Geoinformatikai módszerek és folyamatmodellek alkalmazása a széleróziós vizsgálatokban. Szatmári József

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Geoinformatikai módszerek és folyamatmodellek alkalmazása a széleróziós vizsgálatokban. Szatmári József"

Zita Nagyné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Geoinformatikai módszerek és folyamatmodellek alkalmazása a széleróziós vizsgálatokban Szatmári József

2 I. Célkitőzések 1. Van-e olyan terepi széleróziós mérési módszer, amellyel a folyamatok dinamikájáról, az anyagáram mennyiségi jellemzıirıl valóságközeli adatokat kaphatunk? 2. Alkalmazhatók-e és ha igen, milyen feltételekkel az eltérı éghajlati körülmények között készült széleróziós folyamatmodellek a hazai kutatásokban? 3. Melyek azok a geoinformációs technikák, amelyek alkalmazásával becsléseket adhatunk nagy kiterjedéső területek szélerózió-veszélyeztetettségének mértékére? 4. Kimutatható-e kapcsolat a szélerózió okozta poremisszió és a települési porterhelés növekedése között a Duna-Tisza közén?

3 II. Mintaterületek elhelyezkedése 1: a Duna-Tisza köze távérzékelt adatok alapján vizsgált területe Duna KISKUNMAJSA 2 : mintaterület a Majsa-Dorozsmai homokháton KÖMPÖC 3 : kísérleti parcella

4 III. Alkalmazott kutatási módszerek 1. Mérıcölöpös terepi mérések a kísérleti parcellán 2. Szélerózió mérése mikrofonos szemcsebecsapódás-számlálóval 3. Széleróziós modellek alkalmazhatóságának vizsgálata 4. Integrált széleróziós geoinformatikai rendszer létrehozása 5. Települési porszennyezettség és a szélerózió kapcsolatának vizsgálata

5 III.1 Mérıcölöpös terepi mérések a kísérleti parcellán Mérési idıszak:

6 Mérési idıszak: III.2 Szélerózió mérése mikrofonos szemcsebecsapódás-számlálóval

III.3 Széleróziós modellek alkalmazhatóságának vizsgálata RWEQ 97 (Revised Wind Erosion Equation) eróziós szubmodell futtatása Talajminták laborvizsgálatai: szemcseösszetétel szervesanyag

7 III.3 Széleróziós modellek alkalmazhatóságának vizsgálata RWEQ 97 (Revised Wind Erosion Equation) eróziós szubmodell futtatása Talajminták laborvizsgálatai: szemcseösszetétel szervesanyag karbonáttartalom A növényzet-borítottság arányának meghatározása fényképfelvételekrıl WEPS (Wind Erosion Prediction System) Erosion v1.1 tesztelése WEPS idıjárási adatbázis feltöltése: maximális széllökések gyakorisági eloszlása Weibull-féle eloszlás sőrőségfüggvényével: v szélsebesség; c skálatényezı (m/s), k formatényezı p( v) dv k v = ( )( ) c c k 1 e v ( ) c k dv WEPS alkalmazhatósági teszt lépései: 1. verifikáció, 2. számítási háló meghatározása, 3. paraméterek megadása, 4. érzékenységi vizsgálat és kalibráció, 5. validáció, 6. szimuláció.

8 Verifikáció

9 Érzékenységi vizsgálat %-os vált. 10 %-os csökkentésnél %-os vált. 10 %-os növelésnél Paraméter 1 Total 2 Salt/creep 3 Susp 4 PM10 5 Total Salt/creep Susp PM ,6 7,7 12,5 18,2-7,1-6,4-10,4-14, ,0-2,0-0,3-1,0 2,0 0, ,0-2,0 3,0-6,5 1,0 2,0 2,7 4, ,4 9,8 16,5 16,9-16,0-14,3-22,1-24, ,5 7,6 6,7 5,3-16,8-16,1-19,4-21, ,0 0,3 0,7-1,3-0,9-0,2 0,5-1, ,3 3,0 4,3 3,9-4,1-3,8-5,0-4, ,0-51,2-38,4-35,6 39,1 1 Paraméter azonosítója, leírása a XX. táblázatban 2 Összes erózió 3 52,1 Szaltációs/csúszásos-gördülés 30,9 28,8 hordalékszállítás 4 Lebegtetett hordalékszállítás 5 10 µm-nél kisebb szemcsék hordalékszállítása 6 Weibull c tényezı

