A területi párolgás becslése MODIS-képek segítségével

Átírás

1 A területi párolgás becslése MODIS-képek segítségével Szilágyi József Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

2 Elméleti háttér A párolgás nagyon hatékonyan hőti a földfelszínt földfelszín nappali átlaghımérséklete (T s ) és a felszín párolgási intenzitása (ET) összefügg Megfigyelésekbıl tudjuk (a SEBAL, METRIC modell részei): a felszínközeli léghımérséklet gradiens (d z T a ) egyenesen arányos a felszín hımérsékletével Ha létezik egy bizonyos térbeli felbontás amin belül (azaz a cellák között) a felszíni tulajdonságok nem változnak lényegesen a felszín energiamérlege és aerodinamikai ellenállása (r a ) közel konstans szenzibilis hıátvitel (d z T a / r a ) egyenesen arányos T s el ET egyenesen arányos T s -el

3 MODIS képek A MODIS képek 1 km-es felbontású T s adatai (2000-tıl) ideálisak: A növényzettel borított felszín albedója minimálisan változik a cellák között (Magyarország, Nebraska: ~17±1.2%) a felszín nettó energiája közel állandó sík ill. dombos vidéken A felbontás elég nagy ahhoz, hogy a legtöbb cella többféle növényzetfajtát tartalmazzon r a közel állandó marad a cellák között napi ill. hosszabb periódusra (neutrális légrétegzıdés esetén r a a felszíni érdesség logaritmusától függ csak)slide 4 A felbontás elég finom ahhoz, hogy regionális ill. vízgyőjtı-szintő modellezéshez használható legyen

4 A T s értékek transzformálása ET értékekké (CREMAP módszer) A lineáris transzformáció két alappontja (Szilágyi, 2011) : -- A T s értékek regionális átlaga (<T s >) ill. a regionális átlagpárolgás (E) a Komplementáris Összefüggés (KÖ) segítségével Morton (1985) WREVAP programjából -- A leghidegebb cellák hımérsékletátlaga (<T sw >), mely cellák a párolgás lehetséges maximális (az adott térbeli skálaméreten) szintjén (E w ) hőtik magukat a Priestley-Taylor (1972) egyenlet szerint, hiszen az 1 km-es méret a P-T egyenlet érvényességének alsó térbeli határa (Brutsaert, 1982)

5 A CREMAP módszer kalibráció-mentes

6 A transzformáció alkalmazása A T s ET transzformációhavi alapon történik, márciustól novemberig, Magyarországra 3 magassági zónában A havi idılépcsı szinte teljesen kiszőri a MODIS értékek felhık általi torzítását Ez a hidrológiai modellek tipikus idılépcsıje Adatigény: T s [MODIS (globális)], léghı (T a ), harmatpont (T d ), globál sugárzás (R s ) [PRISM és GEWEX (USA) ill. OMSZ CLAVIER (Mo.)]

7 A módszer verifikációja örvény-korrelációs és vízmérleg ET értékekkel Köszönet Barcza Zolinak (ELTE), a CarboEurope állomások fenntartóinak ill. a VITUKI-nak az adatokért!

8 A területi párolgás évi átlagai ( ) mm-ben

9 150 m-es felbontású növényzetborítás mőholdkép

10 Az évi átlagpárolgás (ET) és csapadék (P) hányadosa. Térbeli átlag: 89.2%, míg a vízmérlegbıl kapott érték: 89.6% Erdı ET (620 mm) kb. 15 %-al nagyobb, mint P Az erdı leszívja a talajvizet, így lokális vízgyőjtıt hoz létre. Ezt VITUKI tanulmányok támasztják alá.

11 Major és Neppel, 1988

12 Egyéb alkalmazások: A talajvíz utánpótlódás mértéke a Duna-Tisza hátságon

13 Nebraska (USA) ET ( ) (39) (31.5) (23.5) (16)

14 Az ET értékek nemcsak az öntözött területek pontos helyét mutatják meg, hanem az eltérı talajféleséget (és így növényborítottságot ill. földhasználatot) is jelezhetik. ET / P ( )

15

16 Összefoglalás CREMAP egy egyszerő, kalibráció-mentes területi párolgásbecslı módszer, minimális adatigénnyel (T s, T a, T d, R s ), ~1 km-es minimális térbeli ill. havi (min. heti) idıfelbontással Ideális növényzettel borított sík ill. dombvidéki területekre Jelenleg pontosabb, mint bármely más regionális ill. globális párolgásbecslı módszer (örömmel veszek bármilyen komoly összehasonlítást, amely megcáfolna)

17 Irodalom: Brutsaert, W., Evaporation into the Atmosphere, D. Reidel, Dordrecht, the Netherlands. Major P., Neppel, F. Talajvízszint süllyedések a Duna-Tisza közi homokhátságon, Viz. Kozl., 70(4), Morton, F., Ricard, F., Fogarasi, F., Operational estimates of areal evapotranspiration and lake evaporation program WREVAP. National Hydrological Research Institute Paper #24, Ottawa, Ontario, Canada. Priestley, C., Taylor, R., On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters, Monthly Weather Rev. 100, Szilágyi, J., Kovács, A., A calibration-free evapotranspiration mapping (CREMAP) technique for spatially-distributed regional-scale hydrologic modeling, J. Hydrol. Hydromech., 59(2): Szilágyi, J., Kovács, A., Complementary-relationship-based evapotranspiration mapping (CREMAP) technique for Hungary, Periodica Polytechnica, 54(2), Szilágyi, J., Kovács, A., Józsa, J., A calibration-free evapotranspiration mapping (CREMAP) technique, in Labedzki, L (ed.) Evapotranspiration, INTECH, Vienna, Austria, ISBN , Szilágyi, J., Kovács, A., Józsa, J., Remote-sensing based groundwater recharge estimates in the Danube-Tisza sand plateau region of Hungary, J. Hydrol. Hydromech., 60(1):