2020. december 2. szerda
Tanulmányok

Aszályvizsgálatok 2011 első felében a Délkelet-Európai Aszálykezelő Központ projektjének keretében

Lakatos Mónika, Móring Andrea, Nagy Andrea, Kovács Tamás, Bihari Zita

A DMCSEE projekt
Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál az aszállyal kapcsolatos vizsgálatainkat a Délkelet-Európai Aszálykezelő Központ (DMCSEE: Drought Management Centre for South East Europe) által, 2009-ben elindított nemzetközi projekt keretei között végezzük.
Az elmúlt évtizedekben az aszály jelentős hatást gyakorolt a délkelet-európai (South-Eastern European, azaz SEE) régió országainak gazdaságára, valamint általánosságban a környezetre és a társadalomra is. A 80-as évek elejétől a SEE régió néhány országát egyre súlyosbodó, hosszantartó aszály sújtotta, rekord arányokat elérve a '93, '94, '98 és 2003-as években.
Az ezredfordulótól kezdve számos találkozót tartottak mind európai, mind regionális szinten, melyeken kifejeződött az igény egy aszályközpont létrehozására a délkelet-európai régióban. A DMCSEE megalapítását célzó indítvány megalkotásában több nemzetközi szervezet (a Nemzetközi Öntözési és Lecsapolási Bizottság, az Egyesült Nemzetek Sivatagosodás elleni Közdelemről szóló Egyezménye és a Meteorológiai Világszervezet) is részt vett. A DMCSEE projekt végső indítványát és pályázatát egy konzorcium készítette elő, melyben a nemzeti meteorológiai szolgálatok, továbbá azok az akadémiai közösségek és minisztériumok képviselői vettek részt, melyek az aszály és elsivatagosodás hatásait hívattak enyhíteni.
A DMCSEE TCP projekt fő célja az aszályra való felkészülés fejlesztése (elvégezve a kockázatbecslést és létrehozva egy korai figyelmeztető rendszert), következésképpen segítségnyújtás az aszály hatásainak mérséklésében.
A projekt megvalósítása során az aszály mérőszámaként használt aszályindexek számításával és térbeli megjelenítésével foglalkozunk. Az aszályindexek több csoportja létezik, a legegyszerűbbek a különböző csapadékindexek, melyek a lehullott csapadék és az átlagos mennyiség viszonyát írják le. Ilyen például az általunk is alkalmazott normalizált csapadék index, az SPI (Standard Precipitation Index) is. Az indexek további csoportját alkotják a rekurzív indexek, melyek kiszámításuk során a megelőző időszak adatait is felhasználják. Ilyen rekurzív index az általunk is használt Palmer-féle aszály szigorúsági index, a PDSI (Palmer Drought Severity Index).
Jelen cikkünkben a projektben alkalmazott SPI és PDSI segítségével mutatjuk be a 2011 első felében jellemző, szokásosnál szárazabb időjárást.
Aszálykárok 2011-ben
Az aszály elsősorban a mezőgazdaságban fejti ki közvetlen hatását. A teljesség igénye nélkül néhány szemléletes példával illusztráljuk az idei év aszályos időjárásának káros hatásait hazánkban.
A dél-somogyi területek egy részén a gazdák már júliusban 50-100 százalékos terméskiesésre számítottak a kukoricaföldeken, a térség homokos talaja 50-60 centi mélységig ekkor teljesen száraz volt. Emellett a hőstressz az almásokat és a szőlőültetvényeket is fenyegeti. A hőség és a csapadékhiány miatt az őszibarack az augusztus elején szokásos helyett már július közepén érett, a kajszifák pedig a megszokottnál 10-14 nappal előbb hoztak termést. A csapadék hiányának további negatív hatása a gyomosodás, mivel a permetező szerek nem tudnak bemosódni a talajba.
