Hidrológiai Közlöny 2002 (82. évfolyam)
2. szám - Pongrácz Rita–Kugler Szilvia–Csík András–Bogárdi István: A Balaton vízháztartási elemeinek modellezése fuzzy szabályok segítségével
94 A Balaton vízháztartási elemeinek modellezése fuzzy-szabályok segítségével Pongrácz Rita 1, Kugler Szilvia 1, Csík András 1, Bogárdi István 2 1 Eötvös Loránd Tudományegyetem, Meteorológiai Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány Péter sétány l/a. 2 University of Nebraska-Lincoln, Department of Civil-Engineering, NE 68588-0531. Lincoln, W359 Nebraska Hall, USA Kivonat: A szerzők fuzzy-szabályokból felépített modellekkel vizsgálták és becsülték a Balaton területére vonatkozó vizháztartási mérleg elemeit Ehhez a csapadéköss/eg, a területi párolgás, a felszíni hozzáfolyás és a vízkészlet-változás havi felbontású idősorait használták fel. Alkalmazott modelljeik kétféle információt használtak fel: a megvalósult makrocirkulációs helyzeteket és az észak-atlanti oszcilláció jelenségét. A cikkben bemutatott eredményekből kitűnik, hogy mindkét tényezőnek lényeges befolyása van a Balaton hidrológiai viszonyaira, s a becslések jól egyeznek a mérésekből származó adatsorokkal. Kulcsszavak: l'uzzy-szabály, vízháztartási mérleg, makrocirkuláció, észak-atlanti oszcilláció, Balaton. 1. Bevezetés Az utóbbi két évben, különösen nyáron súlyos problémákat eredményezett a Balaton rendkívül alacsony vízszintje: kellemetlen a nyaralóknak és egyben kedvezőtlen szennyezettségi viszonyok alakultak ki a tóban. Korábban még a nagyon magas vízszint okozott sok gondot (Bogárdi et al., 2000). A magas vízszint okozta problémákat orvosolhatjuk mesterségesen a Sió-csatornán történő leeresztéssel (Virág, 1997). Természetesen a Sió-csatorna adta lehetőségek pontos kihasználásához részletes ismeretekre van szükségünk a Balaton vizháztartási elemeiről, továbbá ezek pontos előrejelzésére (Szabó, 1999). A felszíni és a felszín alatti vízkészletek mennyiségi és minőségi, térbeni és időbeni eloszlására vonatkozó részletes ismereteket, a különböző hidrológiai elemeknek egy adott területen megvalósuló kölcsönhatását, az adott terület vízháztartásának mennyiségi leírását a vizháztartási mérleg adja (Stelczer, 2000). A Balaton vizháztartási mérlegét az alábbiak szerint írhatjuk fel: P-E+R-L=±S ahol P a csapadék (mm), E a párolgás (mm), R a felszíni hozzáfolyás (mm), L a leeresztés (mm), s végül S a vízkészletváltozás (mm) A Kárpát-medence éghajlatát, s így a Balaton vízszintjének változását elsősorban a nagyskálájú légköri cirkulációs helyzetek határozzák meg (Weidinger et al., 1994). Számtalan kutatás foglalkozott a nagyskálájú légköri folyamatok és a helyi időjárási jellemzők között fennálló kapcsolatokkal - többek között Klein és Bloom (1988), Karl et al. (1990), Bárdossy és Plate (1992), Zorita (1995), Pongrácz és Bartholy (2000), valamint Littmann (2000). Ezek a kapcsolatok általában nem elég erősek real-time előrejelzések készítéséhez, de statisztikus jellegű, éghajlati következtetéseket levonhatunk belőlük. Korábbi tanulmányokban már végeztek csapadékra vonatkozó becslést Magyarország más területeire (pl.: Pongrácz et al., 2001a) a makrocirkulációs helyzetek mellett az ENSO (El Nino/Déli Oszcilláció) jelenség figyelembevételével. Ebben a cikkben az ENSO helyett az Észak-Atlanti Oszcillációt (NAO) tekintjük lényeges befolyásoló tényezőnek Az ENSO trópusi jelenség, ennélfogva alapvetően a trópusi területek éghajlatát határozza meg ( Philander, 1990). A NAO viszont egyike a mérsékelt övi területen jelentkező nagyskálájú légköri oszcillációknak (Wallace és Gutzler, 1981). Neve is mutatja, hogy az Atlanti-óceán északi medencéjében jelentkezik. A megfigyelések alapján az izlandi alacsony-nyomású és az azori magas-nyomású légköri akciócentrum intenzitása egyidejű változásokat mutat. Tehát amikor szokatlanul alacsony nyomású ciklonok alakulnak ki Izland közelében, akkor az Azoriszigetek környékén viszont a szokásosnál is magasabb nyomású anticiklonok születnek (Bamtson és Livezey, 1987). A légkör-óceán rendszer belső kölcsönhatásai következtében a tengerszinti légnyomásban lezajló változások mellett a tengerfelszín hőmérsékletében (SST) is jelentős anomáliák alakulnak ki. Cikkünkben először a felhasznált adatokat mutatjuk be, majd röviden ismertetjük a vizsgálataink során alkalmazott modellt Végül az eredmények tárgyalása után a levonható következtetéseket foglaljuk össze. 2. A felhasznált adatok Az általunk megalkotott modellekkel a Balaton területére vonatkozó vizháztartási mérleg elemeit kívántuk vizsgálni és becsülni. Ehhez a csapadékösszeg, a területi párolgás, a felszíni hozzáfolyás és a vízkészletváltozás havi felbontású idősorait használtuk fel. Az adatok a Vituki Rt. (1996) adatbázisából származnak és az 1921 és a 1995 közötti időszakra vonatkoznak. Mivel ezek a változók lényegesen eltérő éves menetűek és eloszlásúak (Dévényi és Gulyás, 1988), ezért indokoltnak tartottuk az eredeti értékek módosítását Mind a négy idősort átalakítottuk a kiszámított havi várható értékek és a havi szórások segítségével, s így nem szükséges az egyes hónapokat külön kezelnünk, továbbá a kapott eredmények összevethetőek egymással. A fuzzy-szabályokból felépülő modellek e cikkben kétféle információt használnak fel: a megvalósult makrocirkulációs helyzeteket és a NAO jelenséget. Az alábbiak szerint jellemeztük ezeket az információforrásokat. Az adott naphoz rendelt makroszinoptikus kód az adott területre vonatkozóan tömören kifejezi a különböző, föbb légköri nyomásképződmények (ciklonok és anticiklonok) területi elrendeződését Ilyen makroszinoptikus típusokkal a légkör cirkulációs képének pillanatnyi állapota lényegében jól rögzíthető, s adott időszakra vonatkozó sorozatuk jól kifejezi a légkön cirkulációt az adott térségben (Bartholy és Kaba, 1987). Az Atlanti-Európai térség makrocirkulációjának leírására szokás Hess és Brezowsky (1952) tipizálási rendszerét alkalmazni. A Német Meteorológiai Szolgálat Groswetterlagen Europas című folyóirata által rendszeresen
