Mértékadó csapadék meghatározása idősorok elemzése alapján
2012. április 5. | FÓRIÁN Sándor, adjunktust Debreceni Egyetem Műszaki Kar Környezet- és Vegyészmérnöki Tanszék | | 0 |
A csapadék mennyiségének változása, meghatározása nemcsak klímavédelmi, de épületgépészeti tervezési szempontból is fontos, elég, ha csak a csapadékvíz-elvezetésre, a szürkevizek felhasználására, de a vízellátó rendszer méretezésére is gondolunk. Különösen aktuális ez most, hogy lényegében tavaly július óta nem esett csapadék Magyarországon.
Kulcsszavak: csapadék, idősor, mértékadó csapadék
Abstract: The human activity caused environment pollution has become a global problem to our days. The possible consequences of this may be that the weather becomes more extreme and the distribution of precipitation changes to unusual. More than 100 years’ meteorological data are available for us. We can try to make models by these data in order to give a forecast for weather change in the future. The quantitative, spatial, and temporal distribution of precipitation is important equally. In an urban environment the expectable or authoritative precipitation quantity has a big role in the planning and forming drains and precipitation storage systems. I have drowned conclusions regarding Debrecen city from the models made on the basis of last 110 years’ meteorological data. Temperature and precipitation data justify the global trend, which forecasts increasing temperature and irregular appearance of precipitation.
1. Bevezetés
A csapadék a legfontosabb meteorológia és időjárási elem, mert egy adott terület időjárásának és éghajlatának alapvetően meghatározó jellemzője. A csapadék a levegőben levő vízpárának a megjelenési formája, vagyis a kiválásából származó folyékony, illetve szilárd halmazállapotban a földre jutó víz. A Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia (NÉS) az ENSZ égisze alatt működő Éghajlatváltozási Kormányközi Testület legújabb jelentésére hivatkozva hangsúlyozza, hogy a XX. század második felében végbement átlagosan mintegy 0,5 °C fokos melegedés igen nagy valószínűséggel, az emberi tevékenység (termelés, fogyasztás, stb.) következménye, és gyakorlatilag kizárható, hogy természeti eredetű ingadozásról volna szó. A tudományos közösség értékelése szerint mintegy 1,1-6,4 °C közötti felmelegedés várható 2100-ra az előző évszázad végéhez képest. A csapadékviszonyok ennél bonyolultabb képet mutatnak.[1]
Az éghajlatváltozás Magyarországon a természeti értékeket, a vizeket, az élővilágot, az erdőket, a mezőgazdasági terméshozamokat, sőt, az építményeket, a lakókörnyezetet, a lakosság egészségét és életminőségét is veszélyezteti. Egy ENSZ-kutatásra hivatkozva a NÉS azt állítja, hogy a klímaváltozás a biológiai sokszínűségre, azaz az élővilág fajgazdagságára gyakorolt hatása szempontjából Magyarország Európa egyik legsérülékenyebb országa.
Ezt az állítást egyszerű módon is beláthatjuk: elegendő Közép-Európa földrajzi térképére tekintenünk, s hazánk medence fekvése, vízfüggőségi viszonya szomszédjaitól egyértelműen látható. Márpedig a víz az elkövetkezendő időszak fontos stratégiai eszköze lesz Európának is!
2. Várható események
Egyszerű fizikai meggondolás alapján könnyedén belátható, hogy intenzívebbé teszi a hidrológiai ciklust a növekvő léghőmérséklet, s ezáltal a globális csapadékmennyiségnek növekednie kellene. Mivel a melegebb légkör több nedvesség hatására válik telítetté, ezért a melegebb levegő több nedvességet képes magába fogadni. Azonban a nem kielégítő mérések és más pontatlanságok miatt nehéz megfelelő pontosságú globális következtetéseket levonni [2].
A korábban említett NÉS jelentést megalapozó számítógépes modellfutások szerint, az előttünk álló időszakban:
• További melegedés várható, mely: télen Észak- és Kelet-Európában, míg nyáron Dél- és Közép-Európában lesz jelentősebb,
• Jobban változnak a minimum- és maximumhőmérsékletek, mint az átlag (más néven közép-) hőmérséklet,
• Észak-Európában a csapadék éves mennyisége növekszik (főképpen télen), és Dél-Európában csökken (főképpen nyáron),
• A napi csapadék-szélsőségek mindenfelé növekszenek, még ott is, ahol egyébként az éves összes csapadék csökken.
