Biofizikai klímaklasszifikációs módszerek összehasonlító vizsgálata Magyarországra és egyes kiválasztott klímaövekre vonatkozóan

Eötvös Loránd Tudományegyetem, Meteorológiai Tanszék Biofizikai klímaklasszifikációs módszerek összehasonlító vizsgálata Magyarországra és egyes kiválasztott klímaövekre vonatkozóan Készítette: Szelepcsényi Zoltán Földtudomány BSc, meteorológia szakirányú hallgató Témavezető: Dr. Ács Ferenc ELTE, Meteorológiai Tanszék 2009. május 1

Tartalomjegyzék 1. Bevezető...3 1.1. A biofizikai klímaklasszifikációs módszerek történelmi áttekintése...3 1.2. Célok...5 2. A biofizikai klímaklasszifikációs módszerek leírása...6 1.1. Köppen-féle éghajlat-osztályozás...6 2.2. Holdridge bioklíma-klasszifikációja...9 2.3. A Thornthwaite-féle éghajlat-osztályozás...14 3. Adatok és alkalmazott programok...18 4. A biofizikai klasszifikációs módszerek magyarországi vizsgálata...19 5. A biofizikai klímaklasszifikációs rendszerek összehasonlító vizsgálata a Lamb-féle adatbázison...28 5.2. Száraz éghajlati öv...29 5.2.1. Forró sivatagok (BWh)...30 5.2.2. Hideg sivatagok (BWk)...32 5.2.3. Forró sztyeppék (BSh)...34 5.2.4. Hideg sztyeppék (BSk)...37 5.3. Trópusi égöv...39 5.3.1. Trópusi esőerdő klíma (Af)...39 5.3.2. Száraz és nedves szavanna (Aw)...42 5.3.3. Trópusi monszun klíma (Am)...46 6. Összefoglalás...51 7. Köszönetnyilvánítás...53 8. Függelék...54 8.1. A Lamb-féle adatbázis mérőállomásait sorszámokkal ábrázoló térkép...54 8.2. A Lamb-féle adatbázis mérőállomásainak klímái éghajlati övenként...55 8.3. Köppen és Thornthwaite klímaosztályozásának összehasonlítása a Lamb-féle adatbázison...61 9. Irodalomjegyzék...62 2

1. Bevezető 1.1. A biofizikai klímaklasszifikációs módszerek történelmi áttekintése Egy növényföldrajzi térkép egyúttal klímatérkép is, hiszen a növényzet a környezet hatásait ötvöző megjelenési formája az éghajlatnak. Ez a felismerés kellett ahhoz, hogy megszülessenek az első biofizikai jellegű éghajlatelemző módszerek. Az éghajlat és a vegetáció közötti kapcsolatot elsőként Alexander von Humboldt ismerte fel a XIX. század első felében (HUMBOLDT, 1807). Humboldt észrevette, hogy egymástól távol eső területek vegetációjában szerkezeti és funkcionális hasonlóságok akkor jelentkeznek, ha az adott területek éghajlata is hasonló (BONAN, 2002). KNOBLOCH (2006) szerint Humboldt ezen korszakalkotó felismerése vezetetett a növényföldrajznak mint interdiszciplináris tudományágnak a kialakulásához. E felismerés eredményeképpen botanikusok kezdték el vizsgálni a hőmérséklet fenológiai és a csapadék fiziológiai hatását a növényzetre. Előbb GRISEBACH (1872) mutatta be bolygónk vegetációinak és klímáinak területi eloszlásáról szóló munkáját, majd DE CANDOLLE (1874) a hőigény és szárazságtűrés alapján megállapított növénycsoportjait hőmérsékleti minimumokkal jellemezte. Nagy előrelépést jelentett a modern biofizikai éghajlatleíró modellek kialakulásában SUPAN (1879) egész Földet átfogó klímarendszere is, amely az éghajlati öveket már izotermákkal határolta el. SUPAN (1879) a pálmák területi kiterjedésének határát a 20 C-os évi középhőmérséklet izotermájával, míg a szubpoláris erdők határát a maximális havi középhőmérséklet 10 C-os izotermájával jelölte ki. A XIX. század közepére tehát egyértelművé vált, hogy a vegetáció és az éghajlat között szoros kapcsolat van. Az éghajlat tipizálása során pedig nyilvánvaló lett, hogy minden éghajlati rendszer csupán leegyszerűsített megközelítése a valóságnak, és így csak néhány döntő tényező kiemelésére, térbeli elhatárolására szorítkozhatunk (JUSTYÁK, 1995). Idővel megállapították, hogy e szempontból a két legfontosabb tényező a hőmérséklet és a csapadék. Az éghajlat jellegét alapvetően két tényezőcsoport határozza meg: a hőellátottság és a vízellátottság. Az előbbit többnyire megfelelően tükrözik a hőmérsékleti viszonyok, az utóbbit pedig a csapadék mennyisége és évszakos eloszlása, továbbá a csapadék és párolgás különbsége: a klimatikus vízmérleg (BORHIDI, 1981). A klíma jellegének számszerűsítésére sok kísérlet történt. Ezek közül néhány olyat említünk meg, amelyek kifejezetten a vegetációhatárokhoz illeszkedve próbálták meg kijelölni az egyes vegetációtípusokat. Ilyen például LANG (1915) esőfaktora, GORCZYNSKI 3

(1920) kontinentalitási indexe, BUDIKO (1969) ariditási indexe. A vegetációhatárok számításba vételén, de komplexebb eljárások alkalmazásán alapuló módszerek az ún. biofizikai éghajlat-osztályozó modellek. E szakdolgozatban a három legismertebb biofizikai éghajlat-osztályozó modellt fogjuk bemutatni. Ezek a publikálásuk sorrendjében a következők: KÖPPEN (1900) klímaosztályozása (1900), HOLDRIDGE (1947) életforma rendszere és THORNTHWAITE (1948) éghajlatrendszere. A klasszifikációs rendszerek komplexitásuk tekintetében igen eltérőek. A komplexitás vizsgálata három ismérv figyelembevétele alapján történhet: egyrészt a vegetációhoz való viszony, másrészt a potenciális párolgás (PET) becslésének módja, harmadrészt a talaj tulajdonságainak számításba vétele alapján. A klasszifikációs rendszerek részletesebb ismertetése nélkül, az 1. táblázat alapján állíthatjuk fel a komplexitási sorrendet, amely egyébként megegyezik az egyes rendszerek publikálásának sorrendjével is. Osztályozási rendszerek Vegetáció PET Talaj 1. Köppen-féle klímaosztályozás (1990) + 2. Holdridge-féle életforma rendszer (1947) + + 3. Thornthwaite-féle éghajlatrendszer (1948) + + + 1. táblázat A biofizikai rendszerek komplexitása a vegetációhoz való viszony, a potenciális párolgás (PET) szimulációja és a talaj tulajdonságainak számításba vétele alapján (a komplexitás növekszik sorszám növekedésével) Közös ismérv, hogy mindhárom osztályozási rendszer valamilyen úton-módon a vegetációhoz kapcsolódik. KÖPPEN (1900) saját rendszerét Grisebach globális vegetációtérképe (GRISEBACH, 1866) és a De Candolle-féle vegetációcsoportok alapján készítette el (BONAN, 2002). Holdridge valójában potenciális életformákat definiált, azaz származtatott klimatikus indexeivel a vegetációtípusok zavartalan működéséhez szükséges feltételeket állapította meg (LUGO et al., 1999). THORNTHWAITE (1948) pedig a vízellátottság alapján öt nedvességi tartományt különböztetett meg, figyelembe véve a felosztásnál a természetes növénytakarót is (PÉCZELY, 1979). A komplexitás függ a potenciális párolgás becslésére szolgáló módszerektől is. Az evapotranszspiráció becslésével a klimatikus vízmérlegen keresztül jellemezni tudjuk az egyes klímák nedvességét. Az evapotranszspiráció fogalma már számba veszi a növényzet vízforgalmát is (WÜRTZ & LEHMANN, 2004). Így becslése megadja a klímaosztályozási rendszerek biofizikai jellegét. Az 1. táblázat szerint a párolgás folyamatát a három rendszer 4

