Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 2. szám - SZAKCIKKEK - Somlyódy László: Vízminóségi modellek és a mérnök
Soralyódy László: Vízminőségi modellek és a mérnök 15 A mérnök számára az ökológiai korlát, egy a sok közül, amelyek sok szempontú elemzések ismert módszereivel elvileg kezelhetők lennének, ha tudnánk, melyek ezek. A mérnökkel szemben az ökológusok és természetvédők többsége hajlamos abszolutizálni ökológiai korlátáinkat. VÍZMINŐSÉG ÉS MODELLEZÉSE A vízminőség általában a víz térben és időben változó tulajdonságainak az összessége. Kezelése és részletesebb definiálása nehéz, mivel olyan sokféle, különböző jellegű és összetételű vizet ismerünk: desztillált víz, természetes felszíni és felszín alatti vizek, szennyvizek sokasága, édes- és tengervíz, ásványvíz, forrásvíz és így tovább, és egy adott víz összetétele is igen változatos lehet. Ezek különböznek fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságaikban; a vizek minősítése monitorozáson és a főbb indikátorokkal kifejezett tulajdonság alapján, szubjektív megfontolásoktól sem mentesen történik. Ilyen indikátor lehet a hőmérséklet, az oldott oxigén, az alga-biomassza (például Chl-a-val jellemezve), a nitrátkoncentráció vagy a makroszkopikus gerinctelenek, a makrofiták, a halak stb. Fontosak a befogadó morfológiai jellemzői is, amelyek alapvetően befolyásolják a biológiai vízminőséget. A vízminőségi modellek, szemben a hidraulikával és a vízépítéssel, nem fizikai, hanem matematikai modelleket jelentenek, amelyek az elméleti és a kísérleti tudásra alapoznak. Valamely modell a valóság közelítő, általában kicsinyített leképezése, absztrakció, ami a vizsgált probléma szempontjából fontos elemekre és azok kapcsolatára alapoz. A részfolyamatok és azok összekapcsolása gyakran igényel módszeres kísérleteket és megfigyeléseket, amelyekre támaszkodva (alternatív) hipotézisekkel élünk. De magával a modellel is végezhetünk kísérleteket. A főbb elemeket és azok kapcsolódását a modell a matematika precíz nyelvén, általában szám- szerűsíthetően fogalmazza meg. Természetesen az így adódott modellt tesztelnünk kell. Ez magába foglalja az empirikus komponensek paramétereinek becslését (kalibráció), majd független megfigyelésekre alapozva a modell igazolását (validáció). A modellek leggyakoribb célja a Mivel ez a szemléleti különbség alapvetően meghatározza a két tábor viszonyát, az okok elemzése a konfliktus feloldásának első feltétele. A két legfontosabb ok a szemléleti keretek tér-idő skáláinak különbözősége és a jövő kiszámíthatóságának eltérő megítélése (lásd a keretes írást). felfedező kutatás, a vizsgált jelenség jobb megértése, illetve döntések meghozatalának támogatása: milyen mértékű terheléscsökkentés vezet a kérdéses befogadó megkívánt állapotának eléréséhez? Döntéshozók két helyzetet szeretnének elkerülni (Thoman és Mueller 1987): (i) valamely befogadó terhelését számottevően csökkentik, de a vízminőség nem javul és (ii) olyan döntés meghozatalát, ami utólag túl költségesnek bizonyul, és gyenge megtérüléssel párosul. A vízminőségi modellek célkitűzései tehát sokrétűek lehetnek. Az egyik legalapvetőbb a bonyolult fizikai, kémiai és biológiai folyamatok jobb megértése, amelyeket külön-külön kutathatunk, de a rendszer egészének vizsgálata - részfolyamatokból, mint legóelemekből összerakva - matematikai modellek nélkül aligha végezhető el. Ennek megfelelően a modellek gyakran integráló szerepet játszanak, vagy konzisztens keretet biztosítanak ahhoz, hogy az érintett diszciplínákhoz tartozó részfolyamatokat együttesen vizsgáljuk. Ezektől eltérő jellegűek az előrejelzésre alkalmas eljárások, amelyek például valamely árvíz, városi csapadékvízlefolyás vagy szennyezőanyag-hullám levonulásának számítására, korai riasztásra alkalmasak. Speciális területet jelentenek azok az on-line adatgyűjtéssel operáló, realtime modellek, amelyeket például szennyvíztelepek vagy - tározók optimális üzemirányítására alkalmazunk. Ameny- nyiben hosszabb időtávról beszélünk, az előrejelzést prognózisnak hívjuk, ami a legtöbbször stratégiai célokat szolgál, és forgatókönyvek készítésén, értékelésén alapul. A modellek fontos szerepet játszanak az adatgyűjtésben, monitoringrendszerek tervezésében, a K+F-ben, valamint az oktatásban. Szemléleti különbségek (Istvánovics és Somlyódy 2000 alapján) Az ökológiai rendszerek működésében a mértékadó időskála a társulást alkotó fajok duplázódási ideje, mikroorganizmusok esetében néhány nap, a fáknál akár néhány száz év. Minél hosszabb ez az idő, annál később válnak érzékelhetővé a vízgazdálkodási beavatkozások ökológiai következményei. Az ökológus látja a hosszú távú történések pillanatnyi relevanciáját, de felismerését nem képes a társadalomban tudatosítani, amelyet a rövid távú szemlélet jellemez. A kommunikációs probléma fö forrása a számszerűsíthetőség hiánya. A hosszú távú megoldások rendszerint a közvetlen haszon csökkenésével és többletköltséggel járnak, ezért a végső döntések rendre mellőzik a , jövő generációkkal” való törődés szándékát. A mérnök számára fontos időskálák felső határát nem az előrelátás, hanem a konstrukciók maximális élettartama jelöli ki. A modem mérnök ökológiai korlátáinkra tekintettel tudna lenni - ha a korlátokat ismernénk, és ha a beavatkozások láncolata nem vezetne kiszámíthatatlan és nem kívánt következményekhez. A mérnöknek ki kell jelölnie a konkrét célt a ma jelentkező probléma megoldásához, a releváns ökológiai időskálákhoz mérten igencsak szűk időhorizonton. Azt azonban csak utólag, a visszajelzések alapján tudhatja meg, vajon a kitűzött rövid távú cél valóban helyes volt-e. Még utólag sem könnyű ezt megítélni, mert gyakran nem világos, a rendszer működésének mely paramétereit kellene vizsgálnunk. Alapvető követelmény a rendszer válaszának folyamatos nyomon követése, és a beavatkozások korrekciója a visszacsatolások alapján. Az ökológus és a mérnök másként gondolkodik a jövő kiszámíthatóságáról. Az ökológiai rendszerek működése gyakran nem látható előre olyan mértékig, hogy a beavatkozások kockázatát felmérhessük, ugyanakkor tapasztalataink alapján viszonylag jól körülhatárolhatjuk a várható bizonytalanságok természetét. Az ökológiai rendszer válaszainak előrelátásában a legnagyobb bizonytalanságot az jelenti, hogy meglepetések bármikor előfordulhatnak, hiszen a fajok és az ökológiai rendszer egésze a fizikai objektumoktól eltérően adaptívak, bármikor új tulajdonságokra tehetnek szert. A meglepetések leggyakoribb típusa olyan új faj hirtelen megjelenése vagy éppen valamely kulcsfaj eltávolítása, amely a rendszer teljes működését lényegesen megváltoztatja. A mérnök számára az ökológiai rendszerek működésébe épített inherens meglepetés lehetősége „emészthető” a legnehezebben, és biztosan ez a legkellemetlenebb vonás.
