprilisban a két mérés eredményei párhuzamosak voltak, kisebb különbségek csak egy-egy egy mérınapon napon adódtak. Ebben az idıszakban a két mérıhely ıhely A-kádjának A kádjának párolgása statisztikai vizsgálataink alapján is azonos volt. Májusban és júniusban azonban már szignifikáns különbség volt a két terület között. Jelentıss különbségeket tapasztaltunk június 3-tól 3 23-ig, ig, mely jellemzıen jellemz élénk északi és nyugati szeles idıszakban id (átlag:1,3 ms-1) a tóparti állomás átlaghımérséklete átlagh átlagosan 1,1oC-kal kal meghaladta az állomás hımérsékleti h mérsékleti viszonyait. Szintén jelentıs, jelent szignifikáns különbségeket tapasztaltunk júliusban és augusztusban. Július 7-9. között átlagosan 4,1 mm-rel rel magasabb vízvesztést mértünk a parti állomáson, melynek oka az erıs (1,0-2,4 ms-1) déli--délkeleti délkeleti szél és a tóparti állomás meteorológiai állomáshoz képest nagyobb kitettsége lehetett. Hasonló okokra volt visszavezethetı visszavezethet a július 24-29. között tapasztalt intenzívebb párolgás. Augusztus 18-tól 18 tól az átlagpárolgás hasonlóan hason alakult a két helyszínen, ami az idıszakot id jellemzı gyenge változó irányú szélre, szélre valamint a két terület rület kiegyenlített hımérsékletih és légnedvesség-viszonyaira légnedvesség volt visszavezethetı. A két kád párolgása statisztikailag szeptemberben és októberben nem különbözött, viszont ebben az idıszakban id is találtunk mérınapokat, napokat, amikor hasonlóan alakult a két terület vízvesztése. Szeptember 1-15. 1 15. között az északi szél dominanciája volt jellemzı kiegyenlített hımérséklet hı és légnedvesség mellett, melynek köszönhetıen köszönhet egymáshoz közeli értékeket mértünk. mértünk Október 13-án a 6,4 ms-1 erısségő, erısség míg 22-23-a között a 11,0-12,4 ms-1-os os szél hatására alakultak ki jelentıs jelent s különbségek. 2007-ben ben május és augusztus között a meteorológiai állomáson és a Balaton partján mért kádpárolgás ás 5%-os 5% os szignifikancia szinten különbözött, míg az intenzív párolgású idıszak szak elején és utolsó hónapjaiban igazolható eltéréseket nem tapasztaltunk. 92
A teljes idıszakra, szakra, de különösen ısszel volt jellemzı,, hogy a gyenge északi szél mérsékelte a két terület párolgás-különbségét, párolgás míg az erıss szél számottevı számottev különbségeket eredményezett. A nyári hónapokban szintén a szélirány alakulása determinálta leginkább a két terület párolgásának alakulását. Kiemelkedınek Kiemelked tőnnek nnek a déli-délkeleti déli széllel jellemezhetı idıjárási si helyzetek, mely szelek hatása jobban érvényesül a tó közvetlen parti területein, míg a meteorológiai állomás védettebb területen helyezkedik el.
41. ábra A kádpárolgás alakulása a meteorológiai állomáson és a tóparton 2007. március 1-október 31. között
A 2007-es es mérések eredményei alapján is kimutatható volt a hımérsékletben h jelentkezı különbség,, azonban ebben az évben a jelentıs jelent s adathiány miatt csupán a meteorológiai állomás és a nyíltvíz felett folyt mérések eredményeinek folyamatos összehasonlítására sára volt lehetıségünk. lehet A Keszthelyi-öböl öböl felszíne felett mért hımérsékleth értékek teljes idıszakra szakra (06.12-10.30) (06.12 számolt átlaga 1,9oC-kal, kal, közel 10%-kal 10% magasabb volt, mint a tanyakereszti meteorológiai állomáson mért értékek. A relatív légnedvesség értékei ei viszont a tó felszíne felett voltak alacsonyabbak, a különbség 4,2 % volt (14. táblázat).
93
14. táblázat A hőmérséklet és a légnedvesség havi alakulása 2007-ben.
Hımérséklet [oC] 2007
Met. állomás
Április Május Június Július Augusztus Szeptember Október
13,2 18,2 21,8 21,9 20,4 13,6 9,1
Tópart 13,4 17,9 22,1 -----------21,9 14,41 9,7
Relatív légnedvesség [%]
Keszthelyi-
Met.
öböl
állomás
----------------------25,9 23,5 21,8 14,9 10,2
52,4 65,5 65,0 61,4 70,5 75,8 83
Tópart 56,2 67,0 67,5 -----------71,0 76,9 82,8
Keszthelyiöböl ----------------------47,5 58,2 68,9 76,5 83,3
4.3.2. A mérési módszer hatása a párolgásértékek alakulására Vizsgálataink elsıdleges célja az 1982-2000 között végzett mérések alapján a különbözı típusú evaporációs kádak párolgásában jelentkezı különbségek meghatározása volt. A párolgásmérı kádak elhelyezésükbıl és méretükbıl adódóan eltérıen reagálnak a párolgást alapvetıen meghatározó meteorológiai elemek változásaira. Az elemzés kapcsán olyan arányszámokat kerestünk, melyek segítségével lehetıség nyílik az egyes kádak párolgásadatainak összehasonlítására, s ha szükséges egymásba való átszámítására (15. táblázat). Eredményeink alapján az INEP-kád párolgása esett a legközelebb az A-kád vízvesztéséhez. A földbe süllyesztett és szigeteléssel ellátott kettıs falú kád esetén viszonylag nagyobb eltéréssel és szórással a nyár végén, augusztusban és az ıszi hónapokban találkoztunk, amikor a párolgás abszolút értéke már jelentısen csökkent. A tavaszi hónapoktól augusztusig az A-kád és az INEP-kád evaporációja gyakorlatilag azonosnak tekinthetı. Az arányra vonatkozó eredményünk az INEP-kádra korábban Szarvason végzett összehasonlítások eredményeivel jól egyezett (TÓTH 1981). Az INEP-kádhoz hasonlóan a GGI-kád párolgása sem tért el lényegesen az Akádétól, bár a differencia az INEP/A-kád összehasonlítási értékéhez képest egy kissé megemelkedett. A GGI-kádnál is az ıszi hónapokban jelentkeztek magasabb eltérések és szórások. Tavasztól ıszig az „A” és a GGI-káddal mért evaporáció eltérése nem haladta meg a 10%-ot, így szükség esetén-hasonlóan az INEP-kádhoz akár egymással helyettesíthetık is. A két talajba süllyesztett kád közül a GGI vízhımérséklete gyorsabban követte a léghımérséklet változásait. Áprilistól júniusig mérsékelten, 94
júliustól októberig jelentısebben meghaladta a GGI-kád evaporációja az A-kád párolgását. TÓTH (1981) Szarvason végzett korábbi, mindössze két tenyészidıszakra vonatkozó megfigyelése némiképp eltért a keszthelyi 19 éves adatsorra meghatározottól. A fenti szerzı esetében kapott arány elıjele sem egyezett mindenhol a keszthelyi értékkel, mivel Szarvason a GGI-kád párolgása csak ısszel maradt el az A-kádétól, s tavasztól szeptemberig esetenként több mint 15%-kal meghaladta azt. Az arány teljes tenyészidıszakra meghatározott változásának iránya azonban mindkét mérıhelyen megegyezett, s egyezett a korrekciós tényezı értékeinek ıszre csökkenı tendenciája is. Itt jegyezzük meg, hogy az okok között az évjárathatás is szerepet játszhat, mivel Keszthelyen a 19 évbıl 7 esetén volt rá példa, hogy az arány értéke átmenetileg egy-egy rövidebb idıszakra 1 alá csökkent. A 12 évben tapasztalt változás túlsúlya miatt a teljes vizsgálati idıszak átlagában a GGI-kád tenyészidıszaki párolgása 9%-al meghaladta az A-kád evaporációját. 15. táblázat Az A-kád és a hazánkban gyakrabban alkalmazott 20 m2-es, U-, GGI-3000 és INEP kád párolgási arányszámainak havi átlagai 1982-2000 között Keszthelyen
Évi
Hónap/Kádtípus
IV.
V.
VI.
VII.
VIII.
IX.
X.
A-kád 20 m2 –es kád 20 m2 –es kád szórása U-kád U-kád szórása GGI-3000 GGI-3000 kád szórása INEP-kád INEP-kád szórása
1
1
1
1
1
1
1
1
0,75
0,76
0,82
0,81
0,85
0,86
0,97
0,83
+0,11
+0,11
+0,05
+0,05
+0,08
+0,11
+0,19
+0,06
0,85
0,87
0,87
0,87
0,87
0,84
0,91
0,87
+0,09
+0,09
+0,07
+0,05
+0,07
+0,09
+0,16
+0,05
1,05
1,04
1,06
1,10
1,09
1,11
1,19
1,09
+0,12
+0,13
+0,17
+0,18
+0,1
+0,20
+0,20
+0,11
0,99
0,99
1,01
1,02
1,10
1,07
1,12
1,05
+0,12
+0,12
+0,16
+0,12
+0,19
+0,15
+0,22
+0,12
átlag
A 20 m2-es kád párolgása jelentısen kisebb volt, mint az A-káddal mért érték. Az összes kádtípus közül a 20 m2-es kád párolgása 3 év kivételével a legalacsonyabb volt a vizsgált 5 párolgásmérı kád közül. (3 évben az U-kád párolgása minimálisan, de alacsonyabb volt a 20 m2-es kád párolgásánál is.) A mérsékeltebb evaporáció oka részben méretbeli különbségre, részben a 20 m2-es kád talajba süllyesztett voltára vezethetı vissza. Az arányszámok értéke minden hónapban, s évi átlagban is mindkét kádnál elmarad az 1-tıl. A méréssorozatból szeptemberben 2-szer, októberben pedig 3-szor 95
magasabb volt a 20 m2-es kád párolgása, mint az A-kádé. Az idıjárás alakulása az eltérésre nem adott egyértelmő magyarázatot. A párolgási arányszám a 20 m2-es kádnál az év során folyamatosan emelkedı tendenciájú volt. Tavasszal az eltérés igen jelentıs (20-25%-ot meghaladó) volt, majd ıszre némiképp mérséklıdött, mely a nagyobb víztömeg lassabb felmelegedésével, s vontatottabb lehőlésével állhatott kapcsolatban. A keszthelyi arányszámok némiképp alacsonyabbak, mint a Szarvasra 1977-78-ra meghatározott értékek. Az U-kád párolgása a teljes évet figyelembe véve alig volt magasabb, mint a 20 m2-es káddal mért evaporáció, viszont az egyes hónapok párolgásában jelentıs különbséget tapasztaltunk. Tavasszal a párolgási arányszám értéke magasabb volt, mint a 20 m2-es kád esetében tapasztalt érték. Az ıszi idıszakban az U-kád párolgása elmaradt a 20 m2-es káddal mért evaporációtól. Itt is a nagyobb víztömeg fokozottabb energiavisszatartása eredményezhette a 20 m2-es kád megemelkedett párolgását. A 19 év átlagaként kapott arányszámok minden hónapban elmaradtak az A-kád értékeitıl, s júniusban csupán egy évben, valamint egyszer októberben találtunk olyan idıszakot, amikor a havi párolgás meghaladta az A-kád evaporációját. A keszthelyi és a szarvasi arányszámok szeptember kivételével az U-kádnál jól egyeztek egymással. Eredményeink jól közelítették a SZESZTAY és VANCSÓ (1965) 8 állomásra kiterjedı 4 éves adatsor alapján hegyvidéki területekre közölt 21%-kal, síkvidéken 14%-kal alacsonyabb A-kádhoz viszonyított párolgásértékeit. DUNAY (1966 a,b,c) esetében a fenti értékek 19%-nak és 11%-nak adódtak. A Keszthelyen tapasztalt párolgás-különbségek mérsékeltebbek voltak az A-kád és az U-kád párolgása között, mint NOVÁKY (1984) által közölt értékek, de a különbségek hasonló növekedését állapítottuk meg az intenzív párolgású idıszakban. Keszthelyen a 19 éves adatsor alapján az eltérés a két megelızı vizsgálat eredményei közé esett, 13%-nak adódott.
