Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)

7. szám - Dr. V. Nagy Imre: A hidrológia helyzete a műszaki tudományos forradalom korszakában

304 Hidrológiai Közlöny 1969. 7. sz. Hidrológia a területi vízgazdálkodás gyakorlatában I. végeredményben attól függ a statisztikai vizsgálatok eredményessége. A mérési adatok mindig önmagukért beszélnek, a statisztikai analízis sohasem jelenthet többet maguknál az adatoknál, s csupán (jóllehet ez alapvetően fontos) arról van szó, hogy a statisztikai eljárások révén lehetőségünk nyílik a jelenségek megmagyarázására s bekövetkezésük valószínűségének előrejelzésére. Az előrejelzés azonban mindig problematikus, mivel nem tudhatjuk előre, hogy mely tényezők hatása fog megnövekedni (megváltozni) a jövőben a múlthoz viszonyítva. Maga a statisztika mint módszer ilyen ítéletekre a jövőre vonatkozólag nem ad módot, sőt maga az előrejelzés is teljesen téves lehet akkor, ha a kiindulási gyakorisági görbe hibás. A hidrológiai gvakoratban már egy sor igen kellemetlen meglepetés származott abból, hogy a kutató vizsgálataiban V

ab típusú jelenségeket tételezett fel s a valóságban pedig V

Cd jelenségekről volt szó. [Az Alföldön lehulló nyári zápor gyakorisági görbéje nem fog szükségszerűen megegyezni a szibériai, vagy arizonai pusztákon lehullt záporok megfelelő görbéivel, jóllehet mindegyik esetben látszatra ugyanerről a jelenségről van szó.] Az azonosítás nehézségei az eltérő fizikai körülményekből, az adatsorok specifikus jellegéből, vagy a gyakorisági röbe leírására felhasznált matematikai modell megfelelőségéből egyaránt származhatnak. Világosan kell látni, hogy a matematikai statisztika nem axiómákra alapozott matematikai elmélet alapján dolgozik -— inkább közelebb áll a fizikai elméletekhez — s tulajdonképpen a fizikai rendszerek állapotainak reprodukálhatóságára vonatkozó leírási lehetőséget adja meg, s így helyessége is csak észlelések révén igazolható. Minden esetre a matematikai statisztika a gépi számítási módszerek nagyarányú fejlődésével párhuzamosan ma már kétségkívül elérte nagykorúságát olyan értelemben, hogy segítségével a hidrológiai problémák legnagyobb része igen eredményesen tanulmányozható, ill. egy sor újabb vízgazdálkodási felaciat megváltozásánál a tudományos igényesség kritériumaként már a sztochasztikus modellek alkalmazását kell tekintenünk. így a hidrológiai változók (pl. csapadék és lefolyás) közötti összefüggések vizsgálatában abból indulnak ki, hogy a vízgyűjtő egy bizonyos időszak alatt lefolyási tulajdonságait illetően nem változik meg lényegesen, ill. ha ilyen változás mégis van, akkor az explicit úton kifejezhető. Ilyen esetben tehát a vízgyűjtő olyan időinvariáns rendszerként tekinthető, amely az input [csapadék] átalakítása révén az output-ot [lefolyás] szolgáltatja. A modell tanulmányozására alkalmazott technikai eljárásokat ,,rendszer analízis" gyűjtőszóval foglalhatjuk össze. Ezen eljárások adott inputra, alkalmazott rendszerfüggvény segítségével az outputod állítják elő. A probléma első közelítése kapcsán (Amorocho, Orlob, 1961., Crawjord, Linsley, 1964., Prasad, 1967. ill. hazai vonatkozásban Krempels, 1968., Kienitz, 1968.) determinisztikus inputot és outputot használtak. Egyre terjed azonban a sztochasztikus irányzat alkalmazása (Cavadias, 1966., Yevdevich, 1967.J s egyre inkább kitűnik ennek hatékonysága a hidrológiai jelenségek vizsgálatában. A korábbi klasszikus hidrológiai vizsgálatokban használatos fogalom a „körfolyamat" a modern szemlélet szerint egy olyan modell, amely a víz, gyakorlatilag számításbaveendő valamennyi mozgásjelenségét s átalakulási folyamatát tartalmazza. A körfolyamat a légkör-szárazföld-tenger vonatkozásában zajlik le, azonban a műszaki hidrológiai kutatások közvetlen területe a tengerek és a légkör problémáit már nem foglalja magában; jóllehet tisztában vagyunk azzal, hogy a hidrológiai körfolyamatot, azaz a tágabb értelemben vett „vízrendszert" tulajdonképpen az az ,,energiarendszer" határozza meg, amelynek modellje a Föld sugárzási mérlegével írható le. Mindkét rendszer idővariáns, nem lineáris s a visszacsatolás is magukban foglaló (az idő függvényében változni képes, kibernetikus működésű) rendszerek, azaz az inputok összege által kiváltott output nem egyenlő a megfelelő egyes outputok összegével s végül az inputok függvényei az outputoknak is. A sztochasztikus folyamatok alapvető tulajdonságait, valamint a folyamatok által előidézett idősorok jövőbeni értékeinek előrejelzési lehetőségeit az elméleti statisztikai módszerekkel numerikusan vagy gépi szimulációs módszerek alkalmazásával tanulmányozhatjuk. Napjainkig főleg az egyes hidrológiai jelenségekre vonatkozó egyedi eloszlásfüggvények vizsgálata terjedt el, azonban egy sor esetben találkozunk olyan jelenségekkel is, amikor már figyelembe kell venni az adatsor kölcsönös kapcsolatait, tehát a statisztikai paramétereket az idő vagy valamely nem véletlen jellegű tényező függvényeként kell kezelni. Eddig az ilyen véletlen függvényeknek csupán két típusát tanulmányozták részletesebben: a stacioner (vagy arra visszavezetett), és az általános Markov folyamatokat és láncokat. Ezen folyamatok tulajdonságainak megfogalmazása két, elvileg különböző álláspontból történhet. Az első esetben kiindulásként adott típusú eloszlásfüggvényeket fogunk felvenni (s a generált adatsort Monté Carlo módszerrel állítjuk elő) míg a második esetben a folyamat által meghatározott átmeneti valószínűségeket fogjuk meghatározni. A természetes hidrológiai folyamatok f izikai paraméterei közötti összefüggések meghatározásában az analízis és a szintézis módszerei terjedtek el. Az analízis egyes hidrológiai elemek — pl. a csapadék és lefolyás — között, mért adatok alapján, matematikai, sőt néha formális eljárásokkal, a rendszerek belső mechanizmusának leírása nélkül állapít meg műveleti utasítás alakjában összefüggést. A szintézis a vizsgált jelenségcsoportra vonatkoztatható, ismert, vagy előre jelezhető függvénykapcsolatok felhasználásával, azok kombinálásával igyekszik a bonyolultabb eseteket az egyszerűbb alapesetekből összetenni. A két módszert általában együttesen szoktuk alkalmazni, hogy így az egyes részfeladatok megoldásában érvényesülő egyedi előnyeiket egyesíthessük. A hidrológia mai fejlődése által felvetett kérdéskomplexumok ismeretében az Ankét előadói nem gondolhatnak a résztvevők valamiféle „kioktatá-