VI.7. A régiós üzemmód használata, egy esettanulmánynak a bemutatása

Mint minden ökológiai modell, a DNDC is a természetben lejátszódó folyamatokat írja le bizonyos egyszerűsítések mellett. Minél nagyobb területre kívánjuk kiterjeszteni a vizsgálatainkat, annál kevesebb mérés, ezáltal pontatlanabb adatállomány áll rendelkezésünkre. Például nehéz vizsgálni/leírni a talajparaméterek inhomogenitását nagyobb területre, így kénytelenek vagyunk bizonyos fokú elhanyagolásokkal, osztályokba sorolásokkal élni. Ugyancsak jó példa erre, hogy a globálsugárzást Magyarországon 10 pontban mérik, amiből szintén nehéz feladat a nagyobb területre történő extrapoláció. A DNDC tájléptékű (regionális) alkalmazása esetén a modellfejlesztők tekintetbe vették a fent említetteket, így kezelhető mennyiségű bemenő adatot kell megadni, illetve a bemenő adatok segítségével az egyéb (a nyomgáz kibocsátás számolásához szükséges) paramétereket a modell maga számolja ki a beépített almodellek segítségével. Természetesen a pontfuttatáshoz képest a tájléptékű futtatásban kapott eredmények megbízhatósága bizonyos mértékben romlik, ami visszavezethető:

Ahhoz, hogy egész Magyarország területére, illetve egyes kiemelten kutatott hazai területekre (pl.: Bugac, Gödöllő, Szurdokpüspöki, Nyírjes) megállapítsuk a különböző szén- és nitrogénformák fluxusát, valamint a talaj üvegházgáz kibocsátását, olyan léptéket érdemes választani, ami egyrészt kellően nagy ahhoz, hogy tájegységként jellemezhessük az adott területet, másrészt nem túl nagy ahhoz, hogy a talaj, a növényzet, a mikroklíma és a földhasználat térbeli változékonyságát ne a kellő súllyal vehessük figyelembe.

VI.16. ábra. Magyarországra fektetett 1/6-od fokos rácshálózat, ami 466 cellából áll.

A letölthető minta adatbázisban, akárcsak az esettanulmányban, egy 1/6-od fokos rácsfelbontást használhatunk, ami kielégíti azt az elméleti koncepciót, miszerint ebben a léptékben még viszonylag kevés elhanyagolással kell élnünk, illetve a hozzáférhető adatok még kellő mennyiségben és pontosságban állnak a rendelkezésünkre. Az 1/6-od fokos rácshálózat cellái hozzávetőlegesen 14*14 km2-es területet fednek le, így a Magyarországra fektethető rácsháló 466 darab cellából áll (IV. 16. ábra).

Megismételjük, hogy a modell az 50 legfontosabb, illetve széles körben termesztett növényfajt definiálja élettani szempontból, pl. víz- és tápanyagszükséglete, növényi részek C/N aránya, növekedési indexe, stb. alapján. A DNDC lehetőséget biztosít, hogy mi magunk határozhassuk meg egy faj növényfiziológiáját, illetve új fajt is definiálhatunk, valamint egy területre, a tavaszi/őszi vetést figyelembe véve, többféle növénytermesztési kombinációt is megadhatunk. A gazdálkodásban használt vetésforgó, illetve az agronómiai technikáknak megfelelően a modell földhasználati aspektusait minden évben újra meg kell adni, akárcsak a meteorológiai adatokat.