A 16. táblázatban feltüntettük az arányszámok szélsı értékeit 1982-2000 között, havi bontásban. A 20 m2-es kád minimumai, s a GGI-3000 kád maximumainak számított arány-változékonysága kiemelkedik a több kád közül.
96
16. táblázat Az arányszámok maximum és minimum értékei az A-kádhoz viszonyítva 1982-2000 között
20 m2-es kád Min. Max.
U-kád Min. Max.
GGI-3000 Min. Max.
INEP-kád Min. Max.
0,59
0,95
0,63
0,98
0,88
1,32
0,77
1,17
0,58
1,02
0,76
1,09
0,85
1,37
0,74
1,16
0,70
0,88
0,75
1,05
0,86
1,39
0,73
1,27
0,77
0,94
0,75
0,94
0,80
1,56
0,77
1,21
0,62
0,96
0,71
1,04
0,88
1,32
0,89
1,56
0,63
1,08
0,62
0,94
0,88
1,70
0,81
1,45
0,67
1,47
0,53
1,21
0,82
1,48
0,80
1,49
Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt.
A számított korrekciós tényezık alkalmazhatóságát a vizsgált idıszak eredményei alapján ellenıriztük. Az eredményeket az 1997-es év alapján foglaltuk össze a 17. táblázatban. A többi évben a változás tendenciája egyezett az itt bemutatott évjáratban mértekkel, csupán a statisztikai t-érték nagysága - de nem eltérésének szignifikanciaszintje - változott.
17. táblázat A mért párolgások és a korrigált párolgások összehasonlítása (kritikus t érték: 0,05) az A-káddal. Vastag betűvel a statisztikailag eltérő t-értékeket jelöltük.
t-értékek a korrekció elıtt
korrekció után
1997
20m
2
U-kád
GGI-3000
INEP
20m
2
U-kád
IV. V. VI. VII. VIII. IX. X.
0,014 0,013 0,003 0,000 0,000 0,021 0,985
0,195 0,116 0,001 0,000 0,001 0,008 0,984
0,990 0,438 0,009 0,000 0,752 0,431 0,526
0,377 0,288 0,062 0,000 0,143 0,412 0,811
0,553 0,161 0,454 0,486 0,779 0,610 0,848
0,994 0,848 0,106 0,082 0,244 0,644 0,604
A kádtípusok párolgásában jelentkezı eltérések szignifikancia szintjét elsı lépésben párosított t-próbával állapítottuk meg, melynek eredményei (17. táblázat) alapján határoztuk meg, melyik esetben van szükség korrekcióra. Összehasonlítási alap minden esetben az A-kád volt. A GGI-kádnál 2 hónapban, míg az INEP-kád esetén csupán júliusban tapasztaltunk szignifikáns eltérést a párolgás alakulásában. A kevés kimutatható különbség és a kisebb számú gyakorlati alkalmazás miatt korrekció a két kisebb térfogató földbe süllyesztett kád esetében nem volt indokolható. Ezt sejtette korábban az arányszámok 1-hez közeli értéke is. 97
A 20 m2-es es kád október kivételével, az U-kád kád pedig nyáron az A-kádtól szignifikánsan eltérı párolgású volt, ezért azz evaporációjuk átszámításához korrekciójuk indokolt. A korrekciós tényezık tényez alkalmazását követıen (17. táblázat utolsó két oszlopa) mind a 20 m2-es es kád mind az U-kád U párolgása statisztikailag megegyezett meg az A-kád evaporációjával (ANDA és VARGA 2008). A kádak párolgását a vízhımérsékletük ví döntıen befolyásolta. a. A reggel 7 órakor mért vízfelszín-hımérsékletekben mérsékletekben közel állandó különbség volt tapasztalható a különbözı különböz kádak között, mely eltérés az év folyamán gyakorlatilag alig változott. Az évszaktól függetlenül a 40 m3-es es víztömegő, víztömeg lehőléséhez hosszú idıt igénylıı 20 m2-es kád vizének hımérséklete volt reggel a 7 órás mérések idején a legmagasabb. Az U-kád U hımérséklete ennél mintegy 1-1,5°C-al al alacsonyabb volt.. A másik két talajba helyezett, de jóval csekélyebb víztömegőő GGI-, GGI és INEP-kád vízhımérséklete mérséklete a reggeli mérések során hasonlóan alakult, s értéke jelentısen jelent meghaladta a talaj felett rácson elhelyezett A-kád A vizének hımérsékletét. mérsékletét. A különbözı különböz kádtípusok reggeli vízhımérsékletének sékletének eltéréseit az 1996-os év,, valamint 1997. alapján meghatározott havi átlagokkal szemléltetjük (42. ( ábra). ). A változás tendenciája a vizsgálati periódus többi évét is figyelembe évjárattól függıen en nem változott, csupán az eltérés mértékében mértékében volt tapasztalható kisebb különbség.
42. ábra A különböző típusú kádak vízhőmérsékletének havi átlagai 1996-ban 1996 és 1997ben a reggel 7 órai mérések alapján
A 13 órakor mért vízfelszín hımérsékletben h mérsékletben a kádak közötti különbség jelentısen jelent mérséklıdött, dött, s az értékek a reggeli mérésekhez képest képe kiegyenlítıdtek ıdtek (43. ( ábra). A 20 m2-es kád hımérsékleti mérsékleti többlete bár csekély mértékben, de a havi átlagokat tekintve az idıszak szak nagyobbik részében megmaradt. Különösen száraz, meleg meleg napokon az A-kád A vize a déli órákra jobban felmelegedhetett volna, mint a nagy víztömegő víztömeg 20 m2-es kádé, de nem ez volt a jellemzı, jellemzı, ennek oka lehetett, hogy a rendelkezésre álló többletenergia egy része a párolgásra fordítódott. A 13 órás mérések alapján at INEP-kád
98
vízhımérséklete mérséklete a szigetelésének köszönhetıen köszönhet kb. fél fokkal elmaradt a GGI-kád GGI vízhımérsékletétıl.
43. ábra A különböző típusú kádak vízhőmérsékletének havi átlagai 1996-ban 1996 és 1997ben a 13 órai mérés alapján
A két összehasonlítani kívánt kád párolgásbeli eltéréseit sem csupán a mérettel, sem csak a kitettséggel, elhelyezéssel magyarázni nem lehet. A párolgás folyamatának összetettségét szemlélteti az A és 20 m2-es kádak napi felmelegedésbeli és párolgásbeli differenciájának havi átlagos értékeit érték bemutató 44. ábra.
44. ábra Az A-kád és a 20 m2-es kád napi átlagos felmelegedésének (T7h -T13h-ig) és párolgásának eltérései 1997-ben
A minta évbenn a 20 m2-es kád 16,3%-al al kevesebbet párologtatott, mint az A-kád. Csak a reggeli vízhımérséklet mérséklet alapján akár félreérthetı félreérthet is lehetne a két kád párolgása közti eltérés iránya (a 20 m2-es kád reggel jóval melegebb, s ennek ellenére kevesebbet párologtat), ha nem vesszük figyelembe a vízhımérséklet vízh napi ingadozását is. Az A-kád hımérsékleti leti ingása jelentısen jelentı meghaladta a 40 m3-es es víztömeggel rendelkezı rendelkez 20 m2-es kádét, hiszen a 20 m2-es es kád vízhımérséklete vízh kevésbé csökken a reggeli órákra, de magas napállásnál az A-kád kád erıteljesebben erı melegszik. Az A-kád hidegebb vizének délelıtti felmelegítése a párolgáshoz szükséges energia rovására történik, történik, de a magasabb napállásnál jelentkezı intenzívebb ntenzívebb felmelegedése miatt a késı délutáni órákban fokozott 99
sugárzáselnyelésbıll és a kád kitettségébıl kitettségéb adódóan a párolgása jelentısebben jelentı meghaladja a 20 m2-es es kádét, mely végül a napi átlagos párolgásban is megmutatkozik. 4.3.3. A vízszint-meghatározá meghatározás módszerének hatása a kádpárolgásra. kád
A párolgásmérıı kádak vízszintjének mérése során automatikus vízszintregisztráló szenzor tesztelése jelentette megfigyeléseink fı f tárgyát. A regisztráló 2006. június 1-i üzembe helyezést követıen követı a mőszer által mért adatok alapján számolt evaporációt hagyományos módon mért párolgással hasonlítottuk össze (45. ábra). Az eredményeink alapján a kapacitív szenzor nem bizonyult megfelelınek megf a párolgás mérésére. Az automatikusan rögzített értékek jelentıss eltérést mutattak az ugyanazon kádon hagyományosan meghatározott vízszint és párolgás értékektıl, a különbség statisztikailag is igazolható volt. A 45. ábrán, a több napon is megfigyelhetı megfigyelhet 0 napi párolgásösszegek sok esetben „negatív párolgást” jelentenek, vagyis a vízszint emelkedését regisztrálta a szenzor, mely víznövekmény csapadékkal nem volt magyarázható. A szenzor mőködési m ködési hibáit és az irreális vízszint értékeket feltehetıen feltehet az érzékelı vízbe nem merülı merül részének párásodása, valamint a kád vizének hullámzása miatti nedvesedése okozhatta. A vizsgált 44 mintanap alapján a kapacitív automata párolgásmérı párolgásmér által mért evaporáció 25%-kal kal volt alacsonyabb, mint a standard körülmények között mért érték és jelentıs különbség volt a napi nap átlagok és különösen a szórások esetén is (18. táblázat).
