Evapotranszspiráció (ET) mérések idősora, Bugac





MTA-SZIE Növényökológiai Kutatócsoport

A 11 éves idősor alapján az éves átlag ET 493 mm, a szórás (éves) 75 mm. Méréseink alapján az átlagos éves csapadékösszeg ugyanerre az időszakra 564 mm. Az aszályos/hőhullámos években (pl. 2003, 2007, 2009, 2011, 2012) a kumulatív ET-összeg a nyári hónapokban meghaladja az ugyanígy képzett csapadékösszeget, nedvesebb években attól elmarad. Az extrém csapadékos évet követő aszályos években (2011, 2012) azonban nagyobb az ET (és így az ET-vel szoros korrelációban lévő szénmegkötés), mint általában a száraz periódusokban. A csapadékos évet követő "memória-hatás" mértékének és hátterének vizsgálata folyamatban van.

A bugaci gyep ökoszisztéma vízforgalma (evapotraszspirációja) 2003 és 2013 között

havi ET

Az evapotranszspiráció modellezése talajnedvesség mérések alapján

Az evapotranszspiráció (ET) magában foglalja a növényzetről történő párolgást, a csupasz talaj párolgását, illetve a növények párologtatását. E két utóbbi vízáram a talaj nedvesség-tartalmából (SWC) fedeződik, ezért kézenfekvőnek tűnik, hogy a talajnedvesség-adatok változásából az evapotranszspiráció mértéke becsülhető. A becslést a 2009 és 2013 közötti időszak fél órás léptékű, a felső 30 cm-es talajréteg nedvesség-adataiból végeztük. Ha a talaj nedvesség-tartalma a szabadföldi vízkapacitás értéke alatt van, akkor feltételezhetjük, hogy a perkoláció (lefolyás) mértéke elhanyagolható, ezért az SWC változása megfeleltethető az evapotranszspiráció mértékének. Az evapotranszspiráció emellett a léghőmérséklettel is szoros összefüggésben van, ugyanis ahogyan nő a hőmérséklet, úgy nő a potenciális párolgás mértéke (a vegetáció aktivitásával adott szezonális léptékű korreláció mellett). Így azokban az időpontokban, mikor az ET nem becsülhető az SWC adatokból, a becslést a léghőmérséklet alapján végezzük el.Ezzel a kombinált módszerrel az alábbi ábrán bemutatott becsléshez juthatunk: a mért és a becsült ET adatok (napi összegek) korrelációjának négyzete 0.49, a becslés hibája (RMSE: root mean squared error) 0.043 mm/nap.

Az evapotranszspiráció modellezése a Biome-BGCMuSo biogeokémiai modell alapján

Az ET napi léptékű becslése megvalósítható a kutatócsoport által fejlesztett ökológiai modellel, a Biome-BGCMuSo-val, amely hőmérséklet, telítési hiány, csapadék és besugárzás adatokból számol napi léptékű szén-, nitrogén és vízáramokat, többek között napi evapotranszspiráció összeget is.
Az alábbi ábrán bemutatjuk a 2009-2013-as a priori (nem kalibrált paraméterekkel végzett) futtatás és a mérések összevetését. A mért és a becsült adatok korrelációjának négyzete 0.64, a becslés hibája (RMSE) 0.98 mm.

Az eddy-kovariancia módszer rövid magyarázata

A felszín és a légkör közötti vertikális (függőleges) irányú kicserélődés különböző méretű örvények közreműködésével zajlik. A szélmező nagy időbeli felbontású mérésével nyerhetünk információt az örvények általi kicserélődésről, a szélsebesség szórása jól jellemzi a turbulencia erősségét. A vertikális szélsebesség és egy adott tulajdonság szórását (kovarianciáját) kiszámolva megkapjuk az adott tulajdonság turbulens áramát. A vertikális szélsebesség hőmérséklettel vett kovarianciája adja a szenzibilis hőáramot, a vízgőz koncentrációval számított kovarianciája a látens hőáramot - ebből számítható az evapotranszspiráció, azaz a párolgás (a talajból) és a párologtatás (a levelekből) összege) - valamint szén-dioxid koncentrációval vett kovariancia adja a szén-dioxid áramot. A módszer előnye, hogy mostanra már hosszútávú, folyamatos méréseket tesz lehetővé, napi 24 órában félórás vagy órás bontásban, az év minden napján.