Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 1. szám
58 9. ábra. A mért és a négy vizsgált becslési módszerrel kapott szél-csúsztatósebesség Figure 9. Measured and estimated friction velocities by the analyzed four estimation methods Az ellenállási tényező és szélsebesség kapcsolat (Cd(U)) alapján Cd-óőI egyszerűen kifejezhető volt a becsült m* érték (u*2 = Cdion-í/ion2), amit négyzetre emelve és megszorozva a légsűrűséggel megkapjuk az impulzusáramot. Az ellenállási tényező - hullámkor kapcsolat (Cd(cp/m»)) kiértékelése csak iterációs úton lehetséges, hiszen a hullámkor maga is függ a szél-csúsztatósebességtől. A szűrt adatok mindegyikénél legfeljebb nyolc lépés alatt konvergált az iteráció. Az ellenállási tényezőkkel történő szél-csúsztatósebesség becslés eredményeit a 9a. és 9b. ábrák mutatják be. A további két becslési módszer a MOST alapján történt, ahol a szél-sebességprofílt szintén iterációs úton határoztuk meg (Kiss és Torma 2014). A 9c. és 9d. ábrákon a konstans Charnock-tényezővel (zo(a)), illetve a inverz hullámkoros (zo(w*/cp)) érdességi magasság-közelítés alkalmazásával kapott eredményeket ábrázoltuk. A becslések jó eredményt adtak, amelyeket az 1. táblázatban összefoglalt pontossági mutatók igazolnak. A determinációs együttható, R2 = 0,84-0,87, míg az átlagos négyzetes középhiba RMSE = 0,050-0,055 m/s között változik. Nincsenek nagy eltérések a becslési pontosságok között, ami azt mutatja, hogy mindegyik módszer alkalmas sekély tavak impulzusáram-becslésére. Az egyszerűbb CVm/wjcT-konstanssal történő módszer egyáltalán nem múlja alul a hullámkoros paraméterezést ~3 km meghajtási hossz esetén, azonban a térbeli változékonyág fontos és vizsgálandó. Lükő és társai (2019) bemutatták több mérőállomás adatainak bevonásával, hogy Charnock-a értéke nem állandó a tavon, amelynek következtében egy értékkel nem végezhetünk pontos, teljes tóra kiterjedő becslést. Ugyanakkor a hullámkor figyelembe tudja venni a térbeli változékonyságot, és azzal pontosan becsülhető az impulzusáram térbeli eloszlása is. A konstans értékkel kapott igazán jó egyezés oka, hogy a jellemző szélirányok esetében a meghajtási hossz történetesen közel ugyanaz, mivel az állomás az öböl közepén helyezkedett el. Hidrológiai Közlöny 2021. 101. évf. 1. szám 1. táblázat. Alkalmazott impulzusáram-becslési módszerek pontossági mutatói Table 1. Evaluation metrics of applied momentum flux estimation methods Ellenállási tényező Monin-Obukhov-féle hasonlósági elmélet Cd(U) Cn (Cp/u *) Zo (Charnock-a) zo (u*/cp), «' l-l 0,86 0,84 0,87 0,86 RMSE (m/s| 0,051 0,055 0,050 0,053 ÖSSZEFOGLALÁS ÉS KONKLÚZIÓK Örvény-kovariancia és akusztikus hullámzásmérő segítségével igazoltuk hipotézisünket, miszerint a vízfelszín ellenállása fiatal hullámok esetén, azaz meghajtási hossz limitált környezetben jelentősen nagyobb, mint nyíltvízi óceáni körülmények között. A meghajtási hossz korlátozottságának következtében nagyon fiatal hullámok alakulnak ki, ami tipikus jellemzője a közepes és nagy kiterjedésű édesvizű tavaknak, mint amilyen a Balaton. A leggyakrabban használt impulzusáram-számító módszerek, az ellenállási tényező alapú paraméterezés és a Monin-Obukhov-féle hasonlósági elméleten alapuló gradiens-módszer, mind jól működnek meghajtási hossz limitált környezetben is a paramétereik megfelelő illesztése után. Az újonnan levezetett paraméterek összesen több, mint hat hónapnyi feldolgozott mért adatsorból származnak, amelyből szigorú minőségellenőrzési szűrők segítségével megbízható adatokat használtunk fel. Fontos megjegyezni, hogy a tanulmányunkban nem foglalkoztunk az impulzusárammal kis szelek esetén. A kis szeles időszakok ugyan az adatsor 75%-át teszik ki, azonban nem gerjesztenek számottevő vízmozgást. Ismereteink szerint erre irányuló kutatásokat eddig csak szintén óceáni körülmények között végeztek (Edson és társai 2007). A Monin- Obukhov-féle hasonlósági elméleten alapuló profil módszer fizikailag jól megalapozott, habár meg kell határoznunk hozzá a légköri stabilitási függvényeket és az érdességi magasság modellt, amely leírja a hullámzó vízfelszín aerodinamikai ellenállását. Az örvény-kovariancia méréseket felhasználva felülvizsgáltuk a Chamock-tényezőt meghajtási hossz-limitált körülmények között. Ennek értéke a = 0,035- re adódott, amely sokkal magasabb, mint az irodalomban található értékek. Az érdességi magasság - inverz hullámkor kapcsolatát is sikerült meghatároznunk, amely definíciójából fakadóan mentes a szél-csúsztatósebesség önkorrelációjától. Mindkét érdességi magasságra vonatkozó összefüggés hasonlóan jó eredményt ad az impulzusáram lokális becslésekor. Mivel a hullámkor egy meghajtási hossztól erősen függő térbeli változó, így a hidrodinamikai modellek ezzel az összefüggéssel az impulzusáram térbeli változékonyságát is figyelembe tudják venni. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A mérési program a 120551 számú OTKA és a TéT_16-l- 2016-0034 számú első horvát-magyar mikrometeorológiai kutatási együttműködés keretében zajlott. A meteorológiai méréseket a GINOP-2.3.2-15-2016-0005 és a GINOP- 2.3.2-15-2016-00005 pályázati program is segítette. A publikáció az Innovációs és Technológiai Minisztérium ÚNKP-19-2 Új Nemzeti Kiválóság Program pályázatának támogatásával készült. Emellett a második és negyedik szerző esetében a tanulmány alapjául szolgáló kutatást az
