2019. május 20. hétfő
Tanulmányok

OMSZ: 2019. február 21. 08:26

A növényzet műholdas megfigyelése – vegetációs indexek

A természetes- és a kultúrnövények globális műholdas megfigyelése mintegy 30 évvel ezelőtt kezdődött. Az azóta eltelt időben a mérések nagyon sokat fejlődtek: a térbeli felbontás bizonyos paraméterek esetében 10 méteres nagyságrendre nőtt, (melyen már az egyes mezőgazdasági táblákat is nyomon lehet követni), tucatnyi vegetációs index került kidolgozásra, melyek mindegyike a földi növényzetet jellemzi különböző szempontok szerint. Az alábbiakban ezekből az indexekből mutatunk be néhányat, megnézzük azok 2018-as hazai alakulását, valamint 20 éves (például növényzettel való borítottság) adatsorokat is megvizsgálunk. Az NDVI index az Országos Meteorológiai Szolgálat honlapján operatívan elérhető, onnan ismerhető. Bemutatjuk ezen túl, a mai hatalmas mennyiségű adat és információ özönben az eligazodást segítendően, a DMP, a LAI, a FAPAR, és az FCOVER indexeket, melyek nemzetközi szakanyagokban gyakran megjelennek.

Kovács Attila, Erdődiné Molnár Zsófia


Vegetáció műholdas megfigyelésének fejlődése

A vegetáció első, napi gyakoriságú, globális megfigyelését az USA által 1979-ben felbocsátott NOAA-6 műholdon elhelyezett AVHRR műszer végezte. A mérések elsődleges céljai között már akkor szerepelt az NDVI vegetációs index meghatározása. Európai együttműködésben 1998. március 24-én bocsátották föl a SPOT 4 műholdat, melyen az első olyan mérőeszköz került elhelyezésre, ami kifejezetten a vegetáció megfigyelésére szolgált. A program célkitűzése az volt, hogy napi gyakorisággal, 1 km-es térbeli felbontásban készítsen felvételeket az egész bolygó vegetációjáról. Földünk ilyen intenzív megfigyelését sok tényező indokolta, elég, ha csak a környezetszennyezésre, a klímaváltozásra, az erdők kiterjedésének csökkenésére, a gyorsan növekvő népesség egyre nagyobb élelmiszer igényére gondolunk. A káros folyamatok megállítása és visszafordítása, valamint a fenntartható fejlődés globális szinten intenzív monitorozás nélkül nem működhet.

A vegetáció megfigyelésére európai együttműködésben az első SPOT VEGETATION mérőeszközt a PROBA-V műholdon, majd pedig a Copernicus program keretében működtetett Sentinel műholdcsaládon elhelyezett mérőeszközök követték. A mérések sokat fejlődtek, új vegetációs indexeket fejlesztettek ki, a már meglévő indexeket műholdas mérésekkel becsülték, az adatok mennyisége pedig hihetetlen méreteket öltött. A vegetációs indexek felhasználása széleskörű: a környezet megfigyelésében és az éghajlatváltozás hatásainak nyomon követésében alapvetőek. Ma már ilyen információkat is fölhasználnak a mezőgazdasági kultúrák monitorozására, előrejelzésére, termésbecslésre, de a mind nagyobb teret hódító precíziós gazdálkodásban is nő a szerepük.

Anélkül, hogy a részletekbe belemennénk, a növényzet műholdas megfigyelésének elvi alapja a következőképpen világítható meg. A műholdakon elhelyezett mérőeszközök elektromágneses sugárzást érzékelnek, a vegetáció megfigyelésére kifejlesztett eszközök pedig a spektrum azon részeit, sávjait érzékelik, melyek a növényzettel összefüggésben vannak. A több sávban mért adatok okos kombinációjával pedig különböző indexek keverhetők, számíthatók ki egy kis matematikával, melyek a növényzet különböző jellemzőit írják le.

A következőkben bemutatunk néhány ilyen, széles körben elterjedt indexet, megvizsgáljuk azok 2018-as alakulását az átlagokkal összevetve Magyarország területére, illetve ahol rendelkezésre állnak adatok, ott 20 éves adatsorokat is elemzünk, például a növényzettel való borítottságot. Megvizsgáljuk, hogy az indexek idősorai mire és mennyire jól használhatók.

