Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)
2015 / 4. szám - Kovács Attila - Marton Annamária - Tóth György - Szőcs Teodóra: A sekély felszín alatti vizek klíma-érzékenységének országos léptékű kvantitatív vizsgálata
5 A sekély felszín alatti vizek klíma-érzékenységének országos léptékű kvantitatív vizsgálata Kovács Attila1, Marton Annamária2, Tóth György1, Szőcs Teodóra1 'Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, 1143. Budapest, Stefánia út 14. 2Országos Meteorológiai Szolgálat, 1024, Budapest, Kitaibel Pál u. 1. Kivonat: Jelen tanulmány a NATéR projekt keretében elvégzett országos léptékű talajvíz modellezés eredményeit ismerteti. A projekt során kvantitatív módszertant dolgoztunk ki a sekély felszín alatti víztükör különböző klímaviszonyok mellett kialakuló eloszlásának meghatározására, melyet országos léptékben alkalmaztunk. A kialakított dinamikus, moduláris módszer során először klímazónákat és beszivárgási zónákat határoltunk le, melyekre meghatároztuk a beszivárgást egydimenziós hidrológiai modellek segítségével. A modellezett beszivárgások alkalmazásával a talajvíz országos eloszlását numerikus vízföldtani modellek segítségével határoztuk meg. - A beszivárgás és a talajvíz szintek csökkenése követhető nyomon a hegyvidéki területeken mind a mért adatokból, mind pedig a klímamodell eredményekből levezetett szimulációk alapján. A jelen tanulmányban modellezett eloszlások országos léptékű pontossággal készültek, de a kidolgozott módszertan bármely léptékben alkalmazható a sekély felszín alatti vizek klímaérzékenységének vizsgálatára. Kulcsszavak: klímaváltozás, beszivárgás, talajvíz, modellezés. Bevezetés Ez a tanulmány a NATéR projektben az országos talajvíz eloszlás modellezésére alkalmazott módszertan ismertetését, és a modellezés eredményeit tartalmazza. A project célja olyan módszertan kidolgozása volt, melynek segítségével a sekély felszín alatti víztükör (a továbbiakban talajvíz) különböző klímaviszonyok mellett modellezhető. A módszertan célja, hogy a klímaváltozás talajvízre gyakorolt hatását vizsgálja, és jellemezze a sekély felszín alatti vizek klímaérzékenységét. Ez a tanulmány a készítése során hozzáférhető adatok alapján készült. A vizsgálatok eredményei a felhasznált adatbázisok hibáit és hiányosságait is tartalmazzák. A modellezett eloszlások országos létékű pontossággal készültek, ezért lokális vizsgálatok céljára nem alkalmasak. A projekt során kidolgozott modellezési módszertan és eszköztár alkalmas mind frissített és kibővített bemeneti adatbázisok, mind pedig nagyobb felbontás mellett az e- redmények nagyobb pontosságú előállítására, így sokrétű eszközt jelent a sekély felszín alatti vizek eloszlásának és klímaérzékenységének a meghatározásához Módszertan A talajvíz országos eloszlásának különböző klímaviszonyok mellett történő meghatározásához dinamikus, moduláris módszert dolgoztunk ki, amelyik az alábbi komponenseket tartalmazza: 1. Klíma-zónák meghatározása klíma paraméterek országos eloszlása alapján, 2. Beszivárgási zónák lehatárolása, 3. Beszivárgás meghatározása egydimenziós hidrológiai modellek segítségével, 4. Talajvíz eloszlás meghatározása numerikus vízföldtani modellek segítségével. Vizsgálataink során területileg interpolált klíma-paraméterek napi felbontású idősorait használtuk, melyeket a CARPATCLIM Közép Európai adatbázisból, illetve az ALADIN regionális klímamodell kimenő adataiból nyertünk ki. A klímazónákat a Thomtwaite klímazóna beosztás alapján állítottuk elő. A beszivárgási zónákat a geológia, területhasználat és lejtőszög alapján határoltuk le. A víztükör eloszlását a MODFLOW numerikus kóddal szimuláltuk. A projekt során a talajvíz tükröt az 1961-1965, 2005- 2009, 1961-1990, 2021-2050, 2071-2100 időközökre, a- zok átlagolt klímaparaméterei alapján számítottuk. A múltbeli talajvíz eloszlásokat mért bemenő adatok alapján határoztuk meg. Az előrejelzéseink az Országos Meteorológiai Szolgálat által szolgáltatott ALADIN klímamodellek eredményei (Uly et al. 2015) alapján lettek szimulálva. A klímamodellek bizonytalanságai emiatt megjelennek az előre jelzett beszivárgás és talajvíz eloszlásokban, ezért azok tájékoztató jellegűek. A modellezés során feltételeztük, hogy a hozzáférhető adatsorok kezdeti 1961-1965-ös időszakában a talajvíz kvázi természetes egyensúlyi állapotban volt, ezért a bányászati vízszint-süllyesztések illetve ivóvíz kitermelések hatásait ebben az időszakban elhanyagolhatónak tekintettük. A modellt erre a nyugalmi időszakra kalibráltuk, és az előrejelzések során ezen kalibrált modell paramétereket alkalmaztuk. Az előrejelzések a klímaváltozás hatására előálló hipotetikus vízszinteket mutatják, melyek nem tartalmazzák sem a jelenlegi, sem pedig a potenciális jövőbeni víztermelések depressziós hatásait. Klímaadatok A jelen tanulmányban a múltbeli klimatikus viszonyok jellemzéséhez a CARPATCLIM (Lakatos et al., 2013) adatbázis szolgáltatta a fő bemeneti adatokat. A CARPATCLIM egy homogenizált raszteres adatbázis, amelyet a Kárpát-medence klímaállomásainak adataiból állítottak elő interpolációval. Az adatbázishoz 258 klímaállomás és 727 csapadékmérő állomás adatát használták fel. Magyarország területére ebből 37 klímaállomás és 176 csapadékmérő állomás esik. Az adatbázis számos alapvető klímaparaméter és klímaindikátor 0,1 fokos (mintegy 10x]0 km) felbontású homogenizált adathálóját tartalmazza napi, havi és éves felbontásban 1961-től 2010-ig. A jövőbeni klímaviszonyok jellemzéséhez az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) által előállított ALADIN regionális klímamodell (Uly et al. 2015) eredményeit használtuk fel. Az ALADIN regionális klímamodell bemenetét az ARPEGE-Climate globális általános cirkulációs modell adja, ami a Météo-France modellje. A modell hibrid koordinátarendszert alkalmaz és 31 vertikális szintet különít el. Az ALADIN modell szimulációkban fontos szerepe van a sugárzási, felhőcsapadék-turbulencia és a konvektiv sémáknak. A modellezett klíma-paraméterek alapján 3 db 30 éves időintervallumot (1961 -1990, 2021-2050, 2071-2100) vizsgáltunk. A klímamodell előrejelzések harminc éves átlagai alapján a vizsgált 110 éves időszak során az egész ország területén az átlagos évi csapadékösszeg 20-100 mm-es csökkenése, és az éves átlag hőmérséklet több, mint 3 C° fokos növekedése várható (1. ábra).