2.1 Meteorológiai adatsorok Debrecenből
A Debrecenben lévő meteorológiai állomás több mint 100 éves adatsorának elemzése alapján nálunk is megfigyelhető a melegedés jelensége, amit az alábbi saját készítésű ábrán szemléltetek:
Átlaghőmérséklet növekedés 100 év alatt Debrecenben
2.2 Kevesebb csapadék
Már kevésbé egyértelmű a kép a csapadék esetében, mert a modellek eredményei nem minden aspektusban egyeznek meg. Ráadásul a változások csak igen kevés esetben bizonyulnak statisztikailag szignifikánsnak. Egységesek a projekciók abban, hogy a 2021–2050-es időszakban az éves csapadék mennyisége némileg csökken, de ez a csökkenés nem haladja meg az 5%-ot. A nyári csapadék átlaga ebben az időszakban már 5-10 százalékkal lesz kisebb. Vannak azonban olyan területek is (észak-északkeleten), ahol egyes modelleredmények a nyári csapadéknövekedés valószínűségére hívják fel a figyelmet. A modellek többsége alapján 2021-2050-re télen csökkenő tendencia várható, ami az ország keleti és északnyugati tájain meghaladhatja a 10 százalékot. [2]
Az évszázad végére (2071-2100) az éves csapadékátlag tovább csökkenhet, mértéke ekkor már nagy valószínűséggel túllépi az öt százalékot. Nyáron most már mind a négy modellkísérlet alapján 10 százalékot meghaladó csökkenés várható az ország egész területén. Tavasszal és ősszel az évszázad közepén tapasztalt változások folytatódnak, növekvő mértékkel.
Átlagcsapadék csökkenése 100 év alatt Debrecenben
A kevesebb csapadék azonban éves átlagban jelentkezik. Az éves csapadék átlagos mennyiségének csökkenése és csapadékeloszlás átrendeződése (több csapadék télen, kevesebb nyáron), továbbá a szélsőséges időjárási események gyakoriságának és intenzitásának növekedése várható.
2.3 Mértékadó csapadék
A mértékadó csapadék az a csapadékmennyiség, amelyre adott klimatikus viszonyok között és adott időszakban, meghatározott valószínűség mellett biztosan számítani lehet.
A mértékadó csapadék ismerete a vízi közművek, várostervezési és városgazdálkodási feladatok nélkülözhetetlen alapja melynek segítségével pl. a hosszú távú emberi igényeket is kielégítő csatornarendszerek tervezhetők, nem beszélve a mezőgazdaság, vízgazdálkodás, árvíz- és katasztrófavédelem szempontjait figyelembe vevő tervezések fontosságáról.
Például tervezési mértékadó csapadék diffúz szennyezések esetén közepes csapadékokra tervezünk: 10-40 mm/ eseménnyel és 1-5 év gyakorisággal.
2.3.1 Mértékadó csapadék meghatározása
A mértékadó csapadék meghatározásához nélkülözhetetlen az adott terület meteorológiai adatainak megléte, ismerete. Debrecenben ez az adathalmaz rendelkezésre áll a szakemberek számára, hiszen ez a város azon kevés magyarországi települések egyike, ahol már a XIX. század közepén megkezdődtek a meteorológiai mérések. Az 1901-1950 közötti időszak adatai döntően a Debrecen-Pallag-i éghajlati állomásról származnak, míg az adatsor második részének adatai az OMSZ kezelésében a debreceni repülőtéren működő állomásról származnak.
A csapadékadatokat (éves, havi, sőt napi bontásban) 1900 - 2010 közötti időszakban vizsgáltam. Három időintervallumot határoztam meg, amin a vizsgálataimat végeztem. Ezek: 30, 50 évre ill. a teljes időszakra (111 év) vonatkoznak.
A mértékadó csapadék meghatározásának menete mindhárom esetben ugyanazon lépésekkel történt. Először a vizsgált időszak csapadék adatsorait kiválasztva az adatbázisból csapadékmennyiség szerint csökkenő sorrendbe rendezzük a hozzátartozó évszámmal együtt. Az így kapott adatsorban a legnagyobb és a legkisebb csapadékmennyiség közötti tartományt felosztjuk pl. 25 mm-es léptékekkel, így intervallumokat, osztályokat hoztunk létre. Az osztályokban meghatározzuk az adott időszakban előforduló események számát. Az így kapott hisztogram megmutatja, hogy a csapadékok közül melyik intervallumban hány eseményt találunk. Ezt követően az osztályokat a hozzátartozó gyakorisági értékkel csökkenő sorrendbe rendezzük gyakoriság szerint. Így lehetőségünk lett a gyakoriság szerinti halmozás százalékos meghatározására. A gyakoriság halmozás %-os értékeit rendre levonva a 100%-ból kapunk egy un. csapadékossági görbét. Ezen megtudjuk határozni, hogy egy időszak adatai alapján milyen valószínűséggel mennyi csapadék hullhat a következő időszakban. Az adatsorok nagysága azért jelentősen befolyásolja a végeredményt, amint ezt szeretném itt bemutatni.