45. ábra A kapacitív szenzorral és a hagyományosan mért párolgás összehasonlítása zehasonlítása 2006. június 1. és július 31. között
100
Az eredmények alapján arra a megállapításra jutottunk, hogy a kapacitív szenzor az adott mérıhely hely nyújtotta körülmények között kö alkalmatlan a párolgás pontos meghatározására ezért a szenzor cseréje mellett mel döntöttünk. 18. táblázat A kapacitív szenzor és a kézi mérés eredményei 2006-ban 44 mérőnap alapján
Párolgás összeg
Átlag
Szórás
Szenzor
144
3,0
3,5
Kézi mérés
180
3,7
1,6
Az új, hidrosztatikus érzékelıvel 2007. március 1. és május 31-ee közt mért értékek már jelentısen sen közelebb álltak a kézi mérés eredményeihez (46. ábra)). A vizsgált három hónap adatai alapján nem adódott szignifikáns különbség a mérési eredményei között, egyik hónapban sem. Az idıszaki id párolgásösszegek gásösszegek közötti különbség minden esetben 10% alatt maradt és a szórások is jelentısen jelent mérséklıdtek. Az új szenzor a tesztmérések alapján alkalmas lehet a kád vízszintjének automatikus meghatározására, meghatározására de mindenképpen javasolható a hagyományos mérés kiegészítésére. Amennyiben automata csapadékmérıvel vel társul alkalmazása, a külsı küls behatásra történıı vízszintváltozások jó hatékonysággal kiszőrhetı őrhetık a megfelelı gyakorisággal végzett mérések alapján, s a mérések pontossága jelentı lentısen javítható (VARGA és ANDA 2007d).
46. ábra A hidrosztatikai szenzorral és a hagyományosan mért párolgás összehasonlítása 2007 március 1-május 31. között
101
5. KÖVETKEZTETÉSEK Vizsgálataink során a Balaton vízháztartási tényezıinek 1921-2007 között rögzített adatsorait leíró éghajlat-statisztikai módszerekkel elemeztük. A csapadék mennyiségére és éven belüli eloszlására vonatkozó kutatásainkat kiterjesztettük a tó teljes vízgyőjtıjére, melynek során a vízgyőjtıt 5 részvízgyőjtıkre osztottuk fel a csapadékosságot alapvetıen befolyásoló klímahatások alapján. A tófelszín közvetlen csapadékból származó vízbevétele 1921-2007 között a lineáris trendillesztés alapján nem változott szignifikánsan, azonban a mozgóátlagolás és a 10 éves csúsztatású 30 éves klímanormálok vizsgálatát követıen már az 1960-as évektıl kezdıdıen csapadékcsökkenést tapasztaltunk. A csapadék éven belüli eloszlását vizsgálva egyik hónapban sem tudtunk szignifikáns csapadékváltozást kimutatni. A Balaton teljes vízgyőjtıjére kiterjesztett vizsgálatok eredményeként több állomásra kiterjedı csapadékcsökkenést egyedül a Zala északi részvízgyőjtıjén tudtunk igazolni, mely terület a Balaton vízgyőjtıjének legcsapadékosabb része. A többi részvízgyőjtı állomásai esetén a trendegyenes meredeksége bár negatív elıjelő volt, statisztikailag a változást csupán egy-egy állomás (Keszthely, Nagyvázsony, Fonyód, Siófok) esetén tudtuk bizonyítani. Az állomások többségénél azonban kimutatható volt egy
az
1921-70
között
tartó
csapadékosabb
periódus,
melyet
folyamatos
csapadékcsökkenés követett. A jelenség csupán négy állomás esetén nem jelentkezett, mely állomások rendre a tó medencéjétıl délre helyezkedtek el. A vízgyőjtın a csapadék éven belüli eloszlásának vizsgálata során mind a nyár eleji fımaximum, mind az ıszi másodmaximum kimutatható volt, azonban a csapadék átrendezıdésére utalt, hogy több állomás esetén is az utolsó 30 évben az augusztusi csapadék aránya a júniusban lehulló csapadékhoz képest 5-10 %-kal szignifikánsan megemelkedett, a teljes idıszaki értékekhez hasonlítva. A tó hozzáfolyásból származó vízbevételének az 1921-2007 közötti idıszakban szignifikánsan csökkent (332mm/100 év). A hozzáfolyás-csökkenés hatása különösen jelentıs lehet egy-egy száraz évjáratban, mivel az aszályos években a hozzáfolyás évi összege a teljes idıszaki átlagtól jelentısen elmaradhat (67,5%), szemben a csapadéknál tapasztalt mérsékeltebb visszaeséssel (30%). A 10 évvel eltolt 30 éves átlagok alapján is csökkenést mutattunk ki a tóba érkezı víz mennyiségében, mely tendencia fıleg az idıszak második felére volt jellemzı. A hozzáfolyás éven belüli alakulásának vizsgálata 102
során minden hónapban csökkenést mutattunk ki, azonban a változás csak februárban, júniusban és júliusban volt szignifikáns. A tél végi hozzáfolyás-csökkenés kedvezıtlen a tó vízgazdálkodására, hiszen ebben az idıszakban a legjelentısebb a vízszint emelkedése, ezzel szemben a nyári csökkenés kevésbé befolyásolja az adott év vízgazdálkodását. A hozzáfolyás mennyiségének változásához hasonlóan a vízgyőjtı lefolyási tényezıje is csökkent, különösen a 70-es éveket követıen. A teljes idıszaki átlag 0,15 volt, ezzel szemben az utolsó 30 év adatai alapján számított érték mindössze 0,13. A Balaton párolgása jelentıs vízveszteséget eredményez. A légkörbe kerülı víztömeg jelentısen meghaladta a Sió-csatornán keresztül elvezetett víz mennyiségét is. A párolgás éves összegeinek vizsgálata során nem tapasztaltunk változást, a 10 évvel eltolt 30 éves átlagok alapján azonban a mérések kezdetétıl az 1951-80-as átlagértékig egy csökkenı párolgású idıszakot figyeltünk meg, majd ezt követıen párolgás intenzitásának fokozódása mutatható ki. Annak ellenére, hogy az évi evaporáció összege nem változott, nem jelenthetjük ki, hogy a tó párolgása változatlan. A párolgás évi menetének vizsgálata arra az eredményre vezetett, hogy a Balaton párolgása csökkent az intenzív párolgású hónapokban, áprilistól szeptemberig és fokozódott az ıszi és téli hónapokban. Az ıszi és téli vízvesztés-növekménynek elsısorban a vízgyőjtın lehetnek negatív hatásai, a felszín alatti víztartalékok pótlódásának akadályozása révén. A
Balaton
többlet-vízkészletével
való
gazdálkodás
a
tó
vízháztartás-
szabályozásának kulcsa. Mennyiségét alapvetıen meghatározta a mindenkori vízszintszabályozási koncepció, mely a vizsgált idıszakban többször is változott, így a vizsgálati eredményekbıl messzemenı következtetések nem vonhatók le, azonban a leeresztett vízmennyiségek vizsgálata során tapasztalt csökkenı tendencia nem hagyható figyelmen kívül. A Balaton teljes vízháztartási mérlege a vizsgált intervallumban nem változott, ami csupán a vízgazdálkodás hatékonyságát jellemzi, nem a vízkészletek egyensúlyát. A rendelkezésre álló természetes eredető vízkészletek elemzését követıen statisztikailag is igazolható, csökkenı tendenciát tapasztaltunk, és az egyes évjáratok közt jelentıs különbségeket állapítottunk meg, mely változékonyságot az adatsor 2211 mm-es terjedelme is tükrözi. A vízmérleg tagjainak módosulása alapvetıen meghatározza a vízállás alakulását, mely tényezı szemlélteti legmarkánsabban és legelıször az esetleges problémákat. Ennek 103
megfelelıen elemeztük a Balaton vízállásának idısorait az 1863-2007 közötti idıszakban. A vizsgált periódusban három idıszakot különítettünk el, mikor a tó felduzzadt víztömege okozott problémákat és ugyanennyi volt a kisvízi idıszakok száma is. Az elemzések során megállapítottuk, hogy az évek döntı többségében a problémát nem a vízhiány, hanem a többletvíz elvezetése jelentette. A kisvízi idıszakokban, mind az 1880-as években, mind az 1920-as évek elsı éveiben az alacsony vízállás kialakulásának okaként antropogén hatásokat állapítottunk meg, szemben a 2000-2004 közötti vízszintdepresszióval, amikor természetes hatások (csapadékhiány, csökkent hozzáfolyás, intenzív párolgás) eredıjeként alakulhatott ki a kedvezıtlen állapot. E tekintetben tehát a több éven keresztül fennálló, természetes okokra visszavezethetı vízhiányos állapot egyedülállónak tekinthetı a Balaton elmúlt 144 éves története során. A Keszthelyi-öböl térségében vizsgálatokat folytattunk a párolgásban jelentkezı, az állomások elhelyezkedésébıl adódó különbségek feltérképezésére is, mely kutatás részeként három mérıponton, a tanyakereszti meteorológiai állomáson, a Balaton-parton, valamint a Keszthelyi-öböl nyíltvízi területei fölött végeztünk meteorológiai méréseket. A 2006-os mérések eredményei alapján a Balaton-part és a meteorológiai állomás párolgási viszonyai a június 1 - november 29 közötti idıszakban azonosak voltak, különbségeket nem tudtunk kimutatni. A nyílt vízfelszín felett a szeptember 6. és november 15. közötti idıszakban a párolgás 5%-os szignifikancia szint mellett is jelentısen, 14,8%-kal meghaladta a meteorológiai állomáson mért értékeket. A kumulatív párolgás alapján a víz felett számított párolgástöbblet nem néhány nap kiemelkedıen magas párolgásából adódott, a vizsgálati periódusban folyamatosan kimutatható volt. A mérıhelyeken tapasztalt párolgáskülönbségek kapcsán megvizsgáltuk a különbözı helyszíneken a léghımérséklet és a légnedvesség alakulását és az tapasztaltuk, hogy a tópart és a meteorológia állomás között nem volt különbség, viszont a tófelszín felett a léghımérséklet idıszaki átlaga 1,5oC-kal meghaladta a meteorológiai állomás hımérsékleti átlagát. A relatív légnedvesség értékek összehasonlítása során nem tapasztaltunk ilyen mértékő eltérést, így a párolgásban jelentkezı különbségek a terület magasabb hımérsékletével magyarázhatók. 2007-ben április 1-én június 9-e között a Balaton part és a meteorológiai állomás párolgásában hasonlóan az elızı évhez nem tapasztaltunk statisztikailag igazolható különbségeket. Június 18-tól augusztus 17-ig a meteorológiai állomás és a Keszthelyi104
öbölben
elhelyezett
mérıoszlop
adatbázisa
állt
rendelkezésünkre,
melyek