Bemutatjuk az indexek éves menetét, vizsgálunk országos átlag értékeket, melyekbe beletartozik a természetes növényzet (erdők, gyepek stb.) és a kultúrnövények is. Ez utóbbi kategória nagyon sokrétű, a különböző gyümölcs, zöldség, szántóföldi és egyéb növényeknek mind külön jellemző életciklusa van. Ennek megfelelően a vegetációs indexek éves menete különböző az egyes kultúrákra nézve. Az indexek többnyire szoros kapcsolatban állnak a növényzet zöldességével, zöld tömegével, így a vegetációs cikluson kívül azok értéke nagyon alacsony, miközben a növény legfejlettebb fenológiai fázisában a legmagasabb. Egy normális évjáratban például az őszi búzára márciusban az indexek közepes szinten állnak, míg a kukoricára alacsonyak, hiszen az még el sincs vetve. A maximumokat búza esetén május vége felé érik el, aztán június végére lecsökkennek, mert addigra a termés beérik. A kukorica viszont még ekkor éri el a maximális zöld tömegét, az indexek is csúcson járnak, majd ahogy érik és szárad a növény, úgy csökkennek az értékek nyár végén, szeptemberben. Tanulmányunkban országos átlagokkal, illetve külön lombhullató erdőkre és szántóföldi területekre számított értékekkel foglalkozunk. Tehát egy adott időpontban a növényi kultúrák eltérő fenológiai állapotai és az országban meglévő területi különbségek kiátlagolásra kerülnek, sok lényeges információ elvész, ezért próbáljuk az egyes évek közti különbségeket, hosszabb távú változásokat megvizsgálni. Egy külön tanulmányban foglalkozunk majd részletesen a kultúrnövényekkel és a termésátlagokkal.


Vegetációs indexek

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Normalizált Vegetációs Index

Az NDVI a legszélesebb körben használt műholdas vegetációs index, mely a felszín „zöldességével”, fotoszintetikus aktivitásával van kapcsolatban. A 0 és 1 között változó, mértékegység nélküli NDVI értékek egy adott helyen a biomassza mennyiségét tükrözik, nevezetesen a levelek klorofill- és víztartalmát. A csupasz talaj NDVI értéke 0,20,3 körüli. Minél magasabb a vegetációs index értéke, annál sötétebb zöld a terület, vagyis annál nagyobb a zöld tömeg, ami egészséges, vízzel és tápanyaggal jól ellátott, erős, növekedésben lévő növényállományt jelez. A sűrű erdőknél találjuk a legzöldebb területeket (0,80,9). Kisebb az index értéke, amikor a növényállomány még kicsi, és sok csupasz talaj „látszik” körülötte, vagy amikor azt víz-, illetve tápanyaghiány, vagy valamilyen betegség, kártevő sújtja. De csökken az értéke egyes fenológiai fázisokban is, amikor például a repce éppen virágzik, vagy a vegetációs időszak vége felé, az érés során, amikor is csökken a zöld növényi részek mennyisége. Az NDVI indexet többek között a növények fejlődésének, egészségének, a legelők állapotának nyomon követésére, a biomassza mennyiségének becslésére lehet használni.

Az Országos Meteorológiai Szolgálat a honlapjának agrometeorológiai oldalán az NDVI hazai területi eloszlásáról, a nyolc nap alatt bekövetkezett változásáról és az átlagtól vett eltéréséről nagy felbontásban, operatívan tájékoztat.


LAI (Leaf Area Index) Levélfelületi Index

A növényi levelek (egy oldalas) felületének egy négyzetméter talajfelszínre vonatkoztatott nagyságát levélfelületi indexnek nevezzük, mértékegysége m2/m2. Meghatározza a növény és a légkör közötti energia és tömeg áramlás felületének nagyságát. A LAI szoros kapcsolatban áll a növénymagassággal és az állománysűrűséggel, maximális értéke a növényfajokra jellemzően más és más (például az őszi búzának 4,56,5; a kukoricának 1,83,5). A műholdas mérések alapján becsült LAI érték az összes zöld növényi szint összességét adja meg, beleértve a legalsó szinteket is. Erdők esetén így beleszámolja az aljnövényzetet is, mely az index értékében komoly hozzájárulást jelent. A műholdas LAI csak az aktív (zöld) levélfelületet adja meg, gyakorlatilag a növényborítottság vastagságát számszerűsíti. A LAI indexet többek között éghajlati és hidrológiai modellekben használják.