közül először HOLDRIDGE (1947) építette be. Megemlítendő azonban, hogy KÖPPEN (1900) a száraz klímák definiálására szolgáló, érték-összehasonlító képletével már valamelyest jellemezte a párolgás folyamatát. THORNTHWAITE (1948) az evapotranszspiráció becslésére az úgynevezett csöbör modellt alkalmazta. A csöbör modell révén a légköri tényezők mellett a talajtényezők hatása is érvényesült. A módszer még kezdetleges volt annak idején, de a felismerés igen tiszteletreméltó. Megemlítendő az is, THORNTHWAITE (1948) módszere a talaj fizikai féleségének figyelembevételével tovább pontosítható (ÁCS et al., 2005; DRUCZA és ÁCS, 2006). 1.2. Célok E szakdolgozat célja 1. a Holdridge-féle életforma rendszer ismertetése; 2. a Köppen-, a Holdridge- és a Thornthwaite-féle klasszifikációs módszerek összehasonlítása Magyarországra és egyes kiválasztott klímaövezetekre vonatkozóan, 3. az éghajlatelemző módszerek közötti különbségek elemzése, valamint a rendszerek közötti megfeleltetések és az összeegyeztethetőségek megállapítása. 5

2. A biofizikai klímaklasszifikációs módszerek leírása 1.1. Köppen-féle éghajlat-osztályozás A legelterjedtebb és manapság is a legszélesebb körben alkalmazott éghajlati felosztás KÖPPEN (1900, 1923, 1936) nevéhez fűződik. Jelenleg is számos klímaváltozással foglalkozó kutatásban (KALVOVÁ et al., 2003; BECK et al., 2006; GAO & GIORGI, 2008; RODERFELD et al., 2008) használják ezt a módszert az eredmények kiértékelésekor. Széleskörű használatát egyszerű szemléletmódja biztosítja, amely az ókori görögök megállapításain alapszik. Köppen abból indult ki, hogy a Föld természetes növénytakarója és az egyes éghajlatok között szoros összefüggés van. Az éghajlatok szabják meg a növények földrajzi elterjedését. Ezért a természetes növénytakaró földrajzi határai egyben az éghajlatok határvonalai is (JUSTYÁK, 1995). Köppen valódi érdeme tehát abban rejlik, hogy ezeket a határvonalakat megpróbálta alapvető éghajlati elemekkel leírni. A vegetációtípusok megállapításánál KÖPPEN (1923) De Candolle francia-svájci botanikus csoportosítását tartotta szem előtt. De Candolle a növényeket hőigény és szárazságtűrés alapján sorolta főcsoportokba. 1874-es munkájában őt főcsoportot különböztetett meg (2. táblázat). Öv K Köppen De Candolle Kvantitatív határok Fák 1 A Trópusi Megathermal A leghidegebb hónap +18 C feletti C Mérsékelt Mesothermal A leghidegebb hónap -3 és +18 C közötti D Boreális Microthermal A leghidegebb hónap -3 C alatti, a legmelegebb +10 C feletti Havas 2 E Poláris Hekistothermal A legmelegebb hónap +10 C alatti Száraz 3 B Száraz Xerophilous Az éves csapadékösszeg értéke kisebb, mint a hőmérséklettől függő kritikus érték 2. táblázat Bolygónk klímaövei Köppen és De Candolle szerint (THORNTHWAITE & HARE, 1955) Köppen korszakalkotó ötlete tehát abban rejlett, hogy a De Candolle által megrajzolt vegetáció-térképek határvonalaihoz izotermavonalakat próbált illeszteni (SANDERSON, 1999), azaz számszerűsíteni próbálta az egyes vegetációövek kiterjedésének határait. Sorra 1 Van elegendő csapadék és kellő hőmennyiség az erdők kialakulásához. 2 Túl hideg a levegő a fák növekedéséhez. 3 Túl száraz a klíma a fák növekedéshez. 6

megállapította a növényzeti típusok elterjedését lehetővé tévő és korlátozó klímaértékeket. Ezeket a határértékeket részben a hőmérsékletnek vagy annak a minimuma, vagy a bizonyos értékhatárok feletti évi időtartama, a tenyészidő hossza szabja meg, részben pedig a csapadék hiánya, a szárazság mértéke lehet korlátozó tényező (JUSTYÁK, 1995). Köppen osztályozása tehát figyelembe veszi a hőmérsékletet, annak évi ingását, a csapadék mennyiségét, annak évi eloszlását, azon kívül tekintettel van egyéb természeti jelenségekre (DOBOSI és FELMÉRY, 1994). KÖPPEN (1923) ezek alapján öt főcsoportba sorolta a bolygónkon létező klímákat. Az egyes klímaöveket az ábécé nagybetűivel jelölte. Ezen belül 11 klímatípust különböztetett meg. Ezeket a klímaképletek második betűi szimbolizálják. Az egyes klímatípusok részletesebb jellemzésére további betűjelek szolgálnak. DOBOSI és FELMÉRY (1994) szerint ezek a betűjelzések egzaktságuk révén példátlan tudományos tekintélyt biztosítottak Köppen éghajlatelemző rendszerének. KÖPPEN (1923) eredeti munkája 11 klímatípust különböztetett meg. E szakdolgozat a folyamatos változtatások révén már 13 típust definiál a két betűből álló klímaképletek alapján. Köppen éghajlat-osztályozó rendszerének jelenlegi képe hosszú fejlődés eredménye. A legtöbb változtatást GEIGER (1954) végezte el Köppen halálát követően. A tipizálás módszerének önkényes mivolta miatt egyértelműen szükség volt a rendszer folyamatos tökéletesítése. Ennek megfelelően jelen szakdolgozat a 3. táblázatban szereplő klímatípusokat különbözteti meg. Klíma övek Képlet Elnevezés Af Trópusi esőerdő klíma Trópusi öv Am Trópusi monszun klíma Aw Trópusi szavanna klíma Száraz öv BS Sztyepp klíma BW Sivatagi klíma Cs Mediterrán klíma Melegmérsékelt öv Cf Melegmérsékelt klíma egyenletes évi csapadékeloszlással Cw Melegmérsékelt klíma nyári csapadékkal Ds Hidegtelű klíma téli csapadékmaximummal Boreális öv Df Hidegtelű klíma egyenletes évi csapadékeloszlással Dw Hidegtelű klíma nyári bő csapadékkal Poláris öv ET Tundra klíma EF Állandóan fagyos klíma 3. táblázat A módosított Köppen-féle rendszer klímatípusai 7