Számos tesztfuttatást végeztünk, amelyek során a beállított paraméterek mellett érzékenységi vizsgálatokat is végeztünk. Mivel a modell zárt forráskódú, ezért a belső kalibrációra nincs lehetőség, helyette alkalmazhatnánk a kimeneti adatok felskálázását. Erre azonban nem volt szükség, mivel a mért és a modellezett adatok összehasonlítása alapján a mért értékek és a modell becsült értékei, még hibahatáron belül, összhangban voltak. A magyarországi szimulációktól azt várjuk, hogy a 14*14 km2-es rácsfelbontásban a talajtípustól és földhasználattól függően meghatározhassuk a talaj és a légkör közötti szén és nitrogén mérleget, vagyis hogy mely gázok ülepednek, és melyek származnak a talajból. Arra a kérdésre is választ várunk, hogy a csapadék/öntözés, valamint a műtrágyázás hogyan befolyásolja a talajfolyamatokat, s a szén és a nitrogén hol és milyen mennyiségben, s milyen formában tározódik, illetve szállítódik. A DNDC modell jól alkalmazható a nem vizes élőhelyek üvegházgáz fluxusának becsléséhez. Vizenyős területek esetén viszont nem használható - ezekre a területekre külön becslést kellett készíteni. Más bio-geokémiai modellt kell alkalmazni. Ilyen például a Wetland-DNDC. A magyarországi C és N mérleg készítésénél mindenképpen szükséges a vizes élőhelyek számbavétele, mivel az onnan felszabaduló, vagy éppen elnyelt üvegházhatású gázok, jelentősen befolyásolják az országos mérleget. A DNDC modell tájléptékű alkalmazásával, a különböző nyomgázok fluxusairól, a talajban lejátszódó folyamatokról tudunk adatokat tudunk szolgáltatni. A DNDC és hozzá hasonló bio-geokémiai modellek szimulációs eredményei segítik a más területeken (természetvédelemben, agráriumban, vízgazdálkodásban) dolgozó kutatók, szakemberek munkáját.

A letölthető tömörített mappában a fentiekkel megegyező tulajdonságú mintaadatbázis található, amely azonban csak néhány cellát tartalmaz. A szimuláció Magyarországra, a 466 cellával egy erős asztali számítógépen is több napig tartana.

VI.7.1. A régiós szimuláció menete

A tömörített mappa telepítése után indítsuk el a programot a C:\DNDC\DNDC86H.exe fájlal (VI.17. ábra).

VI.17. ábra. A DNDC modell régiós futtatása, a nyitó oldal.

A régiós szimuláció elindításához nyomjuk meg először az input gombot, ami megnyitja azt az ablakot, ahol megadhatjuk a bementi adatokat a modellnek.

VI.18. ábra. A DNDC régiós futtatása, a bemeneti adatbázis betöltése, a program futási paramétereinek megadása.

A megjelenő panelon állítsuk be az értékeket a VI.18. ábrának megfelelően, majd nyomjuk meg az OK gombot, és indítsuk el a modellt a régiós résznél található „Run” gomb segítségével.

VI.19. ábra. A DNDC modell régiós szimulációjának menete, az eredmények követése a képernyőn.

Miután a modell befejezte a számításokat, az eredményeket a következő helyen találhatjuk: C:\DNDC\Result\Record\Region\Germany\ ”a szimuláció neve, amit megadtunk”. A futási eredményeket a VI.19. ábra illusztrálja. A modell az eredményeket szövegfájlként írja ki. Beolvashatók az eredmények Excel segítségével, Origin programmal, illetve bármilyen adatfeldolgozásra alkalmas szoftverrel.

Az eredményekből megkaphatjuk az egyes cellákban, a modellezett terményekre vonatkozó fluxus adatokat, az adott cella teljes üvegházgáz és nyomgáz kibocsátását. A modellezett terület nagyságának ismeretében fajlagos eredményeket is kaphatunk. A mértékegység adatok az eredmény fájlok fejlécében találhatók.

VI.3. videó. A régiós üzemmód használata.

VI.7.2. Példák a modelleredmények megjelenítésére

VI.20. ábra. Az N2O fluxus napi változásának menete 2005-ben Magyarországra.

VI.21. ábra. A termények szerinti átlagos N2O fluxus Magyarországra (mg N év–1).

VI.22. ábra. 2006-os maximális N2O kibocsátás (kg N ha–1).

VI.4. videó. A dinitrogén-oxid fluxus napi változása 2004. 04. 10. és 2004. 07. 18. között Magyarországon.

A fenti példák jól mutatják, hogy számos, igen fontos adatot szolgáltathat a DNDC modell site vagy régiós futtatása. Lehetőség van részletes üvegházgáz becslésre az egyes terményekre, területekre, régiókra lebontva, de lehetőség van akár országos becslés készítésére is. A DNDC és más, hasonló elven működő bio-geokémiai modellek segítenek a talajfolyamatok pontosabb megértésében, illetve a költséges és körülményes terepi mérések kiváltásában.