A LAI-t a Globális Éghajlati Megfigyelő Rendszer (GCOS) alapvető klímaváltozóként ismeri el.


FAPAR (Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation) – Fotoszintetikusan aktív sugárzás elnyelési aránya

A földi növényzet állapotát és fejlődését számos fizikai, biokémiai és fiziológiai változó jellemzi. Néhány ilyen mennyiség közvetlenül az űrből is megfigyelhető, melyek kombinációjával meghatározható a növények által elnyelt fotoszintetikusan aktív sugárzás aránya (FAPAR). A FAPAR így egy komplex mutatója a növényi zöld tömeg állapotának és egészségének. A különböző műholdakon elhelyezett eltérő mérőeszközökhöz más és más módszereket fejlesztettek ki a FAPAR index kiszámítására.

A FAPAR index számszerűsíti az élő zöld növényzet által elnyelt, a fotoszintézishez szükséges napsugárzás arányát. A LAI indexből származtatott mennyiség, értéke 0 és 1 között változik, mértékegység nélküli arányszám. Nagysága függ a lombkorona szerkezetétől, a vegetációs elem optikai tulajdonságaitól és a megvilágítási viszonyoktól. Az egy adott nap során mért értékek folyamatosan változnak, ezért a gyakorlatban napi összegzett értéket használnak. A FAPAR kulcsszerepet játszik a szén globális körforgásának a bioszférára eső részarányában, valamint a szárazföldi növényi produkcióban. A FAPAR indexet ezért például a földi bioszféra analizálására, aszály- és fenológiai vizsgálatokra, valamint termés előrejelző számításokban használják.

A FAPAR index az ENSZ Globális Éghajlati Megfigyelő Rendszere (GCOS) által elismert 50 alapvető klímaváltozó (ECV) egyike a Föld éghajlatának jellemzéséhez.


DMP (Dry Matter Productivity) – Szárazanyag produktivitás

A DMP index a vegetáció általános növekedési ütemét, vagy a biomassza szárazanyag tartalmának növekedést mutatja. A FAPAR indexből származtatott mennyiség, műholdas méréseket és időjárási adatokat is felhasználnak számítása során. Mértékegysége a kg/ha/nap, azaz azt mutatja meg, hogy naponta hektáronként hány kilogramm száraz növényi anyag termelődik.

Szoros összefüggésben van az ökológiában és a mezőgazdaságban is használatos Nettó Elsődleges Produkcióval (NEP, Net Primary Productivity – NPP), vagy más néven az elsődleges biomassza produkcióval: NEP=0,45*DMP.


FCOVER (Fraction of vegetation Cover) Zöld növényzettel való borítottság aránya

Az FCOVER index a zöld növényzet által lefedett terület nagyságát jellemzi, gyakorlatilag számszerűsíti a növényzet térbeli kiterjedését. A LAI indexből és a növényzet struktúráját jellemző más értékekből származtatott mennyiség, értéke 0 és 1 között változik, mértékegység nélküli arányszám. Mivel az FCOVER független a megvilágítási iránytól és érzékeny a növényzet mennyiségére, ezért nagyon jó index az ökoszisztéma globális megfigyelésére.

Az FCOVER-t a Globális Éghajlati Megfigyelő Rendszer (GCOS) alapvető klímaváltozóként (ECV) ismeri el.


A műholdas vegetációs indexeket sok-sok éven át mindig ugyanazzal az eszközzel mérik és ugyanazzal a módszerrel számítják ki, így hosszú, homogén adatsorok állnak elő. Használatuknak azonban vannak korlátai, ezért az index értékeket önmagukban óvatosan, körültekintően kell kezelni. A vegetációs index használata korlátozott például a sűrű erdőkkel borított trópusi területeken, de köves, sziklás, hóval-jéggel fedett, vízzel borított, beépített területeken is. A mérsékelt szélességeken, így hazánkban is a mezőgazdasági kultúrák, erdők monitorozására viszont kiválóan alkalmasak. Azt kell megtalálni, hogy melyik index mire és hogyan használható - erre teszünk kezdeti lépéseket jelen tanulmányban.

