Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 1. szám
53 Lükő G. és társai: Hullámzás módosította turbulens impulzusáram mérése és becslése a Balaton légkör-víz határfelületén Utóbbi már számszerűen is rámutat arra, hogy az ellenállási tényező és az érdességi magasság kapcsolatban áll ahullámzási viszonyokkal. A hullámzást jellemezhetjük a hullámkorral (cju*) vagy az inverz hullámkorral (t/*/cp), ahol cp a hullám fázissebessége. Az inverz hullámkor m*/cp = 0,02-0,2 [-] között változik az oceanográfiai irodalomban, ehhez képest a saját méréseink során, a rövid meghajtási hossz (-3 km) esetén u*/cp = 0,02-0,5 [] között alakult. A hullámkör-alapú paraméterezés fontosságát igazolja, hogy Lin és társai (2002) kutatásukban megmutatták, hogy az ellenállási tényező jobban korrelál a hullámkorral, mint a szélsebességgel. Több tanulmány pedig előnyben részesíti a hullámzási paraméterek és a Charnock-féle összefüggés kombinációját hullámzásfüggő a-egyenletek levezetésével, habár előnyösebb a hullámkört közvetlenül összefüggésbe hozni a zo érdességi magassággal (vagy annak normalizált értékével), mint az «-tényezővel, mert utóbbi eset önkorrelációval terhelt (Smith és társai, 1992, Johnson és társai, 1998, Drennan és társai 2003, Fisher és társai 2015). A hullámzási viszonyokat a hullámkor mellett a hullámmeredekséggel is jellemezhetjük (HJL), ahol 7/s a szignifikáns hullámmagasság és L a hullámhossz. A hullámmeredekség HJL = 0,02-0,06 [-] között változik mind az irodalomban, mind saját méréseinknél. Összefoglalva, a legfőbb különbség a Balaton és az óceáni viszonyok között a rövid meghajtási hossz (Luettich és társai 1990). Emiatt a hullámmezőt nagyon fiatal és magas frekvenciájú hullámok jellemzik, és a mért inverz hullámkörök is jóval az irodalmi értékek felett helyezkednek el. Következtetésképpen, a jelenleg rendelkezésre álló oceanográfiai irodalomból származó összefüggések általánosan nem alkalmazhatók az impulzusáram becslésére erősen meghajtási hossz-limitált környezetben. Az a hipotézisünk, hogy nagyobb a légáramlás ellenállása a fiatalabb és meredekebb hullámok esetén, mint amilyen nyíltvízi vagy akár partmenti óceáni körülmények között jellemző. Tanulmányunkat az ösztönözte, hogy meghatározzuk az impulzusáramot nagy kiterjedésű, de meghajtási hossz-limitált tóra, illetve olyan becslési összefüggéseket vezessünk le, amelyek közvetlenül alkalmasak hidrodinamikai, illetve meteorológiai modellekben történő alkalmazásra. A tanulmányban meghatározzuk a Balatonra jellemző ellenállási tényezőket és érdességi magasságokat örvény-kovariancia mérés adatainak felhasználásával, majd összevetjük és kiértékeljük a levezetett és az irodalomban fellelhető impulzusáram-becslő összefüggéseket. TEREPI MÉRÉSEK A BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszéke, más hazai és nemzetközi egyetemekkel együttműködve, 2018-ban másfél hónapig, 2019-ben pedig öt hónapon keresztül üzemeltetett a Balaton Keszthelyi-medencéjében egy nagyfrekvenciájú víz alatti nyomás-, áramlás- és vízszintmérővel kiegészített meteorológiai mérőállomást (7. ábra). A Balaton sekély tó, az átlagos vízmélysége 3,2 m, vízfelszíne pedig 600 km2. A Keszthelyi-medence közepén felállított B jelű mérőállomáson 2-10 km között változik a meghajtási hossz, de az uralkodó ÉÉNY, DNY és DK-i szélirányok esetén hozzávetőleg 3 km-es meghajtási hossz a jellemző. Az állomás műszerezése a 2. ábrán látható, miszerint a légköri oldalon 10 Hz frekvencián működött egy örvény-kovariancia műszeregyüttes (Campbell CSAT3 szonikus anemométer és Campbell EC150 nyílt utas CO2/H2O gázanalizátor). A turbulens áramok mérése rutin meteorológiai mérésekkel voltak kiegészítve, úgymint szél (Gill WindSonic2), léghőmérséklet és relatív nedvességtartalom (Vaisala HMP45). A vízfelszín közelítő hőmérsékletének rögzítése Campbell TI07 típusú szenzorral (termisztor) történt egy úszó segítségével ~2 cm-rel a vízfelszín alatt. Emellett a vízfelszín pontos hőmérsékletét Kipp & Zonen CNR4 típusú sugárzásmérő segítségével is rögzítettük, annak visszavert hosszúhullámú sugárzásmérése alapján. A hullámzási viszonyokat egy Nortek Signature 1000 típusú ultrahangos berendezéssel mértük, amely a mederfenéken volt elhelyezve és felfelé nézve követte a vízfelszínmozgást 4 Hz felbontással. 1. ábra. A hidrometeorológiai mérőállomás fotója és elhelyezkedése a Keszthelyi-medencében Figure 1. Hydrometeorological measurement station in the Keszthely basin. 2. ábra. A hidrometeorológiai állomás műszerezettsége a telepítéskori szintekkel Figure 2. Instrumentation of the hydrometeorological station with heights from the water surface at the time of installation