A Köppen-féle éghajlati felosztás alapvetően egy többlépcsős kritériumrendszer, amelynek módosított és leginkább elfogadott változatát a 4. táblázat prezentálja. Betűk Számszerű kritériumok 456 1. 2. 3. 1. 2. 3. A T cold 18 f P dry 60 m P dry < 60 és P dry 100 MAP/25 w P dry < 60 és P dry < 100 MAP/25 α. MAP < 20 MAT B β. MAP < 20 MAT + 280 γ. MAP < 20 MAT + 140 α. MAP 10 MAT S β. MAP 10 MAT + 140 γ. MAP 10 MAT + 70 α. MAP < 10 MAT W β. MAP < 10 MAT + 140 γ. MAP < 10 MAT + 70 h MAT 18 k MAT < 18 C -3 < T cold < 18 és T hot > 10 s P sdry < 40 és P sdry < P wwet /3 w P wdry < P swet /10 f se nem (s), se nem (w) a T hot 22 b T hot < 22 és T mon10 4 c T hot < 22 és 1 T mon10 < 4 D T cold -3 és T hot > 10 s P sdry < 40 és P sdry < P wwet /3 w P wdry < P swet /10 f se nem (s), se nem (w) a T hot 22 b T hot < 22 és T mon10 4 c nem (a) vagy (b), T cold -38 d nem (a) vagy (b), T cold < -38 E T hot < 10 T T hot > 0 F T hot 0 4. táblázat A módosított Köppen-féle rendszer klímái és azok kritériumai (PEEL et al., 2007) 4 MAP - évi átlagos csapadék mm-ben kifejezve; MAT - évi középhőmérséklet C-ban megadva; Thot legmelegebb hónap középhőmérséklete C-ban; T cold leghidegebb hónap középhőmérséklete C-ban; T mon10 hónapok száma, amelyekben a havi középhőmérséklet 10 C felett van; P dry legszárazabb hónap csapadékmennyisége mm-ben; P sdry legszárazabb nyári hónap csapadékmennyisége mm-ben; P wdry legszárazabb téli hónap csapadékmennyisége mm-ben; P swet a legnedvesebb nyári hónap csapadékmennyisége mm-ben; P wwet a legnedvesebb téli hónap csapadékmennyisége mm-ben 5 Száraz éghajlatok esetében α. a MAP 70%-a télen hullik; β. a MAP 70%-a nyári csapadék; γ. egyik sem. 6 A nyár (és a tél) aszerint van definiálva, hogy melyik hat hónapos (ONDJFM vagy AMJJAS) periódus a melegebb (és hidegebb). 8

2.2. Holdridge bioklíma-klasszifikációja Holdridge az egyes klímákat a rájuk jellemző vegetációk alapján rendszerezi. A tipikus vegetáció legfőbb jellemzőit három klimatikus tényező, nevezetesen az évi átlagos biohőmérséklet (ABT), az évi potenciális evapotranszspirációs arány (APETR) és évi átlagos csapadékmennyiség (APPT) alapján becsli. A becsléshez a hőmérséklet és a csapadék többéves havi átlagaira van szükségünk alkalmazva a következő feltételezéseket. A biohőmérséklet meghatározásában fontos szerepet játszik az a tény, hogy a primer produktivitás, azaz a fotoszintézis során történő szervesanyagelőállítás csak 0-30 C-os tartományban lehetséges (LUGO et al., 1999). HOLDRIDGE (1947) eredeti munkájában az ABT kiszámításakor ezt a feltételt használta. E kikötés azonban az elmúlt 60 évben folyamatosan változott. HOLDRIDGE (1967) későbbi munkáiban az ABT-t már a havonta mért legkisebb pozitív hőmérsékletek átlagából származtatta, azzal a kikötéssel, hogy a negatív hőmérsékleti értékeket 0 C-kal helyettesítette. A felső küszöbérték megítélése is folyamatosan változott az elmúlt 20 évben. HOLDRIDGE et al. (1971) az ABT kiszámításánál a 30 C-ot meghaladó értékeket 0 C-os értékekkel helyettesítette. A jelenlegi éghajlatváltozással kapcsolatos kutatások azonban a felső határt már rugalmasabban kezelik (YUE et al., 2001; ROY et al., 2006). HOLDRIDGE (1947) eredeti munkájában az ABT számítására rövidebb időléptéket, azaz napi átlagolást ajánlott. Jelenleg azonban a legelterjedtebb módszer az ABT számítására amit egyébként PRENTICE (1990) is használt már az egyes hónapokra kalkulált biohőmérsékletek évi átlagolása (1. képlet). A biohőmérsékletek havi értékeit értelemszerűen a napi értékekből határozzák meg. Ha a havi biohőmérséklet negatív értékű, akkor ezt az értéket 0 C-kal helyettesítjük az évi átlagolásnál (ROY et al., 2006). ABT MBT APPT MPPT APE APETR évi átlagos biohőmérséklet ( C) havi átlagos biohőmérséklet ( C) évi átlagos csapadékmennyiség (mm) havi átlagos csapadékmennyiség (mm) évi átlagos potenciális evapotranszspiráció (mm) évi átlagos evapotranszspirációs arány 9

12 1 ABT MBT 12 t 1 12 APPT MPPT t 1 APE 58,93 ABT APETR APE APPT 1. képlet 2. képlet 3. képlet 4. képlet Az évi potenciális evapotranszspirációs arány (APETR) azt fejezi ki, hogy a csapadékból származó víz (APPT) hányad része fordítódik potenciális evapotranszspirációra (APE), ami ökológiai szempontból meghatározó mennyiség (LUGO et al., 1999). Az APPT-t a havi csapadékösszegek alapján becsüljük (2. képlet). Az APE értékét az ABT és egy tapasztalati érték szorzata alapján kapjuk meg (3. képlet). Az APE tehát azt fejezi ki, hogy hány mm víz párologna el akkor, ha a légkör hőenergiája teljes egészében az evapotranszspirációra fordítódna. Ezáltal az APETR értékét az APPT és az APE hányadosa adja (4. képlet). A Holdridge-féle rendszer gyakorlatilag életformákban, és az adott életformákhoz tartozó tipikus ökológiai egységekben gondolkodik. Ezen egységek zavartalan működéséhez szükséges feltételeket a fent említett klimatikus indexekkel definiálhatjuk (LUGO et al., 1999). EMANUEL et al. (1985) szerint Holdridge ezen életforma osztályozása a jelenlegi ökoszisztéma rendszer egyik legelfogadhatóbb jellemzése, amely kizárólag hőmérsékleti- és csapadékadatok használatán alapul. Az életformák mindegyike objektív, empirikusan definiált kritériumokkal jellemezhető. Ezek rendszere egy hierarchikus felépítésű háromszögdiagramban egyszerűen szemléltethető. Ez az úgynevezett Holdridge-féle háromszögdiagram (1. ábra). A Holdridge-féle háromszögdiagram legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy a definiált mennyiségek logaritmikus skálán vannak ábrázolva (WÜRTZ & LEHMANN, 2004). Továbbá, hogy az ABT logaritmikus skáláján egy szakadás található. Ugyanis HOLDRIDGE (1967) a 18 C-os értéknél egy kritikus hőmérsékleti vonalat definiált, amellyel egyébként a melegmérsékelt és a szubtrópusi területeket választja el egymástól. PRENTICE (1990) ezt a kritikus értéket egyébként fagyvonalnak nevezi, hiszen a 18 C-nál magasabb ABT-vel jellemezhető klímák esetében fagy már sohasem fordulhat elő. 10