Nem az index értékek abszolút nagyságát, hanem elsősorban a változást, az átlagtól való eltérést, a területi különbségeket érdemes vizsgálni, méghozzá a vegetációs időszakra, ezek hordozzák magukban a legtöbb hasznos információt. Az NDVI adatok 300 m-es, a többi index pedig 1 km-es területi felbontásban áll rendelkezésre 2013. októberétől. A FAPAR és FCOVER index 1998. levégétől került meghatározásra műholdas mérések által. A műholdas adatok idősorainak forrása az Európai Űrügynökség (ESA), a termésátlag és területhasználat adatok forrása a Központi Statisztikai Hivatal (KSH), a 2018-as termésátlag adatok részben még csak becslések.


Vegetációs indexek vizsgálata Magyoroszág területére

Az indexeket először egyszerre vizsgálva a 2018-as évre (1. ábra), első ránézésre megállapítható, hogy azok télen alacsonyak, nyáron pedig magasak – ahogy azt előre el is várjuk. A DMP index a magas értékekkel és a mértékegységével kilóg a többi közül, és az éves menete sem olyan sima lefutású, mint a többié. Ezzel az indexszel (és a szántóföldi kultúrákkal) egy külön tanulmányban foglalkozunk részletesen, melyben termésátlagokkal is összehasonlítjuk. Az NDVI, a LAI és a FAPAR indexek a zöld növényzet mennyiségét mutatják, míg az FCOVER index a zöld növényborítottságot, azaz ezek is eltérő kérdésekre adnak választ. Így sokkal informatívabb az 1. ábránál, ha az indexeket külön-külön vizsgáljuk, nézzük az átlagokat, és összevetjük az egyes évek közötti különbségeket. Nem mutatjuk be az összes index országos, szántóföldi és erdős területekre vonatkozó ábráit, hanem igyekszünk azokra korlátozódni, amelyek a leghasznosabbak.

 1. ábra

1. ábra
Az NDVI, a LAI (m2/m2), a FAPAR, az FCOVER és a DMP (jobb oldali tengely szerint skálázva) indexek
öntözetlen szántóföldi kultúrákra számított értékei 2018-ban


A 2018-as évet vizsgálva (az év agrometeorológiai összefoglalója korábbi tanulmányunkban olvasható) a FAPAR és az FCOVER (2. és 3. ábra) index is hasonló mintát mutat: nagyon intenzív emelkedés áprilisban (a hideg március után berobbant a tartós, szinte nyári meleg). Május végén az emelkedés megállt (kevés volt a csapadék, és ekkorra a talaj nedvessége is egyre jobban fogyott), bár az átlag fölött maradt az érték. Augusztustól aztán gyors csökkenés következett (az átlagot jócskán meghaladó hőösszegek miatt a vegetáció több hetes előnyben volt a fejlődésben, hamarabb érett minden, és augusztustól száraz időszak következett), az értékek az átlag alá csökkentek, és ősszel is az alatt, vagy annak közelében alakultak. Szeptember elején a Dunántúlon jelentős csapadék hullott, arrafelé a vegetáció kedvező állapotban volt, keleten azonban november közepéig tartott az egyre súlyosabb aszály. Az országos átlag értékek nem tudják ezeket a területi különbségeket visszaadni, de az átlagos jellemzőit a növényzetnek nagyon jól összefoglalják.

