Hidrológiai Közlöny, 2020 (100. évfolyam)
2020 / 4. szám
60 Hidrológiai Közlöny 2020. 100. évf. 4. sz. A csapadékösszegek és az aszályos időszakok vizsgálata Markov-Iáncokkal Fekete Árpád*, Keve Gábor* ^Nemzeti Közszolgálati Egyetem, Víztudományi Kar (Fekete.Arpad@uni-nke.hu; Keve.Gabor@uni-nke.hu) Kivonat A cikkben esettanulmányként Baja térségében az utóbbi 30 év éves csapadékösszegeit és a vegetációs időszakhoz tartozó hat hónap csapadékviszonyait (SPI6 csapadékindex alapján) vizsgáljuk a Markov-láncok segítségével. Az utóbbi tíz év vegetációs időszakainak aszályos időszakai alapján becslést adunk az aszályos időszakba eső nap jövőbeli aszályosságának valószínűségéről. Az éves csapadékösszegek alapján kategorizáljuk az éveket csapadékosság szempontjából, és hosszú távon kiszámítjuk, hogy milyen valószínűséggel esnek az évek az egyes csapadékossági kategóriákba. A mezőgazdaság számára fontos a vegetációs időszakban hullott csapadék vizsgálata, ezért az SPI6 csapadékindex alapján is osztályokba soroljuk az egyes éveket és becslést adunk az egyes kategóriák valószínűségeiről a jövőre vonatkozóan. Önmagában azonban a csapadékösszegek tanulmányozása nem elegendő. A csapadék egyenetlenül oszlik el az év folyamán és megállapítható, hogy a lehulló csapadék intenzitása növekedett, gyakoribbá váltak a heves csapadékhullással járó záporok, zivatarok az utóbbi két évtizedben. Ezért a mezőgazdaság számára fontos információ a csapadékmentes napok száma, illetve az aszályos időszakba eső napok valószínűségének kiszámítása. Az utóbbi tíz év adatai alapján Markov-láncok segítségével megkapjuk, hogy hosszú távon a vegetációs időszakban mennyi a valószínűsége, hogy egy nap aszályos-e. Az aszályok gyakoriságának növekedésével szükséges feladat lehet a települések és a lakosság helyi víztározása, a víztakarékos öntözési eljárások alkalmazása. Kulcsszavak Eves csapadékösszeg, SPI6 csapadékindex, aszály, Markov-lánc, átmenet-valószínűségi mátrix, stacionárius határeloszlás. Markov chain analysis of rainfall sums and the periods of drought Abstract In this article, as a case study, we examine the annual precipitation amounts of the last 30 years in the Baja region and the precipitation conditions for the six months of the vegetation period (based on the SPI6 precipitation index) using Markov chains. Based on the drought periods of the vegetation periods of the last ten years, we give an estimate of the probability of future drought in the day of the drought period. Based on the annual precipitation amounts, we categorize the years in terms of precipitation and, in the long run, calculate the probability that the years fall into each precipitation category. It is important for agriculture to study the precipitation during the vegetation period, therefore we also classify each year according to the SPI6 precipitation index and give an estimate of the probabilities of each category for the future. However, studying precipitation amounts alone is not enough. Precipitation is unevenly distributed during the year and it can be stated that the intensity of falling precipitation has increased, showers and thunderstorms with heavy precipitation have become more frequent in the last two decades. Therefore, it is important for agriculture to calculate the number of days without precipitation and the probability of days in the drought period. Based on data from the last ten years, we use Markov chains to get a long-term probability of a drought in the growing season. With the increase in the frequency of droughts, the local water storage of settlements and the population, the application of water-saving irrigation procedures may be a necessary task. Keywords Annual precipitation sum, SPI6 precipitation index, drought, Markov chain, the matrix of transition probabilities, stationary limiting distribution. BEVEZETÉS A globális éghajlatváltozás Magyarországot sem kerüli el. A csapadékviszonyok megváltozása mind térben, mind időben változatos képet mutat. Egyes kutatások vitatják az évi csapadékösszegek jelentős változását (Magyarország Nemzeti Atlasza 2018; Kiss és társai 2017), mások éppen az ellenkezőjét állítják. Utóbbira számszerűsített érték szerint a csökkenés az 1901-2004-es időszak alatt elérte a 11%-ot (OMSZ 2005). Ennek egyik oka az lehet, hogy a globális felmelegedés következményeként a ciklonpályák északabbra tolódnak, tehát Magyarországtól északabbra vonulnak el, ezáltal csökken az éves csapadékösszeg. A nyári félévben a mennyiséget illetően nincs szignifikáns változás, de feltehetőleg a magasabb hőmérséklet miatt a hidrológiai ciklus intenzívebbé válhat, azaz a lehulló csapadék intenzitása növekszik, gyakoribbá válnak a heves csapadékhullással járó záporok, zivatarok. Ezzel együtt a lehulló csapadék relatív nagyobb része kerül lefolyásra és kisebb hányada szivárog be a talajba vagy kerül tározásra. Emiatt az árvízveszély is növekszik (Padányi és Halász 2012). Ezzel a jelenséggel párhuzamosan gyakoribbá válnak a csapadékmentes, száraz időszakok, melyek a Dél- Alföld térségében az utóbbi évtizedben már megfigyelhetővé váltak. A vegetációs időszakban jelentkező aszályos időszak igen nagy károkat okozhat a mezőgazdaságnak. E tanulmány Baja éghajlati adatsorait veszi figyelembe és ez alapján próbál előrejelzéseket adni egyrészt az egész évben és a vegetációs időszakban hullott csapadékra, másrészt a vegetációs időszakban előforduló aszályos napok valószínűségeire vonatkozóan. így tágabb értelemben következtetni tudunk a Dél-Alföld ezen éghajlati jellemzőinek hosszú távú változásaira is. A kutatásban használt matematikai modell a Markov-láncok elméletét használja fel, mely viszonylag újszerűnek számít a csapadékviszonyok
