Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)
2. szám - Gribovszki Zoltán–Kalicz Péter–Szilágyi József: Napi periódusú ingadozás a hidrológiai jellemzőkben
33 Nachabe munkacsoportja (Shah et al. 2007) a Hydrus nevü hidrodinamikai modellel numerikusan vizsgálja a sekély talaj vizű területeken a talajnedvesség és a talajvíz kapcsolt dinamikáját háromféle felszínborításnál (fedetlen talajfelszín, gyepvegetáció, erdő). Numerikus vizsgálataik alapján az összes párolgás a háromfázisú vadózus zónából, és a talajvíz zónájából történő részeinek elkülönítésére dolgoznak ki táblázatokat. A sekély talajvizü területeken a talajvízből történő evapotranszspiráció meghatározására három karakterisztikus mélységet használnak: a legmélyebb talajvízszintet ahonnan még van vízfelvétel a felszín oldaláról (extinkciós mélység), az átmeneti mélységet, ahol az evapotranszspiráció (az atmoszférikus meghatározottságból) egyre inkább a talajnedvesség által válik kontrollálná, és azt a talajvízállást, ameddig még kizárólag a talajvízből történik a növényi vízfelvétel, és a vadózus zóna hiányzó készletei is rögtön a talajvízből pótlódnak. A modellezési eredmények alapján megállapítják, hogy a mélységgel változó talajvízszint és az evapotranszspiráció között nem lineáris, hanem inkább exponenciális függvénnyel leírható kapcsolat a jellemző. Butler et al. (2007) az Egyesült Államokban négy különböző helyszínen vizsgálta a vízfolyás-menti zóna evapotranszspirációját, és az ennek a hatásara képződött, a napi ritmusú talajvízszintekben jelentkező szignál változását, a meteorológiai tényezők, a vegetáció és a talaj jellemzőinek függvényében. Az evapotranszspiráció becslésére több más módszer (mikormeteorológiai, nedváramláson alapuló) mellett a talajvízszintekben megjelenő napi periódusú szignál alapján becslő White (1932) módszer Loheide II. et al. (2005) által javított S y tényezőjű változatát is felhasználták. Véleményük szerint a talajvízszintekben megjelenő szignál alkalmas a talajvízből származó ET becslésére, de nem az individuális növény, hanem inkább a növénycsoport térbeli kiterjedésében. Megállapították, hogy a szignál alakját a talajvízszint mélysége és a gyökérzóna vertikális eloszlása együttesen befolyásolja. Kiemelik, hogy a ripáris zóna növényeinek vízfogyasztása csak részben származik a talajvízből. A talajvízből és a talajnedvességből történő vízfelvétel együttes meghatározására az izotópos nyomjelzők használatának a White módszerrel történő összekapcsolásátjavasolják. Chen (2007) Nebraska (USA) államban a Plate-folyó mentén végzett vizsgálatai alapján elemezte a vízfolyás és a vízfolyás-menti zóna kapcsolatát a vízfolyás-menti vegetáció hatásait is figyelembe véve véges elemes modellezés segítségével. Chen (2007) a vízfolyás-menti zóna és a vízfolyás szoros hidraulikai kapcsolatát abban is igazolva látta, hogy igen jó korrelációt talált a vízfolyásmenti zóna talajvízállásainak a vízfolyás vízállásainak a vegetáció vízfogyasztásának hatására jelentkező napi ritmusa között. Modellezési eredményei alapján megállapította, hogy a vízfolyás környezetében kialakuló felszín alatti áramlási rendszer áramvonalit, amelyek a vegetáció nélkül főként a vízfolyáshoz tartanának a vegetáció vízfogyasztása, vagy más néven a "hidraulikai lift"-je (Caldwell et al. 1998) magához vonzza, és így jelentősen csökken a vízfolyás hozama. Schilling (2007) és Schilling-Kiniry (2007) Iowa (USA) államban végzett vizsgálataik során úgy tapasztalták, hogy a talajvízszint napon belüli változása sokszor lépcsős mintázatot mutat, napközben (8:00-20:00) folyamatosan süllyedő, éjszaka (21:00-7:00) pedig közel állandó, vagy a nappalinál lassabban csökkenő talaj vízállással (13. ábra. gyep és szántó esete). Ez a mintázat eltérő a sok más felszín-közeli talajvizü területen tapasztalt napközben süllyedő, éjszaka emelkedő talajvízszint játéktól (13. ábra. erdő esete). Az ilyen napi ritmusú talajvízjárást mutató területeken nem jellemző az éjszakai visszatöltődés, vagyis a talajvíz utánpótlódás hiánya áll fenn, ami a térrész utánpótlódási terület jellegére utal. Ebben az esetben jól alkalmazható a talajvízből származó növényi vízfelvétel ( ETszámítására a következő képlet. ET^l (d-d ,).V. (5) ahol ET^a talajvízből származó növényi vízfelvétel napi értéke [mm/nap], d t és d t_ x, a vizsgált a talajvízállás az i. és az (i-1). órában, S y a talajra jellemző fajlagos hozam. 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 Idő július 15-17 (órákban) 13. ábra. Talajvízállások a Walnut-patak (Iowa) vízfolyásmenti zónájában erdő, gyep és szántó művelési ágakban különböző utánpótlódási mutató helyszíneken a 2004. év júliusában (Schilling 2007 nyomán) Lautz (2008) a Wyoming (USA) államban a Red-Canyon-patak vízfolyás-menti zónájában tapasztalt napi ritmusú talajvízszint-ingadozást dolgozta fel a vízfolyásmenti növényzet vízfelhasználását vizsgálva. Megemlíti, hogy a talaj vízállásban a vegetációs időszakban jelentkező napi ritmus okozója a növényi vízfogyasztás mellett elméletileg a légnyomás és a hőmérséklet-változás is lehet, terepi mérési eredményekkel viszont bebizonyítja, hogy az utóbbi két jellemző nem lehet okozója ekkora talajvízszint ingásnak. A növényzet vízfogyasztásának hatására jelentkező talajvízjárás dinamikáját szezonális szinten részletesen elemzi, és kiemeli, hogy a minimum hőmérséklet fagypont fölé emelkedése és süllyedése, mint a vegetáció működésének egyik fő befolyásoló faktora, a párolgási típusú diurnális ritmus beindulásának és leállásának idejével azonosítható ( 14. ábra). A növényzet talaj vízfogyasztását a White-féle módszerrel (White 1932) számította, és a kapott talajvíz ET adatokat a területre számolt potenciális ET-val (a sugárzási adatokkal dolgozó Priestley-Taylor egyenlettel kalkulált) vetette össze. A vizsgált két közeli talajvízkút adatait összehasonlítva megállapítja, hogy a White-féle módszer az (S v) fajlagos hozam értékére igen érzékeny, tehát e jellemző pontos meghatározása az eljárás kulcsa.