Zala megyében kevesebb volt a repcetermés, mint a tervezett, és a gabonatermésen is jelentősen érződik az aszály hatása: az őszi árpa, a búza termésátlagai nagyon rosszak voltak júliusban. A kukoricaföldeket is sújtja az aszály, nem ritka az olyan növény, amelyik nem is hozott csövet, sok növény teljesen felkopaszodott, felsárgultak a levelek. A megyében várhatóan búzából több mint egy tonnával kisebb lesz az idei átlagtermés, mint a szokásos, mely mintegy 20-25 százalékos kiesést jelent.
A szárazság az erdőségekben is érezteti hatását. A hőség és az aszály elsősorban az új telepítéseket sanyargatja. Bár látványos pusztulásról még nem lehet beszámolni, az viszont már látható, hogy néhány idei erdősítés a túlélési képességének határán van.
Csapadékviszonyok 2011 első felében
Az elmúlt hónapok időjárásának havi összefoglalóit követve láthattuk (elmúlt hónapok időjárása), hogy január és június között jellemzően minden hónapban kevesebb csapadék hullott a szokásosnál. A csapadékhiány januárban és februárban volt a legnagyobb, és különösen a dunántúli területeket sújtotta. Januárban Somogy és Veszprém megye területén a havi csapadékösszeg a sokéves átlag negyede alatt maradt, februárban pedig Somogy megye északi részében a sokéves átlag 10%-ánál is kisebb mennyiségű csapadék volt jellemző. A Dunántúlon az időszak hátralevő részében is kevesebb eső esett az átlagnál, de áprilisban a legnagyobb különbség mégis a Duna-Tisza közében és az Alföld délkeleti részén volt jellemző, ahol a sokéves átlagos csapadékmennyiség negyede sem hullott le.
Nemcsak a havi, hanem az időszakos csapadékösszegek is jóval a sokéves átlagértékek alatt maradtak (1. ábra). Az ábra alapján elmondható, hogy hónapról-hónapra az összegzett csapadékhozam értékek egyre inkább elmaradtak az addig szokásos összegtől.
1. ábra
Kumulatív havi csapadékösszegek országos átlagban.
(Az egyes oszlopok a megjelölt időszakok összegzett csapadékát jelölik,
az első szám a kezdőhónap, a második a záróhónap sorszáma.)
Mint azt láthattuk, a Dél-Dunántúlt különösen nagy csapadékhiány jellemezte, ezért további vizsgálatainkhoz az OMSZ csapadékmérő hálózatában működő állomások közül kiválasztottuk a Somogy és Zala megye határán található Zalavár állomást. Az állomás havi csapadékösszegei lényegesen elmaradtak az átlagos értéktől az év minden hónapjában (2. ábra). A január és a február bizonyult a legszárazabbnak, a teljes időszakra pedig jellemző, hogy a havi összeg a szokásos mennyiség felét sem érte el.
2. ábra
Zalavár állomás havi csapadékösszegei 2011. első félévében a normálértékekkel.
2011 első félévének aszályelemzése az SPI aszályindex alapján
Az egyik legegyszerűbb, és ezáltal széleskörűen alkalmazott index az SPI (MCKEE T.B. et al. 1993). Az SPI számításához csapadék adatokra van szükség. Tetszőleges időszak csapadék idősorai szolgálhatnak a számítás alapjául, de leggyakrabban egy, három, hat és kilenc hónapra számítunk SPI-t. A felhasznált csapadék idősoroknak minimum 30 év hosszúnak kell lenniük. A kalkuláció kezdetén elkészítjük az idősor empirikus eloszlását, majd erre egy gamma eloszlást illesztünk, végül ezt standard normál eloszlássá transzformáljuk.
A kapott eloszlás minden egyes pontjához valamilyen valószínűség tartozik. Valójában ezek a valószínűségek maguk az SPI-index értékek. Tehát az SPI értékhez tartozó standard normál eloszlás értéke megadja a vizsgált időszakra vonatkozó csapadékösszeg előfordulási valószínűségét. Például a -1-hez tartozó érték 0,16, ami azt jelenti, hogy az éghajlat változatlansága esetében 100 év alatt átlagosan 16 ilyen év fordulhat elő. A pozitív SPI értékek az átlagosnál nedvesebb, a negatívak szárazabb időszakokat jelentenek (1. táblázat).