11

Egy másik feltűnő tulajdonsága az is, hogy valójában több kisebb hatszögből épül fel. Minden egyes hatszög egy-egy vegetációzónát, azaz életformát határoz meg. Ez azonban a rendszer folyamatos tökéletesítésének eredménye. HOLDRIDGE (1947) eredeti munkájában ugyanis még rombuszok formájában jellemezte az életformákat. Ekkor ugyanis még nem volt a háromszögdiagram része az ABT logaritmikus skálája (ROY et al., 2006). Később HOLDRIDGE (1967) támaszkodva a biohőmérsékleti értékekre szélességi és magassági öveket különített el. Így a vegetációzónákat már nem rombuszok, hanem hatszögek formájában definiálta. 7 Ennek köszönve azonban a rombuszok egymástól távolabb eső csúcsain átmeneti életformákat kellett volna bevezetnie. Ehelyett a hatszögeket középpontjuk körül 45 -kal elforgatva fixálta, majd azokban definiálta az egyes életformatípusokat. 8 A PRENTICE (1990) munkájában bemutatott Holdridge-féle háromszögdiagramban is már ennek megfelelően vannak a klímatípusok elkülönítve. HOLDRIDGE (1967) a klímaformák megnevezésére nem használ képleteket (KÖPPEN, 1931), hanem rövid beszédes kifejezésekkel jellemzi azokat. Mindegyik klímaforma alapját egy-egy főbiom képezi, amelyet aztán hőmérsékleti és nedvességi jellemzők alapján vegetációtípusokra oszt fel. HOLDRIDGE (1947, 1967) munkái eredetileg angol nyelven jelentek meg. Munkáiban többnyire növényföldrajzi szakkifejezéseket használt, tehát a klímatípusok elnevezésére magyarázatokat nem fogalmazott meg. A rendszer magyar nyelvű átültetése emiatt nehézkessé vált. Sok helyütt például leíró jellegű definíciókra volt szükségünk a megfelelő elnevezések megválasztása érdekében. Ezeket az 5. táblázat tartalmazza. Angol Definíciószerű meghatározás 9 Magyar forest a fák dominálnak és viszonylag összefüggő lombkoronaszintet erdő alakítanak ki woodland a fás szárú növények dominálnak, de füves területekkel és bozóttal bozót erősen ritkítottak, felszabdaltak scrub főleg bozótos, de helyenként füves területekkel erősen bozót felszabdalva bush cserjés, összefüggő cserjeszint cserjés desert nagyon ritka a növényborítottság, gyakran teljesen kopár a földfelszín sivatag / pusztaság 5. táblázat A Holdridge-féle háromszögdiagramban használt biomok és a magyar megfelelőik 7 Az 1. ábrán ezeket a hatszögeket szaggatott vonalak határolják. 8 Az 1. ábrán ezeknek a hatszögeknek a kontúrjait folytonos vonalak adják. 9 A meghatározások Lomolino et al. nevéhez fűződnek, amelyeket az Oxfordi Egyetem honlapján talált Biogeography előadásanyagokból kölcsönöztem 12

A biomok jellemzését követően már csak a hőmérsékleti és a nedvességi jellemzők lefordítására volt szükségünk ahhoz, hogy a rendszer által definiálható 38 db életformát bemutathassuk. A nedvességi jellemzőket Balázs Borbála, 1. éves PhD hallgató segítségével vezettük be. A Holdridge-féle háromszögdiagram magyar nyelvű változata az 1. ábrán látható. E háromszögdiagramban egyébként a különböző életformák tovább csoportosíthatók a nedvességi tartományok vagy a szélességi övek szerint (LUGO et al., 1999). HOLDRIDGE (1967) különben a biomokat magassági övek szerint is csoportosította. Ezek használatára azonban egyik művében sem ad egyértelmű leírást, így ezek alkalmazása eléggé önkényes. Jelen szakdolgozatban ezek használatától eltekintettünk. A biomokat tehát a Holdridge-féle háromszögdiagramból az APETR és az APPT értékek alapján határozzuk meg, majd azt a megfelelő magassági övvel összeolvassuk (pl. hidegmérsékelt füves puszta). Így a következő 38 db életforma különíthető el (6. táblázat). sarkvidéki pusztaság szubpoláris száraz tundra szubpoláris üde tundra szubpoláris nedves tundra szubpoláris esős tundra boreális pusztaság boreális száraz cserjés boreális üde erdő boreális nedves erdő boreális esős erdő hidegmérsékelt sivatag hidegm. sivatagi cserjés hidegmérsékelt füves puszta hidegmérsékelt üde erdő hidegmérsékelt nedves erdő hidegmérsékelt esős erdő melegmérsékelt sivatag melegm. sivatagi cserjés melegm. tövises puszta melegmérsékelt száraz erdő melegmérsékelt üde erdő melegmérsékelt nedves erdő melegmérsékelt esős erdő szubtrópusi sivatag szubtrópusi sivatagi bozót szubtrópusi tüskés bozót szubtrópusi száraz erdő szubtrópusi üde erdő szubtrópusi nedves erdő szubtrópusi esőerdő trópusi sivatag trópusi sivatagi bozót trópusi tüskés bozót trópusi extraszáraz erdő trópusi száraz erdő trópusi üde erdő trópusi nedves erdő trópusi esőerdő 6. táblázat - Az általunk megállapított és használt Holdridge-féle osztályok 13

2.3. A Thornthwaite-féle éghajlat-osztályozás THORNTHWAITE (1948) is felismerte, hogy a talaj és a növényzet vízforgalma kitűnő klímaindikátor. Felismerte azt is, hogy az éghajlatok egzakt módon rendszerezhetők, ha ezt a klímaindikátort index formájában tudjuk kifejezni (BREUER, 2007). A Thornthwaite-féle klímaosztályozó modell vizsgálatával és módosításaival tanszékünkön ÁCS et al. (2005) és BREUER (2007) foglalkozott. A továbbiakban, az osztályozási rendszer mechanizmusának bemutatása során többnyire ezen tanulmányok megállapításaira szorítkozunk. Thornthwaite legfőbb felismerése, hogy valamely terület hőellátottsága nem szükségszerűen hőfizikai, hanem hidrofizikai mutatóval is jellemezhető (ÁCS et al., 2005). Emiatt is vezette be THORNTHWAITE (1944) a potenciális evapotranszspiráció (PET) fogalmát. A PET csak a légköri feltételektől függ, azaz a talaj vízellátottsága nem limitálja (BREUER, 2007). A Thornthwaite-féle éghajlatelemző modell valójában ezen hidrofizikai jellegű paraméter meghatározásán alapul. THORNTHWAITE (1948) az éghajlatokat szintén képletek formájában jellemzi. A klímaképleteket 4 betű alkotja. Az 1. betű egy nedvességi állapotot jellemző klimatikus index (I m ). A 2. betűt a lehetséges párolgás (PET), a 3. betűt a vízhiánnyal (D) és a víztöbblettel (S) arányos nedvességi és szárazsági index (I a, I h ), míg a 4. betűt a nyári (június, július és augusztus) és az évi PET értékek aránya határozza meg. A klímaképlet első két betűje az évi, míg utolsó két betűje az évszakos vízmérleg-jellemzőkre utal (ÁCS et al., 2005). Az indexeket a következőképpen számoljuk: I m I a I h I h 0,6 I a 5. képlet 100 D PET 6. képlet 100 S PET 7. képlet A Thornthwaite-féle osztályozáshoz szükséges hidrofizikai indexeket egy egyszerű csöbör modell alapján becsüljük. Az eredeti modellben a csöbör 1 m mély és 1 m 2 alapterületű talajtömb, melynek hasznos víztartalma 10 100 mm. A csöbört a csapadék (P) tölti, a tényleges evapotranszspiráció (ET) pedig üríti. A csöbör falain oldalirányú vízmozgás nincs. Amikor a vízmennyiség eléri a 100 mm-t, a csöbör megtelik, és ha a csapadék nagyobb, mint a potenciális evapotranszspiráció (PET), víztöbblet (S) keletkezik, ami elfolyik. A lefolyt 10 Az a vízmennyiség, amit a növényzet felvehet. 14