összehasonlítása során 8,9 %-os, szignifikáns eltérést tapasztaltunk és a magasabb párolgású terület ekkor is a nyíltvíz felett volt. Augusztus 18-át követıen már mindhárom mérıhely adatait be tudtuk vonni az elemzésekbe. A korábbi eredményektıl eltérıen ebben az idıszakban a tóparti és a nyíltvízi mérések adataiból számolt párolgás közt nem találtunk különbséget, viszont a meteorológiai állomás párolgásértékei szignifikánsan különböztek a másik két mérıhely evaporációjától. Az állomás és a nyíltvíz közt a különbség 9,7 % volt. A vizsgálatok alapján megállapítottuk, hogy a tófelszín párolgása direkt módon kevésbé számítható pontosan parti és a parttól távolabb esı állomások adataiból. A tó párolgásának számítása jelenleg parti állomások adatai alapján történik, így a jövıben a tó párolgás-számításának fejlesztése során érdemes figyelembe venni, hogy a parttól különbözı távolságban található állomások párolgásadatai eltérnek a nyíltvíz párolgási viszonyaitól. Eredményeink alapján a két terület párolgása magas determinációs együttható mellett kellı pontossággal átszámítható volt. 2007-ben már a korábbi évhez képest hosszabb idısor állt rendelkezésünkre a léghımérséklet és a légnedvesség értékek vizsgálatára. Június és október között a léghımérséklet havi átlaga minden hónapban magasabb volt a víz felett, mint a meteorológiai állomáson mért érték. A teljes idıszak átlagában a különbség 1,9oC volt. A légnedvesség alakulásában június kivételével nem tapasztaltunk jelentıs eltéréseket. A számított párolgáshoz hasonlóan megvizsgáltuk, hogy hogyan alakult a meteorológiai állomáson és a tóparti állomásunkon az A-kádak párolgása. 2006-ban augusztus és november között a napi párolgásösszegek esetén tapasztalt napi átlagos eltérés 0,67 mm volt, ami statisztikailag szignifikáns különbséget jelentett. Az eredmények alapján a méréseket bizonytalanná tette a 10 mm-t meghaladó csapadék és erıs (>2 ms-1) szél jelenléte, így ezeket a napokat a feldolgozás során nem vettük figyelembe. A két kádpárolgás közti kapcsolat lineáris volt, a párolgás átszámítása közepes determinációs együttható mellett lehetséges volt. Keszthelyen 1982-tıl 2000-ig különbözı párolgásmérı kádtípusok folyamatos adatsorai álltak rendelkezésünkre, melyek összehasonlító vizsgálatának eredményeként átszámítási lehetıségeket kaptunk, mellyel folyamatos adatsorok állíthatók elı. Az átszámítás során minden kád adatát az A-kádhoz viszonyítottuk. A kádak közül az INEPkád párolgása közelítette legjobban az A-kád vízvesztését, jelentısebb különbséget csak augusztusban és az ıszi hónapokban tapasztaltunk. A GGI-kád párolgása esetén sem 105
tapasztaltunk lényeges eltéréseket, de az INEP-kádhoz képest nagyobb különbségek a szigetelés hiányára vezethetık vissza. A két kád esetén az A-kádhoz képesti kisebb eltérések miatt nem szükséges az adatok korrigálása, a mérési eredménynek egymással helyettesíthetık. A 20 m2-es kád párolgása már jelentısen különbözött az A-kád vízvesztésétıl, 3 év kivételével a 20 m2-es káddal mért evaporáció volt a legalacsonyabb. Hasonlóan alakult az U-kád párolgása is, így mindkét kádtípus esetén minden hónapban az arányszám kisebb volt 1-nél. A párolgásban jelentkezı differencia a tavaszi hónapokban volt a legjelentısebb (20-25%), majd az ıszi idıszakra a különbségek mérséklıdését figyeltük meg. A 20 m2-es kád és az U-kád esetén statisztikailag igazolható különbségek adódtak a havi párolgásösszegek elemzése során, a korrekciós tényezık alkalmazását követıen azonban már az értékek az A-kád párolgásának megfeleltethetık voltak. A vizsgálatok során kapott korrekciós tényezık közel estek a korábbi elsısorban a síkvidéki állomások esetén végzett vizsgálatok eredményeihez, így ezen állomásoknál, azok
használata
javasolható
a
különbözı
kádtípusok
párolgás
értékeinek
összehasonlítására. Hegy-és dombvidéki állomások esetén a konstansok jelentıs eltérése miatt nem javasolható az általunk kalkulált tényezık alkalmazása. A folyamatos párolgásmérés kivitelezésének lehetséges módja automata vízszintregisztráló alkalmazása, melyekkel kapcsolatban kevés hazai tapasztalattal rendelkezünk. 2006-ban kezdtünk vizsgálatokat vízszintregisztráló szenzorokkal, melynek során az automata által mért értékekbıl számított párolgást a hagyományosan mért evaporációval hasonlítottuk össze. Kapacitív szenzorunk tesztidıszakban mért adatai alapján kalkulált párolgás jelentısen eltért a hagyományos mérés eredményeitıl és, hibaforrások egyértelmőek voltak a gyakori negatív párolgásértékek alapján. A szenzor cseréjét követıen az érzékelı mőködése is változott és hidrosztatikai módszerrel próbáltuk meghatározni a kád vízszintjét. Az új módszer eredményeként már értékelhetı párolgást tudtunk számítani és a referenciaértékhez képest jelentkezı kismértékő különbségeket statisztikai elemzéseink sem igazolták.
106
6. ÖSSZEFOGLALÁS A globális klímaváltozás lokális hatásai a Balaton vízgyőjtıjét is várhatóan érzékenyen fogják érinteni, de a vízháztartási elemek várható alakulásáról még kevés és bizonytalan információval rendelkezünk. A tó vízháztartása egy érzékeny, egyoldalúan szabályozott fizikai rendszer, mely gyorsan és jelentıs mértékben reagálhat a környezeti változásokra, köszönhetıen elsısorban a nagy kiterjedéső tófelszínnek és a hozzá kapcsolódó szerényebb víztömegnek. A vízszintszabályozás jelenlegi keretek között a meglévı
vízkészletekkel
történı
gazdálkodást
teszi
lehetıvé,
mely kénytelen
alkalmazkodni a természetes vízbevételekhez. A klíma várható módosulásainak elırejelzett hatásai a Balaton vízgyőjtıjét, különösen a jelenlegi fı vízbázisul szolgáló nyugati területeket intenzíven érinthetik elsısorban a csapadékcsökkenés és az ebbıl adódó mérsékeltebb lefolyás révén. Munkánk során a rendelkezésünkre álló adatbázis nyújtotta lehetıségeket kihasználva megvizsgáltuk az egyes vízmérleg tagok alakulását az 1921-tıl 2007-ig tartó idıszakban. Miután megállapítottuk, hogy a vízmérleg legkritikusabb elemei a hozzáfolyás és a felszín párolgása, ezeket a tényezıket részletesen vizsgáltuk. A hozzáfolyást a vízgyőjtı csapadékviszonyainak részletes feltérképezésével, a párolgást pedig a módszertani háttér vizsgálatával. A tófelszínre hulló csapadék éves összegeinek idısor analízise során szignifikáns változást nem tapasztaltunk és hasonló eredményre jutottunk a csapadék éven belüli átrendezıdésének elemzését követıen is. Mozgóátlagolást alkalmazva a teljes idıszak éves csapadék adatsorára fektetett lineáris regressziós trendegyenes csökkenı tendenciát mutatott, és csapadékmérséklıdésre utaltak a 10 éves csúsztatású klímanormálok vizsgálata során, különösen az 1951-1980-as átlagot követıen tapasztalt csökkenı átlagok. A tófelszínre hulló csapadék havi összegeit neurális hálózattal interpolálva az idıszak elsı felében jellemzı fı és másodmaximumi csapadék fokozatosan egy, az 1950es éveket megelızı májusi fımaximumi idıszakról júniusra tevıdött át, valamint a szeptemberi másodmaximum korábban jelentkezett. A kialakult csapadékmaximum ezt követıen fokozatosan korábbi, május-áprilisi idıszakra helyezıdését figyeltük meg. A tó vízháztartásában nem elsısorban a tófelszín közvetlen vízbevétele mellett a vízgyőjtırıl történı hozzáfolyás szerepe az elsıdleges. A tófelszínre hulló csapadékhoz hasonlóan megvizsgáltuk a tó teljes vízgyőjtıjének vízbevételét is. Elemzéseink során a 107
vízgyőjtın található 25 csapadékmérı állomást 5 részvízgyőjtıre osztottuk, elsıdlegesen a
részvízgyőjtık
klimatikus
sajátosságai
alapján.
Több
állomást
érintı
csapadékcsökkenés az éves csapadékmennyiségek elemzése során csak a Zala nyugati részvízgyőjtıjénél tapasztaltunk, a többi területen egy-egy állomásnál kaptunk szignifikáns csökkenı értékeket. A csapadék éven belüli mennyiségeinek alakulását vizsgálva a teljes vízgyőjtıre jellemzı volt a májusi és októberi csapadékcsökkenés, valamint a július-augusztus-szeptemberi idıben állandó csapadékbevétel. Januárban a Zala vízgyőjtıjén kimutattunk csökkenı tendenciát, mely csökkenés februárban már a teljes vízgyőjtıre jellemzı volt és a Zala nyugati részvízgyőjtıjét leszámítva márciusban is folytatódott. Áprilisban mind csökkenı, mind növekvı csapadékellátottságú területeket is találtunk. A Zala nyugati részvízgyőjtıje kivétel a novemberben tapasztalt csapadékcsökkenés alól, azonban a többi részvízgyőjtın több állomásra is kiterjedı negatív trendeket mutattunk ki. Decemberben a Zala déli és a Balaton északi részvízgyőjtıjét leszámítva minden területen megjelent a csapadéknövekmény. A vízgyőjtırıl a tóba érkezı vízmennyiség éves összegei szignifikánsan csökkentek az 1921-2007 közötti idıszakban. A szélsıséges vízgazdálkodású években a hozzáfolyás változásai mind mennyiségét tekintve, mind az átlagtól való eltérés mértékében jelentısebbek, mint a tófelszínre érkezı csapadék vizsgálata során tapasztalt értékek. A hozzáfolyás éven belüli eloszlásában szignifikáns változást csak februárban, valamint júniusban és júliusban tudtunk kimutatni. Hasonló tendenciákat tapasztaltunk a lefolyási tényezı évi átlagainak változását vizsgálva is. A Balaton éves párolgása a teljes vizsgált idıszak adatbázisát vizsgálva nem változott, viszont a 10 évvel eltolt 30 éves átlagok elemzése során az idıszak elsı felét fokozatosan mérséklıdı evaporáció jellemezte, mely tendencia az 1951-1990-es átlagot követıen megfordult és növekvı evaporációjú idıszak vette kezdetét. Szintén jelentıs változásokat figyeltünk meg a tó havi párolgás értékeinek vizsgálata során is. Március és május kivételével minden hónapban szignifikáns párolgás-módosulásokat mutattunk ki, mely tendencia a tavaszi és nyári hónapokban, valamint szeptemberben csökkenı, az ıszi és téli hónapokban növekvı volt. A tó teljes vízháztartási mérlegében változások nem mutathatók ki, ami nem jelenteti azt, hogy a rendelkezésre álló vízkészletek nem változtak. A természetes vízkészleteket elemezve már jelentıs módosulásokat tapasztaltunk. A 2000-es évet követıen több éven keresztül a tó csapadékból és hozzáfolyásból származó összes 108
vízbevétele elmaradt a párolgásból adódó vízvesztéstıl és a teljes idıszak alapján is megállapítható
a
természetes
vízkészletek
jelentıs,
szignifikáns
csökkenése.
