Hidrológiai Közlöny 1977 (57. évfolyam)
8. szám - Erdős László: A talajvízkészlet szélsőséges változásai
347 Hidrológiai Közlöny 1977. 10. sz. Beszámoló A talajvízkészlet szélsőséges változásai ERDŐS LÁSZLÓ • A talaj vízkészletének szélsőséges változásai a talaj vízháztartásának legalább annyira fontos jellemzői, mint annak átlagos értékei. Számos gyakorlati kérdést úgy lehet éppen megközelíteni, hogyha megfelelő szélsőség karakterisztikákat képezünk, ill. ilyenek függvényét határozzuk meg. A szélsőséges karakterisztikák többségükben igen szorosan kapcsolódnak különböző hidrofizikai állandókhoz, egymás jellemzésére vagy kiszámítására sokszor igen jól felhasználhatók. Ugyanakkor a szélsőséges változások igen erősen időjárás érzékenyek is, vagyis az időjárás vízháztartási hatásai rendszerint könnyebben kimutathatók a szélsőséges változásokban, mint az átlagos változásokban. Ezek a szempontok egyértelműen indokolják a vízkészletek szélsőséges változásainak részletesebb tanulmányozását. Ezúttal csak a csupasz talaj vízkészlete szélsőséges változásainak részletes leíró ismertetésére törekszünk. A talaj szélsőséges vízkészlete változásainak elemzésében a következő alapanyagra támaszkodunk. Az erdőháti 200 cm mélységig észlelt 20 évi sorozatból (Erdős, 1976), melynél a talajvíz 6—8 méter mélyen volt, minden hónapban nagyság szerint rendeztük a havi réteg-közepeket. A két legnagyobb, ill. a két legkisebb értéket közepeltük, és ezek képezik vizsgálatunkban a talaj havi közepes vízkészletének szélső értékeit (?i; ma x, w mj n). Az így kapott szélső értékek (20 évi sorozatból képezve, és normális eloszlást feltételezve) a 95%-os konfidencia-szintet képviselik. Ezekkel a szélső értékekkel a talaj vízkészletének évek közti lehetséges ingását jellemezhetjük. Természetesen vizsgálhatjuk az ingás évi menetét és a mélységbeli eloszlását is. Ezek a változók tehát kétváltozós empirikus függvények, w m a. x(z, t), w m m(z, t), ahol a mélység z —1,2 ... 200 cm-ben, és az idő <=1,2 ... 12 hónapokban. A mélységfüggvények a legtöbb esetben halmozott összegfüggvények (összeggörbék), külön jelölés nélkül, de az eredeti rétegenkénti értékeket és függvényeket mindig '-vei jelöltük. 1. A szélsőség karakterisztikák értelmezése Az alábbiakban részletesen vizsgáljuk a w mai í{z, t) és w m\ n(z, t) függvények jellemző tulajdonságait és ismertetjük e szélsőség függvények segítségével származtatható fontosabb karakterisztikákat. Az 1. ábrán bemutatott séma megvilágítja a vizsgálandó új függvények értelmezését. Szükség van néhány közelebbi fogalmi meghatározásra. Legyen D = D\ — Du = d\ +í?2, ahol /Jj-gyel a talaj vízkészlet abszolút évi ingását jelöljük. Ezen nem egy adott éven belül, hanem sok év alatt előfordult legnagyobb és legkisebb vízkészletek különbségét (a vízkészletek abszolút játékát) értjük. Voltakép* Eötvös Loránd Tudományegyetem, Meteorológiai Tanszék, Budapest, W I [mm] t 1. ábra. Az empirikus szélsőség függvények és karakterisztikák modellje Puc. 1. Mode Ab xapaKmepucmuK u 3MnuputecKux xpueux SKCmpeHHbix KOMÓÜHUÜ Fig. 1. Model of the empirical extreme functions and characteristics pen tehát a D\ karakterisztika a talaj vízkészletének (évszaktól független) legnagyobb évenkénti ingadozását mutatja. Kézenfekvő, hogy DnSjO lehet, és ennek megfelelően d^d %, ill. d 2^d 4 is. Ha Dn > 0, akkor Du — a szélsőségmentes nedvesség tartomány, vagyis benne szélső érték nem fordul elő. Ezen belül w(t)= konstans is elképzelhető. Ha Z>n<0, akkor Dn —- a „kényszer ingás" tartománya, vagyis benne max és min értékek egyaránt előfordulhatnak. Ekkor w(t) — konstans nem lehet. A d v d., karakterisztikák a havi szélsőértékek függvényének évi amplitúdóit jelölik. A d v d 2 viszonyáról előzetesen nem vonhatunk le következtetéseket. A d 3, d 4 változót a szélsőség függvények „tágassági" karakterisztikáinak nevezzük. A ww(z, t) - w m in(z, t) = d(z, t) függvényt a d(z) függvényekkel egyértelműen nem definiálhatjuk. Mindössze annyi biztos, hogy az év folyamán és rétegenként külön-külön a d(t) legalább egyszer a d 3, ill. d t értékét is felveszi. Jelöljük t ma x, ill. t mi nmal azokat az időpontokat, amikor a vagy M>min függvény saját max., ill. min. értékeit felveszi. Abban az esetben, ha w ma x(t mei x) és w mm(<max). ill. ^max(ímin) és itfminCmin) egybeesik (azaz fázis eltolódás nincsen), akkor í ma x, ill. í mi n időpontokban a ő(t) egyenlő á 3-mal, ill. d 4-gyel. Ebből azonban nem következik az, hogy szükségszerűen d 3, d i a ö(t) szélső értékei is. A b(z, t) függvény évi amplitúdója új mélység függvény, A(z)~ö(z, t m* x)—ő(z, t mi„). A részletes elemzések során a későbbiekben még további néhány új karakterisztikának a bevezetésére lesz szükségünk. Külön értelmezést kíván a w mi n(t) függvény. A tü mi n(í) értelemszerűen azt a vízkészletet jelöli, amely — adott éghajlati feltételek mellett — nem vesz részt a talaj aktív vízforgalmában. Nevezzük a továbbiakban ezt a vízkészletet a csupasz talaj