vízről semmit sem lehet tudni. Ha viszont a csöbör teljesen kiürül, és a PET nagyobb, mint a csapadék, vízhiány (D) keletkezik, ami a mélyebb rétegekből pótlódik (BREUER, 2007). Láthatjuk tehát, hogy a csöbör speciálisan működik: alulról vizet kaphat, de nem veszthet. A Thornthwaite-féle éghajlatelemző modell fizikai jellegét ezáltal a csöbör mechanizmusa, míg biológiai jellegét a hasznos víztartalom fogalmának használata adja. A csöbör modell leírásából és a fentebb ismertetett hidrofizikai indexekből kitűnően látszik, hogy a Thornthwaite-féle klasszifikáció lelkét a potenciális evapotranszspiráció (PET) értékének meghatározása jelenti. THORNTHWAITE (1948) eredeti munkájában a PET parametrizációjára egy hőmérséklet és potenciális napfénytartalom függő egyenletet dolgozott ki. A regressziós egyenletet több, Egyesült Államokban végzett lysiméteres mérések eredményei alapján származtatta. THORNTHWAITE (1948) felismerte, hogy a párolgás és a sugárzási egyenleg között szorosabb fizikai kapcsolat létezik, mint a párolgás és a hőmérséklet között. Azonban tisztában volt azzal is, hogy a párolgás becsléséhez szükséges pontos és kellő felbontású sugárzási adatok még sokáig hiányozni fognak. Modellje ezért a sugárzás helyett a hőmérséklet alapján becsüli a PET értékeket. Az elv továbbá feltételezi azt is, hogy az albedó konstans és az ET mértékét a nedves levegő advekciója sem befolyásolja (BREUER, 2007). A PET módosított parametricáziója MCKENNEY és ROSENBERG (1993) nevéhez fűződik (8. képlet). PET 12 Lt N t 1,6 t 12 30 1 A 10 Tt I 8. képlet L t N t T t a nappalok hosszának havi átlaga (óra) a hónap napjainak száma (db) havi közepes léghőmérséklet ( C) 12 1,514 Tt I 5 t 1 7 3 5 2 2 A 6,75 10 I 7,71 10 I 1,792 10 I 0,49239 9. képlet 10. képlet A PET parametrizációjával persze mások is foglalkoztak, amelyre BREUER (2007) hosszabban kitér. E szakdolgozat azonban a módszer elismertsége és a rendelkezésre álló adatok miatt a fent ismertetett módon határozza meg a PET értékeket. Végezetül a klímaképletek egyes betűinek lehetséges értékeit és azok jelentéseit foglaljuk össze táblázatszerűen (7., 8., 9., 10. táblázat). 15

A klímaképlet 1. betűje A vízellátottság jellemzés I m A Perhumid 100 fölött B 4 Humid 80 100 B 3 Humid 60 80 B 2 Humid 40 60 B 1 Humid 20 40 C 2 Nedves szubhumid 0 20 C 1 Száraz szubhumid -20 0 D Szemiarid -40-20 E Arid -60-40 7. táblázat A klímaképlet 1. betűinek lehetséges változatai (BREUER, 2007) A klímaképlet 2. betűje A hőellátottság jellemzése PET (mm m -2 év -1 ) A Megatermális 1140 feletti B 4 Mezotermális 997 1140 B 3 Mezotermális 855 997 B 2 Mezotermális 712 855 B 1 Mezotermális 570 712 C 2 Mikrotermális 427 570 C 1 Mikrotermális 285 427 D Tundra 142 285 E Fagyos 141 alatt 8. táblázat A klímaképlet 2. betűinek lehetséges változatai (BREUER, 2007) 16

A klímaképlet 3. betűje A vízellátottság szezonális jellemzése Nedves éghajlatok esetén (A, B, C 2 ) r kicsi vagy nincs vízhiány 0 16,7 s közepes nyári vízhiány 16,7 33,3 w közepes téli vízhiány 16,7 33,3 s 2 nagy nyári vízhiány 33,3 felett w 2 nagy téli vízhiány 33,3 felett Száraz éghajlatok esetén (C 1, D, E) d kicsi vagy nincs víztöbblet 0 16,7 s közepes téli víztöbblet 16,7 33,3 w közepes nyári víztöbblet 16,7 33,3 s 2 nagy téli víztöbblet 33,3 felett w 2 nagy nyári víztöbblet 33,3 felett 9. táblázat A klímaképlet 3. betűinek lehetséges változatai (BREUER, 2007) I a I h A klímaképlet 4. betűje A nyári hőellátottság jellemzés PET (% nyári/évi) a Megatermális 48 alatt b 4 Mezotermális 48 51,9 b 3 Mezotermális 51,9 56,3 b 2 Mezotermális 56,3 61,6 b 1 Mezotermális 61,6 68 c 2 Mikrotermális 68 76,3 c 1 Mikrotermális 76,3 88 d Tundra 88 felett 10. táblázat A klímaképletek 4. betűinek lehetséges változatai (BREUER, 2007) 17

3. Adatok és alkalmazott programok A lokális skálájú vizsgálatok során Magyarország klímáját 125 mérőállomás havi csapadékösszege (P) és középhőmérséklete (T) alapján származtattuk. A P és T adatok az 1901-1950 közötti időszakra vonatkoznak és Magyarország Éghajlati Atlaszának Adattárában (KAKAS, 1967) találhatóak meg. Megjegyzendő, hogy a csapadék és hőmérsékleti mezők jó megegyezést mutatnak a legújabb csapadék és hőmérsékleti mezőkkel (Magyarország Klíma Atlasza, 2000) (BREUER, 2007). A globális skálájú vizsgálatok során a megfelelő klímaadatokat 230 mérőállomás havi csapadékösszege (P) és középhőmérséklete (T) adja. Ezeket LAMB (1978) művében a World Climatic Table című fejezetben találhatjuk meg. A mérőállomások területi eloszlása ugyan nem egyenletes, de bolygónk összes klímáját lefedik. Fontos azonban kiemelni, hogy az állomások adatai nem ugyanazon és nem ugyanakkora hosszúságú időszakokra vonatkoznak. A bolygónk klímáit jellemző 230 mérőállomás P és T adataiból származtatott évi csapadékösszegek (AP) és évi átlaghőmérsékletek (AT) diagramja a 2. ábrán látható. Évi csapadékösszeg (mm) 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 40. 196. 20. 39. 183. -20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 30 35 Évi átlaghőmérséklet ( C) 2. ábra A Föld klímáit jellemző 230 mérőállomás AP-AT diagramja A trópusi és a száraz égöv elemzése során referenciaképeket használtunk, melyeket a www.panoramio.com weboldalról töltöttük le. A referenciaképek keresése során a földrajzi koordinátákat (LAMB, 1978) vettük alapul, azonban minden esetben figyeltünk arra is, hogy csak a nagyobb területeken előforduló természetes vegetációkról gyűjtsünk képeket. A képek keresőfelülete a Google Earth műholdas felvételei voltak, amelyek gyakran segítették a természetes vegetációforma megítélését. Így pl. Teherán esetében a műholdas térkép világosbarna színe egyértelműen feltételezte a kősivatagot. 18

4. A biofizikai klasszifikációs módszerek magyarországi vizsgálata Magyarország klímájának Köppen-féle leírását először ugyan módosítással RÉTHLY (1933) mutatta be. RÉTHLY szerint a Köppen-féle beosztás alkalmazása néhol nehézkes, mivel olyan nagy határok között változik a hőmérséklet, amely határokba a legellentétesebb éghajlatok is besorolhatók (pl. a C éghajlatnál a leghidegebb téli hónap +18 C és -3 C közé esik, míg a D éghajlatnál a leghidegebb téli hónap -3 C alatti, a legmelegebb hónap pedig +10 C feletti). RÉTHLY ezért célszerűnek látta, hogy a -3 C-os határ helyett, a -2 C-os határt használja. Ugyanakkor Köppen eredeti jelöléseit további betűjelekkel egészítette ki. Ezek a következők: x csapadékmaximum júliusban, zivataros esőkkel, z második őszi csapadékmaximum, e a levegő relatív nedvessége nem nagyobb, mint 70% május-augusztusi időszakban. A fenti módosításokkal elkészült Köppen-féle térképet a 3. ábra szemlélteti. Az ábra szerint Magyarország nagy része az enyhébb telű C klímaövbe tartozik, amint azt már KÖPPEN (1931) is egy-két magyar állomás alapján megemlíti. A C övön belül Réthly módosításaival azonban a hegyvidékek kivételek. A középhegységek 350-400 m-nél magasabb részei már a D hidegmérsékelt övbe esnek, ahol a januári középhőmérséklet alacsonyabb, mint a -2 C. A D övbe tartozik, mint nagy összefüggő terület, az Alföld északkeleti része (Szabolcs-Szatmár-Bereg és Borsod-Abaúj-Zemplén megye) is. A második éghajlati választóvonal az enyhe és a forró nyarú helyeket választja el. Ez jóformán a júliusi 22 C-os izoterma, amely Somogy és Baranya megye déli határától indul ki, magába zárva Baranyát (a magasabb hegyvidékek kivételével), majd Szekszárd, Kalocsa, Kiskunfélegyháza, Túrkeve, Püspökladány irányában halad kelet felé az ország határáig és azon túlra. Ettől délre a meleg nyarú, a jelzésű területek vannak, ahol a legmelegebb hónap középhőmérséklete 22 C felett van. A Dunántúl túlnyomó részében, valamint az Alföld északi és keleti részein, továbbá az északi hegyvidéken mindenütt b jelzésű, hűvösebb nyári klíma az uralkodó. Itt a legmelegebb hónap középhőmérséklete már 22 C alatt van. Egyébként az a és b területeket elválasztó vonal egybeesik a nyári félév (áprilistól szeptemberig tartó tenyészidőszak) +18 C-os hőmérsékletvonalával. 19