13 III.4 Integrált széleróziós geoinformatikai rendszer létrehozása Terepi mérések Távérzékelt adatok feldolgozása Modellszámítások Alkalmazások

14 III.5 Települési porszennyezettség és a szélerózió kapcsolatának vizsgálata A poremisszió mértékének becslése Mérési adatok alapján (szakirodalomból) WEPS modell eróziós kimeneti állományai alapján A települési porimmissziós adatok feldolgozása RIV mérıhálózat (off-line) adatai: évekre a Duna-Tisza köze összes vizsgált településére Automata monitorhálózat (on-line, off-line): Szeged,

15 IV. A vizsgálatok eredményei IV.1.1 A parcellás mérés eredményei ( ), heti összesítés. Jelm.: A: akkumuláció (m 2 );D: defláció (m 2 ); m: szállított anyagmennyiség (tonna) Akkumulációs - Deflációs terület (m 2 ) Szállított anyagmennyiség (tonna Akkumulációs - Deflációs terület (m 2 ) Szállított anyagmennyiség (tonna A D m A D m

16 IV.1.2 A parcellás mérés eredményei, április A kontroll területen április 3. és április 14. között mért homokmozgás értékeinek szintvonalas ábrázolása és a felszín modellje. A = akkumuláció; D = defláció A vizsgált parcellák elhelyezkedése a talajmintavételi helyekkel; a = kontroll terület; b = here; c = gabona; d = mintavételi helyek; Sz = szélirány

17 IV.2.1 Mikrofonos mérések szélcsatornában Különbözı mérési magasságokhoz (cm) tartozó százalékos kumulatív szemcseszámgörbe a zsombói mintára Az érzékelıre percenként érkezett összes szemcseszám a szélsebesség függvényében 12 cm-en mérve) A szemcseszám percenként összegezve (n) a szélsebességre (u) egy harmadfokú hatványfüggvényt ad, amely általánosan a n = a(u-b) 3 alakba írható, ahol a és b értéke 95 %-os konfidenciaszinten értendı

18 17:06 17:23 17:40 17:57 16:32 16:49 IV.2.2 Mikrofonos mérések a terepen Széllökések percenkénti maximumai (m/s) 0 11:50 12:17 12:34 12:51 13:08 13:25 13:42 13:59 14:16 14:33 14:50 15:07 15:24 15:41 15:58 16:15 Mérési idı (óra:perc) 2500 Szemcsebecsapódások száma (db/perc) Széllökések értékei és a szemcsebecsapódások száma március 21-én W_max S5_átlag A szemcsebecsapódás-szám 15 perces intervallumokra összegezve az átlagos szélsebesség függvényében 5 cm-es, illetve 20 cm-es felszín feletti magasságban mérve március 21-én

IV.3.1 RWEQ eróziós szubmodell futtatási eredményei A vegetáció nélküli parcellán (M33-as minta) a mért: 235 tonna és számított: 197 tonna elhordási értékek közötti eltérés 20 %-nál kisebbnek adódott.

19 IV.3.1 RWEQ eróziós szubmodell futtatási eredményei A vegetáció nélküli parcellán (M33-as minta) a mért: 235 tonna és számított: 197 tonna elhordási értékek közötti eltérés 20 %-nál kisebbnek adódott. a modell alábecsüli a talajelhordási értékeket; az elırejelzett és mért adatok közötti korreláció: 0,6-0,7; a vegetációval (ıszi búza) fedett parcellán (M34, M36) mért értékeink (0-10 tonna) egy nagyságrenddel kisebbek, azaz jelentısen eltérnek a program által számított értéktıl (16-47 tonna).

IV.3.2 WEPS eróziós szubmodell teszteredményei Weibull-eloszlás: a szegedi OMSZ állomáson 1997-2000 években mért 10 perces legnagyobb széllökések c skálafaktorai (m/s) 16 szélirányra és átlagra havi

20 IV.3.2 WEPS eróziós szubmodell teszteredményei Weibull-eloszlás: a szegedi OMSZ állomáson években mért 10 perces legnagyobb széllökések c skálafaktorai (m/s) 16 szélirányra és átlagra havi bontásban Szélsebesség (m/s) É ÉÉK ÉK KÉK K KDK DK DDK D DDNY DNY NYDNY NY NYÉNY ÉNY ÉÉNY Átlag Jan Feb Már Ápr Máj Jún Júl Aug Szept Okt Nov Dec Validáció: WEPS Erosion napi szimuláció és parcellán mért értékek (2 Összes erózió, 3 Szaltációs/csúszásosgördülés hordalékszállítás, 4 Lebegtetett hordalékszállítás, 5 10 µm-nél kisebb szemcsék szállítása) a mért értékekek és a szaltációs hordalékszállítás becsült értéke közötti korreláció: 0,7 a program az esetek nagyobb részében túlbecsülte az erózió értékét

IV.4 Szélerózió-veszélyeztetettség értékelése a Duna-Tisza közén A Duna-Tisza közi homokhátság 1997.

