Célzott mérőhálózat létrehozása a globális klímaváltozás magyarországi hatásainak nagypontosságú nyomon követésére

Átírás

1 NKFP6-28/25 BKOMSZ5 Célzott mérőhálózat létrehozása a globális klímaváltozás magyarországi hatásainak nagypontosságú nyomon követésére III. Munkaszakasz Konzorciumvezető: Országos Meteorológiai Szolgálat Konzorciumi tagok: Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszék Témavezető: Nagy Zoltán A projekt honlapja:

2 Tartalomjegyzék A korábbi beszámolási időszakok eredményeinek összefoglalója... 3 Az adott beszámolási időszakra vállalt részfeladatok... 7 Az adott beszámolási időszakban elkészült feladatok és elért eredmények... 9 Módszertani vizsgálatok folytatása a léghőmérséklet-mérések pontosságának növelése érdekében... 9 A Debrecen-Kismacs és a Debrecen-Látókép mérőállomások működtetése A budapesti és kékestetői mérőállomás napsugárzás mérési programjának korszerűsítése, bővítése Mérőállomások és csapadékmérő automaták telepítése az ország középső és nyugati területén Hivatkozások, előadások, publikációk A munkaszakasz költségvetése A projekt monitoring mutatói Tájékoztatás és nyilvánosság A kapott támogatás ösztönző hatása A részt vevő személyek

3 A pályázat célja: az Országos Meteorológiai Szolgálat felszíni automata meteorológiai mérőhálózatába integrálva, egy olyan háttérklíma hálózat létrehozása, ahol a mérési körülmények - területi reprezentativitás; természetes és mesterséges tereptárgyak zavaró hatásaitól mentes mérési körülmények, melyek hosszú távra is tervezhetők, illetve ismertek -, az alkalmazott mérési módszerek és eszközök, valamint a mérésekhez kapcsolódó adatellenőrzési és karbantartási eljárások, a mérési eredmények olyan, korábban nem elérhető megbízhatóságát, pontosságát, illetve időbeli stabilitását biztosítják, melyek szilárd alapot nyújtanak a globális klímaváltozás magyarországi hatásainak lehető legpontosabb nyomon követéséhez. A korábbi beszámolási időszakok eredményeinek összefoglalója I. Részjelentés: A 26-os év a hároméves projekt első éve, melyben a fő célkitűzés a mérőhálózat telepítéséhez kapcsolódó módszertani megalapozó tevékenység volt. Célkitűzésünk szerint a tervezett mérőhálózatban minden szempontból olyan méréseket végeznénk, melyek a legreálisabb információt szolgáltatják az alapvető klímaparaméterek jövőbeni alakulásáról, változásáról. Ennek érdekében elsődleges fontosságú feladat volt, hogy a mérőhálózat létrehozását megelőzzék a telepítés körülményeire és a mérési programra vonatkozó módszertani vizsgálatok. A mérőhálózat optimális felépítésére vonatkozó módszertani vizsgálatok során meghatározásra kerültek a hazai és külföldi körzetesítési tapasztalatok és vizsgálatok, a hazai hőmérséklet- és csapadék trendek eloszlása, valamint az OMSZ állomáshálózata segítségével végzett reprezentativitás vizsgálatok eredményei alapján a legjobbnak tartott körzetek: - Debrecen és környéke; - a Kisalföld déli, délnyugati része, ahol az Alpokaljával érintkezik; - Kecskemét és környéke; - a beérkező mediterrán ciklonok vonalán vagy Barcs, vagy a Mecsek északi része, vagy Szekszárd környéke; - hegyi állomásnak mindenképpen Kékestető megtartása, amennyiben még valamilyen erőforrás marad a Bükk fennsíkon, vagy a Bakony középső részén egy további állomás telepítése ajánlott. Felállítottuk az állomások elhelyezésével kapcsolatos általános követelményeket. Részletes vizsgálatok történtek arra vonatkozóan, hogy a közvetlen környezet hogyan hat a meteorológiai elemekre, hogyan befolyásolja mérésüket. Alapvető fontosságú volt egyrészt, a mérőműszerek hatásterületének vizsgálata - a horizontális reprezentativitás kérdése - másrészt, a műszerek optimális magasságának a megállapítása - a vertikális reprezentativitás - is. Célzott mérőhálózatunk mérési programját, a mérési szinteket és a műszerezettséget a nemzetközi mérési programok tapasztalatai alapján (NitroEurope, FLUXNET) és a hazai éghajlati mérőhálózat ismeretében, állítottuk össze (Gyuró és Nagy, 26; Oncley, et al., 26; Barcza et al., 26). A nemzetközi áttekintés mellett, egyértelműen fontosnak tartottuk, hogy a mérőhálózat telepítését, hazai kutatási eredményeket felhasználó, megalapozó módszertani vizsgálatokkal támasszuk alá, melyek alapvetően a mikrometeorológiai kutatások (felszín közeli rétegek turbulens kicserélődési folyamatai) témaköréhez tartoznak. Ezen vizsgálatokkal azon kérdésekre is választ kaptunk, hogy a talajfelszín hatása hogyan és meddig befolyásolja az alapvető klímaparaméterek mérését, amely alapvető információul szolgált a szüksége mérési szintek meghatározásánál. A célzott mérőrendszer telepítési körülményei, illetve mérési programja, más országok mérőhálózataihoz képest gyakorlatilag tökéletes illeszkedést mutat Adatfeldolgozási stratégia: Az új mérőállomások az OMSZ adatgyűjtő és adatfeldolgozó rendszeréhez kapcsolódnak. Olyan terepi adatgyűjtő-tároló egységre van szükség (lehetőség szerint Campbell CR-5), ami a műszerek érzékenységéhez a legjobban igazodik. 3

