A Fertő tó magyarországi területén mért vízkémiai paraméterek elemzése többváltozós feltáró adatelemző módszerekkel

Átírás

1 A Fertő tó magyarországi területén mért vízkémiai paraméterek elemzése többváltozós feltáró adatelemző módszerekkel Magyar Norbert Környezettudomány M. Sc. Témavezető: Kovács József Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék Budapest, június 8.

2 Vázlat Célkitűzés Fertő tó bemutatása Vizsgált adathalmaz Alkalmazott módszerek és szoftverek Kutatási eredmények és értelmezésük Konklúzió

3 Célok Nagy és komplex adathalmaz értékelése, értelmezése Átfogó kép a tó vízkémiai állapotáról Vízkémiai szempontból hasonló területek elkülönítése Csoportok közötti különbségek bemutatása Az adatok varianciáját leginkább magyarázó paraméterek meghatározása

4 Fertő tó Eurázsia legnyugatibb sztyepptava Országhatár szeli ketté Vizes élőhely wetland (legveszélyeztetettebb ökoszisztémák egyike) Védettsége 1977, 1979: UNESCO Bioszféra Rezervátum 1989: Ramsari védettség 2001: Világörökség Sekély, jól átkevert (gyakran erős szél), szabályozott kifolyású Vízmérlege instabil Wulka-, Ikva-és a Rákos-patak, források Több, mint 300 km hosszú csatornahálózat

5 A Fertő tó vízminősége Lúgos kémhatás (ph>8) Optikai különbségek (nádas, nyíltvíz) Magas sótartalom (akár több mint 2000 mg l -1 )

6 Vizsgált adathalmaz Havi mintavétel (áprilistól-októberig/novemberig) 92 mintavételi időpont, 14 mintavételi pont Felhasznált paraméterek (15): ph, oldott oxigén, KOI ps, K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, SO 4 2-, CO 3 2-, HCO 3-, ÖP, NO 2 -N, NO 3 -N (mg l -1 ), klorofill-a (µg l -1 ) Több, mint adat

7 Alkalmazott módszerek Módszerek Leíró statisztikák (relatív szórás) Klaszter-és diszkriminancia analízis Wilks λ statisztika Box-and-whiskers ábrák, izovonalas térképek Főkomponens analízis Szoftverek Microsoft Office Excel 2010 Statsoft Statistica 8 IBM Statistics 19

8 Relatív szórás Alapstatisztikák (relatív szórás) A paraméterek relatív szórásértékei ( ) 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000

9 Térbeli klaszteranalízis 4 csoport Az esetek 70,3%-ban helyes a csoportosítás (rendkívüli események)

10 A csoportok jellegének bemutatása 1. csoport 2. csoport 3. csoport 4. csoport Dinka et al

11 Időbeli klaszter analízis Az esetek 71,8%-ban helyes a csoportosítás

12 Vízállás (maf) A csoportosulás magyarázata 116 A vízállás és az időbeli csoportok kapcsolata 115,9 115,8 115,7 115,6 115,5 115,4 1. csoport 2. csoport 3. csoport 115,3 115,2 115, Dátum

13 Wilks Lambda statisztikák 120 Transzformált távolság a maximális távolságra vonatkoztatva (%) Átlag: 0,43 Átlag: 0,21 0 Ca2+ NO2-N NO3-N klorofill-a ÖP SO42- Cl- Mg2+ K+ Na+ KOIps HCO3- ph CO32- oldott O2

