Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 1. szám - Kiss Melinda - Józsa János: Szélkeltette cserefolyamatok sekély tavak nádas- és nyíltvízi határzónájában
51 Szél-ke ltette cserefolyamatok sekély tavak nádas- és nyíltvízi határzónájában Kiss Melinda - Józsa János BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rakpart 3. kiss@vit.bnie.hu Kivonat: Sekély tavak parti (litorális) és nyílt vízi (pelágikus) zónái gyakran mutatnak markáns különbségeket a partközeli zóna nagy mértékű sekélysége és vízi növényzettel (például nádassal) való borítottsága miatt. A két jellegzóna különbségeinek feltárását céloztuk meg a Fertő tóban a nyílt vízi illetve a nádas zóna aerodinamikai, hidrodinamikai, hordalékdinamikai és termodinamikai jellemzőinek nagy időbeli felbontású mérésével. A jellegzónák közötti kölcsönhatások fő meghajtó e- reje, a szél, a tavi áramlásokra gyakorolt hatásán keresztül került jellemzésre. A nádas zóna feletti szélprofil meghatározása a hazai tavi kutatásokban úttörőnek számító örvénykovariancia módszerrel történt, aminek alapja a nádas érdességi elemei által generált turbulens jellemzők nagyfrekvenciás mérése. A jellegzónák közötti vízcserét a nádas zónába illetve abból kifelé irányuló áramlási sebességgel és fajlagos vízhozammal számszerűsítettük. Továbbá vizsgáltuk a nádas zóna hatását a turbulencia mederfenék közeli struktúrájára, illetve az áramlás hordalék-felkeverö képességére. Kulcsszavak: nádas, nyílt víz, jellegzónák kölcsönhatása, szélprofil, örvénykovariancia, vízcserefolyamatok . Bevezetés A sekély tavak parti (litorális) zónájában gyakran előforduló, vízből kiemelkedő növényzet fontos szerepet játszik a tó ökológiai és fizikai folyamataiban. Ezek a litorális zónák számos jellemzőjükben különböznek a nyílt vízi (pelágikus) tórészektől. Élőhelyet és táplálékot biztosítanak a zooplanktonok, gerinctelenek, halak és számos madárfaj számára, ezzel növelve a tó biodiverzitását (ld. pl. Clarke, 2012). Az vízáramlás oxigént, foszfort és egyéb anyagokat képes szállítani a két jellegzóna között (ld. pl. Fukuhara et ah, 2007). Ami a fizikai folyamatokat illeti, a litorális zónák növényzete, mint a nyílt víznél jóval érdesebb közeg módosítja a tó feletti szélmezőt (ld. pl. Józsa et ah, 2007 és Markfort et ah, 2010). A víz fölé emelkedő növényzet árnyékoló hatásának következtében a két jellegzóna eltérő mértékben képes felmelegedni, a- mely sűrüségkülönbség hajtotta áramlást indukálhat a zónákat elválasztó határfelületen keresztül (ld. pl. Jamali et ah, 2008). A litorális zónák további sajátossága, hogy a növényzet miatt megnövekedett súrlódási és alaki ellenállás a hullámzás csillapodását, s ezáltal hordalék-lerakódást eredményez (pl. Hoppila és Norminen, 2005). A meglévő területi különbségek következtében számos kölcsönhatás lép fel és cserefolyamat játszódik le a nyílt vízi és parti zónák határfelületén, melyek jelentős hatással vannak mindkét zónára és következésképpen az egész tóra. Habár számos kutatás irányult a sekély tavak nyílt vízi illetve parti zónáinak vizsgálatára, a zónák között lejátszódó kölcsönhatás-mechanizmusok megismerése a mai napig nem mondható teljes körűnek. Kutatásunk célja a cserefolyamatok és azok fő meghajtó erőinek feltárása, és a folyamatok dinamikájának megismerése volt. Mérési elrendezés Esettanulmányként a sekély, kiterjedt nádasborítottsá- gú Fertő tó került kiválasztásra. A tó maximális vízmélysége a hosszú idejű átlagos vízszinteket tekintve nem haladja meg a 1,5 métert. Felszíni területe 315 km2, amiből napjainkban 180 km2 nádassal (Phragmites australis) borított (Pannonhalmi és Sütheő, 2007). A választott mérési területet, ahogy a tó más részeit is, a nyílt víz és a nádas öv közötti éles átmenet jellemzi. A két zóna között fennálló aerodinamikai, hidrodinamikai, hordalékdinamikai és termodinamikai különbségek megismerésére két mérőállomást telepítettünk: az 5671-es állomást a nádas zónán belül a nádszegélytől körülbelül 15 méterre, az 5670-es állomást pedig a nádszegélytől megközelítőleg azonos távolságra, a nyílt vízi tórészbe helyeztük eh A két állomás egy kelet-nyugat irányú tengelyen helyezkedik el, ami közel merőleges a helyi nádas határra (1. ábra). Mindkét állomás szélsebesség-mérésre alkalmas 2D és 3D anemométerekkel (CSAT3 és WindSonic), levegőnedvesség- és léghőmérséklet-mérő eszközökkel (HMP45C), vízhőmérséklet mérésére alkalmas termisz- torokkal (TI07) lett felszerelve (2. ábra és 1. kép). A mérési időszakokban számos további szenzort is telepítettünk, de ezek mérési eredményeivel jelen cikk nem foglalkozik. A két állomáson összehangolt, nagy frekvenciás méréseket végeztünk két hosszabb összefüggő időszakban, 2012. májustól júliusig, és 2012. szeptember végétől novemberig. A mért adatok közvetlen összevet- hetősége érdekében az egyes jellemzők mérése azonos magasságon és időbeli felbontással történt. Az 5670-es állomásnál és az S3 pontban egy-egy adatrögzítő áramlásmérőt (recording current meter, RCM-9) is telepítettünk. Ezek elhelyezkedése szinték az 1. ábrán látható. Az alkalmazott mérőeszközök működési elvét és a mérési elrendezést részletesen Kiss (2012) ismerteti. \ ' "i 5671-es állomás S670-es állomás \ /. ábra: A két mérőállomás (5670 és 5671) és az áramlásmérők (5670 és S3) elhelyezkedése a 2012. májustól júliusig terjedő mérési időszakban (Forrás: maps.google.com)