Eredményeinket a tó vízállásainak elemzése is megerısítette. A 2000-2004 közötti kisvízi idıszak volt az elsı, mely alapvetıen a természetes hatásokra vezethetı vissza. A
számított
párolgás
területi
különbségeinek
feltárására
folytatott
megfigyeléseink a Keszthelyi-öböl térségében három mérıhelyen, a meteorológiai állomáson, a Balaton-parton, valamint a Keszthelyi-öböl nyíltvízi területei felett folytak 2006-ban és 2007-ben. A Balaton-part és a meteorológiai állomás párolgása a 2007. augusztus 17 - október 31. közti idıszak kivételével azonos volt, míg a tófelszín és a meteorológiai állomás párolgása minden vizsgált periódusban 5%-os szignifikancia szinten különbözı volt, és az intenzívebb párolgás a nyíltvíz felett alakult ki. A mérési módszer párolgási értékekre gyakorolt hatásait is vizsgáltuk, melynek során elıször a különbözı párolgásmérı kádak vízvesztését hasonlítottuk össze 19 éves adatsorok alapján az A-kádat etalonként alkalmazva. Az INEP-kád párolgása közelítette legjobban az A-kád vízvesztését és a GGI-kád párolgásában sem tapasztaltunk lényeges eltéréseket. A két kád esetén az A-kádhoz képest tapasztalt kisebb eltérések miatt nem volt szükség korrekcióra, a mérési eredménynek egymással helyettesíthetık voltak. A 20 m2-es kád párolgása 3 évtıl eltekintve a legalacsonyabb volt, a kivételt jelentı években az U-kád párolgása még a 20 m2-es kád vízvesztésétıl is elmaradt. Mindkét kádtípusnál a párolgási arányszámok értéke minden vizsgált hónapban kisebb volt 1-nél. A korrekciót követıen a párolgás értékek az A-kád párolgásának megfeleltethetık voltak. Automata vízszintregisztráló szenzorokat is teszteltünk munkánk során, melyeket A-kádon helyeztünk el. A kapacitív elven mőködı szenzorunk a kád hullámzása és a szenzor párásodása miatt nem bizonyult megfelelınek a kád vízszintjének megbízható nyomon követésére. A szenzor cseréjét követıen hidrosztatikai elven mőködı érzékelıvel határoztuk meg a kád vízszintjét, mely a hullámzás ellen is védve volt. Az új módszerrel megfelelı pontossággal tudtunk párolgást számítani, melynek hatékonyságát statisztikai elemzéseink is alátámasztottak.
109
Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik segítségemre voltak PhD dolgozatom elkészítésében, és szakmai tanácsaikkal segítették a kutató munkám eredményességét.
Szeretnék köszönetet mondani témavezetımnek, Dr. habil. Anda Angélának, az MTA doktorának, tanszékvezetı asszonynak, aki kutatási munkám irányítása mellett hasznos elméleti tanácsaival és gyakorlati észrevételeivel járult hozzá doktori értekezésem elkészítéséhez.
Köszönet illeti meg a Közép-Dunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóságot, valamint a VITUKI-t, akik a Balatonra és a vízgyőjtıre vonatkozó adatbázisukat rendelkezésünkre bocsátották.
Köszönetemet szeretném kifejezni Varga Györgynek és Kravinszkaja Gabriellának, akik szakmai tanácsokkal segítették és támogatták munkánkat.
Szeretném külön megköszönni a disszertáció elkészítésében és a mérések, vizsgálatok, kivitelezésében nyújtott segítségét Soós Gábor technikusnak. Külön köszönetemet fejezem ki Gimesi Lászlónak a neurális hálózattal történı interpolációk elvégzéséért és az adatok vizualizációjáért. Hálával tartozom a Pannon Egyetem Georgikon Kar Meteorológia és Vízgazdálkodás Tanszék jelenlegi és korábbi munkatársainak, Dr. Burucs Zoltánnak, Farsang Sándorné Idának valamint Dr. Boldizsár Anettnek és Dr. Kocsis Tímeának, akik a PhD képzés során mindvégig mellettem voltak és segítették munkámat.
Végül és legfıképpen köszönettel tartozom feleségemnek, szüleimnek és barátaimnak támogatásukért és bizalmukért.
110
7. IRODALOM
ADÁMYNÉ, K. E. (1965): A lég és vízhımérséklet változékonysága Siófokon. Idıjárás 69, 108. p. ANDA, A. – VARGA, B. (2007): A Keszthelyi-öböl párolgásbecslése. XLIX. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 978-963 9639-22-5) ANDA, A. – VARGA, B. (2008). Párolgásmérı kádak összehasonlító vizsgálata Keszthelyen 1982-2000 között végzett megfigyelések alapján. Hidrológiai Közlöny, 88. évf. 2. sz. ANTAL, E. – TÓTH, E. (1976): A Balaton és a Fertı tó hıháztartása és párolgás. Idıjárás, 80. 125-134. ANTAL, E. (1963a): A Balaton párolgásának meghatározása energiaháztartás módszerével. Beszámoló az 1962-ben végzett tudományos kutatásokról. OMI Hiv. Kiadv. XXVI. 256-262. ANTAL, E. (1963b): A Balaton párolgása. Idıjárás 67. 290-297. ANTAL, E. (1968): Az öntözés elırejelzése meteorológiai adatok alapján. Kandidátusi értekezés. ANTAL, E. (1974): A hı és vízháztartás összetevık klimatológiai jellemzése a Balaton térségében. In: A Balaton éghajlata (Szerk: Béll B. – Takács L.) OMI. Hiv. Kiadv. XL. 188-204. BARANYI, S. (1975): A Balaton hidrológiai jellemzıi. Vízügyi Közl. 57. 249-261. BARANYI, S. (1980): A Balaton meteorológiai és hidrológiai jellemzıi. In: A Balaton kutatása és szabályozása. (Szerk: Baranyi S.). VITUKI Közl. 27. 211-255. BARTHOLY, J. – MATYASOVSZKY, I. (1998): A Kárpát-medence hımérsékleti és csapadék viszonyainak alakulása a globális éghajlatváltozás tükrében. Az éghajlatváltozás és következményei (Szerk: Dunkel Z.). Az OMSZ. Hiv. Kiadv. Budapest. BARTHOLY, J. – PONGRÁCZ, R. – MATYASOVSZKY, I. – SCHLANGER, V. (2004): A XX. Században bekövetkezett és a XXI. századra várható éghajlati tendenciák Magyarország területére. Agro-21 Füzetek, 33. 3-18. BARTHOLY, J. – PONGRÁTZ, R. – GELYBÓ, GY. (2007): Regional climate change expected in Hungary 2071-2100. Applied Ecol. and Environ. Res. 5. 1:1-17. 111
BÉLL, B. – TAKÁCS, L. (1974): A Balaton éghajlata. Az OMSZ Hiv. Kiadv. Budapest. BEM, J. – KOCSIS, T. (2006): A keszthelyi csapadékmennyiségek változásai és extrémitásai a XX. században. In: Környezeti Ártalmak és a Légzırendszer (Szerk: Szabó T. – Bártfai I. – Somlai J.) XVI. 127-140. BENDEFY, L. - V. NAGY, I. (1969): A Balaton évszázados partvonalváltozásai. Mőszaki Könyvkiadó. Budapest. BENDEFY, L. (1968): A Balaton vízszintjének változásai a neolitikumtól napjainkig. Hidr. Közl. 48. 257-263. BERTÓK, J. (1935): A Balaton vízszínének, szabályozásának és a siófoki Sió-zsilipnek ismertetése. Vízügyi Közlemények, 4. 582. pp BODOR, E. (1987): Formation of the Lake Balaton palynological aspects. - In: Pécsi M.Kordos L. (eds.): Holocene environment in Hungary, Geographical Research Institute Hungarian Academy of Sciences, Budapest, 77-80. BOLDIZSÁR, A. - VARGA, B. - KOCSIS, T. (2006): Microclimate and transpiration of reedbeds at changing water level on lake Balaton (poster). 6th Annual Meeting of EMS-ECAC, Ljubljana BOLDIZSÁR, A. – VARGA, B. (2006a): Evapotranszspiration and development of Helophytes. Georgikon for Agriculture 16(1), 91-102. pp. BOLDIZSÁR, A. – VARGA, B. (2006b): Mocsári növényállományok párolgási jellemzıi. Hidrológiai Közlöny, 86(4) 12-15. pp. BULLA, B. (1943): Geomorfológiai megfigyelések a Balatonfelvidéken. Földr. Közl. 71. 18-45. BURIAN, K. (1973): Das Schilfgürtel - Ökosystem eines Steppensees. In: Ellenberg, H. (Ed.), Ökosystemforschung. Springer, Berlin, pp.61-78. CHOLNOKY, J. (1918): A Balaton hidrográfiája. BTTE I. 2. CHOLNOKY, J. (1938): Balaton. Magyar Földrajzi Társ. Könyvt. Bp. CZELNAY, R. (1955): A Balaton partmenti cirkulációs rendszerének néhány sajátossága. Idıjárás, 59. 224. p. CZELNAY, R. (1998): Kellemetlen meglepetések egy üvegházban. Az éghajlatváltozás és következményei (Szerk: Dunkel Z.). Az OMSZ. Hiv. Kiadv. Budapest. CSERNY, T. - NAGY-BODOR, E. (2000): Limnogeological investigations on Lake Balaton. In: Gierlowski-Kordesch, E. & K. Kelts (eds): Lake Basins Through Space and Time, AAPG Studies in Geology 46, 605-618. 112
CSERNY, T. (1987): Result of recent investigations of the Lakr Balaton deposits. In Pécsi M. – Kardos L. (eds.) Holocene enviroment in Hungary. Budapest. DUNAY, S. (1966a): Különbözı párolgásmérık adatainak összehasonlítása. Az OMI X. témakörében elhangzott beszámoló. DUNAY, S. (1966b): Vízfelszín evaporációja párolgásmérı kádakban. Beszámoló az 1965-ben végzett tudományos kutatásokról. Az OMI Hiv. Kiadv. XXXI. Budapest. DUNAY, S. (1966c): Párolgásmérés „A” típusú kádakkal. Idıjárás, 70. évf. 6. Budapest. DUNAY, S. (1970): Vízfelszín evaporiméterek szolgáltatta párolgásadatok vizsgálata. Beszámoló az 1969-ben végzett tudományos kutatásokról. Az OMSZ Hiv. Kiadv. XXXV. Budapest. ENTZ, G. – SEBESTYÉN, O. (1942): A Balaton élete. Királyi Magyarországi Természettudományi Társulat. Bp. 14-15. pp. ERDÉLYI, M. (1983): A Balaton mélységi vízforgalma, Hidrológiai Közlöny 63./10, 429-476. ERDİS, F. (1898): A Balaton szabályozása, tekintettel a Sió-csatorna 24 m3 másodpercenkénti vízeresztı-képességére. M. Mérn.Építész-Egyl. Közl. 33. Pátrai Nyomda, Budapest. FÁBIÁNICS, F. (1941): A Balaton hatása a talajmenti levegı hımérsékletére. (Idıjárás 45. 170. p. GÁBRIS, GY. (1997): A Kárpát-medence földtörténete. Holocén. In: Magyarország földje: kitekintéssel a Kárpát-medence egészére. (szerk: Karátson, D. és Száraz, Gy.) Budapest, Kertek 2000 Könyvkiadó. pp. 134-137. (Pannon enciklopédia; 6. kötet.) GIMESI, L. – BÉRES, CS. Z. – BÉRCZI, SZ. – HEGYI, S. – CECH, V. (2004): Teaching planetary GIS by constructing its model for the test terrain of the Hunveyor and Hussar. 35th Lunar and Planetary Science Conference, Houston. 1140. GIMESI, L. (2004): Neurális hálózatok és térinformatikai alkalmazásuk. Térinformatika No. 7, 13-15. HARNOS, ZS. (1998): A klímaváltozás várható alakulása és hatása néhány gazdasági növény termeszthetıségére. In: Az éghajlatváltozás és következményei.