20 3. ábra Magyarország éghajlata a Köppen-féle osztályozás alapján RÉTHLY (1933) szerint

Az f betű azt jelenti, hogy hazánkban a csapadék időbeli eloszlása többé-kevésbé egyenletesnek tekinthető. Az x betű arra utal, hogy a csapadékmaximum a nyár elején, június körül alakul ki. Hazánkban csupán Vas és Zala megyében, valamint az ország északkeleti határvidékén mutatható ki a zivataros esőkből származó júliusi csapadékmaximum (x ). A második csapadékmaximum (z) kivéve az előbb említett Vas és Zala megyét a Dunántúl egész területén jellemző. A 3. ábrán az e-vel jelölt vonal adja azt a szárazsági határt, amelytől az Alföld felé eső vidéken májustól augusztusig bezárólag minden egyes hónapban a relatív nedvesség középértéke nem haladja meg a 70%-ot. A Kisalföldön is található egy zárt szárazabb terület. Érdekes, hogy Köppen hazánkat már 1901-ben a kukorica éghajlatú (Cfa) vidékek közé sorolta, melyeket kora nyári és őszi csapadékmaximumok jellemzik, forró nyárral és száraz utónyárral. Kihangsúlyozandó, hogy a Réthly-féle térkép ismertetése egyértelműen JUSTYÁK (1995) gondolatiságát tükrözi. 11 4. ábra Magyarország éghajlata a Köppen-féle osztályozás szerint 11 Justyák J., 1995: Klimatológia (egyetemi és főiskolai) jegyzet 21

Magyarország éghajlata az általunk elkészített Köppen-féle osztályozás szerint a 4. ábrán látható. Egyértelmű, hogy a két térkép közötti hasonlóság a Réthly-féle változtatások ellenére is igen nagynak bizonyul. Munkánk során KÖPPEN (1931) eredeti klasszifikációját alkalmaztuk, amely alapján hazánk éghajlata viszonylag nagyfokú homogenitást mutat. Magyarország jelentős területe a C klímaövbe tartozik, de ahogyan az már a Réthly-féle térképből is látszott, hazánk északkeleti csücskében már a D hidegmérséklet öv is megjelenik. Réthly a reálisabb ábrázolás érdekében a két klímaöv közötti határt a Köppen-féle rendszerrel szemben a leghidegebb hónap -2 C-os izotermájával definiálta. Ennek megfelelően az Északiközéphegység egész területe, illetve a többi hegység 400 m fölé nyúló csúcsai is ebbe a klímába estek. Ezek tehát valóban indokolt módosítások. Mi azonban ragaszkodva az eredeti Köppen-féle osztályozáshoz megtartottuk a -3 C-os izoterma határt. Ez alapján a D klímaövbe esik a Mátra legmagasabb csúcsainak mindegyike, a Bükk-fennsík egésze, továbbá ezen két hegység északi lejtői; az Aggteleki-karszt, a Cserehát és a Zemplén; a Bodrogköz és Szabolcs-Szatmár-Bereg megye teljes területe. A felsorolt helyek mindegyikén az éghajlat a Köppen-féle rendszert használva Dfb képlettel jellemezhető. Hazánk többi területein Cfa és Cfb klíma van, melyeket egyébként forró és melegnyarú nedves szubtrópusi klímáknak is neveznek. A két típus között csak a 3. betűben van eltérés. A Cfa klíma esetében a legmelegebb hónap középhőmérséklete eléri, sőt meg is haladhatja a 22 C-ot, míg a Cfb típus esetében nem. Érdekes, hogy a Réthly-féle térkép esetében a 22 Cos izotermavonal Somogy és Baranya megye déli határától indul ki magába zárva Baranyát (a magasabb hegyvidékek kivételével), majd Szekszárd, Kalocsa, Kiskunfélegyháza, Túrkeve, Püspökladány irányában halad kelet felé az ország határán túlra (JUSTYÁK, 1995). Ehhez képest az általunk elkészített térképen ez a vonal jócskán visszahúzódik, így a Cf klíma forró nyarú változata csupán Délkelet-Magyarország határmenti területein jelenik meg. A Réthlyféle térkép 1901-1930 közötti időszakra, míg az általunk megrajzolt térkép az 1901-1950 között terjedő időszakra vonatkozik. Vizsgálataink során elkészítettük ugyanezen időszakra vonatkozó Holdridge-féle térképet is. Ez az 5. ábrán látható. A Köppen-féle térképhez képest ez már több információt nyújt hazánk klímájáról. Kiértékelése azonban az osztályozási rendszer teljes körű ismeretét igényli. A Holdridge-féle osztályozás a klímákat olyan életforma-típusokkal jellemzi, melyek az adott klimatikus feltételek mellett a legvalószínűbbek. (LUGO et al., 1999). Hazánk területén ennek megfelelően négy életforma-típusnak van létjogosultsága. Ezek a sorrend figyelembevétele nélkül a következők: melegmérsékelt száraz erdő, hidegmérsékelt füves 22

puszta, hidegmérsékelt üde erdő és a boreális nedves erdő. Hangsúlyozandó, hogy ezek valójában csak elméletileg lehetséges életformák. 5. ábra Magyarország éghajlata a Holdridge-féle osztályozás szerint Az 5. ábrán látható információk értelmezése végett, tekintsük meg előbb BORHIDI (1961) klímazonális vegetáció-térképét, amit egyébként az 6. ábra mutat be. Magyarország Gaussen-Walter diagramok alapján szerkesztett klimazonális térképe (BORHIDI, 1961) jól mutatja, hogy hazánk jelentős részén, így a Sió vonalától nyugatra, a Dunántúliközéphegységben, az Északi-középhegységben, valamint a Nyírségben is a lombos erdők jelentik a természetes vegetációt. Ugyancsak az 6. ábra szerint az erdős sztyepp az eredeti vegetációtípus az Alföld jelentős részén és a Kisalföldön. VARGA et al. (2000) szerint az erdős sztyepp átmeneti éghajlati, növényzeti öv a zárt erdő és a sztyepp klímaövek között. Ebben az övben a többé-kevésbé zárt erdők az általában száraz termőhelyű gyepekkel váltakozva, mozaikos elrendeződésben alakulnak ki. Az Alföld növényföldrajzi arculatát azonban az utóbbi évezredben már nem a klimatikus, hanem a humán tényezők alakították. Így a mezőgazdaság térhódításának és a folyószabályozásnak köszönhetően az Alföld ezen életformatípusa napjainkra már folyamatosan visszaszorul. 23