Csapadékossági görbe 30 év adata alapján
Csapadékossági görbe 50, ill. 111 év adata alapján
Mindhárom esetben a 80%-os előfordulási valószínűségű csapadék mennyiségét határoztam meg az összehasonlíthatóság végett. A három diagramon jól látható a különbség, amit a végeredmény ad. Ha az 1900-as évtől számítom a mértékadó csapadékot, akkor az 610 mm-re adódik, míg az elmúlt 50 évre ( 1961-2010 között) nézve ez az érték 480 mm. A legrövidebb általam vizsgált időszak 1981 – 2010 közötti 30 év esetében 740 mm a meghatározott érték. Ennek oka többek között az, hogy az elmúlt 2010-es esztendő a meteorológiai mérések kezdete óta soha nem tapasztalt csapadékos időszakot hozott annak ellenére, hogy az utóbbi évek trendje a csapadék mennyiségének közel 10 %-os csökkenését mutatja a mérési adatok elemzése alapján.[3] Sőt az utóbbi évtizedben a mért adatok hat alkalommal az átlag feletti eredményt mutatták, jelentősen növelve ezzel az utóbbi időszak átlagértékét.
Talán ez a jelenség is azt igazolja, hogy a tervezésekhez használatos adatokat folyamatosan frissíteni, aktualizálni kell ahhoz, hogy műszakilag, gazdaságilag biztonságos tervezési munkát végezhessünk.
3. Összefoglalás
A Meteorológiai Világszervezet ajánlása szerint általában 30 éves periódus adatai alapján célszerű éghajlati leírásokat, meteorológiai elemzéseket készíteni. Az éghajlat jellemzéséhez ugyanis olyan időszakot kell választani, amely elegendően hosszú ahhoz, hogy az éghajlat változékonysága csak kismértékben jelenjen meg a klimatológiai karakterisztikákban, és egy általános képet nyújtson a térségben előforduló éghajlati jellemzőkről. A debreceni adatsor hosszúsága lehetővé teszi, hogy az elemzéshez az 1981-2010 közötti 30 éves időszakban mért értékeket vegyük alapul, melyek a jelen klímát leginkább jellemzik. Az 1961-2010, ill az 1900-2010 közötti adatok elemzése érdekes eredményre vezetett.
Debrecen éves csapadékösszeg idősorát tekintve megállapíthatjuk, hogy az elmúlt évszázad folyamán a csapadék mennyisége csökkent, az évi összeg közel 10%-kal lett kevesebb a 100 év alatt. Az évek közötti változékonyság igen jelentős, a csökkenés ellenére nagycsapadékú évek a század végén is előfordultak, és voltak aszályos évek a század első felében is. A legszárazabb és legnedvesebb évek csapadékösszege között közel háromszoros a különbség.[4] A száz év alatt egyszer haladta meg az éves csapadékmennyiség a 1000 mm-t, 2010-ben 1001 mm hullott az év folyamán. A legszárazabb öt évben (1961, 1934, 1917, 1946, 1992) a 400 mm-t sem érte el az éves összeg.[5]
Felhasznált szakirodalom
[1] Fórián S. (2011) Debrecenben mért csapadékadatok elemzése, mértékadó csapadék meghatározása 100 éves idősor alapján. FMTÜ International Scientific Conference Kolozsvár, Romania, p.95-98 [2] Houghton, J.Z., Ding, Y., Griggs, D.J., Noguer, M. van der Lindem, P.J., Da, X., Maskell, K. és Johnson, C.A. (szerk.) (2001) Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [3] Zágoni Miklós: Az Európai éghajlat változásának fő irányai. („A mediterrán térség éghajlata a 2010-es években” c. előadás szerkesztett változata, mely elhangzott az MTA Társadalomkutató Központjának „Délkelet-európai éghajlatváltozások hatásai” című konferenciáján 2006. március 21.-én). [4] Szász Gábor (1993): A debreceni éghajlati megfigyelések rövid története. Légkör, XXXVIII. évf. 2. p.10-14. [5] Szalai Sándor, Konkolyné Bihari Zita, Lakatos Mónika, Szentimrey Tamás (2005): Magyarország éghajlatának néhány jellemzője 1901-től napjainkig. Országos Meteorológiai Szolgálat.
Hozzászólás
A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.