113
Meteorológiai tudományos napok’97, (Szerk. Dunkel Z.) OMSZ, Budapest. 5566. HAVALDA, E. (1930): A Balaton párolgása. Vízügyi Közl. 30. 87-93. HORTOBÁGYI, T. (1950): A Balaton déli partjának coenobiont algái és hazai elıfordulásuk. Hidr. Közl. 30. 444-448. IHRIG, D. (1973) szerk.: A magyar vízszabályozás története. Országos Vízügyi Hivatal kiadv. Budapest. IPCC (2007): Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület negyedik értékelı jelentése. ISTVÁNOVITS, V. (2005): Vízpótlás és a Balaton ökológiai állapota. Vízügyi Közlemények Balaton különszám. 167-186. JAKAB, G. – SÜMEGI, P. – SZÁNTÓ, ZS. (2005): Késı-glaciális és holocén vízszintingadozások a Szigligeti-öbölben (Balaton) makrofosszilia vizsgálatok eredményei alapján. Földtani Közlöny. 135/3,405-431. JOLÁNKAY, G. – DÁVID L. (1983). Nutrient loads and watershed development. In L. Somlyódy, S. Herodek & J. Fisher (eds), Eutrophication of Shallow Lakes: Modeling and Management. IIASA Collaborative Proc. Ser. CP-83-S3: 45–79. JOLÁNKAY, G. (1984): A Zala foszfor hossz-szelvény vizsgálata. Hidr. Közlöny, 66, 91-103. JOÓ, O. – LOTZ, GY. (1980): A Zala folyó szerepe a Balaton eutrofizálódásában. Vízügyi Közlemények 62. 225-256. pp. JUHÁSZ, I. (1980): A Balaton-vízgyőjtı természetföldrajzi jellemzıi. In: A Balaton kutatása és szabályozása (Szerk: Baranyi S.). VITUKI Közlemények 27. 9-45. KAKAS, J. (1949). A Balaton hatása a hımérséklet alakulására. Idıjárás, 53. 82. p. KARDOS, M. – KOVÁCS, Á. (2005): Térbeni egyenlıtlenségek figyelembevétele vízfelület párolgásának becslésében. Tudományos Diákköri Dolgozat, BME. KENESSEY, B. (1928): A Balaton. M. Kir. Vízép. Ig. Kiadv. Kir. M. Egyetemi Nyomda, Budapest. 1-43. KESSLER, H. (1974): A Balaton vízföldrajza. In: Balaton (Szerk: Tóth K.). Panoráma Kiadó Bp. 35-43. KÉZ, A. (1943): Újabb teraszmegfigyelések a Zala mentén. Földr. Közl. 71. 1-18. KIENDL, J. (1953): Zum Wasserhaushalt des Phragmitetum communis und des Glycerietum aquaticae. Ber. Dt. Bot. Ges. 66, pp.246-263.
114
KOCSIS, T. – ANDA, A. (2006): A csapadék alakulása a keszthelyi hosszú idısoros meteorológiai megfigyelések alapján. Journal of Central European Agriculture 7./4. 699-708. KOCSIS, T. (2008): Az éghajlatváltozás detektálása és hatásainak modellezés Keszthelyen. Doktori értekezés, PE-GMK, Keszthely. KONCSOS, L. – HONTI, M. – SOMLYÓDI, L. (2005): A Balaton vízháztartásának statisztikai vizsgálata. Vízügyi Közlemények Balaton különszám. 125-144. KORCSMÁROS, I. (1938): A Keszthelyi halomgerinc balatoni színlıi. Földr. Közl. 66, 235-252. KOVÁCS, ZS. (1965): A Balaton hatása az átáramló levegı hımérsékletére és páranyomására. Idıjárás 69. 50. p. KOVÁTS, Z. – KOZMÁNÉ, T. E. (szerk.) (1982): A Fertı-tó természeti adottságai. OMSZ Észak-Dunántúli Vízügyi Igazgatóság. Budapest. KRAVINSZKAJA, G. – FEJÉR, V. (2007): A Balaton és a tórészek havi vízháztartási jellemzıinek meghatározása. A Közép-Dunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság Hiv. Kiadv. KRAVINSZKAJA, G. – PAPPNÉ, U. J. – VARGA, GY. (2006): Száraz és nedves idıszakok hatása a Balaton 2000-2005 közötti vízháztartására. A Magyar Hidrológiai Társaság XXIV. Országos Vándorgyőlése. 2006.július 5-6. Pécs. LACZAY, I. (1976): A Balaton-vidék hidrológiája. In: Balaton. (Szerk: Csoma J. – Laczay I.) VITUKI Atlasz sor. 21. 44-49. LIGETI, L. (1974): A Balaton szabályozása. Vízügyi Történeti Füzetek. VIZDOK. Bp. LÓCZY, L. (1913): A Balaton környékének geológiai képzıdményei és ezeknek vidékek szerinti telepedése. In: A Balaton tudományos tanulmányozásának eredményei I. Kiadta a M. Földrajzi Társaság Balaton-bizottsága. MADARÁSZ, A. (1953): A Balaton világa. Mővelt Nép Könyvkiadó, Budapest. 101104. MAROSI, S. – SZILÁRD, J. (1981): A Balaton kialakulása. Földr. Közlem. 29(105), 1, 1-30. MAROSI, S. (1997): Magyarország tájai. In: Magyarország földje: kitekintéssel a Kárpát-medence egészére. (szerk: Karátson, D. és Száraz, Gy.) Budapest, Kertek 2000 Könyvkiadó. pp. 130-133. (Pannon enciklopédia; 6. kötet.)
115
MATEJÍCEK, L. – ENGST, P. – JANOUR, Z. (2006): A GIS-based approach to spatiotemporal analysis of enviromental pollution in urban areas: A case study of Prague’s enviroment extend by LIDAR data. Ecological Modelling 199, 261277. MAYER, I. (2005): A balatoni vízpótlás mőszaki lehetıségei. Vízügyi Közlemények, A Balaton Különszám 249-282. MEYER, A. F. (1942): Evaporation from Lakes and Reservoirs, Minnesota Resources Commission, June 1942. MIKA, J. – BÁLINT, G. – BERTÓK, B. – CSÍK, A. – HOROSZNÉ GULYÁS M. SCHLANGER V. (2006): Csapadéktendenciák az Alpi-Kárpáti térségben a globális melegedés idıszakában (1974-2003). Elhangzott a VAHAVA projektzáró konferenciáján. 2006. március 9. Budapest. MIKA, J. (1999): A hazai vízgazdálkodási stratégia alakításánál figyelembe vett éghajlati szcenáriók. Hazai vízgazdálkodási stratégia kérdései MTA kutatási program. Vezetı: Somlyódi L. MIKA, J. (2002): A globális klímaváltozásról. Fizikai Szemle 2002/9. 258-268. MIKA, J. (2007): Preparation of climatic scenarios by using statistical methods. DSc Thesis, Budapest Hungary. MIKE, K. (1976): A Balaton kialakulása és fejlıdése. In Balaton (szerk: Csoma J. – Laczay I.) VITUKI Vízrajzi Atlasz Sorozat 21. 30-39. MOLNÁR, K. – MIKA, J. (1997): Climate as a changing component of ladscepe: recent evidence and projections for Hungary. Zeitschrift für Geomorphologie, 110. 185-195. MOLNÁR, K. (1995): Consequences of increasing aridity in the temperate zoneexample: Hungary. Proceedings of International MEDALUS Meeting. Canary Islands. NOVÁKY, B. (1984): Magyarország vizeinek mőszaki-hidrológiai jellemzése, csapadék, párolgás. A Vízgazdálkodási Intézet Hiv. Kiadv. Budapest, 1984. NOVÁKY, B. (2003): Water supplementation of Balaton and climate. Paper to Synthesis Report of Necessity of water supplementation of Balaton. (Ed: Somlyódy L.) NOVÁKY, B. (2005a): Impact of climate change on mean annual water balance of Lake Balaton. Impactsand Responses in Central and Eastern European Countries Internetional Conference Proceedings. 2005. nov. 5-8. Pécs 116
NOVÁKY, B. (2005b): A Balaton vízpótlása és az éghajlat. Vízügyi Közlemények Balaton különszám. 105-123. PÁLFFY, K. – VÖRÖS, L. (2003): Effect of ultraviolet radiation on phytoplankton primary production in Lake Balaton. Hydrobiologia 506: 289-296. PÉCZELY, GY. (1961): Adatok a Balaton helyi szélrendszeréhez. Idıjárás 65, 362-364. PÉCZELY, GY. (1962): A Balaton helyi szélrendszere. Idıjárás 66, 83-89. PÉCZELY, GY. (1965): Az „A” típusú kádak párologtatásának meghatározása éghajlati adatokból. Idıjárás, 69. évf. 4-5. Budapest. PÉCZELY, GY. (1974): A csapadék eloszlása a Balaton térségében. In: A Balaton éghajlata (Szerk. Béll B. – Takács L.) Az OMSZ. Hiv. Kiadv. Budapest. XL. 122-132. PENMAN, H. L. (1948): Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proc. Of the Royal Soc. A. 193. p.120. RÉTHELY, A. (1916): Csapadékadataink és a balatoni nagy vízállás. Vízügyi Közl. 2. 124-132. ROBINSON, T. P. – METTERNICHT, G. (2006): Testing the performance of spatial interpolation techniques for mapping soil properties. Computers and Electronics in Agriculture. 50, 97-108. RÓNAI, A. (1969): The geology of Lake Balaton and surroundings. Mitt. Internat. Verein Limnol. 17, Stuttgart, 275-281. SÁGI, K. (1974): A Balaton-vidék történelme és régészeti emlékei. In: Balaton (szerk: Tóth K.) Panoráma Kiadó, Budapest. 337-357. SASS, J. (1979): A Balaton vízrajzi felmérése. Vízügyi. Közl. 61. 560-578. SCHWEITZER,
F.