4 A léghőmérséklet az egyik legalapvetőbb klímaparaméter, így a légkör klímájának változására vonatkozó megállapítások döntő többsége a hőmérsékleti adatsorok tanulmányozására támaszkodik. Nyilvánvaló, hogy a légkör klímájára vonatkozó reális kép kialakításához döntő fontosságú a léghőmérséklet mérések megbízhatósága. Méréstechnikai szempontból a léghőmérséklet mérések pontosságát alapvetően két tényező befolyásolja. Az egyik, az alkalmazott mérőszenzor mérési képessége, másrészről, a szenzorok elhelyezésére szolgáló árnyékolók milyensége, melyek egyrészt, védik a szenzorokat az időjárás viszontagságaitól, másrészt, kiszűrik a napsugárzás (rövid és hosszúhullámú komponensek) által okozott zavaró hatásokat. Az első tényező esetében aránylag egyszerű a megoldás, mivel a kereskedelmi forgalomban könnyen hozzájuthatunk a megfelelő méréspontossággal rendelkező hőmérő érzékelőkhöz (esetünkben kizárólag ellenállás hőmérők jöhetnek számításba). Egyértelmű tehát, hogy a léghőmérséklet mérések esetében a gyenge láncszemet az árnyékolók okozzák, így a mérőhálózatunk felépítésénél a megfelelő, legkisebb hibát okozó árnyékoló szerkezet kiválasztása meghatározó fontosságú a léghőmérséklet mérések megbízhatóságának biztosítása szempontjából. Ennek érdekében az OMSZ Marczell György Főobszervatóriumában egy célirányosan kiépített mérőhely létrehozása vált szükségessé, ahol összehasonlító méréseket végeztünk a különböző típusú és árnyékolójú mérőeszközökre vonatkozóan. A légkör klímájának változása szempontjából rendkívül fontos a csapadék mennyiségében bekövetkező változás tanulmányozása. Egyértelmű, hogy reális következtetéseket csak megbízható csapadék adatsorokból tudunk levonni, így a célzott mérőhálózat telepítését megelőző módszertani vizsgálatokban a csapadékmérések pontosságát célzó vizsgálatoknak mindenképpen helyet kellett kapniuk. Kevésbé közismert tény, hogy a csapadék mennyisége talán a legmegbízhatatlanabbul mérhető alapvető meteorológiai paraméter, egyrészt a jelentős területi változékonyságából másrészt, a mérőeszközök illetve a mérési körülmények által okozott hibából adódóan. A projekthez kapcsolódóan, a csapadékmérések megbízhatóságának növelése érdekében végzett módszertani vizsgálataink mindkét területet érintették. A célzott mérőhálózat mérőállomásain jellemzően a klasszikus meteorológia paraméterek felszín közeli méréseiből származó adatok állnak majd rendelkezésre, melyek főleg a légkör alsó, az emberi élettér által érintett részére szolgáltatnak információt. A napsugárzás mérések a lehetőségek más dimenzióját nyújtják a légkör állapotának nyomon követésére, mivel a felszínen mérhető különböző napsugárzási paraméterek értékeiben a felszín feletti teljes légoszlop optikai tulajdonságai meghatározó szereppel bírnak, így ezek a mérések egyértelműen pontosítják a légkör állapotára vonatkozó ismereteinket. A kékestetői napsugárzás mérő állomás feladata a közvetlen emberi tevékenységtől többé-kevésbé zavartalan légkör napsugárzásátbocsátóképességének nyomon követése. A légkör napsugárzás-átbocsátóképességét elsősorban az alapvető alkotógázok határozzák meg. Mivel ezek mennyisége hosszútávon gyakorlatilag változatlannak tekinthető, az átbocsátóképesség változását az ún. vendéganyagok okozzák. Ha a klímaváltozáshoz kapcsolódóan a légkör alsóbb rétegeinek átbocsátóképességében jelentkező változásokat szeretnénk nyomon követni, akkor alapvető, hogy tisztában legyünk a közvetlen légszennyezés hatásaitól zavartalanabb, felsőbb légrétegek átbocsátó képességében lezajló változásokkal. Mindezeket figyelembe véve határoztuk meg a kékestetői napsugárzás mérő állomás mérési programját. Törekedtünk arra, hogy a Kékestetőn alkalmazandó napsugárzás mérőeszközök megegyezzenek a budapesti mérőállomáson alkalmazottakkal, egyrészt, a mérőeszközök üzemeltetéséhez kapcsolódó tapasztalatok, másrészt, a mérések összehasonlíthatósága miatt. II. Részjelentés: A 27-es év a hároméves projekt második éve, melyben fő feladatként a kiemelt, illetve egy standard mérési programmal működő háttérklíma állomás telepítése, valamint a kékestetői napsugárzás mérő állomás mérési programjának bővítése szerepelt. 4

5 Összhangban a projekt 26-os jelentésével, a kékestetői napsugárzás mérő állomás mérési programjának bővítésekor beszerzésre kerültek az alábbi szenzorok és berendezések: - 1 db CH1 típusú, Kipp&Zonen gyártmányú pirheliométer - 1 db CM11 típusú, Kipp&Zonen gyártmányú piranométer - 1 db CG4 típusú, Kipp&Zonen gyártmányú pirgeométer - 1 db SPO2-L típusú, Middleton Solar gyártmányú 4 csatornás napfotométer - 1 db 2AP típusú, Kipp&Zonen gyártmányú napkövető - 1 db CR3 típusú, Campbell Scientific gyártmányú adatgyűjtő Ezzel párhuzamosan, a kékestetői és budapesti mérési adatsorok összevethetősége érdekében, a budapesti mérőállomás korábbi PIR típusú, Eppley gyártmányú pirgeométerét ugyancsak CG4 típusúra cseréltük, illetve a budapesti mérőállomáson is tervbe vettük egy SPO2-L típusú napfotométer beüzemelését. 27 év végére a fent említett berendezések mindegyike beszerzésre került, melyek után megkezdődhetett a berendezések beüzemeléséhez, működtetéséhez szükséges ismeretanyag elsajátítása. Tekintettel a téli időszak időjárási körülményeire a mérőrendszer külső körülmények közötti teszt üzemét csak 28 év tavaszán tudtuk megkezdeni. Sajnos a teszt üzem megkezdésekor szembesülni kellett azzal a ténnyel, hogy az ausztrál Middleston Solar által leszállított SPO2-L típusú napfotométer mindkét példánya hibás gyári beállítással érkezett, ami megakadályozta a mérőeszközök és ezen keresztül a teljes kékestetői napsugárzási mérőállomás operatív üzembe helyezését. A napfotométerek beállításánál jelentkező hibák kiküszöbölése még a jelentés elkészítésének időpontjában sem zárult le, így a kékestetői napsugárzási mérőállomás beüzemelését, illetve a budapesti napsugárzási mérőállomás mérési programjának bővítését igazoló mérési adatsorok bemutatására a 27-es szakmai jelentésben nem került sor. A pályázat 26-os szakmai jelentése alapján nyilvánvalóvá vált, hogy a mérőállomások helyszínének kijelölésekor az ország nyugati és keleti része kiemelten kezelendő, mivel az elmúlt 3-5 év hőmérséklet és csapadék viszonyaiban az ország ezen területein tapasztalhatók egyértelmű változások. Ezzel összhangban a 27-es célkitűzésben szereplő, bővített mérési programmal működő mérőállomás telepítésére a Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrumának Kismacsi Agrometeorológiai Obszervatóriumának területén került sor. A mérőhely kiválasztásánál a korábban említett szempontokon túl az Obszervatórium szakmai múltja, a meglévő és a közelmúltban teljes körűen felújított infrastruktúra és a mérések folyamatos felügyeletének lehetősége játszott döntő szerepet. A bővített mérési programmal működő debreceni mérőállomás mérési programja: egyrészt, energiaegyenleg mérésekre, másrészt, gradiens mérésekre (1 méteres mérőtorony) épül. Az energia egyenleg komponenseinek meghatározására alkalmazott mérőeszközök: - CSAT3 szónikus anemométer - LICOR LI75 H2O, CO2 koncentráció mérő - Vaisala HMP45D léghőmérséklet, légnedvesség érzékelő - Kipp&Zonen CMP11 és CMP6 piranométer - Kipp&Zonen CGP4 és CGP3 pirgeométer - Hukseflux HF1-SC talajhőáram mérő - Campbell Scientific CS616 talajnedvesség mérő - Campbell Scientific TVAC talajhőmérő - Campbell Scientific CR1 adatgyűjtő A debreceni mérőállomás mérési programjának másik fő egysége a 1 méteres mérőtorony, melyen 1, 2, 4 és 1 méter magasságban történnek mérések a léghőmérséklet, légnedvesség és 5

