A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 82 . kötet (2011)
Néhány adat a bükki töbrök mikroklímájához Keveiné Bárány Ilona SzTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék
[email protected] 1. Bevezetés A karsztok középhegységi hegyi és völgyi helyi klímáján belül orográfiai- és morfológiai helyzetben alakultak ki a sugárzási hatásokat módosító mikroklíma rendszerek. A mérsékeltövi karsztok legjellegzetesebb formái az oldásos töbrök (dolinák), amelyek sajátos mikroklíma-térségeiben, a depresszió zártságából adódó hőmérsékletjárás mellett a kitettség mikroklíma-módosító hatása is érvényre jut. A különböző lejtők más-más nagyságrendű felmelegedése a lég- és talajhőmérsékletek alakulásában jelentős energia bevételi különbséget eredményez, s ez a levegő és a talajok eltérő felmelegedését eredményezi. A tanulmány a töbrök mikroklíma viszonyait vizsgálja a Bükk-hegységben. 2. Módszerek A mikroklíma méréseket több mint egy évtizedig rendszeres mérésekkel, később néhány alkalommal eseti, ekkor már célirányos megfigyelésekkel kiegészítve végeztem (egyetemi hallgatók részvételével terepgyakorlatokon). A levegő hőmérsékletének mérésére platina elektromos ellenállás hőmérőket, a talajhőmérséklet mérésére elektromos hőmérőket használtunk (negyedóránkénti leolvasással). A töbör alján és peremén, valamint az észak-dél és kelet–nyugat irányokban kitelepített állomásokon, a lejtőkön 3 m-es szintkülönbséggel helyeztük el a mikroklíma állomásokat. Óránként higanyos talajhőmérőkkel a talaj hőmérsékletét (2, 5, 10, 20 és 30cm mélységben), a talaj-közeli léghőmérsékletet (száraz, nedves 10 és 50 cm-en) Assmann-féle aspirációs pszichrométerrel, a napfénytartamot Campbell-Stockes féle napfénytartam mérővel, a szélsebességet kanalas szélsebesség mérővel mértük. Radiációs minimum és maximum hőmérőket is elhelyeztünk minden állomáson, napi leolvasással. Folyamatosan vizuális észleléseket is végeztünk (napsütés, felhőzet, köd, harmat). 3. Eredmények és megvitatásuk A Bükk hegység oldásos töbrei sajátos morfológiai adottságaik révén a karsztplatók felszínébe, vagy a szárazvölgyekbe mélyülve önálló, harmadrendű mikroklíma teret hoznak létre (WAGNER 1964). A töbrök légterét nappal igen magas hőmérsékletű, csak lokális turbulens mozgásokkal cserélődő levegő tölti ki.
171
Néhány adat a bükki töbrök mikroklímájához
A lejtőkön, a dolina peremén, a töbörfenéken eltérő mikroklíma folyamatok játszódnak le, amelyek a dolina egészének hatása alatt állnak, de időben és térben önállósulva hatnak az ökológiai folyamatokra (BÁRÁNY KEVEI 1985, 1999). A lejtők hőbevételi és hőleadási folyamataiban a sugárzási viszonyoknak megfelelően időbeni és nagyságrendi különbségek mutatkoznak. A borultság, (amely csökkenti a besugárzás mértékét) a napi konvekciós csapadékok megjelenésével együtt jár a hegyvidéki területeken, így a jelentős magasságú Bükk-fennsíkon a derültnek számító napokon is mindig számolni kell vele. Ennek hatása a léghőmérsékleti meneteken megfigyelhető. 3.1. A léghőmérséklet napi járása A töbrökben a kitettség és a lejtőszög jelentősen módosítja a felületegységre jutó energia mennyiségét. A zárt mikroklíma térben a hőmérséklet kiegyenlítődésre törekszik, esetenként a belső lég-cirkuláció a gyengébb szelek irányát is megváltoztathatja. Bár a a völgy síkja és a töbör alja egyformán vízszintes terület, mégis, már a kora reggeli órákban eltér a hőmérséklet több fokkal egymástól. A völgysíkján már 4-5 fokkal melegebb van 7 órakor, mint a töbör alján, ami az önárnyékkal magyarázható. A délutáni órákban is hamar önárnyékba kerül a töbörfenék, ami sugárzási deficitet jelent a völgysíkjához képest. A lejtőkön a kitettségnek megfelelően alakul a besugárzás erőssége. Mint ismeretes, minél meredekebb és északra exponált a lejtő, annál nagyobb a sugárzási deficitje. A déli kitettségű lejtőkön 4-5 fokkal magasabb a felmelegedési szakaszban levegő hőmérséklete, mint az északi kitettségen. A napi hőmérsékletjárás eredményeként