(1997):
A
Kárpát-medence
földtörténete.
Pleisztocén.
In:
Magyarország földje: kitekintéssel a Kárpát-medence egészére. (szerk: Karátson, D. és Száraz, Gy.) Budapest, Kertek 2000 Könyvkiadó. pp. 130-133. (Pannon enciklopédia; 6. kötet.) SCHWEITZER, F. (2002a): Pleisztocén. In: Magyarország földje: kitekintéssel a Kárpátmedence egészére. (szerk: Karátson, D. és Száraz, Gy.) Budapest, Magyar Könyvklub, pp. 140-144. (Pannon enciklopédia; 6. kötet.) SCHWEITZER, F. (2002b): 50 év - eredmények és feladatok. Földrajzi Értesítı, 51:(1-2) pp. 11-13. (2002)
117
SOMLYÓDY, L. (2005a): A Balaton vízpótlása: lehetünk-e elıvigyázatosak? Magyar Tudomány 2005. 5. 570. pp. SOMLYÓDY, L. (2005b): A Balatoni vízpótlás szükségessége: tenni, vagy nem tenni? Vízügyi Közlemények, A Balaton Különszám, 9-62. SPECZIÁR, A. – VÖRÖS, L. (2003): Long-term dynamics of Lake Balaton's chironomid fauna and its dependence on the phytoplankton production. Arch. Hydrobiol. 152: 119-142. SZEGLET, P. (2006): A balatoni nádasok tér- folyamat- és természetességi sajátosságai 2004-ben. (poszter) Aktuális flóra- és vegetációkutatás a Kárpát-medencében VII. Konferencia. Debrecen SZEPESINÉ, L. A. (1960): A talajközeli légréteg páranyomásának vizsgálata a Balaton térségében. Idıjárás 64, 38. p. SZESZTAY, K. – VANCSÓ, I. (1965): Az országos párolgásmérı kádhálózat elsı eredményei. VITUKI Tanulmányok és Kutatási Eredmények. A VITUKI Hiv. Kiadv. 18. sz. Budapest. SZESZTAY, K. (1959): Tavak és tómedencék vízháztartási jelleggörbéi. Földrajzi Értesítı, 2. SZESZTAY, K. (1962): A Balaton vízháztartása In: A VITUKI Tanulmányok és Eredmények 9. 299. pp. SZESZTAY, K. (1963): A Balaton vízszintszabályozásáról és vízkészletének hasznosításáról. Hidrológiai Közlöny, 5, 362-367. TAR, K. – MAKRA, L. – KIRCSI, A. (2001): Themporal chnge of some statistical characteristic of wind speed in Hungary. IN: India M.B. and BONILLO D. L. (eds.): Detecting and Modelling Regional Climate Change. Springer-Verlag pp. 251-262. TAR, K. – VERDES, E. (2003): Themporal chnge of some statistical characteristic of wind direction over Hungary. Idıjárás, 107, 2. pp.153-170. TAR, K. (2004): A szélirányok energetikai paramétereinek idıbeli és területi eltérése Magyarországon. Földrajzi Értesítı, LIII, 3-4. pp. 219-233 TEEGAVARAPU, R. S. V. (2007): Use of universal function approximation in variancedependent surface interpolation method: An application in hydrology. Jurnal of Hidrology 332, 16-29. TETENS, O. (1930): Uber einige meteorologische Begriffe. Z. Geophys. 6, pp. 297–309. 118
THORNTWAITE, C. W. (1948): An approach toward a rational classification of climate. Geogr. Rev. 38. k. 55-95 p. TÓTH, E. – POSZA, I. – STOLLÁR, A. – ZÁRBOK, ZS. /1983./: Az evaporáció tér- és idıbeli eloszlása Magyarországon párolgásmérı kádak adatai alapján. Beszámolók az 1981-ban végzett tud. kutatásokról. Az OMSZ Hiv. Kiadv. 99-110 pp. TÓTH, E. – ENDRİDI, G: - POSZA, I. (1973): Hidrometeorológiai Kutatások a Fertı tavon. Idıjárás, 77. évf. 6. TÓTH, E. – SZALMA, J. – ZÁRBOK, ZS. (1987): A Balaton és környezete csapadékellátottsága és párolgása 1951-1980 között. Idıjárás 91, 4. 238-245. TÓTH, E. (1977): A Balaton párolgása és hıháztartása. Beszámoló az 1962-ben végzett tudományos kutatásokról. OMSZ Hiv. Kiadv. XLIII. 119-129. TÓTH, E. (1981): Párolgásmérı kádak összehasonlító vizsgálata. Beszámolók az 1979ben végzett tudományos kutatásokról. Az OMSZ Hiv. Kiadv. LIII. Budapest. TUSCHL, P. (1970): Die Transpiration von Phragmites communis im geschlossenen Bestand des Neusiedler Sees. Wiss. Erb. Burgenland 44. pp.126-186. UBELL, K. (1958): Nagyobb vízfelületek párolgásveszteségének meghatározása párolgásmérı kádak segítségével. Idıjárás, 62. évf. 1. p: VARGA, B. – ANDA, A. (2007a): A Balaton párolgásának és energiaháztartásának felülvizsgálatát célzó kutatások és az elsı eredmények bemutatása. Tudományos Közlemények, 7. évf. 1. 2. kötet p. 479-485. VARGA, B. – ANDA, A. (2007b): A Balaton fı vízmérlegtagjainak alakulása 1921-2005 között. Tudományos Közlemények, 7. évf. 1. 3. kötet p. 741-747. VARGA, B. – ANDA, A. (2007c): Kezdeti eredmények a Balaton pontosabb méréssel történı párolgásbecsléséhez. Környezeti ártalmak és a Légzırendszer XVII. kötet. (CD kiadvány, ISBN: 978-963-87327-1-2) VARGA, B. – ANDA, A. (2007d): Új eredmények a Balaton energiamérleg alkotóinak kutatásában. XLIX. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 978-963 9639-22-5) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – GIMESI, L. (2007): Some remaks on weter balance components of Lake Balaton. Georgikon for Agriculture, 10. 1. 69-82. VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. (2006): A Balaton vízgazdálkodásának múltja és prognosztizált jövıje. Környezeti ártalmak és a légzırendszer. (Szerk: Szabó T.) XVI. 213-222. Hévíz. 119
VARGA, B. (2005): A Balaton és a Keszthelyi-öböl párolgás- és egyszerő vízmérleg meghatározásának meteorológiai vonatkozásai. Diplomadolgozat. Keszthely. VARGA,
B.
(2006a):
A
Balaton
és
a
Keszthelyi-öböl
vízháztartásának
hidrometeorológiai vonatkozásai. Légkör, LII. évf. 2. pp. 21-26. VARGA, B. (2006b): Szélsıségek a Balaton vízállásának alakulásban 1876-tól napjainkig. Elhangzott a PE-GMK Ifjúsági Tudományos Fórumán, Keszthely. VARGA, GY. – PAPPNÉ, U. J. – BÁLINT, G. (2007): Recent extremes in the water budget of Lake Balaton. Georgikon for Agriculture, Vol.10, No.1. 25-44 pp. VARGA, GY. – PAPPNÉ, U. J. (2006) A Balaton vízjárásának szélsıségei. Napjaink környezeti problémái globálistól-lokálisig konferencia Keszthely. VARGA, GY. (2005): A Balaton vízháztartási viszonyainak vizsgálata. Vízügyi Közlemények Balaton különszám. 93-104. VIRÁG, Á. (1998): A Balaton múltja és jelene. Egri Nyomda Kft. Eger 1998. VITUKI, (1986): A Balaton vízháztartási mérlegkészítésének fejlesztése. VITUKI témajelentés. Budapest, 1986. VITUKI, (2002): A Balaton vízpótlási lehetıségeinek vizsgálata. VITUKI kézirat, Budapest, 2002. WALKOVSZKY, A. (1973): Kísérlet a nád transzspirációjának meghatározására. OMSZ Hiv.Kiadv. XLIII. kötet pp.145-150. WALKOVSZKY, A. (1974): A Fertı-tavi nád evapotranszspirációja OMSZ Hiv. Kiadv. XLIV. kötet pp.88-197. WEINGARTNER, F. (1987): A meteorológiai megfigyelések kézikönyve. OMSZ Hiv. Kiadv. Budapest. WMO (1964): Techn. Comm. For Hydromet.: Guide to Hydrometeorological Practices. Chapt. 2. Geneve. ZÁGONI, M. (2004): Az üvegházhatás, a globális felmelegedés és a légköri széndioxidtartalom összefüggéseirıl. Agro-21 füzetek, 33. 95-105. ZÓLYOMI, B. (1987): Degree and rate of sedimentation in Lake Balaton. In Pécsi, M. (ed.): Pleistocene environment in Hungary. 57-79.
120
8. TÉZISEK 1.
A Balaton teljes vízháztartása 1921-2007 között egyensúlyban volt, ami a vízgazdálkodás tervezésének eredményességére utal. A Balaton természetes vízkészletének az 1921-2007 között kimutatott szignifikáns csökkenése napjainkig, a 2000-2004-es idıszak kivételével nem okozott komoly problémát a tó vízháztartásában, köszönhetıen a Sió-csatornán leeresztett egyre kisebb vízmennyiségnek. A rendelkezésre álló vízkészletek csökkenése jelentıs mértékben a tó vízgyőjtıjérıl történı hozzáfolyás-csökkenésének eredménye, melyhez hozzájárult a tófelszínen, a vizsgálati idıszak utolsó évtizedeiben tapasztal
csapadékcsökkenés.
A
vízkészletek
változása
nem
hozható
összefüggésbe a párolgás módosulásával, mivel a felszín vízvesztésének éves összege a vizsgált idıszakban nem változott. 2.