6. ábra Magyarország klímazonális térképe (BORHIDI, 1961). 1. Montán bükkösök öve; 2 Szubmontán bükkösök öve; 3 Gyertyános-tölgyesek öve; 4 Tölgyeserdők öve; 5 Erdős sztyeppek öve; 6 Az Alföld azonos szárazságú övezeteit jelölő izoxéra, a szemiariditási index alapján Összevetve BORHIDI (1931) klímazonális vegetáció-térképét az általunk készített Holdridge-féle térképpel, azt láthatjuk, hogy a lombos erdők és az erdős sztyeppek közötti határvonalat ha kissé módosítva is, de Holdridge rendszere is kijelöli. A Holdridge-féle besorolásból a hidegmérsékelt üde erdők és a boreális nedves erdők a lombos erdők szektorába esnek. Ezen felül a montán bükkösök öve egyértelműen megegyezik a Holdridgeféle klasszifikációban szereplő boreális nedves erdőkkel. A két osztályozási forma tehát egymást erősítve elkülöníti azokat az életformatípusokat, melyekben egyértelműen a lombos erdők dominálnak. Azonban a Borhidi-féle erdőssztyeppek övébe a Holdridge-féle klasszifikációban szereplő hidegmérsékelt füves puszták és a melegmérsékelt száraz erdők is beletartoznak. VARGA et al. (2000) definíciójára támaszkodva azonban ez a látszólagos ellentmondás is feloldható. Eszerint az erdős puszta a zárt erdő és a sztyepp klímaövek átmeneti éghajlati sávjában kialakult önálló növényzeti öv. A hangsúly ezúttal az átmeneti jelzőn van. A Holdridge-féle háromszögdiagram meghatározásakor ugyanis az átmeneti életformák definiálását számon kívül hagyták, mint ahogy azt már a módszer leírásában is megemlítettem. A 7. ábra szerint HOLDRIDGE (1967) a rombuszok felső csúcsában nem átmeneti zónákat jelölt ki, hanem a környező három vegetációforma között osztotta fel ezeket a területeket. A magyarországi erdőssztyeppeken, azaz az Alföldön és a Kisalföldön az APPT 24

átlagos értéke 500-600 mm, míg az ABT értékek 9-12 C között szóródnak. A származtatott APETR értékek 1,02-1,3 változnak. Ezen értékek alapján az erdőssztyepp területeket abba az átmeneti zónába helyezhetjük el, amelyet a száraz erdők, a füves puszták és az üde erdők fognak közre (7. ábra). Amennyiben a Holdridge-féle háromszögdiagramban az átmeneti zónák definiálásra kerülnének, ez a kisháromszög mindenképp az erdős puszta elnevezést kapná. Így a Holdridge-féle térkép kérdéses területeit csak BORHIDI (1931) megállapításai alapján teljes egészében értelmezni tudjuk. 7. ábra Magyarország tipikus értékei a Holdridge-féle rendszerben, a Holdridge-féle háromszögdiagram egy részlete Annak ellenére, hogy az alföldi területek természetes életformáját az átmeneti erdős puszták jelentik, a Holdridge-féle térkép (5. ábra) továbbra is fontos információkkal szolgálhat. A térkép szerint a dél-alföldi régióban az eredeti vegetáció inkább a melegmérsékelt száraz erdőhöz van közelebb. Ez a terület többnyire lefedi a 4. ábra Cfa-val jelölt területeit, ahol a júliusi középhőmérsékletek meghaladják a 22 C-ot, illetve átfedésben vannak BORHIDI (1931) térképén (6. ábra) az Alföld legszárazabb területeivel. Vagyis a 4. ábra alátámasztja a melegmérsékelt jelzőt, míg az 6. ábra indokolja a száraz jelző használatát a dél-alföldi területek esetében. Tehát annak ellenére, hogy az átmeneti zónák definiálása még várat magára, a Holdridge-féle rendszerrel pontosabb képet tudunk alkotni lokális skálán, mint a Köppen-féle rendszerrel. A Holdridge-féle rendszerhez hasonlóan a Thornthwaite-féle rendszer is figyelembe veszi a párolgást a klímaklasszifikáció során. Az evapotranszspiráció becslése azonban különböző a két módszernél. Holdridge az ABT és az APPT segítségével számol potenciális 25

evapotranszspirációs arányt (APETR). A Thornthwaite-féle osztályozás pedig mm-ben kifejezett potenciális párolgást (PET) becsül egy talajadatok mellőzésén alapuló csöbörmodell alkalmazásával. A Thornthwaite-féle módszer a hőmérsékleti és csapadékadatok mellett felhasználja még a hely földrajzi koordinátáit is. Így vélhetőleg még pontosabb képet kapunk hazánk klímájáról. Magyarország éghajlata a Thornthwaite-féle rendszer alapján a 8. ábrán látható. Holdridge rendszere szerint hazánk területén négy vegetációtípus fordulhat elő. Ezzel szemben a Thornthwaite-féle rendszer hat klímatípus különböztethető meg Magyarországon. A térképen mégis csupán három területet jelöltünk meg, ugyanis az azonos nedvességi indexszel jellemezhető területeket egy kalap alatt vettük. Mindamellett meg kell említeni, hogy a térképen nem került ábrázolásra Kékestető éghajlata, mivel klímaképlete (B 3 C 2 r b 2 ) egyedüliként szerepel az adatbázisban. 8. ábra Magyarország éghajlata az eredeti Thornthwaite-féle módszer alapján (a csöbör nagysága 100 mm) A Thornthwaite-féle térkép (8. ábra) szerint hazánk hőellátottságának területi változatossága nem számottevő. Az esetek többségében a klímaképletek második betűje B 1, azaz a hőellátottság tekintetében a legalacsonyabb mezotermális kategória. A második betű 26

csak Dobogókő, Galyatető, Kékestető és Mátraháza esetében tér el a fenti esettől az általunk vizsgált 120 állomásnál. E hőellátottságra vonatkozó homogenitás azonban ellentmond a korábbi megállapításainknak. Ugyanis KÖPPEN (1931) hazánk északkeleti felén húzza meg a C melegmérsékelt és a D hidegmérsékelt klímaövek közötti határvonalat. Ugyanakkor Holdridge szerint is három szélességi öv életformatípusa jellemzi hazánk klímajellegét. Így a Thornthwaite-féle hőellátottsággal kapcsolatos homogenitás kissé furcsa, esetlegesen megkérdőjelezhető. Feltételezésem szerint ennek hátterében a 100 mm-es nagyságú csöbör modell használata áll. DRUCZA és ÁCS (2006) ugyan számításba vették a talaj fizikai féleségének hatását a csöbör modell-futtatásokban, de a hőellátottságra vonatkozó második betűk változatlanok maradtak. Thornthwaite módszere hazánk különböző klímazónáit egyértelműen csak a vízellátottsági viszonyok alapján képes megkülönböztetni. A nedvességi indexekre támaszkodva három típust különíthetünk el. Ezek, sorrendben haladva a szárazabbtól a nedvesebb felé, a C 2, B 1 és B 2 klímák. Ennek megfelelően Magyarország legszárazabb területein nedves szubhumid (C 2 ) viszonyok uralkodnak. Ilyen a helyzet az Alföld középső területein, a Győr-Tatai-síkon, a Hernád völgyében, a Szerencsi-dombságban és a Taktaközben is. Ezzel szemben hazánk legnedvesebb területeit a Bakony központi részében, a Visegrádi-hegységben, a Börzsönyben, a Mátrában és a délnyugati határvidéken találjuk. Itt a nedvességi index értékének megfelelően B 2 jelölés használandó. Az ország legnagyobb részén azonban a B 1 -es humid klíma dominál. A nyugat-magyarországi területek esetében ez a nedvességi karakterisztika többnyire összecseng a Holdridge-féle és a Borhidi-féle térképekkel (5., 6. ábra). Váratlan azonban, hogy ez a nedvesebb klímatípus átlépve a Duna vonalát egészen Ceglédig terjed. A legmeglepőbb azonban az, hogy e nedves kategória megtalálható a dél-alföldi régióban is, így Ásotthalom, Szeged, és Mezőhegyes is ebbe klímatípusba tartozik. A Holdridge-féle rendszer szerint ezeken a területeken a potenciális életformák leírására vonatkozóan egyértelműen csak a száraz jelzőt alkalmazhattuk. BORHIDI (1961) szerint is ezen régió az ország legszárazabb területeinek egyike. Így ismételten meggyőződhettünk arról, hogy a Thornthwaite-féle módszer alkalmazásakor a talaj fizikai félesége fontos információ lehet, és figyelembevétele segíthet a valósabb kép kialakításában. 27