 2. ábra

2. ábra
A FAPAR index öntözetlen szántóföldi kultúrákra számított értéke 2018-ban a sokéves átlaggal, maximummal és minimummal

3. ábra

3. ábra
Az FCOVER index országos értéke 2018-ban a sokéves átlaggal, maximummal és minimummal


Az NDVI index értékének éves menetét mutatja a 4. ábra 2014. és 2018. között szántóföldi kultúrákra, valamint a négy fő szántóföldi növényünk termésátlagai is láthatók. Az egyes évek között sok különbséget lehet fölfedezni. Más és más a tavaszi növényi fejlődés időpontja és dinamikája: a legkorábban 2014-ben, a legkésőbb 2015-ben fejlődött a növényállomány, a legdinamikusabban pedig 2018-ban. A termésátlagokat is figyelve megállapítható, hogy például kukoricánál a július-augusztusi értékek a mérvadók (ez a legkritikusabb időszak a termés mennyiségének szempontjából), hiszen a jó években (2016., 2018., 2014.) rendre magas az érték, míg a leggyengébb, 2015-ös évben vannak a legalacsonyabb értékek ebben az időszakban.

 4. ábra

 4. ábra
Az NDVI index értéke öntözetlen szántóföldi kultúrákra 2014. és 2018. között termésátlagokkal


Az országos index értékek nem tudják visszaadni az országon belüli területi különbségeket. Ha azonban néhány megyére vizsgáljuk az NDVI index értékét (megyei átlagok), akkor nagy különbségeket találunk (5. ábra). Megjelenik ezekben az időjárási elemek eltérő területi eloszlása, a szántók-erdők eltérő aránya, de az egyes mezőgazdasági kultúrák is más és más részarányt képviselnek. A nyár második felében például nagy különbségeket találunk a megyék értékei között. Az ábrán szereplő megyék közül Békésben van a legkisebb NDVI érték, míg Zalában a legmagasabb. Ha keressük az okokat, akkor azt találjuk, hogy Békésben nagy a szántók aránya, sok a kukorica, márpedig az 2018-ban korán érett, és augusztustól szárazság kezdődött, mely novemberig kitartott. Ezzel szemben Zalában sok az erdő, melynek egész nyáron nagyon magas az NDVI értéke, ráadásul arrafelé nedvesebb volt az időjárás is.

 5. ábra

5. ábra
Az NDVI index értéke 2018-ban hat kiválasztott megyére


Az FCOVER index országos éves menetét mutatja 2014. és 2018. között a 6. ábra. Az egyes évek között jelentős eltérések láthatók, különösen a nyár második felében, ekkor volt nagy különbség a lehullott csapadék mennyiségében.

 6. ábra

 6. ábra
Az FCOVER index országos értéke 2014. és 2018. között szántóföldi kultúrákra


Az FCOVER index esetében érdemes vizsgálni az érték 10 nap alatt bekövetkező változási ütemét is, azaz azt, hogy két egymást követő mérés között hogyan változik az érték (7. ábra). A szántóföldi kultúrák estében átlagosan a legintenzívebben áprilisban növekszik a növényborítottság országos értéke, júniusban eléri maximumát, majd lassan csökkenni kezd. Június második felében zöld növényi tömeg tekintetében általában csúcs közeli állapotban van a kukorica és a napraforgó, azonban a repce és a kalászosok ekkorra már beérnek, jelentősen csökken a zöld tömegük. Az index értékében a legintenzívebb csökkenés augusztus-szeptemberben következik be, ekkorra a nyári kapásnövények is beérnek, elszáradnak, az őszi kalászosok pedig még vetés előtt állnak. Enyhe emelkedés november végén látható, ekkorra az őszi vetések általában már kellően megerősödnek. A FAPAR index változása nagyban hasonlít ehhez. Mivel az egyes növényi kultúrák egy időpontban más és más fenológiai állapotban járnak, így kiátlagolva az országos értékekkel a lényeges különbségek nagyobb része elvész. Mezőgazdasági táblára lebontva sokkal részletesebb és informatívabb a zöldnövény borítottság vizsgálata.

 7. ábra

7. ábra
Az FCOVER index országos értékének változási üteme öntözetlen szántóföldi kultúrákra


Hosszabb távú, 20 éves változásokat is vizsgálhatunk. A FAPAR és az FCOVER indexek szerint a vegetációs időszakban jelentősen növekszik a növényborítottság és a növényi zöld tömeg is, mind az országos átlag, mind a szántóföldi területeken, mind a lombhullató erdőknél (8. és 9. ábra). A növekedés a legintenzívebb tavasszal, különösen áprilisban, a leglassabb pedig augusztusban. A lombhullató erdőknél ősszel is intenzív emelkedés figyelhető meg. Ez magyarázható egyrészt a melegedő éghajlattal, az egyre melegebb tavaszokkal, a hosszabbodó vegetációs időszakkal, másrészt viszont a területhasználatban is vannak változások. Ami statisztikailag kimutatható, az az erdőterületek kiterjedésének közel 10 %-os növekedése, mely a vegetációs indexek országos átlagát számottevően emeli. A termőterületek kiterjedése összesen (erdőkkel együtt) mintegy 8,5%-kal csökkent, ugyanakkor a művelés alól kivett területek közel 50%-kal növekedtek 1999. és 2018. között.

