Erdészettudományi Közlemények / 8. évfolyam / 1. szám / 73-92. oldal
előző | következő

Egy Thornthwaite típusú vízmérleg modell az éghajlatváltozás hidrológiai hatásainak elemzéséhez

Herceg András, Kalicz Péter, Kisfaludi Balázs és Gribovszki Zoltán

Kapcsolat a szerzőkkel

Levelező szerző: Herceg András

Cím: H-9400 Sopron, Bajcsy-Zsilinszky u. 4.

e-mail cím: herceg.andras88[at]gmail.com

Kivonat

A globális átlaghőmérséklet emelkedése drasztikus hatással lehet a vízkörforgalomra. Jelen tanulmány célja egy Thornthwaite típusú havi vízmérlegmodell kifejlesztése, kalibrálása távérzékelt evapotranszspirációs adatbázis felhasználásával. A kalibrált modellt 4 regionális klímamodell segítségével az aktuális párolgás és a talajnedvesség előrevetítésre is használtuk, a 2010-2040, 2040-2070, és 2070-2100-as periódusokra, feltételezve az IPCC SRES A1B kibocsátási forgatókönyvet, összevetve az 1980/2010-es referenciai-időszakkal. A modell előnye, hogy kizárólag havi hőmérséklet és csapadék idősorokat igényel bemeneti paraméterként (robosztus felépítés). A kalibrációs paraméter a talaj víztározó kapacitása (SOILMAX), amelyet az elérhető aktuális párolgás adatbázissal kalibráltunk. Ha a talajfizikai paraméterek ismertek, a maximális gyökérmélység is meghatározható. A modell vízgyűjtőszinten, vagy olyan területeken alkalmazható, ahol nincs járulékos vízutánpótlás a felszínről vagy felszín alól. A modell tesztelésére egy Mosonmagyaróvár melletti vegyes felszínborítású parcellát és egy Sopron melletti erdős kisvízgyűjtőt választottunk. Szárazságstresszre vonatkozó paramétereket is meghatároztunk a relatív hasznosítható víz (REW) és a talajvíz deficit (SWD) révén. A modellt sikeresen kalibráltuk egy vegyes felszínborítású parcellára és egy erdő borította vízgyűjtőre észak-nyugat Magyarországon.

Kulcsszavak: havi vízmérleg, klímaváltozás, evapotranszspiráció, talajnedvesség, szárazságstressz

