Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

2. szám - Gribovszki Zoltán–Kalicz Péter–Szilágyi József: Napi periódusú ingadozás a hidrológiai jellemzőkben

24 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 2. SZ. nagy frekvenciás adatgyűjtésre, amely rengeteg új információt szolgáltat a napi periódusú hullámzásról. A napi ciklusú hullámzásból levonható információk nemcsak a vízkészletek és az azokból történő vízfelhasználás pontos számszerűsítésére, az adott terület, ill. víztartó hidrológiai jellemzőinek becslésére alkalmasak, hanem nagyon jó diagnosztikai mutatói a klímaváltozásnak is. A napi hullámzásból nyerhető információk kiegészítői lehetnek a pontszerű hőmérséklet és csapadékméréseknek, amelyek a felső vízgyűjtőkön sokszor ritkák, általában nem egy egész vízgyűjtő integrált hatását mutatják, és kevésbé befolyásoltak a vízgyűjtő biológiai jellemzői által (pl. növényállományok). Az integrátor hatás és a biológiai jellemzőkkel való szoros kapcsolat a talajvízjárásban és alap-vízhozamokban tapasztalható napi ciklusú hullámzást a klímaváltozás komplex hatásainak igen jó indikátorává teszi. A legtöbb esetben a felszín közeli talaj vízjárásban és az alap vízhozamokban tapasztalható napi ciklusú változás fő indukáló faktorainak a napsugárzást és a hőmérsékletet tekintjük. Ezek szabályozzák a napi ciklusú vízfelvételt és vízleadást, a csapadék, az evapotranszspiráció, az infiltráció és a hóolvadás, vagy egyszerűen a hőmérséklet napon belüli fagypont alatti és fölötti változása révén. Egyes folyamatok (pl. hóolvadás) a vízfolyásokban közvetlenül és szinte azonnal érzékelhetők, míg a talajvíznél kisebb a jelentőségük, ill. bizonyos késleltetéssel jelentkeznek. Bár a napi ciklus megjelenése lehet valamilyen vízgazdálkodási tevékenység eredménye is, különösen kifejezett pl. a vízierőművek környezetében, jelen munka azonban elsősorban a napi ritmusú hullámzás természetes megjelenési formáival foglalkozik. A természetes hatásokra jelentkező napi fluktuáció folyamatának értelmezése segít annak megértésében is, hogyan történik a vízkészletek utánpótlódása egy talajvíz-test vagy egy vízfolyás esetében, és milyen formában számíthatunk a veszteségekre. Ezek az információk a hosszabb távú vízhozam-növekedések és csökkenések értelmezését könnyíthetik meg, és jól felhasználhatók vízgazdálkodási kérdések eldöntésében is. 2. A napi ciklusú változással kapcsolatos vizsgálatok 2.1 A napi ciklusú változások fő típusai A továbbiakban tekintsük át részletesebben azokat a mechanizmusokat, amelyek befolyásoljak a felszín-közeli talajvízjárás és az alap-vízhozam napi ciklusú változását. Lundquist-Cayan (2002) ezen előbbi hidrológiai jellemzőkben jelentkező napi periódusú hullámzás vizsgálatánál többféle mechanizmust, többféle típust vett alapul. Szolgáljon például erre a következő csoportosítás. 2.1.1. Influens vízfolyás infiltrációs vesztesége Ez a jelenség csak a felszíni vízfolyásoknál érzékelhető. A talajvízszinteknél nincs jelentősége. A víz viszkozitása és a hidraulikus vezetőképesség egyaránt hőmérséklet-függő, így az influens (talajvízbe bepótló) vízfolyások, vagy influens vízfolyás-szakaszok medren keresztüli elszivárgásban jelentkező vízvesztesége függ a vízfolyás hőmérsékletétől (Lundquist-Cayan 2002). Azokon a szakaszokon, ahol a vízfolyás vize bepótol a talajvíz-készletbe, a legnagyobb vízveszteség a legnagyobb vízhőmérsékletnél következik be. A napi fluktuáció a patak hőmérsékletében a legnagyobb, amikor (1) a patak vízhozama alacsony és/vagy nagy a vízfelszín-vízhozam arány, illetve (2) a patak vize nagy hő-forgalomnak van kitéve a napon belüli hőmérsékleti és sugárzási fluxusok változásai következtében (Lundquist-Cayan 2002). A vízfolyások infiltrációs veszteségből származó, napi ciklusú vízjárása hasonló aszimmetriát mutat, mint az evapotranszspirációs típusé, hirtelen csökkenéssel és fokozatos emelkedéssel az egyes napokon. Az erdősült vízgyűjtőkön azonban általában olyan kicsi a napi vízhőmérséklet ingadozása, hogy az előbbi hatásnak nincs jelentősége. Ugyancsak nincs jelentősége a hőmérséklet-változásra bekövetkező sűrűségváltozásból eredő vízszint-ingadozásnak (4,8 10

4 [mm/(nap°C)]) egy, a földön reálisnak tekintett napi hőmérsékleti cikluson belül (Czikowsky-Fitzjarrald 2004). 2.1.2. Csapadék okozta napi periódusú hullámzás Egyes klímákban, például a trópusokon, az egyenlítő környékén, a szisztematikusan, dél körül, kora délután megjelenő napi csapadék árhullámokat indít el a vízfolyásokon, amely árhullámok az összegyülekezéstől függően karakterisztikus napi jelleget kölcsönöznek a vízfolyások vízjárásának (Wain 1994). Mivel ez a típus klímafüggő, a mérsékeltövi klímazónában nem jellemző. 2.1.3. A hóolvadás és a fagyás-olvadás okozta napi periódusú hullámzás A hóolvadás és a fagyás-olvadás okozta napi periódusú hullámzás azokon a fagyos napokon jelenik meg, ahol a hőmérsékleti amplitúdó 10 °C körüli, és a maximális hőmérséklet fagypont fölötti. A talajvízállás és a lefolyás menete ebben az esetben a levegőhőmérséklet menetével korrelál, tehát általában egy hajnali, reggeli minimummal és egy kora délutáni maximummal jellemezhető (/. ábra). o _ o 1. ábra. A téli, ún. hőmérsékleti típus menete a Sopron melletti Hidegvíz-völgy egy részvízgyűjtőjének vízhozam és egy vízfolyásmenti talajvízkút vízállás idősorában a 2007. évben Ez a főként hőmérséklet által vezérelt típus azokon a területeken és időszakokban a legjellemzőbb, ahol a téli hótakaró olvadása jelentős változásokat okoz a vízfolyások vízhozamában, ill. a felszín-közeli talajvíz-szintekben. A hóolvadás kis vízgyűjtőkön való tanulmányozása során egy aszimmetrikus napi ritmus megjelenése tapasztalható a vízfolyások hozamában. A napi ritmus jellemzője az éles emelkedés és a fokozatos csökkenés