Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 1. szám - Kiss Melinda - Józsa János: Szélkeltette cserefolyamatok sekély tavak nádas- és nyíltvízi határzónájában
55 A szél-csúsztatósebesség meghatározása az ún. örvénykovariancia módszer alkalmazásával történt, amihez a Bayreuthi Egyetem Mikrometeorológia tanszékén fejlesztett TK3 szoftvert alkalmaztuk. A szoftver leírását Mauder et al. (2011) tartalmazza. Az érdességmagasság és a kiszorítási rétegvastagság meghatározására a Lloyd et al. (1992) által bemutatott módszert alkalmaztuk. A nádasbeli mérőállomáson egy fíiggélyben két magasságban (4,2 és 8,4 méterre a vízfelszíntől) 3D szélmérést végeztünk. A 10 Hz-es gyakorisággal mért nyers adatokból, a hibaszűrést és az ún. Planar Fit módszerrel történő koordinátaforgatást követően előállítottuk az u horizontális szélsebesség és u. csúsztatósebesség 30 perces átlagértékeit. Csak a közel neutrális hőmérsékleti rétegződésű időszakot vettük figyelembe, ahol az -0,02<1/L<0,02 reláció érvényesült (L az ún. Monin-Obukhov hosszméret, amelynek meghatározási módját többek között Fokén (2008) adja meg). A klasszikus logaritmikus profil egyenlet a következő formára rendezhető át: Z d _^ic(du/du,) ^ zo A mért u és az ebből számszerűsített u. között fennálló lineáris regressziót mindkét magasságban meghatároztuk. A 7. ábrán a 4,2 méter magasságban fennálló regresszió került bemutatásra. Az átrendezett profilegyenlet jobb oldalán a kitevőben a derivált számítható, és így a ____ hányados meghatározható az egyes magasságoKISS M. - JÓZSA J.:Szél keltette cserefolyamatok ... kon. u 7. ábra: A csúsztatósebesség (u ) a horizontális szélsebesség («) függvényében, 30 perces átlagértékeket tekintve, 4,2 méter mérési magasságon Vízcsere-folyamatok Az áramlási sebesség mérése a nádas zónában igen nehézkes a kis vízmélység és sűrűn álló nádszálak miatt, ezért a hasonló témájú kutatások a nádszegélyhez közel, a nyílt vízen végzett áramlásmérések alapján vonnak le következtetéseket a vízcserére vonatkozóan (Id. Lövstedt és Bengtsson, 2008). Rövidtávú terveink közé tartozik, hogy közvetlenül a nádszegélyen, illetve a nádas zónán belül is végzünk áramlási sebességmérést. Célunk a két jellegzóna határán keresztül lejátszódó vízcsere-folyamatok dinamikájának feltárása, a tápanyagtranszport illetve hordalék-lerakódás mértékének megismerése. Ezidáig egy próbamérés és ennek elemzése történt meg, melynek eredményeit a következőkben ismertetjük. A £_1 értékeket a magasság függvényében ábrázolzo va, a pontokra illesztett egyenes egyenletéből a keresett paraméterek becsülhetők (8. ábra). A függőleges tengellyel való metszéspont megadja a kiszorítási rétegvastagságot, a meredekség pedig az érdességmagasságot. Az így kapott értékek nagyságrendje, a 0,18 m érdesség-magasság és a 3 m kiszorítási rétegvastagság reálisnak mondható annak ismeretében, hogy az átlagos nádmagasság a mérőhely környezetében 3,4 m volt. A vizsgált időszakra jellemző csúsztatósebességet az egyes magasságokon mért csúsztatósebességek időbeli átlagolásával, majd az így kapott két érték átlagával képezve 0,3 m/s 8. ábra: A (z-<l)/za hányados értékei a két mérési magasságon, és a pontokra illesztett egyenes egyenlete, amiből a profilegyenlet paraméterei becsülhetők A becsült szélprofil döntő fontosságú a numerikus tavi áramlásmodellek felépítésénél, az ottani realisztikus szélmező létrehozásához, különösen a meghajtási hossz mentén váltakozó jellegzónák esetén (Krámer és Józsa, 2007). Rövidtávú terveink egyike az érdességmagasság- eloszlás meghatározása a nyílt vízi tórész felett. A nádasból nyílt vízre, vagy fordítva, a nyílt víz felől a nádasba haladva az érdesség-magasság valószínűsíthető hirtelen változása a csúsztatósebesség területi eloszlását is jelentősen befolyásolja, ahogy ezt Józsa et al. (2007) terepi mérésekkel és 3D-s numerikus modellezéssel igazolta. Következésképpen az érdességmagasság váltakozása döntő szerepet játszik a tavi áramlások kialakulásában és így a vízcserefolyamatok jellegében. Közvetlenül a nádszegélynél 3D-s akusztikus Doppler -elven működő áramlásmérővel (ADV, Acoustic Doppler Velocimeter) rögzítettük az áramlási sebességeket. Mivel a zónahatáron elhelyezett mérési pontban a vízmélység csupán 30 cm volt és a műszer által mintázott víztest távolsága a mérőfejtől a gyárilag kialakított 15 cm, így csak a vízoszlop alsó felében volt lehetőség az á- ramlási sebesség meghatározására. Ennek a fizikai korlátnak a következtében azzal a feltételezéssel éltünk, hogy a függély mentén a sebesség közel állandó, így a mérési pontban rögzített sebességet az egész fűggélyben érvényesnek tekintettük, ami túlnyomóan szél keltette csereáramlás esetén helytálló feltételezés lehet, azonban kis szeles illetve szélcsendes időjárási körülmények között a hőmérsékleti gradiens által hajtott, termodinamikai