sajátos inverzió alakul ki a töbrökben. Megrajzoltam az adatok alapján az óránkénti léghőmérsékleti keresztmetszeteket a töbörben (1 és 2 ábrák). Az ábrák jól mutatják, hogy nappal a töbör magasabb szintjein alacsonyabb a hőmérséklet, az esti órákban, amikor megindul a töbör pereméről a hideg levegő lefelé áramlása, a töbröt hideg levegő tölti ki. Volt olyan eset, amikor egy Lusta-völgyi dolinában augusztus hónapban -4 oC-t mértünk éjszaka. A kelet-nyugati keresztmetszetben vizsgálva a léghőmérséklet napi menetét az az érdekesség, hogy a léghőmérséklet abszolút értékeiben nincs jelentős eltérés, annál inkább van azonban a hőmérsékleti maximumok és minimumok bekövetkezési időpontjában. A keletre néző lejtőkön reggel 8-9 óra között áll be a maximum, a nyugatra néző lejtőn viszont csak délután 2-3 óra között (3.ábra).
172
Keveiné Bárány Ilona
1 ábra. A levegő hőmérsékleti rétegződése a hajnali óráktól délutánig egy bükki töbör kelet-nyugati keresztmetszetében
2 ábra. A levegő hőmérsékleti rétegződése a délutáni óráktól késő éjszakáig egy bükki töbör kelet-nyugati keresztmetszetében
173
Néhány adat a bükki töbrök mikroklímájához 2
cal/cm /h 70 60 50 40 30 Ny-i kitettség K-i kitettség dolinafenék
20 10 4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
h
3 ábra. A globál sugárzás napi menete keleti és nyugati kitettségben valamint a töbör alján Ez a sajátos hőmérsékletjárás a talajökológiai és növényökológiai folyamatokra van jelentős hatással. Ennek megfelelően telepszenek meg a különböző fajok, más-más lejtőkön, s ennek függvényében alakulnak a növények ökológiai mutatói. A mikrobiális aktivitásra is jelentős hatással van a hőmérséklet, illetve az annak függvényében változó talajnedvesség alakulása. A fáziseltolódás a két lejtőn eltérő bioaktivitást eredményez. Töbrökben végzett megfigyeléseim szerint a nyugati és északnyugati lejtő hőmérsékleti és nedvességi viszonyai felelnek meg leginkább a bakteriális tevékenységnek. A déli lejtő magas nedvességtartalma és alacsony hőmérséklete, az északi lejtő erős besugárzása miatt a talaj kiszáradása akadályozza a baktérium populáció jelentős feldúsulását. Ez az egész ökológiai rendszer szempontjából azt is jelenti, hogy a déli lejtőn lassúbb lesz a szerves-anyagok lebontása és anyagszállítás, mint a többi lejtőn. Éjszaka hideg légtó tölti ki a töbör alsó szintjeit. Nyári periódusban (augusztus elején) a Bükk-hegység platótöbreiben, de az Aggteleki dolinákban is fagypont alatti hőmérsékleteket mértünk. Két formája van a hideg légtónak. Egyik, amikor a hideg levegő a dolina alján halmozódik fel, s vagy harmat, vagy dér keletkezik. A másik típus, amikor sűrű köd képződik, a dolina alján magasabb lesz a hőmérséklet, mint a lejtőkön. A hideg-légtó kialakulása akadályozza a dolina növényzetének zavartalan fejlődését. 3.2. A talajhőmérséklet napi járása A talajhőmérséklet napi járása a léghőmérsékleti meneteket az expozíciós viszonyoknak és az árnyékhatásnak megfelelően, fáziskéséssel követi. A talajhőmérsékleti izopléták (4. ábra) jól mutatják a talajban a tevékenyszint változását, s egyben a hőáramlás irányait. Nappal a felszín közeli talajrétegben és a mélyebb talajrétegben is a déli kitettségű (északi lejtő) a legmelegebb. Legkorábban az északra néző déli, majd a keletre néző nyugati lejtőn indul meg a felmelegedés. Ezt követően magasabb hőmérséklettel a délre néző északi, majd alacsonyabb maximummal a nyugatra
174
Keveiné Bárány Ilona
néző lejtő melegszik fel. Leghidegebb a déli lejtő, a talaj mélyebb rétegei felé itt a legnagyobb a fáziskésés. Nappal a felszín közeli talajrétegben és a mélyebb talajrétegben is a déli kitettségű (északi lejtő) a legmelegebb. Legkorábban az északra néző déli, majd a keletre néző nyugati lejtőn indul meg a felmelegedés. Ezt követően magasabb hőmérséklettel a délre néző északi, majd alacsonyabb maximummal a nyugatra néző lejtő melegszik fel. Leghidegebb a déli lejtő, a talaj mélyebb rétegei felé itt a legnagyobb a fáziskésés.
