Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

2. szám - Gribovszki Zoltán–Kalicz Péter–Szilágyi József: Napi periódusú ingadozás a hidrológiai jellemzőkben

26 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 2. SZ. 2.1.4. Evapotranszspiráció A párolgási típus egy reggeli, kora délelőtti maximális, és egy délutáni, esti minimális talaj vízállás- és lefolyás-értékkel jellemezhető (4. ábra). Ennél a típusnál általában világos összefüggés mutatható ki a lefolyás és a relatív légnedvesség napi menete között, ami döntő mértékben a besugárzástól függ. Azonban a jelenség nem közvetlenül a sugárzással és a relatív légnedvességgel, hanem a sugárzás, a légnedvesség és egyéb meteorológiai paraméterek által vezérelt evapotranszspirációval (erdővel borított területen főként a transzspirációval) hozható összefüggésbe. Az összefüggés alapja, hogy a növények a gyökerükön keresztül nyerik a vizutánpótlásukat a talaj vízkészletéből. A vízfolyás menti talajvízszintekben és a vízfolyások alap-vizhozamában az evapotranszspiráció hatására megjelenő napi hullámzás leírásával, okainak vizsgálatával többen foglalkoztak (Bond et al. 2002; Boronina et al. 2005; Butler et al. 2007; Croft 1948; Lautz 2008; Loheide II. et al. 2005; Lundquist-Cayan 2002; Meyboom 1964; Pörtge 1996; Shah et al. 2007; Troxell 1936; Tschinkel 1963). A hullám formájában megjelenő aszimmetriára (erőteljes csökkenés és fokozatos emelkedés) már csak néhányan hívják fel a figyelmet (LundquistCayan 2002).Csak kevés irodalomban találunk kidolgozott módszereket a vízfogyasztás (evapotranszspiráció) számítására a karakterisztikus szignál alapján (Gribovszki et al. 2008; Loheide II. 2008; Nachabe et al. 2005; Reigner 1966; Schilling 2007; White 1932), ill. a szignál analitikus leírására (Czikowsky 2003; Czikowsky-Fitzjarrald 2004). Érdekes anomália a talaj vízjárásban jelentkező hullám késése a patak-vízhozamban jelentkező szignálhoz képest. A késés a szélsőértékeknél jól látható a 4. ábrán A jelenség magyarázatát Szilágyi et al. (2008) írta le. A késés okaként, numerikus modelezéssel alátámasztott eredmények alapján, a növényi vízfelvétel hatására jelentkező helyi és összegzett (regionális) hidraulikus gradiensbenjelentkező eltérések adhatók meg. 4. ábra. A nyári, ún. párolgási típus menete a Sopron melletti Hidegvíz-völgy egy rész-vízgyűjtőjének vízhozam- és egy vízfolyás-menti talajvízkút vízállás-idősorában 2.1.5. Egyéb napi periodicitást okozó hatások A természetes folyamatok mellett az antropogén hatások is eredményezhetik a talaj vízállás változását a napi periódusnak megfelelő léptékben. így hasonló jelenséget figyelt meg Bousek (1933) a vízmüvek szivattyúzási teljesítményének változása következtében Magyarországon. Napjainkhoz közelebbi példaként Morgenschweis (1995) vízkivétellel összefüggő napi periódusváltozás vizsgálatait említhetjük meg. Hasonló jelenséget idéz elő a vízerőmüvek csúcsra-járatása a Dráva folyón, akár méteres napi vízszint-ingadozást okozva. A 24-órás periódustól eltérő rövid tartamú változások (pl. 12 órás periodicitás) okai általában a hasonló periódus-idejű árapály jelenségekre utalnak (Senitz 2001). 3. A párolgási típus részletesebb elemzése A lefolyás napi periódusú változásai általában visszavezethetők a talajnedvesség és a talajvíz hasonló periódusú változásaira, illetve azok raktározódásának változására. Ezért a vizsgálatokat az előző jellemzők (talajnedvesség, talajvízállás, de tavak vízállása is) párhuzamos vizsgálatával, elemzésével célszerű végezni. 3.1. A párolgási típus vizsgálata történeti áttekintése Blaney et al. (1930, 1933) a kalforniai Santa Ann folyónál észlelte a napi hullámzást, és szoros korrelációt határozott meg a napi hőmérsékleti ciklus, valamint a kádpárolgás és a vízállás között. Vizsgálataikban úgy találták, hogy a napi párolgásnak csak kevesebb, mint 6 %-a történik este 20 h és reggel 8 h között (az éjszakai időszakban), és az éjfél és hajnal közötti időszakban a párolgás nagyon alacsony. White (1932) az Utah-beli Escalante-völgyben végzett kutatásai során több cm-es éjszakai emelkedést és napközbeni süllyedést tapasztalt a talajvízszintekben. Megfigyeléseit a párolgás, pontosabban a növényzettől függő párologtatás hatásaival magyarázta. A vegetációval nem, vagy csak időszakosan rendelkező, kezelt területeken és a mélyen fekvő talajvíztükrü területeken ez a változás nem volt jellemző, valamint a fagy megjelenésével eltűnt, és csak tavasszal jelent meg újra. Az összefüggés a transzspiráció és a talajvízszint változása között különösen jól kimutatható egyes antropogén behatásoknál. Pl. az 5. ábra szerint egy lucerna-kultúra lekaszálása a talajvízszint emelkedésével együtt a talajvízjárás napi amplitúdójának csökkenését is eredményezte. White (1932) tapasztalatai alapján egy eljárást is kifejlesztett a talajvíz ET számítására. Ez a metódus képezte később az alapját szinte az összes többi napi ciklusú talajvízállás-változás alapján ET-t számító módszernek is. Az eljárás elve a következő (6. ábra): Ha az evapotranszspirációt elhanyagolhatónak tételezzük fel a késő éjjeli, kora hajnali órákban (0-4 h között), akkor a talaj vízállás növekedési rátája ebben az időszakban egyenlőnek vehető a terület talajvíz utánpótlódásával. A görbéhez ebben az időszakban húzott egyenes iránytangense (r[L|), tehát az egységnyi idő (pl. 1 óra) alatti talajvíz-utánpótlódás. Ha ezt az utánpótlódási rátát, az evapotranszspiráció jelenléte nélkül, meghosszabbítanánk 24 órán keresztül, akkor a talajvízszint 24r magasságra emelkedne. Mivel azonban az evapotranszspiráció jelen van, általában a növekedés helyett, egy nap alatt még egy Í[L] értékkel jellemezhető csökkenés is beáll a talajvízszintben (6. ábra). Mindezek alapján White (1932) szerint az evapotranszspirációs vízfogyasztás a következőképpen kalkulálható. ET = S

y(24r±s) (1) ahol, S

y a talajra jellemző fajlagos hozam.