Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)
2. szám - Kovács Ákos–Szilágyi József: Párolgásszámítási vizsgálatok hazai nagy tavainkon. I.
47 Párolgásszámítási vizsgálatok hazai nagy tavainkon, I. Kovács Ákos, Szilágyi József Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék 1111. Budapest, Műegyetem rkp. 3. Kmf. 8., kovacs@vit.bme.hu Kivonat: E tanulmány szerzői modelladatok segítségével becsülték a nedves környezet egyensúlyi hőmérsékletét (T e). havi időlépcsőben. Ezt az egyensúlyi hőmérsékletet használták fel a Priestley-Taylor egyenletben a telítési páranyomás-görbe meredekségének definiálásához. Meghatározták továbbá a Penman egyenletből származó párolgást minden hónapra. Hazai nagy tavainkra (Balaton, Fertő-tó, Velencei-tó) megvizsgálták, hogy a nedves környezeti párolgás és a Penman párolgás értékeihez miként rendelhetők súlyértékek, hogy a vízmérlegből kapott tópárolgásokat legjobban becsülhessék. Ezt a módszert a Balaton esetében 1960 és 2000 között 12 gridpont, a Fertő-tó esetében 1970 és 2000 között 6 gridpont, a Velencei-tó esetében 1961 és 2000 között szintén 6 gridpont modell-adataival vitték véghez, nedves környezeti párolgás. Penman párolgás, tópárolgás ö Kulcsszavak: Bevezetés Bouchet komplementáris elméletének alapja, hogy az aktuális (E) és a potenciális (E p) párolgás között inverz kapcsolat áll fönn, azaz E+E p=konstans. Ennek az a lehetséges magyarázata, hogy egy eredetileg teljesen nedves környezet esetén, melynek párolgása E w„ a szenzibilis (H). ill. látens hőáramláshoz szükséges konstans energia (Q n) mellett az előbbinek egy H-val való növekedése teljes egészében az E p-t fogja növelni, és mivel DH = -DE=DE p, ezért az utóbbi két tag összege (azaz E+E p) konstans marad, tehát 2E W. Feltételezzünk most egy talajvízzel bőségesen ellátott, növényekkel fedett földfelületet, melyet folyamatosan kiszáradó terület övez. Ha feltesszük, hogy Q n időben és térben konstans, akkor ebből az következik, hogy AH= -AE a kiszáradó terület fölött, de a nedves felszín esetében nem szükségszerűen igaz az, hogy AH= AE p, ahol az energiamérlegben egy hozzáadott hőáramlási tag jelenik meg, mivel a szél a szárazabb és melegebb felület irányából fúj. Ha azonban ez a transzportált hő teljes mértékben a nedves felszín párologtatására fordítódik, amit a száraz levegő páranyomás hiányának növekedése idézhet elő, akkor lehetséges, hogy AH megegyezik AE p-vel. Ez azért történhet, mert közel állandó Q„ mellett valószínűtlen, hogy a nedves felület fölött a AH csak egy bizonyos része növelné a látens hőfluxust, míg a maradék emelné a felszíni hőmérsékletet, ahelyett hogy az E p-t növelné, hiszen a nagyobb nedves felszíni hőmérséklet nagyobb párolgást eredményez, mely aztán módosítja a felszíni hőmérsékletet és így a szenzibilis hőfluxust, ez viszont ahhoz vezet, hogy AH döntő részben a párolgás növelésére fordítódhat. Következően, amíg a melegebb levegő elegendően szárazabb is, a nedves felszín hőmérséklete szignifikánsan nem változik a felületén keresztül lejátszódó szenzibilis hőcsere által (Morton, 1983, Szilágyi-Józsa, 2008). Jelen tanulmány célja annak a megvizsgálása, hogy a tópárolgás milyen összefüggést mutat a nedves környezeti és a potenciális párolgással, azaz milyen súlyozással lehetne alkalmazni havonta ez utóbbi két párolgást, hogy a tópárolgás lehető legjobb közelítését kapjuk. Várható, hogy a tó területének növekedésével annak párolgása a Penman egyenlet által adott potenciális párolgási szint alá csökken, határesetben közelítve a nedves környezet párolgását. Ezek a súlyok mások lehetnek a legsekélyebb és legkisebb Velenceitóra, mint a növényekkel legjobban beborított Fertő-tó esetén, ill. a legnagyobb és legmélyebb Balaton esetében. Az időjárás különböző paramétereit mérő állomásokat a potenciális párolgás számításának gyakorlatához igazodva elméletileg úgy kell kiválasztani, hogy azok minden esetben a vizsgált tavak uralkodó szélirány felöli oldalán legyenek. A számítás módszere A Penman egyenlet (1948) segítségével E p a következőképp számítható: E P = Q„ + L-f(u)(e -e): (1) <5-1-y"" ő + y~ ahol ő a telítési páranyomás görbéjének meredeksége a levegő hőmérsékletén (és nem a szükséges, de általában ismeretlen felszíni hőmérsékleten), y a pszichrometrikus konstans,/^ az ún. szélfüggvény, e a levegő hőmérsékletén a telítési páranyomás hPa-ban, e pedig az aktuális páranyomás hPa-ban. Q„ itt mm/nap-ban van kifejezve. A pszichrometrikus konstans értékét 0,67 hPa/°C-ra vettük fel végig a számításaink folyamán. Penman nyílt vízfelületre a következőképp határozta meg a szélfüggvényt: f(u)= 0.26(1 +0.54«,), (2) ahol u 2 a 2 m magasan mért szélsebesség m/s-ban kifejezve, hogy a párolgást mm/nap-ban kapjuk meg az (l)-ben. A Priestley-Taylor egyenlet segítségével (Priestley and Taylor, 1972) lehet becsülni a nedves környezeti párolgást: E = a—-—Q > (3) S+y " ahol á a Priestley-Taylor paraméter, melynek értéke általában 1,20 és 1,32 között változik, a számítás folyamán 1,26os értéket használtunk. Szilágyi és Józsa (2008) módosította az utóbbi egyenletet. Azt feltételezték, hogy ha a szabadon párolgó víz vagy nedves felület elegendően (tipikusan pár száz méterszer pár száz méter) nagy (összehasonlítva egy „A"-típusú párolgási kád méretével), akkor a kiszáradó felszín állandó Q n értéke mellett hőmérséklete lényegesen nem változik a környezet kiszáradása során. Ekkor a Bowen-hányados (B 0) a nedves felületre felírva (szintén állandó Q n-t feltételezve): B = rT, - T = rT. - T. (4) e (T,)~e a ahol T s és T a a nedves felszín, illetve a levegő hőmérséklete, * e s a telítési páranyomás felszíni hőmérséklettel számolva, e a az aktuális páranyomás. Az ismeretlen T e egyensúlyi hőmérsékletet iteratív módon lehet meghatározni, a többi paraméter ismert (E p a Penman egyenletből). A (4) egyenlettel iterált T c hőmérséklet segítségével megkapható a (3) egyenlethez szükséges 8, amit behelyettesítve megkapjuk a nedves környezeti párolgást. A hazai nagy tavaink párolgásának vizsgálatánál E p és E w értékeit használtuk fel, minden esetben a REMO modell előrejelzett mezői (modelladatai) alapján. Ezt a Balatonnál az 1960-2000 közötti periódusra 12 gridpont modelladatai, a Fertő-tónál az 1970-2000 közötti periódusra 6 gridpont, a Velencei-tóra az 1961-2000 közötti periódusra szintén 6 gridpont modelladatai alapján végeztük el. A párolgást havi bontásban vizsgáltuk.