5. A biofizikai klímaklasszifikációs rendszerek összehasonlító vizsgálata a Lamb-féle adatbázison A Lamb-féle adatbázis összes mérőállomásának klímáját kiértékeltük mindhárom osztályozási rendszerrel. Ezek felsorolásszerű közlése a Függelék ide tartozó passzusában található meg. Jelen szakdolgozatban az összehasonlító elemzésekre azonban csak a Köppenféle száraz (B) és trópusi (A) klímaövezetekre vonatkozóan került sor. A szakdolgozat terjedelme nem tette lehetővé az összes klímatípus mélyebb szintű elemzését. Ugyanakkor feltehető a kérdés, miért összpontosítottunk pont e két klímaövezetre? Ennek több oka is volt, summázva ezek a következők: 1. Holdridge éghajlat-osztályozó rendszerét a trópusi területeken végzett kutatómunkája alapján fejlesztette ki (PRENTICE, 1990). LUGO et al. (1999) szerint Holdridge rendszere csak a trópusi ökoszisztémákról ad teljes képet. 2. WÜRTZ & LEHMANN (2004) ábrája szerint a száraz éghajlatok (BW és BS) a Holdridgeféle háromszögdiagramban nagyobb területeket fednek le a többi klímához képest. Így Holdridge rendszere Köppenéhez képest jóval alkalmasabb a száraz klímákon belül előforduló vegetációtípusok változatosságának leképezésére. 9. ábra A Köppen-féle klímazónák felosztása a Holdridge-féle háromszögdiagramban (WÜRTZ & LEHMANN, 2004) 3. A száraz éghajlatok területei többnyire lakatlanok, népsűrűségük igen alacsony. Az emberi beavatkozás mértéke így viszonylag elhanyagolható, a természetes vegetáció jelenléte feltételezhető. 4. LAMB (1978) szerint a trópusi (A) és a száraz (B) klímák együttesen bolygónk felszínének nagyjából 46-47 %-át fedik le. 28

5.2. Száraz éghajlati öv A Köppen-féle osztályozást a száraz éghajlatok elkülönítésével célszerű kezdeni. A főöveket a száraz klímák kivételével a hőmérséklet alapján határozzuk meg. A száraz éghajlatok esetében ez nem így van; itt az évi átlagos középhőmérséklet és az évi átlagos csapadékmennyiség összehasonlítása szükséges. Ennek módszerét a Köppen-féle osztályozáshoz visszalapozva eleveníthetjük fel. Köppen alapvetően a hőellátottság alapján osztályoz. Természetesen ez alól kivételt képez a jelenleg vizsgált B száraz éghajlati öv, amelynek meghatározásához a vízellátottságot és a hőellátottságot egyaránt figyelembe veszi. Ebből kifolyólag a Köppen-féle és a Thornthwaite-féle száraz klímák megfeleltetése egyértelmű. Így a Köppen-féle BS sztyepp éghajlat a Thornthwaite-féle szemarid (D) éghajlatnak, míg a Köppen-féle BW sivatagi klíma a Thornthwaite-féle arid (E) klímának felel meg (11. táblázat). Köppen eredeti osztályozásában 11 klímát különböztetett meg. Ezekben már szerepelt mindkét száraz éghajlat (KÖPPEN, 1923). A részletesebb Köppen-Geiger-féle osztályozás azonban már különbséget tesz a sivatagok és a sztyeppek egyes fajtái között a hőmérséklet alapján. A B száraz klímák közötti hőellátottságbeli különbségeket a Köppen-féle osztályozásban a harmadik betű érzékelteti. Ennek megfelelően a +18 C-os évi középhőmérsékleti határ választja el a forró (h) és a hideg (k) fajtákat mind a sztyeppek, mind a sivatagok esetében. A B 4 B 3 B 2 B 1 C 1 E BWh BWk D BSh BSk 11. táblázat A Köppen-féle és a Thornthwaite-féle száraz klímák megfeleltetése elméleti megfontolások alapján A továbbiakban a képletek összeegyeztethetőségét vizsgáljuk, illetve összevetésre kerülnek a Holdridge-féle rendszerben becsült életformákkal is. Végül az osztályozási formák jóságát is megpróbáljuk vizsgálni. Az összehasonlítások során referenciaképekre támaszkodva meghatározzuk a valós életformákat és az elvárható klímákat 29

5.2.1. Forró sivatagok (BWh) A forró sivatagok (BWh) esetében a Köppen-féle és a Thornthwaite-féle osztályozás képleteinek megfelelése egyértelmű. Az elméletileg levezetett megfeleltetés egy kivételtől eltekintve (Lima) minden esetben megvalósul. Lima esetében is érvényesül az arid (E) tulajdonság, azonban a hőellátottság csak mezotermális (B 2 ). Ez persze könnyen megmagyarázható a hideg Humboldt-áramlás hatásával, de Peru fővárosa esetében az ENSO jelenségkörtől sem tekinthetünk el. Végignézve a Limára vonatkozó adatokat, szembetűnő, hogy a csapadék idősorok csak egy 10 éves periódusra vonatkoznak, míg a hőmérsékleti idősorok egy tágabb 30 éves időszakra. 12 Az eltérő időszakokból eredően az El Nino és La Nina események hatásai anomáliákként jelenhetnek meg az idősorokban. Így Limát ezek során nem is érdemes figyelembe vennünk. Az osztályozási mechanizmusok közötti különbségek a Holdridge-féle rendszerben ütközhetnek ki a legjobban. A 12. táblázat szerint mind Köppen, mind Thornthwaite viszonylag homogén módon jellemzi a forró sivatagokat. Ugyanezen táblázatra támaszkodva azonban kijelenthető, hogy Holdridge rendszere a sivatagi életformának nagyobb mozgásteret nyújt, azaz igen sok fajtáját definiálja. Így pl. Thornthwaite rendszerében Jodhpur (India), Timbuktu (Mali) és Tamanrasset (Algéria) képletei rendre megegyeznek, de Holdridge osztályozása szerint különbségeket feltételezhetünk. A különbségekről a referenciaképek alapján is meggyőződhetünk (10., 11., 12. ábra). Sorsz. Név Köppen Thornthwaite Holdridge 106 Jodhpur, India BWh E A' d a' trópusi tüskés bozót 111 Karacsi, Pakisztán BWh E A' d a' trópusi sivatagi bozót 114 Bagdad, Irak BWh E A' d b' 2 szubtrópusi sivatagi bozót 115 Al Muharraq, Bahrein BWh E A' d b' 4 trópusi sivatag 116 Áden, Jemen BWh E A' d a' hiba 121 Heluán, Egyiptom BWh E A' d a' hiba 127 Timbuktu, Mali BWh E A' d a' trópusi sivatagi bozót 128 Tamanrasset, Algéria BWh E A' d a' szubtrópusi sivatag 129 Kartúm, Szudán BWh E A' d a' trópusi sivatagi bozót 139 Ascension-sziget (Georgetown) BWh E A' d a' trópusi sivatagi bozót 140 Szent Ilona-sziget (Jamestown) BWh E B' 4 d a' szubtrópusi sivatag 158 Alice Springs, Ausztrália BWh E B' 4 d a' szubtrópusi sivatagi bozót 203 Death Valley, Nevada BWh E A' d b' 1 hiba 206 Phoenix, Arizona BWh E A' d b' 3 szubtrópusi sivatagi bozót 12. táblázat A forró sivatagok területéhez tartozó települések és klímaképleteik 12 Erre vonatkozóan a Függelék nem tartalmaz adatot. Ezeket az információkat csak Lamb, H. H. (1978) [Climate, present, past and future. Volume 1, Fundamentals and climate now] művében találhatjuk meg. 30