5. ábra. Talajhőmérsékleti izopléták egy bükki töbör északi, keleti, déli és nyugati lejtőjén Az izoplétákról leolvasható az is, hogy a délutáni besugárzás csökken a leghamarabb, a déli és nyugati lejtőkön. A déli lejtőn (északi kitettség) 16-17 óra
175
Néhány adat a bükki töbrök mikroklímájához
között 18oC a felszín közeli hőmérséklet, de a nyugati lejtőn (északi kitettség) is csak 19oC a felszín közeli talaj hőmérséklete. Ugyanakkor az északi lejtőn (déli kitettség) még 26-27oC, a keleti lejtőn (nyugati kitettség) 25-26 oC a talajfelszín hőmérséklete. A különböző növényborítású karsztfelszíneken végzett vizsgálataink is sajátos hőmérsékleti viszonyokat tükröznek. A sziklagyepeken és az erdőkben a léghőmérséklet maximum értékei közötti különbség a tengerszintfeletti magassággal nő, a minimumok eltérései viszont csökkennek. A nyílt réteken és az erdőkben nappal az alacsonyabb tengerszintfeletti magasságban a levegő hőmérséklete magasabb, éjszaka viszont alacsonyabb. Ez azt jelenti, hogy itt a hőmérsékleti szélsőértékek nagyobb amplitúdót eredményeznek, mint magasabban. Alapvető különbség a füves területek és erdők mikroklímájában az, hogy a nyílt füves területeken a levegő hőmérséklete nappal magasabb, éjszaka alacsonyabb, mint az erdőben, de a rétek talaja mind nappal, mind éjszaka magasabb hőmérsékletű, mint az erdőké. Ez a sajátosság mindenképpen összefügg azzal, hogy az erdőkben az árnyékhatás egész nap érvényesül, a hővezetés lassú. Éjszaka viszont kettős hidegszint alakul ki, egy a lombkorona szint tetején, mint elsődleges tevékeny szinten, egy a talajon, mivel a hidegebb, nagyobb sűrűségű levegő leszivárog a talajra. 4. Összegzés A vizsgálatok alapján megállapíthatjuk, hogy a töbör zárt mikroklíma térségében a lejtők egymástól eltérő, a kitettségnek megfelelő felmelegedést mutatnak, a lehűlési szakaszban azonban a kitettség hatása elhanyagolható, a lehűlés során dominánssá válik a lejtőkön a hideg levegő leszüremkedése és az éjszaka nagy részén a hideg légtó kitöltése. A talajhőmérséklet hideg- és meleg tevékeny szintek mentén változik a talajban. Irodalom BÁRÁNY KEVEI I. (1985): Ökologische Untersuchung der Karstdolinen unter besonderer Berücksichtigung des Mikroklimas. Acta Geographica Univ. Szegediensis. Tom. XXV. 109 -130. BÁRÁNY-KEVEI, I. (1999): Microclimate of Karstic Dolines. Acta Climatologica Univ. Szegediensis, Tom.32-33. pp.19-27. WAGNER, R., 1964: Lufttemperaturmessungen in einer Doline des Bükk-Gebirges. - Zeitschr. für Angewandte Meteorologie 5, Heft 3-4., 192-199.
176
