Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)
5. szám - Rózsa Enikő–Dezső Zsuzsanna: Fuzzy-szabályokon alapuló kockázatelemzés alkalmazása a Balatonra
31 Fuzzy-szabályokon alapuló kockázatelemzés alkalmazása a Balatonra Rózsa Enikő 1 - Dezső Zsuzsanna 2 'ELTE, Alkalmazott és Környezetföldtani Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány sétány 1/C. 'ELTE, Meteorológiai Tanszék, 1117. Bu dapest, Pázmány sétány l/A. Kivonat: A tanulmány célja olyan számítógépes modell bemutatása, amely alkalmas lehet egy adott környezeti rendszer kockázatelemzésében a pontosan nem ismert adatok jobb becslésére. A szerzők Fuzzy-szabályokon alapuló modell segítségével becsülték a Balaton vízkészlet-változását. Ez a módszer egyszerűbb, mint a természeti rendszereket leíró, hagyományos statisztikai modellek, rövidebb idősorokra is jól alkalmazható, és nem követeli meg az adatok függetlenségét. A cál az volt, hogy megvizsgálják, mennyire érzékeny az alkalmazott modell a bemenő paraméterekre. A kapott eredmények értékelésekor látható, hogy a modell 16 különböző futtatása közül melyik vezet a legjobb becsléshez, és melyek adnak kevésbé jó eredményt. Ezt a módszert más rendszerek esetében is lehet alkalmazni adatbecslésre. A természeti rendszereknél különösen javasolt, mert soha sem lehet egy értékkel becsülni a minden részletében nem ismert folyamatokkal levezetett környezeti változókat. Balaton, vízkészlet, Hess-Brezowsky-f. (HB) makrocirkulációs típusok, észak-atlanti oszcilláció (NAO), fiizzy-modellezés. Kulcsszavak: Bevezetés A kockázatelemzés napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kap a természettudományokban. Ez a fiatal tudományterület az összes természettudományra ráépül, ezért csupán a matematika vagy a hidrológia szemszögéből nézve sohasem kapnánk róla teljes képet. Mégis megpróbálunk most matematikai szempontból rávilágítani arra, hogy a klasszikus statisztika mellett egy új módszert alkalmazva, lehet, hogy a bonyolult környezeti rendszereket valóság-hübben tudjuk leírni, ami elősegíti a kockázatelemzéshez szükséges pontosabb adatbecslést. A kockázatbecsléshez készült modellek általában különböző jellegű szennyeződések, ritkábban meteorológiai változók esetében is alkalmazhatók, azonban minden egyes természeti rendszernél hely-specifikus paramétereket és folyamatokat kellene figyelembe vennünk. Ezért a modellek mindig csak közelítő képet nyújthatnak, így nem indokolt egy természeti folyamathoz rendelt mennyiséget egyetlen, és ráadásul becsült értékkel megadni. Sokkal biztonságosabb ennél, ha ezt a mennyiséget „fuzzy-szám"-ként adjuk meg, amely magában foglalja a becsült legkisebb, legvalószínűbb és legnagyobb értéket, valamint az ezek közötti átmeneteket is. Ennek a módszernek a szemléltetéséhez olyan idősorra volt szükségünk, amely - több évtizeden keresztül tartó, - folyamatos adatgyűjtésből származik, - több változó által befolyásolt, természeti rendszerre vonatkozik. Vizsgálatainkhoz a Balaton vízkészlet-változásának 1951-1996 közötti 45 éves idősora állt rendelkezésünkre. A vízkészlet-változás becslése sok környezeti változón alapul, amelyek közül néhány meteorológiai paramétert kiválasztva vizsgáltuk a Balaton vízkészletének alakulását. Célunk az volt, hogy megállapítsuk: a vizsgált meteorológiai változók közül melyek segítségével és hogyan becsülhető a lehető legmegbízhatóbban