A Balaton vízgyőjtıjén teljes részvízgyőjtıre kiterjedı csapadékcsökkenés csak a Zala északi részvízgyőjtıjén tapasztalható, a többi részvízgyőjtın egy-egy állomásnál határoztunk meg szignifikáns csapadékcsökkenést. A tó teljes vízgyőjtıjét
májusi
és
októberi
csapadékcsökkenés,
valamint
júliustól-
szeptemberig változatlan csapadékmennyiségek mellett decemberben, elsısorban a Balaton keleti részvízgyőjtıjét csapadéknövekedés jellemezte. A Balaton felszínére hulló csapadék esetén 1921-tıl az 1950-es évekig a májusi és szeptemberi csapadékmaximum fokozatos átalakulása, júniusi fımaximum fejlıdése figyelhetı meg. Az 1980-as éveket követıen augusztus-szeptemberi csapadékmaximum kialakulása és május-júniusi csapadékcsökkenés mutatható ki. A tófelszín párolgása áprilistól szeptemberig csökkent az 1921-2007 közötti idıszakban, míg októbertıl februárig a felszíni evaporáció intenzitásának fokozódását figyeltük meg. 4.
A Keszthelyi-öböl térségében idıszaktól függıen a nyílt vízfelszín feletti potenciális párolgás 8,7-14,8 %-kal meghaladta a jelenleg a párolgásszámítás során a gyakorlatban alkalmazott meteorológiai állomás párolgását, így eredményeink
alapján
pontosabb párolgásértékeket eredményezne,
ha a
gyakorlatban a nyílt vízfelszín feletti értékeket alkalmaznánk. A két terület párolgása vizsgálataink alapján magas determinációs együttható mellett átszámítható volt. 121
5.
A párolgásmérı kádak összehasonlító vizsgálata során megállapítottuk, hogy az INEP-káddal, valamint a GGI-3000 típusú káddal mért eredmények korrekció nélkül megfeleltethetık az A-kád párolgásának, míg a 20 m2-es kád, valamint az U-kád
evaporációja
havonta
változó
korrekciós
tényezıkkel
módosítva
összehasonlítható az A-kád párolgásértékeivel. A kádak vízszintjének automatikus nyomon
követésére
párás,
nedves
környezetben
hidrosztatikai
szenzor
alkalmazása javasolható, mely szenzorral mért értékeit fel tudtuk használni a kádak vízvesztésének számításához, mely párolgás statisztikailag azonos volt a hagyományos módszerrel közelített evaporációhoz.
122
9. THESISES 1. The quantity of rainfall on the surface of Lake Balaton can be regarded as constant over time, but the distribution within the year, which exhibited peaks in May and September at the beginning of the period analysed, gradually changed, resulting in a grand maximum in June. From the 1980s onwards a rainfall maximum in August and September and a decline in rainfall in May and June were observed. 2. Within the Balaton watershed, a rainfall decline affecting the whole of a watershed section was only observed in the Zala West watershed (106 mm/100 years), while in the other watershed sections a significant reduction in rainfall was only recorded at certain meteorological stations (Keszthely: 148 mm/100 years; Nagyvázsony: 132 mm/100 years; Fonyód: 139 mm/100 years; Siófok: 140 mm/100 years) 3. The whole of the watershed was characterised by rainfall declines in May and October, while rainfall quantities were constant in July, August and September, with an increase in rainfall in December, particularly in the eastern part of the watershed. During the last 30 years of the period analysed, the quantity of rainfall in August was greater at 10 rainfall recording stations than that recorded during the grand maximum in June. 4. As well as the substantial reduction (332 mm/100 years) in the annual water replacement from the watershed, the most pronounced drop in water replacement was observed during the last third of the period. The water replacement decreased to the greatest extent in February (48.1 mm/100 years) and March (63.7 mm/100 years), followed by June (41.1 mm/100 years) and July (40.0 mm/100 years). 5. There was a considerable change in evaporation from the lake surface during the period analysed, despite the fact that no change was recorded in the annual evaporation. With the exception of March and May the water loss from the lake surface was significantly modified, with a reduction in evaporation from April to September and a greater intensity of surface evaporation from October to February. 6. A substantial reduction (353 mm/100 years) in the natural water reserves of Lake Balaton was noted, but with the exception of the period from 2000–2004 this did 123
not cause serious problems, due to the considerable reduction (401 mm/100 years) in the quantity of water allowed to flow into the Sió Canal. Compared to the average for the period 1921–2007, this water quantity was 35% lower during the last 30 years. 7. When calculating evaporation, considerable deviations were observed between the data of the meteorological station now used for evaporation calculations and the evaporation of the open water surface. This difference amounted to 8.7–14.8%, depending on the period, with higher evaporation values being calculated from the values measured on the lake surface. The evaporation of the two areas could be converted with a high determination coefficient. 8. A comparative study on evaporation pans indicated that the data measured using INEP and GGI-3000 pans corresponded to the evaporation data of A pans without correction, while evaporation from 20 m² pans and U pans could only be compared to the A pan data by using different constants for each month. 9. Among the sensors used for the automatic monitoring of the water level in evaporation pans, the capacitive sensor did not provide satisfactory data, while the values recorded using the hydrostatic sensor were suitable for the calculation of evaporation, giving values statistically identical to those obtained using conventional methods.
124
AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN MEGJELENT TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNYEK Angol nyelvő lektorált folyóiratcikkek:
BOLDIZSÁR, A. – VARGA, B. /2006./: Evapotranspiration and development of helophytes. Georgikon for Agriculture Vol. 9 No 1. p. 91-102. VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – GIMESI, L. /2007/: Some remarks on water balance components of Lake Balaton. Georgikon for Agriculture Vol.10 No.1. p.69-82.
Angol nyelvő poszterek:
BOLDIZSÁR, A. – VARGA, B. – KOCSIS, T. /2006/: Microclimate and transpiration of reedbeds at changing water level on Lake Balaton. 6th Annual Meeting of the European Meteorological Society, Ljubljana. (CD ISSN 1812-7053) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. /2006/: Water balance components of Lake Balaton from 1921 until today. 6th Annual Meeting of the European Meteorological Society, Ljubljana. (CD ISSN 1812-7053) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. /2006/: Water management’s analysis of Lake Balaton. Ecological Problems of Our Days - From Global to Local Scale International Conference, Keszthely. (CD kiadvány ISBN 963-9639-14-1).
Magyar nyelvő lektorált folyóiratcikk:
ANDA, A. – VARGA B. /2004/: A Keszthelyi-öböl néhány párolgási sajátossága az elmúlt évtized mérései alapján. Hidrológiai közlöny, 84. évf. 3. p. 65-69. ANDA, A. – VARGA B. /2008/. Párolgásmérı kádak összehasonlító vizsgálata Keszthelyen 1982-2000 között végzett megfigyelések alapján. Hidrológiai Közlöny, 88. évf. 2. sz. BOLDIZSÁR, A. – VARGA B. /2006/: Mocsári növényállományok párolgási jellemzıi. Hidrológiai Közlöny, 86. évf. 4. p.12-15. 125
BEM, J. – KOCSIS, T. – BOLDIZSÁR, A. –VARGA, B. /2006./: Néhány hımérsékleti és csapadék extrémindex alakulása Keszthelyen 1968-2005 között. Egyetemi Meteorológiai Füzetek No.20. ISBN: 963 463 874 0. VARGA, B. /2006/: A Balaton és a Keszthelyi-öböl vízháztartásának hidrometeorológiai vonatkozásai. Légkör, LII. évf. 2. p. 21-26. VARGA, B. – ANDA, A. /2007/: A Balaton párolgásának és energiaháztartásának felülvizsgálatát célzó kutatások és az elsı eredmények bemutatása. Tudományos Közlemények, 7. évf. 1. 2. kötet p. 479-485. VARGA, B. – ANDA, A. /2007/: A Balaton fı vízmérlegtagjainak alakulása 1921-2005 között. Tudományos Közlemények, 7. évf. 1. 3. kötet p. 741-747. VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. – BEM, J. /2006./: A Balaton párolgás vizsgálatának történeti fejlıdése. Egyetemi Meteorológiai Füzetek No.20. ISBN: 963 463 874 0.
Tudományos elıadások:
ANDA, A. – VARGA, B. /2007/: A Keszthelyi-öböl párolgásbecslése. XLIX. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 978-963 9639-22-5) ANDA, A. – VARGA, B. /2007/: A tó felett végzett elızetes sugárzásra vonatkozó megfigyelések a Balatonon. Környezeti ártalmak és a Légzırendszer XVII. kötet. (CD kiadvány, ISBN: 978-963-87327-1-2) BOLDIZSÁR, A. – VARGA, B. – KOCSIS, T. /2006./: Mocsári növények vízfelhasználása. XLVIII. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 9639639-11-7) KOCSIS, T. – VARGA, B. /2005/: A Keszthelyen mért eredeti és homogenizált évi középhımérsékletek összehasonlítása statisztikai jellemzık alapján. XLVII. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 963 9639 03 6) KOCSIS, T. – VARGA, B. – BEM, J. /2006/: Várható-e a nyár melegebbre fordulása Keszthelyen? V. Természet-, Mőszaki- és Gazdaságtudományok Alkalmazása Nemzetközi Konferencia, Szombathely. (CD kiadvány: ISBN: 9-639290-69-6) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. /2006/: A Balaton vízháztartási elemeinek alakulása 1921-tıl napjainkig. Poszter a VAHAVA Projektzárókonferenciáján 126
VARGA, B. /2004/: A Balaton vízszintváltozásai az éghajlatváltozás tükrében. XLVI. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 963 9096 962) VARGA, B. /2004/: A Keszthelyi-öböl párolgásának vizsgálata 1991-2002 között. XLVI. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 963 9096 962) VARGA, B. /2005/: A párolgásmérés módszereinek összehasonlító vizsgálata. XLVII. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 963 9639 03 6) VARGA, B. /2006/: Szélsıségek a Balaton vízállásának alakulásában 1876-tól napjainkig. XII. Ifjúsági Tudományos Fórum, Keszthely. VARGA, B. /2007/: A Balaton párolgásának jellemzıi. A sport szerepe a turizmus fejlıdésében nemzetközi konferencia, Keszthely. VARGA, B. – ANDA, A. /2007/: Új eredmények a Balaton energiamérleg alkotóinak kutatásában. XLIX. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 978-963 9639-22-5) VARGA, B. – ANDA, A. /2007/: Kezdeti eredmények a Balaton pontosabb méréssel történı párolgásbecsléséhez. Környezeti ártalmak és a Légzırendszer XVII. kötet. (CD kiadvány, ISBN: 978-963-87327-1-2) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. /2006./: A Balaton vízháztartása és az éghajlatváltozás. XLVIII. Georgikon Napok, Keszthely (CD kiadvány ISBN 963 9639 11 7) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. /2006/: A Balaton vízmérlegének alakulása az elmúlt évtizedek mérései alapján. V. Természet-, Mőszaki- és Gazdaságtudományok Alkalmazása Nemzetközi Konferencia, Szombathely. (CD kiadvány: ISBN: 9-639290-69-6) VARGA, B. – BOLDIZSÁR, A. – KOCSIS, T. /2006/: A Balaton vízgazdálkodásának múltja és prognosztizált jövıje. Környezeti ártalmak és a légzırendszer. XVI. Kötet. p. 213-224.
127
