Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

5. szám - Gribovszki Zoltán–Kalicz Péter–Szilágyi József: Talajvíz evapotranszspirációs számítása a vízhozamok napi periódusú ingadozása alapján

GRIB0VSZK.1 Z. - KALICZ P. - SZILÁGYI J.: Talajvíz evapotranszspiráció számítása 23 MÉRÖMÜTARCY JELMAGYARÁZAT: VÍZGYŰJTŐ HATARA VlZHOZAMMÉRÖ MŰTÁRGY (Automotizölt) VIZHOZAMMÍRÖ BUKŐ TALAJVÍZ KÚTCSOPORT 500 m 5. ábra. A Vadkan-árok völgyének helyszínrajza. A térképen a nagyméretű arab számok és az önállóan álló nagy betűk az erdőgazdálkodás alapegységeit jelölik. A B-arab szám kombináció mérőbukók helyeit, a K-római szám kombináció kútcsoportokat jelöl. 3.2. Az alap-vízhozamok napi fluktuációján alapuló módszer tesztelésének eredményei Az elemzéshez reprezentatív csapadékmentes időszakokat választottunk ki a 2005-ös vízhozam-vízállás adatsorokból. A vízfolyás-menti zóna vízkészletváltozása alapján számított ET értékeket, félórás és napos időlépcsőben a továbbiakban ^„„-módszernek nevezett eljárás (Meyboom 1964, Reigner 1966, Bond et al. 2002) általunk kismértékben továbbfejlesztett változatának (Kalicz et al. 2005) és a Penman-Monteith (PM) módszernek (mint általában használt referenciamódszer) az ET értékeivel hasonlítottuk össze. Az ET számítása a ^„„-módszer továbbfejlesztett változata alapján a következő: Első lépésként meghatároztuk a patak lefolyásából „hiányzó" vízmennyiségét (4. ábra), feltételezve, hogy az alapvízhozamok időszakában, a reggeli órákban mért vízhozam maximum az evapotranszspirációtól kevéssé befolyásolt. A hiányzó (1 fm -hosszra redukált) vízhozamot a napi maximumokra (ima* = QmaJO húzott spline burkológörbéből az aktuális vízhozamot (q

0 = QJl) kivonva kapjuk az egyes időlépcsőkben. A hiányzó vízmennyiség, a módszer feltételezése szerint, az evapotranszspiráció (amiben a növényállományok jelenléte esetén domináns a transzspiráció) által a talajvízkészletből elfogyasztott mennyiség, vagyis maga a talajvíz ET. Hughes et al. (2001) úgy találta, hogy a PenmanMonteith módszer az egyik legalkalmasabb a sűrű vegetációval borított felszínek, így a legtöbb vizes élőhely evapotranszspirációjának becslésére. Az előbbiek alapján az új módszerrel számított ET adatok értékelésére a Penman-Monteith eljárást (Allen et al. 1998) használtuk. A jelen kifejlesztett módszer a talajvíz ET-t számítja (ET

g

w), de a vizsgált sekély talajvízszintü kísérleti területen ez nagyon közel van a Penman-Monteith egyenlettel számított teljes ET (ET

P

M) értékéhez, így az összevetés megtehető. Az ET számítása a Penman-Monteith módszer alapján a következő: et =

A (R

0-S) + pc

pVPDr: (12

) ™ L

v[A

+y-(l + r

cr

a')] ahol ET

P

M, a PM módszer által számított evapotranszspiráció (mm day"

1), L

n a párolgáshő (MJ kg"

1), A, a telített páranyomás görbéjének iránytangense (kPa °C~'), y, psychrometrikus állandó (kPa °C"'), R

0, sugárzási egyenleg (MJ m"

2 day"

1), VPD telítési hiány (kPa), S, itt a talaj hőforgalma és a fásszárú növényállomány törzs és koronaterének időleges energiatározási kapacitása (MJ m"

2 d"'), p, a levegő sűrűsége (kg m"

3), c

p, a nedves levegő fajhője (kJ kg"

1 °C"'), r

a, az aerodinamikus ellenállás (s m"

1), és r

c, a lombkorona ellenállása vagy más néven effektív sztóma ellenállás (s m"

1). A Penman-Monteith módszer által igényelt adatokat egy állományklíma mérésre szolgáló mérőtorony szolgáltatta, ami azonban nem a völgyben, hanem a domboldalban, a Vadkan-árok vizsgált patakmenti zónájának súlypontjától kb. 800 m-re, NyDNy-i irányban található. Mivel a völgytalpon fekvő vizsgált erdőállomány lombkoronája 20-25 m-rel a talajfelszín fölött található, a talaj hőforgalma a lombkorona számára rendelkezésre álló energia szempontjából elhanyagolhatónak vehető. A fák törzsében és ágrendszerében időszakosan tárolt energia kb. a beérkező sugárzás 5%-ának vehető (Goodrich et al., 2000). Szintén Goodrich et al., (2000) szerint az r

c-1 éjszaka a sztómák záródása miatt magasabb értékkel (úgymint 5000 s m"

1) célszerű figyelembe venni, hogy így elfojtsuk (radikálisan lecsökkentsük) az éjszakai ETértékét. Ez az egyszerűsítés nem tekinthető teljesen valósághünek, mert a vízfolyás-menti faállományokban végzett éjjeli növényi nedváramlás mérések szerint a napi összes £T-nak kb. a 10-25%-a zajlik éjszaka (Gazai et al., 2006). Következményként, a pozitív ET értékek az éjjeli időszakban, amint az új módszer eredményei is mutatják (4. és 7. ábra), reálisnak tűnnek. A PenmanMonteith módszer r

c értékeinek szezonális változását a vegetációs időszakban végzett LAI mérések adatai alapján becsültük (r

e = 200 / LAI [Allen et al., 1998]), szintén Goodrich et al. (2000) alapján feltételezve, hogy a kilombosodás előtt és a lombhullás után az r

c = 1000 s m"

1. A kapott Penman-Monteith ET értékek lehetséges, hogy lényegesen eltérnek a vízfolyás-menti zónára javasolt új módszer szerinti ET becslés értékeitől. Az eltérés objektív okokra és nem csak a javasolt új módszer lehetséges hibáira vezethető vissza. Az eltérés egyik lehetséges oka, hogy a Penman-Monteith módszerhez adatokat szolgáltató meteorológiai torony a vízfolyás-menti zónától távolabb, a domboldal (meteorológiai szempontból) jóval nyitottabb részén található. Másrészt a PenmanMonteith módszer nemcsak a talajvízből, hanem a telítetlen zónából származó vízfelvételt is figyelembe veszi. Végül pedig a talajnedvesség és a talajvíz állapota jelen-