Hidrológiai tájékoztató, 2012

DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Kiss Melinda: Hidrológiai modell paraméter-kalibrálásához szükséges adatmennyiség meghatározása a mérési idősorok információ-tartalma alapján

Hidrológiai modell paraméter-kalibrálásához szükséges adatmennyiség meghatározása a mérési idősorok információ-tartalma alapján* KISS MELINDA Bevezetés A vízgazdálkodás számára mind a hidrológiailag kiegyensúlyozott időszakok, mind az árvizekben és aszályban jelentkező szélsőségek fontos modellezési feladatot jelentenek. A modellek paramétereit általában mérési adatsorokra kalibrálják, azonban a kalibrálhatóságot a rendelkezésre álló adatok minősége és mennyisége jelentősen befolyásolja. A tapasztalatok szerint a modellparaméterek meghatározásában a kalibráláshoz alkalmazott idősorok reprezentativitása, és a mérési időszak hossza döntő szerepet játszik. A modellek különböző mértékű komplexitása és a mért idősorok eltérő változékonysága miatt nem könnyű megállapítani, hogy milyen hosszúságú idősor szükséges a modellparaméterek megfelelő bearányosításához. Altalánosságban elmondható, hogy azok az idősorok kedvezőbbek a kalibrálás szempontjából, amelyek nagyobb hidrológiai változékonyságot tartalmaznak, vagyis nagyobb bennük az ún. szokatlan események száma (pl. intenziv csapadékos vagy hosszú száraz periódus), (Singh, 2010). Ennek oka az, hogy ebben az esetben az idősorok többletinformációt adnak a paraméterbecsléshez. Célok és az alkalmazott módszer Munkám célja egy olyan egyszerű módszer kialakítása volt, amely lehetővé teszi a mérési idősorokból a hidrológiai modellkalibráláshoz előnyösen használható, információban gazdag részek kiválasztását. A nemzetközi szakirodalomban „data depth"-nek nevezett módszerrel (Tukey, 1975) meghatároztam, hogy melyek a szokatlan események, majd ezek évenkénti összegzésével az egyes idősorokból előállítottam az ún. Halmozott határgörbét (7. ábra). A függvénygörbe megadja, hogy a modellparaméterek megfelelő megválasztásához milyen hosszúságú adatsorra van szükség. Ugyanis ha a határgörbe egy idő után ellapul, az azt jelzi, hogy az idősor további információtartama elhanyagolható, akkor tehát feltételezhető, hogy a kalibrálásnál pusztán a kezdeti, információban gazdag intervallumot alkalmazva is már megfelelő modelleredményt kapunk. Eredmények A csapadék-adatsorok hidrológiai változékonyságának területi eloszlását, illetve az információ-tartalmukban megfigyelhető területi különbségeket az USA-ban mért hosszú idejű napi csapadék-adatsorokkal vizsgáltam. A terület választásának az oka, hogy ebben a országban nagy a hidrológiai változékonyság a nagy területi kiterjedés és az éghajlati különbségek miatt, illetve számos mérőállomáson napi gyakorisággal észlelik a csapadékot, és az adatok szabadon letölthetőek az internetről. Munkámban 35 állomás 1950-től 2002-ig terjedő idősorát vizsgáltam. Az ezekből előállított Halmozott határgörbék alakja a vizsgált hely éghajlati adottságaitól függően eltérő volt. Néhány esetben a görbe folyamatosan nőtt, más esetekben viszont 20-30 év után a szokatlan események száma hirtelen lecsökkent, ezáltal a görbe ellapult, közel vízszintessé vált. A 2. ábra a Halmozott határgörbék maximumát szemlélteti a vizsgált pontokban, tehát a szokatlan események összegét a figyelembe vett 53 év alatt. A szubtrópusi Floridában és az ország középső északi részén, ahol nedves kontinentális éghajlat jellemző, a szokatlan események száma alacsony, míg a mérsékelten száraz nyugati tengerparton jóval magasabb volt. 1400-1600 1200-1400 1000-12M 000-1000 600 - 80) 1. ábra. A Halmozott határgörbe tipikus alakja 2. ábra. A Halmozott határgörbék maximuma Munkám során az is bemutatásra került, hogy a csapadék-adatsorok változékonysága nem véletlenszerűen jön létre, hanem ténylegesen földrajzilag determinált tulajdonság. Az idősorok különböző változékonyságától függően vizsgáltam a modelleredményekben keletkezett különbségeket és azt, hogy az előállított modellparaméterek * A 2011. évi Lászlóffy Woldcmár diplomamunka pályázaton Bsc kategóriában III. díjat nyert diplomamunka kivonata. 24