Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

2. szám - Kovács Ákos–Szilágyi József: Párolgásszámítási vizsgálatok hazai nagy tavainkon. I.

48 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 2. SZ. A REMO numerikus regionális éghajlati modell egy nagyjából Európát 25 km-es felbontással lefedő tartományra lett futtatva az 1957-2000 közötti időintervallumra. Mivel a tartomány korlátos (azaz nem az egész Földre vonatkozik), ezért a modell a kiindulási állapotának megadása mellett a tartomány határán időtől függő peremfeltételeket is igényel a parciális differenciál-egyenletek numerikus integrálásához. Ezeket a határfeltételeket az úgynevezett ERA40 reanalízis adatbázis szolgáltatta, mely minden hatodik órában lett figyelembe véve a REMO integrálása során. Az ERA40-t egy nemzetközi projekt keretében állították elő néhány éve az Európai Középtávú Előrejelző Központnál. Ez gyakorlatilag az egész földi légkör 1957-2002 időszakra visszamenőleg előállított hatóránkénti időjárási analízise. Az elkészítés során egy időjárás-előrejelző modellel rövidtávú előrejelzéseket készítettek és ezeket pontosították a vizsgált időszakra visszamenőleg rendelkezésre álló összes (felszíni, repülőgépes, műhold, radar) megfigyelés segítségével. Tehát a reanalízis adatok csak kiindulási adatok, amik alapján futtatott REMO eredmények a párolgásszámítási eljárások bemenő adatai. A tópárolgás becsléséhez léghőmérséklet, páranyomás és globálsugárzás adatokat használtunk fel a modelladatok bázisából. A Penman egyenlethez ezen kívül szükségesek voltak széladatok is, melyeket a REMO 10 m magasan számolt, ezért azokat konvertálni kellett a szükséges 2 m magasságra. Ez a következő módon történt (Brutsaert, 2005): u

2=u

r(2/z

r)

1/

7, (5) ahol u

r itt a 10 m magasan mért szélsebesség és z

r=10. Megjegyezzük, hogy a 25 km-es térbeli átlagok miatt nem csak a tavak szélfelöli oldaláról vettük a gridpontokat, hanem azok minden esetben körülölelték a tavat. Az állomások havi globálsugárzás-adataiból Morton WREVAP modelljének segítségével nettó sugárzást számoltunk (Morton, 1983), melyet már mm/nap mértékegységben kaptunk meg. A nettó sugárzások viszont más értéket vesznek fel, ha a szárazföldre és más értéket, ha a tófelületre számítjuk. A Penman egyenlet szárazföld felett mért légköri változókkal lett definiálva, beleértve a sugárzási mérleget is, így a hozzá szükséges Q

n-t is a szárazföldre számolt nettó sugárzásból határoztuk meg. Ezzel szemben a Priestley-Taylor egyenlet által meghatározott nedves környezeti párolgást már célszerű a tóra számolt energiamérleggel számolni, hiszen míg a Penman egyenlet süllyesztett kádra és pár 100 mxlOO m-es területre számol párolgást, addig a nagytavaink felülete ennél tipikusan egy nagyságrenddel nagyobb, ráadásul a Priestley-Taylor egyenlet egyetlen paramétere, á, tengerek és nedves felszínek felett mért sugárzási adatok kombinálásával lett meghatározva. Az ismeretlen T

e egyensúlyi hőmérsékletet a kiszáradó felszinre számolt Q„-nel határoztuk meg, mivel az iteráláshoz szükséges Penman-féle potenciális párolgás is annak segítségével lett definiálva. Ezen T

c hőmérséklet PriestleyTaylor egyenletben való alkalmazása némi pontatlansággal jár, hiszen egy tó energiamérlege valamelyest eltér egy növényekkel borított nedves felszín energiamérlegétől. Ez a hiba azonban várhatóan kicsi, hiszen a A függvény cseA + Y kély meredekségü, azaz nem túl érzékeny a hőmérséklet pontos megadására. Ennek a korrekciónak leginkább a nyári meleg hónapokban van jelentősége, különösen, amikor azok szokatlanul szárazak is, mert akkor T

e jelentősen eltérhet a havi átlag-hőmérséklettől. A párolgás becslése minden hónapra a Priestley-Taylor egyenletből kapott nedves környezeti párolgás és a Penmanféle párolgás súlyozásával történt: 1 ~ ' 8 -Q

n —f(u)(e" -P)I'(^) •a2 e)V S+y ő+y ő+y ahol a, és a

2 a kalibráció során kapott súlyok, E

bec

s pedig az ez által nyert becsült párolgás mm-ben. Vegyük észre, hogy a két Q

n-t tartalmazó tag nem ugyanaz, hiszen egyikben 5 a levegő hőmérsékletén van kiértékelve, míg a másikban T

e-n. Ajánlott volt a kalibrálást mindig az adott tónál vizsgálható időszak páros éveire véghez vinni, azért hogy az esetleges párolgásban megfigyelhető trend hatását elkerüljük a kalibrációs és verifikációs időszakok között. A verifikációs időszakot tehát a vizsgálható időszak páratlan évei alkották. A cél az, hogy a kalibráció során megállapítsuk, hogy amennyiben a vízmérlegből adódó tópárolgásokat interpoláljuk a Priestley-Taylor egyenletből és a Penman egyenletből származó párolgás közé, akkor az milyen eredményt ad úgy, hogy a (6) egyenletben szereplő a, és a

2 konstans egyike sem lehet negatív, továbbá előírjuk, hogy a két konstans összege egységnyi kell legyen, ami így végül egy darab konstans kalibrálását jelenti minden hónapra. Balaton A Balaton környezetében 12 gridpont modelladataival dolgoztunk, melyek az 1960 és 2000 közötti időszakra álltak rendelkezésre. A gridpontok mindegyikére meghatároztuk a Priestley-Taylor és a Penman egyenletből származó párolgásokat havi szinten. Az 1. ábrán feltüntettük ezen párolgások átlagait, és az egyes gridpontok eltérő adataiból eredő szórást is. Az 1. ábrán látható, hogy a vízmérlegből számolt párolgások átlaga februártól júniusig a Priestley-Taylor egyenlettel meghatározott nedves környezeti párolgás és a Penman párolgás közé esik, oly módon, hogy a nyár felé haladva egyre inkább megközelíti a nedves környezeti párolgást. Júliusban és augusztusban, kis mértékben még alá is megy, majd októbertől januárig a Priestley-Taylor egyenletet és a Penman-féle potenciális párolgást meghaladja. A verifikáció időszakában (2. ábra) is ehhez hasonló a párolgások menete, azzal a kivétellel, hogy itt februárban is a Penman párolgás fölé esik a tényleges párolgás. jan febr márc ápr máj jún júl aug szept okt nov dec hónap 1. ábra: A Balaton 1960- 2000 közötti párolgásainak havi átlaga és szórása a kalibrációs időszakban (páros évek) Mindez a konstansok súlyozásánál is valószínűleg jól látható lenne: ősszel és télen a Penman párolgás szerepelne nagyobb súllyal, nyár fele haladva viszont egyre nőne a nedves környezeti párolgás súlya. Több hónapban is előfor-