a Balaton vízkészlet-változása fuzzy-szabályokon alapuló modell segítségével. Vizsgálatainkkal egyidejűleg a vízháztartási mérleg egyes elemeire vonatkozó fuzzy-modell készült az ELTE Meteorológiai Tanszékén (Pongrácz et al., 2001). Az általunk vizsgált hidrológiai adatsor a Balaton relatív vízkészlet-változásának 1951 és 1996 közötti méréseiből származik (/. ábra), amelyre vonatkozólag elemeztük az Atlanti-óceán tengerfelszíni hömérsékletváltozásának és a Hess-Brezowsky-féle makrocirkulációs típusok havi gyakoriságának hatását. A tanulmányban felhasznált számítógépes modell az ELTE Meteorológiai Tanszékén használt programnak a fenti változókra átírt változata. A figyelembe vett meteorológiai változók A modellben vizsgált meteorológiai paraméterek a következők voltak: - a Balaton relatív vízkészlet-változásának 1951 és 1996 között mért havi adatai (VITUK1 Rt., 1996), - a Hess-Brezowsky-féle (HB) makrocirkulációs típusok (MCP) havi relatív gyakoriságai (Hess-Brezowsky,1952. 1977)\ - az Atlanti-óceán térségében a tengerfelszín havi hőmérséklet értékeinek (SST) különbsége (NAO-indexJ (NOA A Adatbázis, 2000). A Hess-Brezowsky-féle makrocirkulációs típusok A felhasznált adatbázis a Nyugat- és Közép-Európára vonatkozó MCP-kódokat tartalmazza 1951 és 1996 között. A Hess-Brezowsky-rendszer összesen 29 makro-cirkulációs típust tartalmaz a cirkuláció típusa, a fo légáramlási irány és a makroszinoptikus helyzet alapján. Ahhoz, hogy a makrocirkulációs típusoknak a Balaton vízkészletváltozására gyakorolt hatását vizsgálni tudjuk, szükségesnek bizonyult a 29 eredeti HB-típus csoportosítása (Pongrácz-Bartholy, 2000). Háromféle csoportosítást alkalmaztunk: 1. A ciklonalitás alapján két kategóriába oszthatók a HBtípusok: a ciklonális és az anticiklonális osztályba. 2. A cirkuláció jellege alapján a HB-típusokat három osztályba sorolhatjuk: zonális, meridionális és kevert. A zonális MCP-osztály 4, a meridionális 18, a kevert 7 különböző HB-típust tartalmaz. 3. A fő légáramlási irány alapján tíz csoportot különítettünk el (W, NW, SW, N, NE, E, SE, S; CEL, CEH). Ezeket az MCP-osztályokat statisztikai módszerekkel vizsgáltuk, meghatároztuk azok tapasztalati relatív gyakoriságát minden egyes hónapra. Az Észak-Atlanti Oszcilláció (NAO) A NAO a mérsékelt övben jelentkező nagyskálájú légköri oszcillációk egyike, mely az Atlanti-óceán északi medencéjében figyelhető meg (Wallace-Gutzler, 1981). E jelenség jellemzésére leggyakrabban a NAO két kulcsfontosságú területének - Izland délkeleti részének és az Azori-szigetek térségének - légnyomási értékeinek különbségét szokták megadni. Megfigyelések szerint, abban az esetben, ha az Izlandi-ciklon mélyül, akkor ezzel egyidejűleg az Azori-anticiklonban nő a légnyomás, fordított esetben pedig egyszerre gyengül a két jelenség. A légnyomás-különbség periodikus változásokat mutat ( Hurrel l, 1995). A légnyomásváltozások hatására a légkör-óceán rendszer kölcsönhatásainak köszönhetően a tengerfelszín hőmérsékletében is különbségek alakulnak ki. így a NAO másik fontos jellemző mennyiségét a tengerfelszín hőmérsékletéből származtatják, mi is ezt használtuk vizsgálatainkhoz. Az általunk használt NAO-index a fent megnevezett két, 7°x 7°os területre vonatkozó átlagos tengerfelszín-hőmérséklet értékeinek különbségéből lett meghatározva az éves menet kiszűrésével (Pongrácz-Bartholy, 2000).