6 szélsebesség gradienseinek meghatározására. A 1 méteres mérőtornyon alkalmazott mérőeszközök: - Vaisala WAA151 szélsebesség mérő - Vaisala WAV151 szélirány mérő - EWS 1/1 DIN mérési képességű Pt1 hőmérő - EWS légnedvesség érzékelő - EWS PG2 súlyméréses csapadékmérő - Campbell Scientific CR1 adatgyűjtő - Campbell Scientific AM16/32A multiplexer A projekt tervezett mérési programjában szerepel, hogy a bővített és a standard mérési programmal működő mérőállomások csapadék mérései további 3-4, a mérőállomások meghatározott körzetébe telepített csapadékmérő helyek méréseivel egészülnek ki annak érdekében, hogy az egyik legfontosabb klímaparaméter a csapadék esetén a mérések ne pontszerű mérésekből, hanem valamiféle területi átlag alapján kerüljenek meghatározásra. A kismacsi mérőállomást körülvevő csapadékmérő állomásokból egyelőre csak a látóképi mérőállomás valósult meg. A bővített mérési programmal működő kismacsi mérőállomás mellett Debrecen-Látóképen egy standard mérési programmal működő mérőállomás telepítésére is sor került: A kismacsi mérőhely Debrecentől észak-északnyugati, míg látókép nyugati irányban helyezkedik el. A két mérőállomás közötti különbség kb.1-12 km. A város déli részén, a repülőtéren található az Országos Meteorológiai Szolgálat mérőállomása, így a három mérőhely mérési eredményeinek összehasonlításával pontosabb képet alkothatunk egy nagyváros alapvető meteorológiai paraméterekre gyakorolt hatásáról. A látóképi mérőállomáson alkalmazott mérőeszközök: - Vaisala WAA151 szélsebesség mérő - Vaisala WAV151 szélirány mérő - EWS 1/1 DIN mérési képességű Pt1 hőmérő - EWS légnedvesség érzékelő - EWS PG2 súlyméréses csapadékmérő - Campbell Scientific CR1 adatgyűjtő - Campbell Scientific AM16/32A multiplexer A kiemelt mérési programmal rendelkező mérőállomáson a mérések operatív módon március végétől, míg a standard mérési programmal működő mérőállomáson március elejétől indultak. A mérőállomások műszerezettsége a gradiens mérések esetében az OMSZ állomáshálózatában alkalmazott szenzorokra épül, a mérési pontosság, a műszerek kalibrálása és ellenőrzése illeszkedik az OMSZ minőségbiztosítási rendszeréhez. Ebben az esetben a mérőszenzorok kihelyezés előtti kalibrálása megtörtént, illetve a léghőmérséklet és légnedvesség esetében lehetőség van a mérőrendszer helyszínen történő teljes kalibrálására. E műszer együttest egészíti ki a nagypontosságú sugárzási, talaj és direkt árammérés. A nyers mérési adatsorok feldolgozását, azok megbízhatóságának és használhatóságának vizsgálatát az ELTE Meteorológia Tanszéke végezte el. E feladatok elvégzése során támaszkodtunk az ELTE Meteorológia Tanszék hazai és nemzetközi együttműködésben folyó mérési programjaira: (i) Az EU6 NitroEurope program résztvevőiként a bugaci mérőhely fejlesztési tapasztalataira (Nagy et al., 27) és a program keretében megvalósuló magyar-lengyel mikrometeorológiai mérési expedícióra (Poznan 28 június, az Európai Tudományos Alap ESF támogatásával); (ii) A Kelemenszéken (Kiskunsági Nemzeti Park) telepített automata, bővített programú mérőállomás adataira; (iii) A HungaroMars program keretében Utah-ban folyt mikrometeorológiai mérésekre; (iv) az Erasmus pályázat keretében a Bayreuthi Egyetem Mikrometeorológiai Tanszékén tett tanulmányútra, ahol az expedíciós mérésekben és a fluxusok 6

7 feldolgozásában sikerült újabb tapasztalatokat szerezni (Foken és Weidinger, 27); valamint, (v) A GVOP környezetfizikai laborfejlesztési pályázatán beszerzett és alkalmazott meteorológiai mérőműszerekkel folytatott mérésekre. Az adott beszámolási időszakra vállalt részfeladatok A pályázat beadásakor meghatározott feladatok Sor szám Részfeladat A részfeladat szakmai tartalma Közreműködő konzorciumi tagok feladat 3 db standard mérőállomás telepítése OMSZ feladat A háttérklíma állomások méréseire OMSZ alapozva a közvetlen környezet hatásait elemző vizsgálatok elvégzése feladat Optimális adatfelületek kidolgozása az OMSZ éghajlati adatbázisán az ELTE közreműködésével folyó alkalmazott éghajlati kutatásokhoz. A torony- és energiaháztartás mérések feldolgozása. Az új és az alapklimatológiai mérőrendszer adatainak összehasonlító vizsgálata. Az éghajlati adatok alkalmazása modellezési feladatokban (terjedés, alapszennyezettség, ökológiai és anyagáram), továbbá energetikai feladatokban (szél, napsugárzás). Az új mérőrendszer és az általa szolgáltatott adatok beépítése az ELTE meteorológus képzésébe (TDK és szakdolgozati témák, műszertan oktatás). ELTE A projekt végrehajtása során módosított feladatok Sor szám Feladat megnevezése 1. Módszertani vizsgálatok folytatása a léghőmérséklet árnyékolók okozta hiba felmérése érdekében 2. A háttérklíma állomások méréseire alapozva a közvetlen környezet hatásait elemző vizsgálatok elvégzése. 3. A Debrecen-Kismacs bővített mérési programmal működő és a Debrecen- Látókép mérőállomás folyamatos működtetése, kalibrálási és működés ellenőrzési feladatok ellátása. 4. Optimális adatfelületek kidolgozása az OMSZ éghajlati adatbázisán az ELTE közreműködésével folyó alkalmazott A feladat szerepel a III. munkaszakasz célkitűzései között? Többletfeladat, nem szerepel a III. munkaszakasz célkitűzései között A feladat része a III. munkaszakasz célkitűzéseinek. (5. részfeladat) Többletfeladat, nem szerepel a III. munkaszakasz célkitűzései között A feladat része a III. munkaszakasz célkitűzéseinek. (6. részfeladat) Feladat státusza Teljesült Teljesült Teljesült Teljesült 7

8 éghajlati kutatásokhoz. A torony- és energiaháztartás mérések feldolgozása. Az új és az alapklimatológiai mérőrendszer adatainak összehasonlító vizsgálata. Az éghajlati adatok alkalmazása modellezési feladatokban (terjedés, alapszennyezettség, ökológiai és anyagáram), továbbá energetikai feladatokban (szél, napsugárzás). Az új mérőrendszer és az általa szolgáltatott adatok beépítése az ELTE meteorológus képzésébe (TDK és szakdolgozati témák, műszertan oktatás). 5. A kékestetői napsugárzás mérő állomáshoz kapcsolódó beruházás bonyolítása, a telepítés végrehajtása 6. 2 db standard mérési programmal működő mérőállomás telepítésre történő előkészítése, a megfelelő mérőhelyek kiválasztása, a hosszú távú működtetéshez szükséges együttműködések kialakítása db standard mérési programmal működő mérőállomás telepítése. 8. A standard mérőállomások körül összesen 7 automata csapadékmérő telepítése súlyméréses elven működő, szélárnyékoló gallérral ellátott csapadékmérőkkel. A II. munkaszakaszból átütemezett 2.a részfeladat, nem szerepel a III. munkaszakasz célkitűzései között A feladat része a III. munkaszakasz célkitűzéseinek. (4. részfeladat) A feladat része a III. munkaszakasz célkitűzéseinek. (4. részfeladat) Többletfeladat, nem szerepel a III. munkaszakasz célkitűzései között Teljesült Részben teljesült, a terv 3 mérőállomás telepítését irányozta elő A telepítés nem teljesült. (az előkészítés igen) Teljesült A III. munkaszakaszban végrehajtott feladatok között többletfeladat, átütemezett feladat, illetve nem teljesült feladat is szerepel. A többletfeladatokhoz, egyrészt a már működő mérőállomások operatív működtetése, a rendszeres helyszíni ellenőrzések, kalibrálások végrehajtása, a mérési adatok feldolgozása és adatbázisba rendezése tartozik, másrészt, többletfeladatként jelent meg a bázis mérőállomások körüli, összesen 7 darab automata csapadékmérő telepítése. A csapadékmérők telepítése a pályázat beadásakor szerepelt a feladatok között, ám a jóváhagyott költségvetést figyelembe véve, ez a feladat kikerült a pályázat elfogadott feladatai közül. A későbbiek során, egyrészt, az OMSZ felszíni automata mérőhálózatának fejlesztése, az időjárási radarok csapadékmennyiség becslés korrekciójára alkalmazott eljárások irányából jelentkező igények miatt, másrészt, a pályázat eredeti célkitűzéseit figyelembe véve az a szakmai döntés született, hogy a csapadékmérők telepítése visszakerül a végrehajtandó feladatok közé, ezzel csökkentve a bázis állomások számát. Az átütemezett feladat alapvetően a telepítendő napfotométerek hibás gyári beállítását korrigáló garanciális javítás elhúzódásának a következménye. A határidőre nem teljesült feladat esetében a mérőállomások megfelelő helyszínének kiválasztásához kapcsolódó nehézségek okozzák a csúszást, melynek részletezésére a későbbiekben még kitérünk 8