 

 8. ábra

8. ábra
A FAPAR index országos értékének változása a tavaszi hónapokban 1999. és 2018. között

 9. ábra

9. ábra
Az FCOVER index változása az őszi hónapokban lombhullató erdővel borított területekre 1999. és 2018. között


Erdős területek vizsgálata

A lombhullatő erdőterületek vizsgálata több szempontból is érdekes. Egyrészt az ország területének mintegy ötöd részét foglalja el erdő, így az országos indexekhez nagy értékekkel járul hozzá. Másrészt az egy adott területet borító fafajok hosszú távon jellemzőek, míg a szántóföldi növényeknél vetésforgót alkalmaznak, és akár évente változik a termesztett növénytípus. Viszont van időbeli különbség a délnyugati és északkeleti tájak erdeinek fenológiai állapota között, és az a tengerszint feletti magassággal is erősen változik. Ugyancsak időbeli különbség van a hegyeinkben jellemző tölgy, gyertyán és bükk, valamint a főleg alföldi akác lombosodása között. Így összevontan vizsgálva az ország lombhullató erdeit, az átlagolással sok információt hordozó részlet eltűnik, mégis vannak általánosan jellemző tulajdonságok. A FAPAR indexnek jellegzetes éves menete van, a nagyon gyors tavaszi felfutás után a maximumot júniusban éri el, majd a nyáron szinte végig ezen a szinten marad, vagy kicsit csökken (10. ábra). Ősszel fokozódik a csökkenő tendencia, majd a lombszíneződéskor rövid idő alatt csaknem a téli szintre zuhan az érték. A FAPAR nyáron lassan, az FCOVER mérsékelten, míg a LAI index erőteljesen csökken (11. ábra). A LAI indexben az őszi erőteljes csökkenés teljesen hiányzik, szinte egyenletesen csökken a júniusi értékről a téli szintre. A DMP index az adott évre jellemző, elsősorban a csapadékviszonyok által meghatározott éves menetet és évek közötti eltéréseket mutat.

10. ábra

10. ábra
A FAPAR index éves menete lombhullató erdővel borított területekre 1999. és 2018. között

 11. ábra

11. ábra
A LAI index éves menete lombhullató erdővel borított területekre 2014. és 2018. között


Az NDVI index éves menetét mutatja a 12. ábra lombhullató erdőkre 2014. és 2018. között országos átlagban. Az évek között nagy különbség nincsen, a nagy tömegű és mélyen gyökerező növényzet csak lassan reagál az időjárás változásaira. Az NDVI index a nyári hónapokban alig változik, értéke közel van a 0,9-hez. A tavaszi lombosodás időpontjában azonban van eltérés az egyes évek között. A vizsgált évek közül 2014-ben indult be legkorábban a vegetáció, 2015-ben pedig a legkésőbb. 2017-ben április közepén hideg idő köszöntött be, az Északi-Középhegységben a kizöldült erdőre hullott nagy mennyiségű hó miatt jelentős károk keletkeztek. Az index növekedésében a megtorpanás ezt jelzi. 2014-ben is látható egy hasonló megtorpanás, ennek oka, hogy nagyon korán érkezett a tavasz, de a hőmérséklet hetekig megmaradt egy szinten és nem emelkedett tovább. 2018-ban volt a legintenzívebb a növekedés, a hideg március után nagyon enyhe április és meleg május következett. A téli időszakban látható nagy és gyors ingadozás mérési hiba eredménye: havas vagy vízzel borított felszín, felhős idő mind okozója lehet, de számunkra nem is ez az időszak a lényeges.

