Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 4. szám - Kiss Melinda - Torma Péter: Sekély tavi energiaáramok fluxus-gradiens eljárás-alapú becslése örvény-kovariancia mérésekből
52 retű örvényei is, amelyek nem érik el a felszínt, tehát a mérőállomás érzékelőinek forrásterületén kívül léteznek. A mérleg zárására irányuló fluxus-korrekciókra több eljárás létezik. A leggyakrabban alkalmazott korrekció a Bowen-arány megtartásán és az energia-megmaradáson alapszik (Twine et al., 2000). A maradéktagot a Bowen- arány (a szenzibilis és latens hőráram hányadosa) szerint osztja szét a szenzibilis és latens hőáram közt. A korrekció azon a feltételezésen alapul, hogy a nagy örvényeket tekintve a Bowen-arány azonos a kis örvényekre érvényes aránnyal, a legújabb kutatások (Charuchittipan et ah, 2014) azonban rámutattak, hogy a felszínközeli másodlagos köröző áramlások túlnyomórészt szenzibilis hőáramot szállítanak, azaz nagyobb mérettartományban a szenzibilis és latens hőáram aránya jelentősen megváltozhat. Ezek az eredmények azt is bizonyítják, hogy a párolgás-számításhoz szükséges latens hőáram alábecslése nem is olyan nagy mértékű, mint azt korábban feltételezték, és az elégtelen zárás a szenzibilis hőáram alábecslésével indokolható. Jelenleg is folyik térbeli átlagolásos méréseken alapuló további parametrizációs eljárások tesztelése (Eder et ah, 2014), de ezidáig egyik korrekció sem bizonyult elegendően megbízhatónak. Mindezeket alapul véve a további elemzések során elfogadjuk a mért fluxusokat, és korrekció nélkül alkalmazzuk őket, annak tudatában, hogy az energiamérleg-zárás mértékétől függő hiba terhelheti a mérést. Ez utóbbi számszerűsítésére pedig érzékenységvizsgálatot végeztünk. Az energiamérleg-zárás vizsgálata Az energiamérleg zárásának mértékét 5. ábra mutatta elérhető energia és a turbulens energiaáramok közti regresszió mellett az energiamérleg aránnyal (EBR) is szoktákjellemezni (Mahrt, 1998): EBR = ^(//T, + Iv£) 2. táblázat: Energiamérleg-zárás különböző sugárzásegyenleg, adatminőség, stabilitás és forrásterület esetén 2013 júniusában Rn AM 1-1 stabilitás db 1-1 EBR 1-1 mind <=6 mind mind 1163 0.76 mind <=6 instabil mind 230 0,69 mind <=6 közel mind 639 0,82 mind <=6 stabil mind 294 0,37 >100 <=6 mind mind 552 0.73 >100 <=6 mind >=95 417 0,77 >100 <=6 mind <95 135 0,62 >100 <=3 mind mind 519 0,72 >100 <=3 mind >=95 398 0,76 >100 <=3 mind <95 121 0,59 A tárolt hő számításához különféle feltételezések kötődnek, így ennek a tagnak a hatását is megvizsgáltuk a zárásra. A tárolt hő figyelembevételével a zárás 73 %-os {Rm> 100 W/m2), anélkül pedig csupán 64 %-os. A vízben tárolt energia figyelembevételének fontosságát és a nádasban tárolt energia elhanyagolható voltát mutatja (ezek számítását ld. Kiss és Józsa (2015)), hogy utóbbi elhagyásával a zárás mértéke nem csökken. A továbbiakban ennek függését elemezzük - 2013. június hónap példáján keresztül - a hőmérsékleti rétegződéstől, a mérési terület homogenitásától, az adatminőség- től, turbulenciától és az energiamérleg számított tagjaitól (2. táblázat). A mérleg zárása a vizsgált hónapban 76%-os (a 6-os adatminőségnél rosszabb adatok kizárásával, ld. Kiss és Józsa (2015). A zárás mértéke a közel neutrális adatoknál (-0,02 < z/L < 0,04) ennél jelentősen jobb, instabil e- setben (-6 < z/L < -0,02) kismértékben rosszabb, stabil esetben (0,04 <z/L < 6) pedig rendkívül rossz. Utóbbi lehetséges magyarázata, hogy éjjel, amikor a stabil rétegződés megjelenik, a légáramlás gyakran kvázi-lamináris, így az örvény-kovariancia módszer a szenzibilis és latens hőáramot jelentősen alulbecsülheti. Számos örvény-kovariancia mérés során tapasztalták, hogy az energiamérleg nappal jobban zár, mint éjjel (Wilson et ah, 2002). Továbbá, ha az elérhető energia nulla-közeli, ami az éjszakai órákban gyakran előfordul, akkor az EBR nem ad értelmezhető eredményt, hanem irreálisan nagy értékeket vesz fel. Ilyen megfontolásokból a további vizsgálatokban kizárjuk a 100 W/m2-nél kisebb sugárzás-egyenlegű félórás intervallumokat. A mérési terület homogenitásától való függését vizsgálva különválasztjuk azokat az adatokat, amikor a mért áramok kizárólag a nádas zónából származnak (FTnádas > 95%) azoktól, amikor a nyílt vízi zónának is jelentős a hozzájárulása (FTnádas < 95%). Előbbi esetben számottevően jobban zár az energiamérleg, feltehetően azért, mert mind a mért sugárzás-egyenleg, mind a tározási tag kizárólag a nádast homogén közegét jellemzi. Megjegyzendő még, hogy az adatminőség legjobb (AM < 3) kategóriákra szűkítése nem eredményezi a zárás mértékének javulását, ami azt bizonyítja, hogy az AM < 6 minőségű adatok megfelelő eredményt adnak, így nem indokolt az adatminőségi kategóriák további szűkítése (Az adatminőségről részletesen ld. Kiss és Józsa, 2015). A turbulens keveredés energiamérleg-arányra gyakorolt hatását az 6. ábra szemlélteti. A szélcsúsztató sebesség növekedésével a zárás mértéke javul, 0,85 m/s-nál már a 90 %-ot is eléri, mely eredmények összhangban állnak Wilson et ah (2002) számos FLUXNET állomásra kiterjedő vizsgálataival._________________________ HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2014. 94. ÉVF. 4. SZ. 6. ábra: A szélcsúsztató sebesség hatása az energiamérleg-arányra 2013 júniusában Az örvény-kovariancia technika korrekcióinak hatása Az örvény-kovariancia módszer elméletében tett egyszerűsítések és feltételezések, továbbá a mérési adottságok csökkenthetik az energiamérleg komponensek pontosságát, ezáltal befolyásolva az energiamérleg zárását.