  • Bartholy J., Bozó L. & Haszpra L. 2011: Klímaváltozás – 2011, Klímaszcenáriók a Kárpát-medence térségére. Magyar Tudományos Akadémia, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Meteorológiai Tanszék.
  • Christensen J.H. & Van Meijgaard E. 1992: On the construction of a regional atmospheric climate model. Technical Reports - Royal Netherlands Meteorological Institute, (TR-147).
  • Christensen J.H., Bøssing Christensen O., Lopez P., van Meijgaard E., & Botzet M. 1996: The HIRHAM4 Regional Atmospheric Climate Model. Scientific Report 96-4, Danish Meteorological Institute.
  • Christensen J.H. & Christensen O.B. 2007: A summary of the PRUDENCE model projections of changes in European climate by the end of this century. Climatic Change 81: 7–30. DOI: 10.1007/s10584-006-9210-7
  • Dövényi Z. 2010: Magyarország kistájainak katasztere – második, átdolgozott és bővített kiadás. MTA, Budapest.
  • Dingman L.S. 2002: Physical hydrology. Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall.
  • Gálos B., Führer E., Czimber K., Gulyás K., Bidló A., Hänsler A., Jacob D. & Mátyás Cs. 2015: Climatic threats determining future adaptive forest management – a case study of Zala County. Időjárás 119(4): 425–441.
  • Granier A., Breda N., Biron P. & Villette S. 1999: A lumped water balance model to evaluate duration and intensity of drought constraints in forest stands. Ecological Modelling 116: 269–283. DOI: 10.1016/s0304-3800(98)00205-1
  • Guitjens J.C. 1982: Models of alfalfa yield and evapotranspiration. Journal of the Irrigation and Drainage Division 108(3): 212–222.
  • Hamon W.R. 1963: Computation of direct runoff amounts from storm rainfall. International Association of Scientific Hydrology Publication 63: 52–62.
  • HREX jelentés. Lakatos M., Szépszó G., Bihari Z., Krüzselyi I., Szabó P., Bartholy J. et al. 2012: Éghajlati szélsőségek változásai Magyarországon: Közelmúlt és jövő – A magyarországi eredmények összefoglalása az IPCC szélsőséges éghajlati események kockázatáról és kezeléséről szóló Tematikus Jelentéshez kapcsolódóan. Országos Meteorológiai Szolgálat, Budapest.
  • IPCC 2000: Emissions scenarios. In: Nakicenovic N. & Swart R. (eds) Contribution of Working Group III to the Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom.
  • IPCC 2014: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2014, Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, USA.
  • Jacob D. 2001: A note to the simulation of the annual and inter-annual variability of the water budget over the Baltic Sea drainage basin. Meteorology and Atmospheric Physics 77: 61–73. DOI: 10.1007/s007030170017
  • Jacob D., Barring L., Christensen O.B., Christensen J.H., Castro M., DeUe M., et al. 2007: An inter-comparison of regional climate models for Europe: model performance in present-day climate. Climatic Change 81: 31–52. DOI: 10.1007/s10584-006-9213-4
  • Jacob D., Kotova L., Lorenz P., Moseley C.H. & Pfeifer S. 2008: Regional climate modeling activities in relation to the CLAVIER project. Időjárás 112: 141–153.
  • Jones C.G., Ullerstig A., Willen U. & Hansson U. 2004: The Rossby Centre regional atmospheric climate model (RCA). Part I: model climatology and performance characteristics for present climate over Europe. AMBIO: A Journal of the Human Environment 33(4): 199–210. DOI: 10.1579/0044-7447-33.4.199
  • Keables M.J. & Mehta S. 2010: A soil water climatology for Kansas. Great Plains Research: A Journal of Natural and Social Sciences 20: 229–248.
  • Kisfaludi B., Csáki P., Primusz P., Péterfalvi J. & Gribovszki Z. 2015: Comparison of CREMAP and MODIS MOD16 evapotranspiration. International conference: Catchment processes in regional hydrology, Linking experiments and modelling in Carpathian drainage basins 2015.10.29. Vienna.
  • Kisházi P. & Ivancsics J. 1985: Sopron Környéki Üledékek Összefoglaló Földtani Értékelése. Kézirat, Sopron.
  • Kovács Á. 2011: Tó- és területi párolgás becslésének pontosítása és magyarországi alkalmazásai. PhD értekezés, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Építőmérnöki Kar, Budapest.
  • Linden van der P., Mitchell J.F.B. (eds) 2009: ENSEMBLES: Climate Change and its Impacts: Summary of research and results from the ENSEMBLES project. Met Office Hadley Centre, FitzRoy Road, Exeter EX1 3PB, UK.
  • Lutz J.A., Wagtendonik J.W. & Franklin J.F. 2010: Climatic water deficit, tree species ranges, and climate change in Yosemite National Park. Journal of Biogeography 37: 936–950. DOI: 10.1111/j.1365-2699.2009.02268.x
  • Marosi S. & Somogyi S. (eds) 1990: Magyarország Kistájainak Katasztere I. MTA Földrajztudományi Kutató Intézet, Budapest.
