Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 3. szám - SZAKCIKKEK - Fiala Károly - Barta Károly - Benyhe Balázs - Fehérváry István - Lábdy Jenő - Sipos György - Győrffy Lajos: Operatív aszály- és vízhiánykezelő monitoring rendszer
Fiala K. és társai: Operatív aszály- és vízhiánykezelő monitoring rendszer 19 tározásához minden mélységből szükség volt a talaj vízgazdálkodási paramétereinek (porozitás, szántóföldi vízkapacitás, holtvíztartalom) meghatározására, ami bolyga- tatlan talaj minta-vételezéssel és a minták akkreditált laboratóriumban történő pF vizsgálatával történt. A lehető legpontosabb információk elérése érdekében a gyári alapkalibráció mellet öt pontos kalibrációs folyamatot hajtunk végre. A szenzorok a talajnedvesség mérés mellett talajhőmérséklet adatokat is szolgáltatnak, melyek a talajhőmérséklet alakulásának nyomon követése mellett, a talaj - fagy becslésére is alkalmasak. Ezek az adatok a belvíz elöntések kialakulását segítik nyomon követni, illetve a gazdálkodók számára szolgának hasznos információval (pl. vetési időpont optimális megválasztása). NAPI IDŐLÉPÉSŰ VÍZHIÁNY INDEX (HDI) Célunk olyan aszályindex megalkotása volt, amely napi szinten frissül, input adatként pedig könnyen mérhető meteorológiai alapadatokat igényel. A monitoring állomások segítségével lehetőségünk van a talaj adatokat is felhasználni a számításhoz. Ez alapján a következő index változatok kerültek kifejlesztésre: HDIo - Az aszályindex alapértéke, kiszámítása napi csapadékösszeg (P) és napi középhőmérséklet (T) alapján történik. HDIs - A hőség stressz hatását is kifejező index, alap- paraméterei a HDIo-val megegyeznek. Ebben a változatban azt feltételezzük, hogy hőség idején a potenciális evapotranspiráció (PÉT) nem függ a rendelkezésre álló víz mennyiségétől, a veszteség teljes mértékben realizálódik. HDI - A meteorológiai adatok mellett talajnedvesség értékeket is tartalmazó (kombinált) aszályindex. Kiszámítása a HDIs értékét, valamint mért talajnedvesség értékeket, illetve a talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak ismeretét igényli. A moduláris felépítés lehetőséget ad arra, hogy a rendelkezésre álló adatok alapján a legtöbb adatot felhasználó változat kerüljön kiszámításra. így a monitoring állomások esetében lehetőségünk van a HDI komplex változatának meghatározására, azokon a területeken pedig, ahol talaj- adatok nem állnak rendelkezésre a HDIo és HDIs értékeit tudjuk meghatározni. A HDIo kiszámításának menete HDIo funkciójában az eddigi, széles körben elterjedt aszályindexekhez (pl. PAI, PaDI, SPI, PDSI) hasonlít. Meghatározásában csak a meteorológiai paraméterek játszanak szerepet, és térbeli különbségei kizárólag a csapadék és a hőmérséklet térbeli változatosságának köszönhetők. A HDIo kiszámítása leginkább a Palmer index (PDSI) vízmérlegszámításához hasonlít, azonban újdonsága, hogy napi időlépéssel működik. A vízmérlegszámítást egy hipotetikus talajréteg mm-ben kifejezett víztartalmának (WS - Water Storage) változásaként írjuk le. A számítás során 25 cm-es vastagságú, 40%-os porozitású talajréteget veszünk figyelembe, ami alapján a WS maximális értéke 100 mm lehet, minimum értékét pedig 10 mm-ben állapítottuk meg. Ki kell emelnünk, hogy a WS értékei nem azonosak a monitoring állomások talajnedvesség szenzorjai által mért értékekkel. A számítás során a vízmérleg pozitív oldalát a napi csapadékösszeg jelenti, negatív oldala pedig az evapotranspiráció becsült értéke (ET), ami a napi középhőmérsékletből (T) számított PÉT és az előző napi víztartalék (WSm) függvénye. Az előző napi víztartalék jelenti a vízmérleg alapértékét így a számításhoz kezdőértéket kell definiálni, majd összegezve a vízmérlegszámítás oldalait megkapjuk az adott napi WS értéket. WSi = WSt_i +P-ET ahol: WSi és WSm az aktuális és az előző napi víztartalék [mm], P a csapadék [mm], ET a napi párolgási mennyiség [mm], i pedig az aktuális naptári nap sorszáma (a továbbiakban az egyenletekben szereplő változók értékei mindig az aktuális (i-edik) napi értékre vonatkoznak, amennyiben ez külön nincs jelölve). A WS kiszámításához szükségünk van az alapadatokon túlmenően (P, T) az azokból származtatott köztes paraméterekre. A számítás első lépésben a meghatározzuk a napi PÉT értékét, melyet a napi középhőmérsékletből (T) becsülünk. Az Allen és társai (1998) által a FAO honlapján közzétett kézikönyv különböző T értékekhez becsül PÉT értékeket, melyre függvényt illesztve (3/A ábra) az alábbi hatványfüggvény jól leírja a kapcsolatot: A PÉT értékeit egy szigmoid típusú függvénnyel még pontosabban közelíthetnénk, azonban a releváns tartományban (-20°C - +30°C) a hatványfüggvény is megfelel, melyet egyszerűsége miatt alkalmazunk a jóval bonyolultabb szigmoid függvények helyett. Az Allen és társai (1998) által közölt PÉT értékek meghatározása a Penman- Monteith egyenlettel történt (Penman 1948, Monteith 1973), melynek kiszámítása bonyolult egyenletrendszereket alkalmaz és számos olyan bemeneti paramétert igényel melyek nem állnak rendelkezésre. Azonban Mavromatis (2007) rámutatott, hogy aszályindexek vizsgálata során az egyszerűbb és az összetett párolgásszámítási módszerek nem eredményeznek jelentős eltéréseket. Mivel a potenciális evapotranszspiráció a maximális WS értékhez (100 mm) van meghatározva, bevezetjük a PÉT szorzó (X) értéket, melyet a következőképpen határozunk meg: r3 X = \l(WSi_x - 50) + 1,73252 5,417 XjiWSi^ - 52) + 3,73252 , ha W5)_i >51 , ha WSi_x <51 5,417 2 73252-4--------= 0,5044; ha WS;_i = 51 5,417 11 Ezen matematikai formula segítségével azt érjük el, hogy az evapotranszspiráció (ET) értéke 0 lesz, ha a talajban nincs víztartalék, félig telített állapotban a PÉT fele realizálódik, teljesen telített esetben pedig az ET értéke megegyezik a PET-tel. A köztes szakaszokon pedig a PÉT értéke egy felfutási (vagy a szimmetrikus oldalon lefutási) szakaszt követően lassú változást mutat (3/B ábra).