 12. ábra

12. ábra
Az NDVI index éves menete lombhullató erdővel borított területekre 2014. és 2018. között


Az egyes fafajok, erdőtársulások fenológiai fázisai között jelentős eltérések vannak, ezt pedig az NDVI index is szépen visszaadja. A 13. ábra néhány jellemző fafaj átlagos éves menetét mutatja. A legkisebb éves ingadozást természetesen az örökzöldek mutatják. A magasabb területeken jellemző bükkös az alacsonyabb tengerszint feletti magasságokban jellemző tölgyes-gyertyános erdőhöz képest később lombosodik ki tavasszal. Ennek a két erdőtársulásnak van a legnagyobb zöld tömege a műholdas megfigyelések szerint. Legnagyobb zöld tömegüket májusban érik el, majd a nyáron lassú csökkenés a jellemző. A nagy területeket borító akác viszont ettől eltérően, lassabban fejlődik tavasszal, a virágzás (bár nem teljesen egyértelműen), de fölfedezhető az index értékének megtorpanó növekedésében. Teljes lombozatát az akác általában csak a virágzás után, június végén éri el.

 13. ábra

 13. ábra
Az NDVI index átlagos éves menete Somogy megyei tölgyes, a Bükk délnyugati részének tölgyes-gyertyános,
a Bükk magasabb részének bükkös, tiszántúli akác, kiskunsági és őrségi fenyőerdővel borított területekre 2014. és 2018. között


A 20 éves adatsorú FCOVER indexnél vizsgáltuk a 10 napos változás ütemét (14. ábra). A tavaszi markáns csúcspont áprilisban van, ekkor a leggyorsabb a növekedés (lombosodás), míg legalacsonyabb az érték október közepén, ekkor a legintenzívebb a csökkenés (lombszíneződés). A két szélsőérték alapján becsülhető a vegetációs időszak hossza, és annak hosszú távú változása. A vizsgált 20 év során a tavaszi és őszi időpontokban nem mutatható ki egyértelmű időbeli eltolódás. Mivel a mérések 10 napos időszakonként történnek, ekkora eltolódás 20 év alatt nem alakult ki. Hosszabb távon azonban mindenképpen jó nyomjelzője lesz az éghajlatváltozás megfigyelésének. A hasonlóan húsz éves adatsorú FAPAR index változási üteme az FCOVER indexéhez nagyban hasonló, időbeli eltolódást nem mutatnak a szélsőértékek, és azok kevésbé markánsak.

 

 14. ábra

14. ábra
Az FCOVER index éves változási üteme lombhullató erdővel borított területekre 1999. és 2018. között


Összefoglalás

A nemzetközi tapasztalatokat a hazai vizsgálatok is alátámasztják, miszerint a műholdas vegetációs indexek jól jellemzik a vegetáció egészségi és fenológiai állapotát, és megmutatják a környezeti zavarokat globális és regionális skálán is. Egyszerre jelenítik meg az időjárási elemek növényzetre gyakorolt hatását. Az indexeket önmagukhoz kell hasonlítani: az éven belüli, évek közötti változást, az átlagtól való eltérést, a területi különbségeket kell vizsgálni; ezek hordozzák magukban az információt.

Az FCOVER index kifejezetten jól használható a vegetációs időszak kezdetének és végének nyomon követésére, hosszú távon pedig a vegetációs időszak és a növényborítottság változásának monitorozására. Egyértelműen jó paraméter tehát az éghajlatváltozás hatásainak megfigyelésére. A mérések azt mutatják, hogy az elmúlt 20 évben tavasszal és ősszel jelentősen növekedett a növényborítottság az országban.

A FAPAR és NDVI indexek szemléletesen mutatják a növényzet aktuális állapotát: például elkülöníthetők az aszályos és csapadékos időszakok, a kései vagy korai tavasz. Az egyes évek eltérő időjárási viszonyai miatt kialakuló különbségek az erdőknél kisebbek, mint a szántóföldi növényeknél.

A LAI index kevésbé bizonyult jól használhatónak a vizsgált években, míg a DMP indexet és a szántóföldi növények termésátlagait következő tanulmányunkban vizsgáljuk meg részletesen.


 

Tanulmányok