9 Az adott beszámolási időszakban elkészült feladatok és elért eredmények I. Módszertani vizsgálatok folytatása a léghőmérséklet-mérések pontosságának növelése érdekében (1. sorsz. többletfeladat) A pályázat I. munkaszakaszában módszertani vizsgálatokat végeztünk a léghőmérséklet és a csapadékmérések megbízhatóságának növelése érdekében. Mivel a léghőmérséklet és a csapadék a legalapvetőbb klímaparaméterek, ezért ezen paraméterek esetében a pontosság alapvető fontosságú a megfelelő következtetések levonása szempontjából. A III. munkaszakaszban tovább folytattuk az I. munkaszakaszban megkezdett, a léghőmérő árnyékolók hatását vizsgáló méréseket és vizsgálatokat. Ebben nagy szerepe volt annak, hogy egy végzős V. éves meteorológus hallgató diplomamunka témájának választotta ezen vizsgálatokat. Az I munkaszakaszban az OMSZ Marczell György Obszervatóriumában kialakított mérőhelyen 29 júliusában indítottuk újra a méréseket, amely eredményeképpen közel egyéves, gyakorlatilag minden lehetséges időjárási helyzetet átfogó adatsorhoz jutottunk a különböző árnyékolók által okozott hiba nagyságának vizsgálatához. A vizsgálatok eredményeképpen jóval részletesebb képek kaptunk a problémáról, rávilágítva olyan tényezőkre is, melyekre korábban nem derült fény. Az alapvető árnyékoló típusok által okozott hibákat összefoglaló eredményeket az 1. táblázatban láthatjuk. Eltérési hibaküszöbök [ºC] T3 Mesterségesen szellőztetett T4 Tányéros árnyékoló T9 Hagyományos hőmérőház ±,1 ºC 7,3 25, 41,5 ±,5 ºC,1,9 7,1 +,1 ºC 4,4 15,6 33,8 -,1 ºC 2,9 9, 7,8 1. táblázat: A különböző főbb árnyékoló típusok esetén az egyes küszöbértékekhez tartozó eltérések %-os arányai Az árnyékolók által okozott hiba nagysága alapvetően két paramétertől, a szélsebességtől (WS) és a napsugárzás erősségétől (GR) függ. Ezen tényezők hatását az 1. ábra szemlélteti. 9

10 1. ábra: A szélsebesség és a globál sugárzás hatása a hagyományos hőmérőház által okozott hiba nagyságára A III. munkaszakaszban folytatott módszertani vizsgálatok eredményeire alapozva az OMSZ mérőhálózatában, illetve a háttérklíma hálózatunkban használatos hőmérő árnyékolókra olyan, a gyakorlatban is használható formulát sikerült kidolgoznunk, amely segítségével nagyrészt korrigálható az árnyékolók által okozott hiba. A formula kidolgozásánál bevezettük a normált globál sugárzást (az aktuális érték és az abban az időszakban mérhető maximális sugárzás aránya) és a normált szélsebesség (a szélsebesség értékét súlyoztuk a nap iránya és az aktuális szélirány által bezárt szög értékével) fogalmát. A hagyományos hőmérőház által okozott hiba nagysága és az említett új paraméterek közötti összefüggést a 2. ábrán láthatjuk. 2. ábra: A mérési hiba csoportosításának eredményei a normált globál sugárzás és a normált szélsebesség függvényében 1

11 A kidolgozott formulát alkalmaztuk az OMSZ Debrecen-Reptér és a háttérklíma hálózat Debrecen-Kismacs mérőállomásain a 29-es évben mért havi átlaghőmérsékleti adatsorok korrigálására, melynek eredményét a 3. ábra mutatja A 3. ábrán látható eredmények egyértelműen rávilágítanak arra, hogy a megfelelő léghőmérőárnyékoló alkalmazása alapvető fontosságú a hőmérsékleti adatsorok pontos értelmezésénél. Morvai Krisztián végzős meteorológushallgató, Az árnyékolók hatása a léghőmérsékletmérések és a hosszú távú adatsorok megbízhatóságára című diplomamunkáját jeles eredménnyel védte meg az Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Karának Meteorológiai Tanszékén.,25,2,15 Eltérések [ C] Debrecen-Reptér Debrecen-Kismacs,1, Hónapok 3. ábra: A különböző léghőmérő-árnyékolókkal mért havi átlaghőmérsékletekben a korrekciós eljárás által számított hiba nagysága 29-ben II. A Debrecen-Kismacs és a Debrecen-Látókép mérőállomások működtetése (3. sorsz. többletfeladat, a 2. sorsz. 5. részfeladat és a 4. sorsz. 6. részfeladat) A pályázat II. munkaszakaszában került sor a Debrecen-Kismacs, bővített mérési programmal működő, illetve a Debrecen-Látókép mérőállomások telepítésére. A mérőállomások operatív működése lényegében egy időben, 28. március-áprilisában kezdődött, és azóta a mérések zavartalanul, nagyobb fennakadások nélkül folynak. A pályázat III. munkaszakaszában a feladat ezen állomások folyamatos működésének fenntartása, a szükséges helyszíni ellenőrzések, kalibrálások elvégzése, valamint a mérési adatokat tartalmazó rendezett adatbázis folyamatos bővítése. Az említett feladatok a pályázat III. munkaszakaszában maradéktalanul teljesültek. A mérőállomások helyszíni ellenőrzésére - eltekintve 1-2 esettől - jellemzően 1-2 hónapos gyakorisággal került sor. Meg kell említeni, hogy 29 év második felétől biztosított a mérőállomások közvetlen internetes elérése, így a mérőállomások működésének ellenőrzése, illetve az adatletöltés távolról is lehetséges. A Debrecen-Kismacs, bővített mérési programmal működő mérőállomáson 2 mérőrendszer működik párhuzamosan. Az egyik mérőrendszer esetében 4 különböző magasságban 1, 2, 4 és 1 méteren történik a léghőmérséklet, légnedvesség és szélsebesség mérése, amely kiegészül a napsugárzási egyenleg 4 komponensének, a csapadék, valamint a talajban tárolódó hőmennyiség meghatározását célzó talajhőmérséklet, talajnedvesség és talajhőáram mérésekkel. Ezen mérőrendszer alapvető funkciója a talajfelszín energiaegyenlegét alapvetően meghatározó sugárzási egyenleg, a talajban tárolódó hőmennyiség, valamint a szenzibilis és latens hőáramok gradiens módszerrel történő meghatározása. A mintavételezés gyakorisága ezen mérőrendszer esetében 3 másodperc, míg az átlagolási gyakoriság 1 perc. A másik mérőrendszert alapvetően két mérőeszköz alkotja, egy háromdimenziós szónikus anemométer, valamint egy nedvesség és CO2 koncentrációmérő berendezés. 11