  • Mika J., 1999: Klímaforgatókönyvek a nemzeti stratégia fejlesztéséhez a vízgazdálkodásiban. In: Somlyódy L. (eds): Nemzeti vízgazdálkodás stratégia. Magyar Tudományos Akadémia, Budapest.
  • Mingteh Cs. 2006: Forest Hydrology: An introduction to water and forests (second edition). Stephen F. Austin State University, Texas, U.S.A.
  • Morton F.I., Ricard F. & Fogarasi S. 1985: Operational estimates of areal evapotranspiration and lake evaporation: Program WREVAP. National Hydrological Research Institute, Ottawa: Inland Waters Directorate.
  • Muggeo V.M.R. 2008: Segmented: an R package to fit regression models with broken-line relationships. R News 8(1): 20–25.
  • Neilson R. 1995: A model for projecting continental-scale vegetation distribution and water balance. Ecological Applications 5(2): 362–385. DOI: 10.2307/1942028
  • Nováky B. & Bálint G. 2013: Shifts and Modification of the Hydrological Regime Under Climate Change in Hungary. In: Singh B.R. ed. Climate Change – Realities, Impacts Over Ice Cap, Sea Level and Risks, Chapter 6. DOI: 10.5772/54768
  • Pongrácz R., Bartholy J. & Miklós E. 2011: Analysis of projected climate change for Hungary using ENSEMBLES simulations. Applied Ecology and Environmental Research 9(4): 387–398. DOI: 10.15666/aeer/0904_387398
  • Priestley C.H.B. & Taylor R.J. 1972: On the assessment of surface heat flux and evaporation using large‐scale parameters. Monthly Weather Review 100(2): 81–92. DOI: 10.1175/1520-0493(1972)100<0081:otaosh>2.3.co;2
  • R Core Team 2012: R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria.
  • Remrová M. & Cislerová M. 2010: Analysis of climate change effects on evapotranspiration in the watershed Uhlírská in the Jizera mountains. Soil and Water Research 5(1): 28–38. DOI: 10.17221/5/2009-swr
  • Sun G.K., Alstad J., Chen S., Chen C.R., Ford G., Lin C. et al. 2011: A general projective model for estimating monthly ecosystem evapotranspiration. Ecohydrology 4(2): 245–255. DOI: 10.1002/eco.194
  • Szilágyi J. & Józsa J. 2008: Klímaváltozás és a víz körforgása. Magyar tudomány 169(6): 698–703.
  • Szilágyi J. & Józsa J. 2009: Estimating spatially distributed monthly evapotranspiration rates by linear transformations of MODIS daytime land surface temperature data. Hydrology and Earth System Sciences Discussions 13(5): 629–637. DOI: 10.5194/hessd-6-1433-2009
  • Szilágyi J. & Kovács Á. 2010: Complementary-relationship-based evapotranspiration mapping (CREMAP) technique for Hungary. Periodica Polytechnica Civil Engineering 54(2): 95–100. DOI: 10.3311/pp.ci.2010-2.04
  • Szilágyi J. Kovacs A. & Józsa J. 2011: A calibration-free evapotranspiration mapping (CREMAP) technique. In: Łabędzki L. (ed) Evaporation, Chapter 11. DOI: 10.5772/14277
  • Thornthwaite C.W. & Mather J.R. 1955: The water balance. Drexel Institute of Technology, Laboratory of Technology, Publications in climatology. Philadelphia.
  • Vörösmarty C.J., Federer C.A. & Schloss A.L. 1998: Potential evaporation functions compared on US watersheds: Possible implications for global-scale water balance and terrestrial ecosystem modeling. Journal of Hydrology 207: 147–169. DOI: 10.1016/s0022-1694(98)00109-7
  • Wilson B.N. & Brown J.W. 1992: Development and evaluation of a dimensionless unit hydrograph. Journal of the American Water Resources Association 28: 397–408. DOI: 10.2166/nh.1972.0007
  • URL1: Klímabarát Települések Szövetsége. (Letöltés dátuma: 2014.01.31.) Egyéb URL
  • URL2: Infrastructure for the European Network for Earth System Modelling / Background & topics / Climate model data / Uncertainties. (Letöltés dátuma: 2017.08.10.) Egyéb URL
  • Open Acces - Nyílt hozzáférés

    A cikk teljes terjedelmében szabadon letölthető, és megfelelő forrásmegjelöléssel szabadon felhasználható.

    Javasolt hivatkozás:

    Herceg A., Kalicz P., Kisfaludi B. és Gribovszki Z. (2018): Egy Thornthwaite típusú vízmérleg modell az éghajlatváltozás hidrológiai hatásainak elemzéséhez. Erdészettudományi Közlemények, 8(1): 73-92. DOI: 10.17164/EK.2018.005

    8. évfolyam 1. szám,
    73-92. oldal

    DOI: 10.17164/EK.2018.005

    Közlésre elfogadva:
    2018. május 29.

    Kapcsolódó cikkek
    a folyóiratban

    5

    A szerzők további cikkei a folyóiratban

    4

    Témájukban kapcsolódó cikkek az Erdészettudományi Közleményekben*

    A szerzők további megjelent cikkei az Erdészettudományi Közleményekben

    * Automatikusan generált javaslatok a szerzők által megadott kulcsszavak más cikkek címében és kivonataiban való előfordulása alapján. Részletesebb kereséshez kérjük használja a manuális keresést.