1. táblázat
Az SPI értékekkel definiált szárazsági kategóriák
Az SPI további előnye, hogy a standard normál eloszlás használata miatt bármely két állomás SPI indexe összehasonlítható.
Az OMSZ Éghajlati Osztályán elkészült egy automatizált SPI számoló rendszer, ami akár a teljes csapadékmérő hálózatra és rácsponti csapadék adatokra is működik. Az ily módon kiszámolt SPI értékek térképezését az OMSZ-nál fejlesztett MISH (Szentimrey T., Bihari Z., 2006) interpolációs módszerrel végezzük. Ez a módszer alkalmas napi vagy hosszabb felbontású meteorológiai mezők rekonstruálására. A MISH eljárás a térbeli eloszlás modellezéséhez figyelembe veszi a hosszú idősorokat is. Javítja az interpoláció pontosságát, ha nem csak a kérdéses időponthoz tartozó mérések adatait használjuk fel.
A 2011 első félévében jellemző csapadékviszonyokat, illetve a kialakuló aszályos állapotot a kéthavi februári, háromhavi májusi és hathavi júniusi SPI térképekkel szemléltetjük (3-5. ábrák).
3. ábra
A kéthavi februárra vonatkoztatott (a január-február időszakot jellemző)
SPI értékek térbeli eloszlása.
4. ábra
A háromhavi májusra vonatkoztatott (a március-május időszakot jellemző)
SPI értékek térbeli eloszlása.
5. ábra
A hathavi júniusra vonatkoztatott (a január-június időszakot jellemző)
SPI értékek térbeli eloszlása.
Az SPI térképeken is megjelenik a Dunántúl gyér csapadékellátottsága 2011 első felében. A nagy negatív értékek a szélsőségesen száraz területeket emelik ki. A Kis-Balaton térsége az extrém száraz tartományba esik mindhárom térképen.
Az 1951-től elemzett SPI aszály index idősorokban (6-7. ábra) az idei értékek az eddig tapasztalt legkisebb értékek, szélsőségként jelennek meg a múlt század közepétől elemzett sorokban.
6. ábra
Zalavár 3 havi májusi SPI aszályindex idősora.
7. ábra
Zalavár 6 havi júniusi SPI aszályindex idősora.
2011 első félévének aszályelemzése a PDSI aszályindex alapján
A felszíni vízmérleg alapján készül a Palmer-féle aszály szigorúsági index, a PDSI, amely a hőmérséklet és csapadékadatokon kívül a talaj nedvességi állapotát is figyelembe veszi. A PDSI az ún. rekurzív indexek csoportjába tartozik, melyeknél a számítás folyamán a számítást megelőző időszak adatait is alapul veszik, így az index egy viszonylag hosszabb időszakot jellemző integrált értékként áll elő (Bussay et al, 1999). A PDSI-t az USA-ban az aszálybecslés elfogadott módjának tekintik, a NOAA honlapján hetente frissülő aszálytérképeket tesznek közzé (http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/monitoring_and_data/drought.shtml). Használatát indokolja, hogy a környezeti tényezőkkel szemben megközelítőleg invariáns, ugyanakkor a talaj nedvességi állapotának felmérése nehezíti a számításokat.
Az index számítási eljárása:
ahol Z a nedvességi anomália index (Faragó et al., 1990). A képletből látható az index rekurzív jellege, az aktuális havi érték kiszámításához az előző havi adatot is figyelembe veszi.
Ahogy az SPI esetében, a PDSI-nél is az alacsonyabb értékek jelölnek aszályosabb körülményeket (2. táblázat).