12 Az említett eszközök Eddy-korrelációs módszerrel direkt áramméréseket végeznek a szenzibilis és a latens hőáramok meghatározására. Ezen mérőrendszer esetében a mintavételezési (.1 másodperc) és átlagolási (3 perc) gyakoriság jelentősen eltér az előző mérőrendszer esetében alkalmazott gyakoriságoktól, ezért a két mérőrendszer adatait két független adatgyűjtő végzi. A mérések folyamatosságát szemlélteti a Debrecen-Kismacs 1, 2, 4 és 1 méteres, valamint Debrecen-Látókép 2 és 1 méteres szintjeinek havi átlagos hőmérsékleti értékeit tartalmazó 4. ábra C Havi átlag hőmérséklet Kismacson 1 m 2 m 4 m 1 m C Havi átlag hőmérséklet Látóképen 2 m 15 1 m ábra A hőmérsékleti adatsorok más szempontból is figyelemre méltóak. A pályázat segítségével megvalósult mérőállomások, kiegészülve az Országos Meteorológiai Szolgálat Debrecen-Reptér mérőállomás adatsoraival, rávilágítanak a lokális hatások hőmérsékleti adatsorokra gyakorolt hatására. A három mérőállomás (1. kép) gyakorlatilag három fő égtáj irányában helyezkedik el a várostól. 1. kép: 12

13 Eltérő mérési környezettel rendelkeznek: míg a reptér esetében a mérések egy nagyterületű sík, mezőgazdasági műveléstől mentes, jelentős méretű beton felszín közelében zajlanak; addig Kismacsnál a sík felszín részben nagyterületű természetes növénytakaróval (rét) fedett, részben mezőgazdasági művelés alatt áll, a látóképi mérőhely környezetében pedig a mezőgazdasági művelés a jellemző. Itt kell megjegyezni, hogy a mérések méréstechnikai szempontból történő megbízhatóságára maximális figyelmet fordítottunk, ami alapvetően a mérőrendszerek rendszeres kalibrálását, valamint a mérési körülmények folyamatos ellenőrzését jelenti. Kismacs esetében a mérések kezdete óta 97.8 %-os az adatrendelkezésre állási mérőszám, míg Látóképen gyakorlatilag egyetlen adatkimaradás sem volt. Természetesen a nyers mérési adatsorok a rendszeres kalibrálás eredményeivel korrigálásra kerültek. A három mérőállomás 2 méteren mért havi adatsorait bemutató 5. ábra egyértelműen tükrözi a lokális hatásokat. A várostól déli irányban elhelyezkedő Debrecen-Reptér havi átlaghőmérséklet értékei, jellemzően.3-.5 C fokkal magasabbak a város északi szélén lévő kismacsi állomásénál. Ezek az eltérések a nyári időszakban kifejezettebben jelentkeznek. Vegyesebb az összkép Látókép esetében, mivel a havi átlaghőmérséklet adatsorok, összehasonlítva a másik két állomás adatsoraival, egyfajta éves menetet mutatnak. Télen a három mérőállomás közül jellemzően Látóképen tapasztalhatjuk a legalacsonyabb értékeket, míg főleg a nyári időszakban Látókép havi átlagai általában közel azonosak a reptéri adatsorokkal. O C 25 A léghőmérséklet havi átlagai Debrecen-Reptér Debrecen-Kismacs Debrecen-Látókép 5. ábra: A három mérőállomás 2 m-en mért léghőmérsékleteinek havi átlagai Magyarország klímájának hosszú távú nyomon követésére az OMSZ mérőhálózatában az egyik homogenizált adatsorral rendelkező mérőállomás Debrecen, ahol jelenleg a reptéren folynak a mérések. A hőmérsékleti adatsorok homogenizálása általában jelentős mértékben javítja az adatsorok egységes kezelhetőségét, ám méréseink egyértelműen rávilágítanak arra a tényre, hogy a lokális hatások és főleg az időben változó lokális hatások minimalizálása alapvető fontosságú ahhoz, hogy a léghőmérséklet, mint alapvető klímaparaméter esetében a jövőbeni folyamatok megítélésében helyes következtetéseket vonjunk le. Ez a tény, vagyis az időben változó lokális hatásoktól mentes mérőhelyek kiválasztása a célzott mérőhálózat megvalósítása során olyan kihívást jelentett, melynek nehézségeit a pályázat kezdetekor nem tudtuk pontosan felmérni, és amely nehézségek sajnos csúszást okoztak a pályázat eredetileg tervezett futamidejéhez képest. A Debrecen környéki mérőállomások több mint kétéves adatsorai egy másik érdekességre is rávilágítanak. A kismacsi és a látóképi mérőállomáson 2 és 1 méteres magasságban is folynak mérések, amely adatsorok esetében a havi átlaghőmérsékletek különbségeit a 6. ábrán láthatjuk. A két ábrát tekintve világosan látszik, hogy a 1 méteres magasságban mért havi átlagértékek esetében lényegesen jobb egyezés mutatkozik, mint a 2 méteres magasságban mért adatsorok esetében, vagyis 1 méteren a felszín, illetve az időben változó felszín (mezőgazdasági művelés, albedo) léghőmérsékletre gyakorolt hatása már jelentősen csökken. Ebből levonható az a 13

14 következtetés, hogy a célzott mérőállomások esetében mindenképpen indokolt a 1 méteres magasságban történő léghőmérséklet mérés. O C,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8 Látókép-Kismacs 1 m O C,8,6,4,2 -,2 -,4 -,6 -,8 Látókép-Kismacs 2 m ábra: Látókép és Kismacs havi átlaghőmérsékleteinek különbségei 2 és 1 m-en Az említett eredményekre tekintettel, a jövőben az OMSZ automata mérőhálózatában is indokolt lehet néhány mérőállomáson, első lépésként mindenképpen a Debrecen-Reptér mérőállomáson, a mérési program kibővítése a 1 méteres magasságban mért léghőmérséklettel. Az említett eredményekre tekintettel, mindenképpen indokolt a Debrecen környezetében lévő mérőállomások adatsorainak a fentiekben részletezett szempontok szerinti további vizsgálata. A Debrecen-Kismacs bővített mérési programmal működő mérőállomáson, ahogy korábban már említettük, egy másik, önálló mérési programmal működő mérőrendszer is üzemel, alapvetően a szenzibilis és latens hőáramok Eddy-korrelációs módszerrel történő meghatározására. A mérések ebben az esetében is 28 áprilisában kezdődtek. A működtetését nagyban megkönnyítette, hogy 29 közepétől lehetőség nyílott a mérőrendszer internetes elérésére, lehetővé téve a mérési adatok Budapestről történő folyamatos ellenőrzését és legyűjtést, biztosítva a közel 1 %-os adatrendelkezésre állást. Az Eddy korrelációs módszerrel történő direkt árammérések egyrészt hiányt pótolnak, mivel a felszín energiaegyenleg alapvető komponenseinek - ezen belül a szenzibilis és latens hőáramok - operatív meghatározása az OMSZ korábbi mérési gyakorlatának nem képezte részét. Másrészről a Debrecen-Kismacs mérőállomáson a két mérőrendszer párhuzamos működése lehetőséget biztosít azon vizsgálatokra, melyek alapján összehasonlítható a szenzibilis és latens hőáramok meghatározása a direkt árammérésekkel, illetve az ún. gradiens módszer segítségével. A teljes vizsgálati anyagot, melyben összegezzük azt a módszerfejlesztési tevékenységet, amely alapján a Campbell fluxusszámító program utófeldolgozását végeztük (Törék, 29, Nagy et al., 21, Weidinger et al. 28b, 21) az 1. Melléklet tartalmazza. A jelentés ezen részébe csak néhány fontosabb eredményt és következtetést emeltünk be, melyek egyrészt a módszertani fejlesztés, másrészt a folyamatos mérések eredményeit mutatják be. 14