21 IV.4 Szélerózió-veszélyeztetettség értékelése a Duna-Tisza közén A Duna-Tisza közi homokhátság április 14-re vonatkozó aktuális szélerózióveszélyeztetettségi térképe Landsat5 TM mőholdkép felhasználásával, RWEQ széleróziós modellbıl becsült adatok alapján Szél által mozgatott homokmennyiség a Duna-Tisza közi vizsgálati területen áprilisban Landsat5 TM felvétel osztályozása és RWEQ modellbecslés alapján

IV.5 Települési porszennyezettség és a szélerózió kapcsolata a Duna-Tisza közén A kömpöci kísérleti parcellára a WEPS Erosion által becsült teljes eróziós el-hordási értékek és kifújt por tömege

22 IV.5 Települési porszennyezettség és a szélerózió kapcsolata a Duna-Tisza közén A kömpöci kísérleti parcellára a WEPS Erosion által becsült teljes eróziós el-hordási értékek és kifújt por tömege (tonnában), valamint a por részaránya (%) Ülepedı por (g/m 2 *nap) Kecskemét-centrum I határérték Jan Feb Már Ápr Máj Jún Júl Aug Szep Okt Nov Dec Kecskeméten ben mért 24 órás ülepedı por értékek havi összesítése (adatok forrása: ÁNTSZ Bács-Kiskun Megyei Intézete) Szálló por (µg/m 3 ) Csongrád Kistelek határérték A csongrádi és kisteleki mérési helyen ben mért szálló por értékek maximumainak havi összesítése adatok forrása: ÁNTSZ CSM-i Intézete)

A szegedi monitorállomás 2004 évi PM10 adatainak értékelése A kísérleti parcellán 2004.

23 A szegedi monitorállomás 2004 évi PM10 adatainak értékelése A kísérleti parcellán március 21-én mért széllökések 15 perces átlagai, valamint a WEPS Erosion modell által számított elhordási értékek kapcsolata a statisztikai mutatókkal március napokra az óránkénti szélsebesség átlagai és az órás PM10 értékek 8,0 160 A 2004 márciusi és áprilisi mérési idıszak széladatainak (WS_átlag és max) és a szálló por értékek (PM10) 3-3 napos adatsorainak korrelációs mutatói (Adatok forrása: SZTE meteorológiai állomás, Országos Légszennyezettségi Mérıhálózat szegedi monitorállomása) Szélsebesség óránkénti átlaga (m/s) 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, Mérési idı ws1_átlag PM Szálló por - PM10 (mikrogramm/m 3 )

24 Összefoglalás Kidolgoztunk egy komplex módszert, melynek kimeneteként a vizsgált terület szélerózió-veszélyeztetettségi térképét kaptuk meg és becslést adtunk egy kéthetes széleróziós periódus során a levegıbe került, egészségkárosító por mennyiségére. Bizonyítottuk, hogy ismertetett széleróziós modell tesztelését, verifikációját és esetleges adoptációját a további kísérletekbe bevont mintaterületeken felvett és mért adatokkal mindenképpen érdemes folytatni. Méréseinket az Alföld további erózió-veszélyeztetett területeire (Nyírség, Körös- Maros köze) terjesztjük ki továbbfejlesztett mérési módszerek alkalmazásával annak érdekében, hogy a szélerózióról, így a kritikus szélerısség és talajállapot kialakulásának feltételeirıl lényegesen pontosabb adatokat kapjunk.

25 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Geoinformatikai módszerek és folyamatmodellek alkalmazása a széleróziós vizsgálatokban

Szegedi Tudományegyetem Természettudományi Kar Földtudományok Doktori Iskola Geoinformatikai módszerek és folyamatmodellek alkalmazása a széleróziós vizsgálatokban Doktori (PhD) értekezés tézisei Szatmári