2. táblázat
A PDSI értékekkel definiált szárazsági kategóriák
Az OMSZ Éghajlati Osztályán készülőben van egy automatizált PDSI számoló rendszer, ami akár a teljes állomáshálózatra és rácsponti adatokra is fog működni. A program alapját képező egyszerűsített PDSI kalkulátort (csak a hasznos vízkapacitást veszi figyelembe) a DMCSEE projekt keretében kaptuk szlovén partnereinktől. Térkép készítésekor az index értékeit a már említett MISH módszer alkalmazásával rácspontokra interpolált alapadatokból (hőmérséklet, csapadék) határozzuk meg. Jelenleg a program tesztelése folyik, ezért egyelőre csak állomási adatokra tudjuk alkalmazni.
Az SPI idősorokkal szemben a Zalavár állomásunk júniusi PDSI 1951-től kezdődő sorában 2011 csak az ötödik legkisebbnek bizonyult (8. ábra). Az elmúlt évtizedben 2 év volt csak aszályosabb, a 2003-as rendkívül száraz év (mely egyben az idősor legalacsonyabb értéke is) és a 2007-es, mely az elmúlt 110 év legmelegebb éve volt. A SPI-hez képest adódott különbség a két index mögötti filozófiában keresendő: a PDSI az SPI-vel szemben figyelembe veszi az aszály szempontjából szintén lényeges termikus hatásokat és rekurzív jellegéből fakadóan az előző időszak hatásait is.
8. ábra
Zalavár júniusi PDSI aszályindex idősora.
Összefoglalás
Vizsgálataink során alátámasztást nyert, hogy a 2011-es év első fele rendkívül aszályos volt, mely nemcsak az eddig jellemző csapadékhiányban tükröződik, hanem az aszály számszerűsítésére használt aszályindexekben is világosan látszik.
Ahogy a Délkelet-Európai Aszálykezelő Központ projektjének keretében is, jelen cikkünkben is két aszályindexre alapoztuk elemzéseinket, a normalizált csapadék indexre, vagyis az SPI-re (Standard Precipitation Index), valamint a Palmer-féle aszály szigorúsági indexre, a PDSI-re (Palmer Drought Severity Index).
Az SPI térképeken is megjelent a Dunántúl gyér csapadékellátottsága 2011 első felében, emellett a két indexből előállított idősorok is rendkívül száraz időjárási körülményekre engednek következtetni. A Dél-Dunántúlt különösen nagy csapadékhiány jellemezte, ezért a Somogy és Zala megye határán található Zalavár állomás adatai alapján számítottuk ki a két index 1951-ig visszamenő idősorait. A 3 havi májusi és a 6 havi júniusi SPI idősorában extrém szárazságot jelölve, rendkívül alacsony értékkel, minimumként jelentkezett a 2011-es év. Ezzel szemben az elmúlt félév a PDSI idősorban csak az ötödik legszárazabb volt. A különbség azzal magyarázható, hogy a PDSI az SPI-vel szemben figyelembe veszi az aszály szempontjából szintén lényeges termikus hatásokat és rekurzív jellegéből fakadóan az előző időszak hatásait is.
Irodalom
BUSSAY A, SZINELL CS., SZENTIMREY T. 1999: Az aszály előfordulásának vizsgálata és mérhetősége,
Országos meteorológiai Szolgálat, Budapest
FARAGÓ T., BÉZSENYI Á., DOBOSI E., 1990: A Palmer-féle felszíni vízmérleg-modell és aszályindex.
Időjárás, Vol. 94., No 1., pp 10-22.
MCKEE, T.B. - DOESKEN, N.J. - KLEIST, J. 1993: The relationship of drought frequency and duration to time scales.
Preprints, 8th Conference on Applied Climatology, January 17-22, Anaheim, California, pp. 179-184.
SZENTIMREY, T. - BIHARI, Z. 2006: MISH (Meteorological Interpolation based on Surface Homogenized Data Basis).
In: TVEITO, E. - WEGEHENKEL, M. - WEL, F. - DOBESCH, H. (szerk.)
COST Action 719 Final Report, The use of GIS in climatology and meteorology, pp. 54-56
Készült: 2011. augusztus 25.
Aszályvizsgálatok 2011 első felében