15 - Módszertani fejlesztések: Az utófeldolgozást a saját fejlesztésű program adta lehetőségek alapján végeztük el (Barcza, 21, Weidinger et al., 22, Maunder és Foken, 24), mely tartalmazza: i.) a kétdimenziós (2D) koordináta-rendszer forgatást az impulzusáram meghatározásában, ii.) a Moore féle spektrális korrekciót az impulzus (τ), a szenzibilis (H) és a latens (LE) hőáramra, valamint a szén-dioxid áramra (F CO2 ). A teljes korrekció a gyári programból számított Schotanus és Webb korrekció, valamint az utófeldolgozás hatását a 7. ábra szemlélteti 28. májusára (Törék, 29, Nagy et al., 21). A nagyobb impulzusáramok (τ) a koordináta-rendszer forgatás hatását mutatják. A korrekciók alig változtatják a szenzibilis hőáramot (H), míg a latens hőáramnál a nappali órákban meghaladják a 15%-ot, amiből a Moore korrekció 6-8%. 7. ábra. A nyers és a korrigált τ momentum áram (fent), H szenzibilis (középen) és LE latens hőáram átlagos napi menete, 28. május. A fejlesztés következő lépése a gyári adatfeldolgozó program módosítása: i.) a nyers adatok hibaszűrése, ii.) lineáris trendszűrés, iii.) a teljes kovariancia mátrix kiírása (3 szélkomponens, 15

16 hőmérséklet, nedvesség, CO 2 -koncentráció), iv.) a teljes 2D koordináta-rendszer forgatás, s ennek felhasználásával a beépített, eddig is alkalmazott korrekciók számítása, v.) a Moore féle spektrális korrekció beprogramozása a CR3 adatgyűjtőbe. - Folyamatos mérések eredményei A következőkben az adatellenőrzés utáni súrlódási sebesség és energiamérleg komponensek félórás átlagolási idejű adatsorait mutatjuk be 21 első félévére (pontosabban az első 18 napra). A súrlódási sebesség (u * ) félórás idősorát a 8. ábrán láthatjuk. Az adathibák száma 2 alatti. A várakozásnak megfelelően szoros kapcsolat van a szélsebesség (mind a szonikus U szonikus, mind a profilmérésekből kapott) és a súrlódási sebesség (u * ) között, amit a júniusi adatokon szemléltetünk (9. ábra). A korrelációs együttható négyzete,9 feletti. Megjegyezzük azonban, hogy az u * és az U szonikus közötti kapcsolatot megadó egyenlet függ az évszaktól (a felszíni érdesség változása miatt) és a stabilitási viszonyoktól u* [m/s] A súrlódási sebesség menete ( ) Nap 8. ábra. A súrlódási sebesség menete 21 első félévében u* [m/s] y =.116x R 2 = V szonikus [m/s] ábra. A szonikus szélsebesség és a súrlódási sebesség kapcsolata (21. június) Az energiamérleg komponenseket (Rn, G, H, LE) a 1. ábrasor mutatja. A talajba jutó hőáramot a talajparaméterek, a felső 6 cm-es talajréteg hőmérséklete és talajnedvessége, illetve a mélyebb talajrétegekbe jutó hőáram (3 hőárammérő lapka átlaga) alapján számítottuk ki. A félórás átlagos értékeket közöljük. A sugárzásegyenleg legnagyobb félórás adatai 6 W/m 2 felettiek (Rn minimális értéke 87 W/m 2, maximális értéke 682 W/m 2 ). Érdekesen alakul a talajhőáram menete is. 16

17 A 6 cm mélyen elhelyezett 3 szenzor közül kettő közel azonos értéket mutat, míg a harmadik lapka nagyobb napi ingást mutat, ami nem az önkalibráló műszer hibája, hanem a talaj inhomogenitásából származik (külön ábrát nem mutatunk). A legkisebb talajba jutó hőáramok 6 W/m 2 alattiak, a legnagyobbak megközelítik a 16 W/m 2 értéket Rn [W/m 2 ] A sugárzásegyenleg napi menete ( ) Nap G [W/m 2 ] A talajba jutó hőáram menete ( ) Nap 4 3 H [W/m 2 ] A szenzibilis hőáram menete ( ) Nap 4 3 LE [W/m 2 ] A latens hőáram menete ( ) ábra. A sugárzásmérleg komponensek 21. első félévben a talajadatok, a sugárzásmérések, illetve a Campbell adatgyűjtő programja alapján. Az átlagértékekre igaz, hogy a talajba jutó hőáram a sugárzásegyenleg hozzávetőlegesen 1%-a (a mi esetünkben ez a két szám 63,8 W/m 2 6,2 W/m 2 ) az egyes esetekben és napszakokban Day 17

18 azonban jelentős eltérések vannak. Ezért is fontos az ilyen nagypontosságú mérések folyamatos végzése, illetve a parametrizációs eljárások javítása. A szenzibilis hőáram (H) maximális értékei 2 W/m 2 körüliek. A latens hőáram (LE) átlagértéke nagyobb, mint a szenzibilis hőáramé (H). Nyáron a nappali órákban találkozunk 3 W/m 2 feletti áramokkal is. Ez hangsúlyozza a párolgás fontosságát az energiamérlegben, s így a mezőgazdasági alkalmazásokban (növénytermesztés, öntözés, aszálystratégia). Az éjszakai és a hajnali órákban ritkán találkozunk jelentős negatív latens hőárammal (páralecsapódás). Ez az eddy-kovariancia mérések tipikus hibája. Ezért végzünk nedvesség profilméréseket és ezért használjuk a levélnedvességmérő szenzor adatait (harmat, vagy dérképződés ideje). Az éjszakai nedvességáram pontos becslése, a harmat és dérképződés modellezése fontos alapkutatási feladat (Hadvári, 29), amihez a mérőrendszer az ellenőrzött adatbázist biztosítja Δ [W/m 2 ] Az energiamérleg lezárási tag napi menete ( ) Nap 11. ábra. Az energiamérleg lezárási hibája (Δ) 21. első félévében. Az energiaháztartás lezárási hibáját a 11. ábra szemlélteti. Az egyes félórák értékei legtöbbször 5 W/m 2 és 1 W/m 2 közöttiek. Nappal általában pozitívak, éjjel negatívok. Tökéletes lezárást nem várhatunk. Nézzük például a nappali eseteket! A konvektív folyamatokat a besugárzás vezérli, ami megjelenik a sugárzásegyenleg és a hőáramok közötti fáziskésésben, vannak ezen kívül olyan rendezett mozgások pl. termikek, amelyek szintén részt vesznek a felszín-légkör kölcsönhatás rendszerben, s hatásukat lokális advekció nem tudja mérni a rendszer. Éjszaka a gyenge turbulens kicserélődés, a reggeli órákban a határréteg vastagság hirtelen növekedése okoz problémát (nem teljesül az áramszámításban alkalmazott stacionaritási feltétel). A mérőrendszer lezárási hibája (az eredeti Campbell program alkalmazásával) 88%, míg a korábban említett Moore féle spektrális korrekció alkalmazásával 91% körüli, amely a nemzetközi szakirodalom alapján igen jó értéknek számít, amely bizonyítja a mérőrendszerünk működésének megbízhatóságát. A mérések bemutatását a szén-dioxid fluxus zárja (12. ábra). A gyári adatfeldolgozó program eredményeit szemléltetjük. Jól látszik a vegetáció aktivitása, a fotoszintézis évszakos és napszakos változása. A folyamatosan végzett CO 2 koncentráció és fluxusmérések jól illeszkednek a debreceni Agrometeorológiai Obszervatórium hosszútávú CO 2 méréseihez, de hozzájárulhatnak a debreceni ATOMKI-ban folyó C 12 /C 14 izotóparány mérések értelmezéséhez is. 18