14 Box-and-whiskers ábra extrém érték kiugró érték felső kvartilis medián alsó kvartilis Ketskeméty & Izsó, 2005 nyomán

15 Csoportok közötti különbségek I. nyíltvíz Medián térbeli eloszlása Magnesium Nátrium

16 Csoportok közötti különbségek I. csatornák Medián térbeli eloszlása Magnesium Nátrium

17 Csoportok közötti különbségek I. nádas Medián térbeli eloszlása Magnesium Nátrium

18 Csoportok közötti különbségek I. csatornák Medián térbeli eloszlása

19 Csoportok közötti különbségek I. csatornák Medián térbeli eloszlása

20 Csoportok közötti különbségek I. nádas Medián térbeli eloszlása

21 Csoportok közötti különbségek II. csatornák Medián térbeli eloszlása

22 Csoportok közötti különbségek II. nádas Medián térbeli eloszlása

23 Főkomponens analízis ( ) 1. főkomponens: ph, főbb kationok, anionok 2. főkomponens: KOI ps, hidrogén-karbonát 1. főkomponens 2. főkomponens ph -0,74-0,44 oldott O 2-0,51-0,63 klorofill-a -0,31 0,07 KOI ps 0,09 0,80 ÖP -0,32 0,14 NO 2 -N 0,25 0,03 NO 3 -N 0,07 0,08 Na + -0,56 0,36 K + -0,86 0,23 Ca 2+ 0,24 0,15 Mg 2+ -0,75 0,49 Cl - -0,73 0,51 2- SO 4-0,75 0,07 CO ,76-0,41 - HCO 3 0,21 0,88 Magyarázott variancia 0,298 0,196

24 1. főkomponens súlyainak térbeli eloszlása

25 2. főkomponens súlyainak térbeli eloszlása

26 Összefoglalás Nagy és komplex adathalmaz sikeres értékelée 4 csoport (ionok, ph, KOI ps, oldott O 2 ) Jelentős különbségek a csoportok között (KOI ps, ionok). Időbeli csoportok (vízállás) Déli területekről érkező víz hatása Egészséges nádasok vizsgálata (új mintavételi pontok) Mozaikosság (diverzitás alapja) A Fertő tó megőrzése kulcskérdés Folyamatos nemzetközi együttműködés

27 Köszönetnyilvánítás Kovács József ELTE-TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék Dinka Mária Magyar Tudományos Akadémia Ökológiai Kutatóközpont Kutrucz Gyula Fertő tavi Hidrometeorológiai Állomás Hatvani István ELTE-TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék

28 Köszönöm a megtisztelő figyelmet!

29 Bírálói kérdés 1. Az izovonalas ábrák alapján a Fertőrákosi öbölben, és különösen az attól keletre lévő B0 jelű nyíltvízi ponton az összes P és az a-klorofill mediánjai jóval magasabbak a Madárvárta öbölben mért értékeknél, ennek ellenére ezek a pontok nem képeztek külön csoportot a klaszter analízis eredményeként. Ennek vajon az az oka, hogy az említett paraméterek nem dominánsak a vízterek elkülönülése szempontjából, és ha ez így van, akkor valóban homogénnek tekinthetők a tó nyíltvizes részei?

30 Válasz 1. Cél: hasonló területek elkülönítése 1-2 paraméterben lehet eltérés Nagy Wilks λ érték Minél kisebb különbségeket veszünk figyelembe annál több csoport 15% (10 csoport) Szakmai felelősség Célok figyelembe vétele Homogenitás extrém események 1-2 paraméter alapján nem célszerű megítélni

31 Bírálói kérdés 2. Az elemzések szerint a nádas állomás mintavételi hely degradált nádasokra jellemző állapotával egyetlen pontként elkülönül a többi nádasbeli ponttól. A déli oldali nádasoknál vajon miért nem (vagy csak kevésbé) jelentkezik ez a hatás?

32 Válasz 2. Déli nádas: a víz mélyebb, intenzívebb vízcsere Nyugati nádas: sekély, gyakran elszigetelt Nádaratás (depóniák) Akadályozza a vízmozgást Feliszapolódás sekély víz jobban felmelegszik, anaeróbia fitotoxinok (H 2 S) EUREED Dinka et al

33 Bírálói kérdés 3. Ismeretei szerint képezhető-e a rendelkezésre álló adatbázist felhasználva olyan homogén paraméter csoport, melyben több vízminőségi labor mérési eredménye is szerepel és ezáltal a tó nagyobb területe bevonható az összehasonlító elemzésbe?

34 Válasz 3. Magyar és osztrák idősorok Mintavételezés időpontja Laboratóriumi háttér nem egységes Együttes vizsgálat Tovább kellene szűkíteni a paraméterkört Kevesebb időpont állna rendelkezésre Adathiányok Kevés közös időpont Összehasonlíthatóság: 2000-től (kationok, anionok) Hosszabb időintervallumra vonatkozó összevethető adatbázis nincs