19 1 A szén-dioxid (CO 2 ) áram menete ( ) CO2 Flux [mg/m 2 s] Nap 12. ábra. A CO 2 fluxus (F CO2 ) menete 21. első félévében a Campbell adatfeldolgozó programjával (Moore korrekció nélkül). III. A budapesti és kékestetői mérőállomás napsugárzás mérési programjának korszerűsítése, bővítése (5. sorsz. a II. munkaszakaszból átütemezett 2.a részfeladat) A légkör átbocsátó képességének hosszú távú nyomon követése jelzésértékű a földi klíma állapotában bekövetkezett változásokra. A nyomon követését célzó mérések bizonyos mértékben átfogóbb képet adhatnak a klímaváltozással kapcsolatosan, mivel ezek a mérések a teljes légkörben lezajló változásokat mutatják, vagyis egyfajta integrált hatást jeleznek, szemben a földfelszín közelében végzett egyéb meteorológiai mérésekkel, melyekre a lokális hatások esetenként erősen rányomják bélyegüket. Azt, hogy egy adott pillanatban hogyan alakul a légkör sugárzásegyenlege egy tetszőleges mérési pont felett, a légkör optikai vastagsága határozza meg, amely a sugárzásátvitel egyik legfontosabb alapmennyisége. Mivel a légkör alapvető alkotógázainak mennyisége hosszútávon gyakorlatilag változatlannak tekinthető, az optikai vastagság változásáért a légkörben lévő vendéganyagok a felelősek. A vendéganyagokról viszont tudjuk, hogy számottevő hatásuk a legalsó légrétegben van, így a legalsó légréteg sugárzás átbocsátási tulajdonságainak változása kulcsfontosságú kitűzött céljaink szempontjából. Ha a klímaváltozáshoz kapcsolódóan a légkör alsóbb rétegeinek átbocsátóképességében jelentkező változásokat szeretnénk nyomon követni, akkor először is pontosan ismernünk kell a közvetlen légszennyezés hatásaitól lényegesen mentesebb, felsőbb légrétegek átbocsátóképességében lezajló változásokat. Ha a szennyezés szempontjából perturbálatlan légkörsugárzás átbocsátási tulajdonságait akarjuk megismerni, akkor olyan helyen kell méréseket végeznünk, amely már fölötte van a légkör legszennyezettebb legalsó rétegének. Magyarországon a választható tengerszint feletti magasságok eléggé limitáltak, lévén 115 m magas az ország legmagasabb pontja (Kékes). Mivel az Országos Meteorológiai Szolgálat kékestetői mérőállomása az említett mérések szempontjából, mind infrastruktúra, mind egyéb szempontok tekintetében maximálisan megfelelő, és miután az esetek többségében a szennyezőanyagok magasság szerinti eloszlása olyan, hogy 8-9 m fölött már nincs belőlük számottevő mennyiség, ezért a kékestetői mérőállomás kifejezetten megfelelőnek tekinthető céljaink megvalósításához.. A Budapest-Pestszentlőrinc mérőhelyen az ott működő főobszervatórium és légkörfizikai intézmény léte nyilvánvalóan eleve biztosítja az infrastukturális feltételek meglétét. Pestszentlőrinc elhelyezkedéséből már az is elég nyilvánvaló, hogy szennyezettség szempontjából is megfelel a feltételeknek, de ennek bizonyítására pont a szóban forgó optikai áteresztési vizsgálatok alapján tudunk kimutatással szolgálni. Az obszervatóriumban 1996 óta folyik spektrális napsugárzás-mérés. A spektrális irradianciákból minden egyes alkalmasan választott 19

20 hullámhosszon kiszámításra kerülnek az aeroszol optikai mélység értékek (az aeroszol optikai mélységet, mint fizikai mennyiséget és a meghatározására alkalmas hullámhosszokat részletesen ismertetjük a 2. Melléklet pontjában). Jól ismert tény hogy, ha egy mérőhelyen az 5 nmes aeroszol optikai mélység hosszú távra átlagolt ( klimatikus ) értéke eléri, vagy meghaladja a,3 értéket, akkor a hely ipari vagy belvárosi jellegűnek tekinthető aeroszol terhelés szempontjából. Ha ez az érték nem haladja meg a,2 értéket, akkor az adott hely vidéki ( háttér ) jellegűnek számít. A pestszentlőrinci obszervatóriumra ez az érték,28 és,29 közöttinek adódott az 1996 óta tartó spektrális mérésekből számítva, tehát a kívánt feltétel teljesül. A fentiekben ismertetett lehetőségek miatt szerepel a pályázat célkitűzései között az Országos Meteorológiai Szolgálat budapesti és kékestetői mérőállomásán folyó napsugárzás-mérési program korszerűsítése, bővítése. A korszerűsítés, bővítés a budapesti mérőállomáson egyrészt egy SPO2 típusú napfotométer (2. kép) üzembe helyezését, illetve a korábban is működő mérőeszközök, adatgyűjtő berendezések megújítását jelenti.( kép) 2. kép 3. kép 4. kép Kékestető esetében a korábbi mérési program bővítése jelenti a pályázathoz kapcsolódó feladatot, melyhez kapcsolódóan egy intelligens napkövetőn került elhelyezésre egy SPO2 típusú napfotométer, egy Kipp@Zonen CH1 típusú pirheliométer és egy CG4 típusú pirgeométer. (5. kép) Az adatgyűjtést és az adatfeldolgozást itt is egy Campbell CR3 típusú adatgyűjtő végzi. (6. kép) 2

21 5. kép 6. kép A pályázati feladattervben az említett fejlesztések a II. munkaszakaszban szerepeltek, ám az SPO2 napfotométerek esetében a gyártó ausztrál cég hibás beállítással és szereléssel szállította az eszközöket, melyek garanciális javítását a gyártó cég csak hosszas huzavona után teljesítette, jelentős csúszást eredményezve az említett fejlesztésekben. A 13. és 14. ábrán a főbb sugárzási paraméterek, illetve a különböző hullámhosszakon mért optikai mélység napi menete látható Budapest és Kékestető esetében. A két mérőállomás megfelelő ábráinak összehasonlítása egyértelműen mutatja a közel 1 km-es alsó légréteg sugárzásmódosító hatását, amely a kékesi direkt sugárzás magasabb és a légköri visszasugárzás alacsonyabb értékeiben illetve az aeroszol optikai mélység esetében, főleg a nagyobb hullámhosszakhoz tartozó alacsonyabb értékeiben jelentkezik. A főbb sugárzási paraméterek napi menete Budapesten, W/m 2 1 direkt sug. globál sug. 8 lékör visszasug optikai mélység,35,3,25,2,15,1,5 Aeroszol optikai mélységénak napi menete Budapesten, nm 5 nm 675 nm 862 nm idő idő 13. ábra A főbb sugárzási paraméterek napi menete Kékestetőn, W/m 2 1 direkt sug. globál sug. 8 légkör visszasug optikai mélység,25,2,15,1,5 Az aeroszol optikai mélységének napi menete Kékestetőn, nm 5 nm 675 nm 862 nm idő idő 14. ábra 21

22 A mérési adatsorokra épülő és a jövőben operatív módon alkalmazott eljárások ismertetését a 2. Melléklet tartalmazza. A budapesti mérőállomás korszerűsítése és bővítése lehetővé tette, hogy csatlakozzunk a BSRN (Baseline Surface Radiation Network) mérőhálózathoz, amely célkitűzésként szerepelt a pályázati feladatok között. A Baseline Surface Radiation Network 1992-ben jött létre a World Climate Research Programme gondozásában azzal a céllal, hogy összefogja a Földön végzett, napsugárzással kapcsolatos méréseket. A BSRN által létrehozott adatbázis számos tudományterületen kiválóan használható, a WCRP által indított és más tudományos projektek keretein belül egyaránt. A BSRN a ma elérhető legjobb minőségű adatok egybefogására törekszik, így megfelelő alapot biztosít például a sugárzási komponensek monitorozásához, a műhold-felvételekre támaszkodó felszíni sugárzási áram mérések hitelesítéséhez, vagy a klímamodellek eredményeinek mérésekkel való összevetéséhez, lokális sugárzásklimatológiai modellek fejlesztéséhez is. Az adatgyűjtés elsősorban a felszíni rövid- és hosszúhullámú sugárzási komponensek adataira koncentrál, miközben a résztvevő állomásoktól számos egyéb releváns paramétert is kérnek, mint például az állomásokra vonatkozó földrajzi adatokat, vagy a sugárzásmérésekkel egyidőben megfigyelt további, a légkör állapotát leíró paramétereket. Az adatok gördülékeny továbbításának érdekében a BSRN a részletes dokumentációk, leírások mellett megbízható, en elérhető személyes segítségnyújtást is biztosít a programban résztvevő állomások számára. A hálózat jelenleg 51 aktív állomásról gyűjti be az adatokat (az állomások listája ezen a webhelyen megtekinthető: mely lista hamarosan a budapesti mérőállomással is bővülni fog. IV. Mérőállomások és csapadékmérő automaták telepítése az ország középső és nyugati területén (6. és 7. sorsz. 4. részfeladat, valamint 8. sorsz. többletfeladat) A pályázat első munkaszakaszához kapcsolódó vizsgálatok alapján az elmúlt évtizedek léghőmérséklet és csapadék adatsorai egyértelműen az ország nyugati és keleti területein mutatják a legjellegzetesebb trendeket, ami egyben kijelöli az ország azon régióit, ahol a mérőállomások telepítése a leginkább indokolt. Az említett nyugati és keleti régió mellett egy harmadik területen az ország középső régiójában is tervbe vettük egy mérőállomás telepítését, melyet alapvetően a terület aszályossága indokol. Az említett mérőállomások telepítésével és működtetésével olyan mérési adatokhoz juthatunk, melyek a leghitelesebben rögzítik és követik nyomon az adott területek klímáját jellemző meteorológiai paramétereket. A mérések hitelességét két tényező biztosítja, egyrészt a mérési program, ami részletesebb és újszerűbb, mint az OMSZ jelenlegi földfelszíni mérőhálózatában alkalmazott mérési program, másrészt a mérési adatok hitelességét döntő mértékben befolyásolják a mérési körülmények, amely körülmények megfelelő biztosítása a vártnál jóval nagyobb kihívást jelentett a projekt megvalósítása során. Ahhoz, hogy az említett mérőhelyeken egyértelműen a háttérklíma változásából eredő hatásokat tudjuk kimutatni, minimalizálni kell a mérőhely időben és térben változékonyabb lokális hatásainak szerepét, amely hatásokra a Debrecen környéki mérőállomások hőmérsékleti adatsorainak elemzése egyértelműen rávilágított. Szakmailag célszerű ezért lehetőleg minél nagyobb sík, emberi tevékenység - mind a mezőgazdasági művelés, mind egyéb tevékenység - tekintetében érintetlen, természetes növénytakaróval borított felszínt választani a mérőállomások telepítésére. A szakmai szempontok mellett egyéb szempontokat is figyelembe kellett venni, ilyen a mérőhely áramellátásának biztosítása, a terület állami tulajdonjoga, a mérőállomás megközelíthetősége akár nehéz időjárási körülmények között is, valamint a minimális emberi felügyelet megléte. A két 22

23 szempontrendszer maradéktalan teljesítése tapasztalataink szerint gyakorlatilag lehetetlen és még az elfogadható mértékű kompromisszumos megoldások elérése is időt, nagyfokú türelmet és kitartást igényelt. A mérési körülményekre vonatkozó elvárásoknak Magyarországon leginkább a nemzeti parkok, katonai, polgári illetve sportrepülőterek felelhetnek meg, ám a nemzeti parkok esetében a természetvédelmi, míg a repülőterek esetében a repülésbiztonsági és egyéb hatósági szempontok olyan súllyal szerepelnek, amely miatt időként teljes reménytelenség övezte a mérőállomások telepítéséhez szükséges, még az erősen kompromisszumos feltételek biztosítását is. Végül a lehetőségek közül a nemzeti parkokkal, ezen belül a Kiskunsági Nemzeti Parkkal, a Fertő-Hansági Nemzeti Parkkal, illetve a Nyugat-Dunántúli Környezetvédelmi Felügyelőséggel sikerült olyan együttműködést kialakítani, melyek, igaz kompromisszumok árán, de biztosítják a mérőállomások telepítéshez szükséges feltételeket. Magyarország klímaviszonyainak hiteles nyomon követése érdekében az Országos Meteorológiai Szolgálat és a nemzeti parkok között létrejött kapcsolat mindenképpen előremutató és újszerű, mivel ilyen típusú együttműködés korábban nem volt az említett szervezetek között. A projekthez kapcsolódó feladatok megvalósítása mutatott rá egyértelműen ezen együttműködés szükségességére és nyilvánvaló mivoltára, amely a jövőben természetesen már tovább bővíthető, akár az OMSZ és a természetvédelem felügyeletét ellátó Környezetvédelmi Minisztérium hathatós támogatásával is megerősítve. Annak ellenére, hogy a mérőrendszerek az OMSZ pestlőrinci telephelyén már hónapok óta szinte minden részében telepítésre előkészítve állnak (7. 8. kép), a konkrét telepítésre a projekt záró időpontjáig nem került sor. A Kiskunsági Nemzeti Park területén a telepítésre a kijelölt helyszínen, a földalapú támogatási rendszer miatt csak szeptember 1 után kezdhetjük el a telepítési munkálatokat, míg a Fertő-Hansági Nemzeti Park területén lévő KÖFE mérőállomás kerítését a nemzeti park szürke marha állománya oly mértékben tette tönkre, hogy annak javítása előtt a mérőrendszerünk telepítése nem biztonságos. 7. kép 8. kép 23