2. fejezet - Anyag és módszer

Tartalom

2.1 Adatok
2.1.1 Általános szempontok
2.1.2 Éghajlati adatok
2.1.3 Talajadatok
2.2 A Walter-Lieth féle klímadiagram
2.3 Biofizikai éghajlat-osztályozási módszerek
2.3.1 Köppen módszere
2.3.2 Holdridge módszere
2.3.3 Thornthwaite módszere
2.3.4 A módosított Thornthwaite féle módszer
2.4 Kérdések és feladatok
Felhasznált irodalom

2.1 Adatok

2.1.1 Általános szempontok

A növénytakaró területi eloszlását a Földön nemcsak az éghajlat (hő- és vízellátottság, valamint a légkör CO2 -tartalma), hanem a rendelkezésre álló tápanyag és a geológiai viszonyok is (pl. a topográfia és a kőzetek összetétele) meghatározzák (Woodward, 1987; Stephenson, 1990; Prentice et al., 1992). Ez alapján az lenne a logikus, hogy a növényzet területi eloszlását szimuláló modellek – tehát a generikus éghajlat-osztályozási modellek is – az éghajlati adatok mellett talaj- és geológiai adatokat is használjanak. Ha arra törekszünk, hogy minél kevesebb bemenő adatot használjunk, akkor a tápanyag-ellátottságot jellemző talajadatok, valamint a geológiai adatok használata mellőzendő, ugyanis ezek kevésbé fontosak, mint az éghajlati adatok. Az is egyértelmű, hogy az éghajlatot jellemző hő- és vízellátottsági adatok közül a csapadék (P) és a léghőmérséklet (T) a legfontosabb. Ennek magyarázata a következő. A csapadék a szárazföldi felszín vízháztartásának legfontosabb bevételi eleme, emellett egyszerűen és elfogadható pontossággal is mérhető. A vízháztartás meghatározó összetevője, ugyanakkor fontos kiadási komponense az evapotranszspiráció is. Mivel a légköri hatást a potenciális evapotranszspiráció tükrözi, a módszerek – ha becsülnek evapotranszspirációt – csak ezen összetevő becslésére szorítkoznak. A potenciális evapotranszspiráció mérése meglehetősen körülményes, ezért azt modellek alapján becsüljük, melyek sokszínűsége óriási. Ha az adott éghajlat-osztályozási módszer a csapadék mellett a potenciális evapotranszspirációt is felhasználja, akkor ez – szinte kizárólag – léghőmérsékleti adatok alapján becsülendő (pl. Thornthwaite, 1948; Hamon, 1961; Blaney-Criddle, 1959). Ebből is látszik, hogy a léghőmérséklet alapvető fontosságú állapothatározó, emellett egyszerűen és elfogadható pontossággal mérhető. Az éghajlat-osztályozási módszerekben használt P-T-adatok lehetnek évi, vagy havi átlagok, átlagos havi minimumok, vagy maximumok; vagy akár abszolút évi, vagy havi minimumok, illetve maximumok. A lehetőségek tárháza nagy, de egy adott módszer annál jobb, minél kevesebb bemenő adatot igényel. A legtöbbjükben általában csak a csapadék (P) és a hőmérséklet (T) havi és évi átlagai szerepelnek. Ez alól persze vannak kivételek is, ilyen pl. a Walter-Lieth (1960) féle klímadiagram ábrázolási módszertana.

Mi ezúttal az éghajlati adatok mellett talajadatokat is használunk majd. Az éghajlati adatokat csapadék és hőmérsékleti adatok, míg a talajadatokat a talaj hasznos vízkészletének becsléséhez szükséges adatok alkotják.

2.1.2 Éghajlati adatok

Az éghajlati adatokat a csapadék és a hőmérséklet évi és havi értékei képezik. A globális, illetve a lokális léptékű vizsgálódásainkhoz két különböző adatbázist használtunk. A globális léptékű adatok a Földre, míg a lokális léptékű adatok Magyarországra vonatkoznak. Vegyük szemügyre kicsit részletesebben mindkét adatbázist!

A Lamb féle adatbázis

A globális léptékű adatokat 230 állomás P-T adatai alkotják. Ezek Lamb (1978) könyvében, az a "World Climatic Table" c. fejezetben találhatók. Ezen adatok mellett e könyvfejezet más klímaadatokat is tartalmaz, azonban ezeket könyvünkben nem használtuk fel. Az állomások területi eloszlása a 2. ábrán látható.

Területi eloszlásuk nem egyenletes, azonban a Föld összes klímáit lefedik. A 230 állomás közül kb. 30 állomás az óceáni térség kisebb szigetein található. Megemlítendő, hogy az állomások adatai eltérő hosszúságú időszakokra vonatkoznak. A 230 állomás P-T diagramja a 2.2. ábrán látható.

A tanulmányban szereplő állomások (Lamb-féle adatbázis) területi eloszlása. Globális skála.

2.1. ábra. A Lamb-féle adatbázis állomásainak területi eloszlása

A 230 állomás csapadék és hőmérséklet diagramja. Az állomások a Föld különböző klímáit jellemzik

2.2. ábra. A Föld klímáit jellemző 230 állomás P-T diagramja

A Kakas féle adatbázis

Az éghajlati adatokat 115 éghajlati állomás P-T adatai alkotják. Az adatok megtalálhatók Magyarország Klíma Atlaszában (Kakas, 1960) az 1901-1950 közötti időszakra vonatkozóan. Megjegyzendő, hogy e csapadék és hőmérsékleti mezők jó egyezést mutatnak a legújabb csapadék és hőmérsékleti mezőkkel (Magyarország Klíma Atlasza, 2000). Az állomások területi eloszlása és P-T diagramja a 2.3. és a 2.4. ábrán látható.

Magyarország klímaállomásainak területi eloszlása (Kakas-féle adatbázis).

2.3. ábra. A Kakas (1960) féle adatbázisban szereplő állomások területi eloszlása

A 115 állomás csapadék és hőmérséklet diagramja. A pontok szóródása jellemzi hazánk éghajlatát.

2.4. ábra. A felhasznált 115 éghajlati állomás P-T diagramja

2.1.3 Talajadatok

Talajadatok a módosított Thornthwaite (Ács és mtsai., 2007) féle módszer alkalmazásaihoz szükségesek. Mivel e könyvben ennek a módszernek csak hazai alkalmazásaival foglalkozunk, a szükséges talajadatokat csak Magyarországra vonatkozóan ismertetjük. A szükséges talajadatok: a talaj fizikai féleségének területi eloszlása, valamint az adott fizikai féleségekhez tartozó hidrofizikai paraméterek. A hidrofizikai paraméterek: a hervadáspont (Θw) és a szabadföldi vízkapacitás (Θf). Θw és Θf függ a talaj fizikai féleségétől (a talaj fizikai félesége kifejezés helyett gyakran használják a talajtextúra kifejezést is), valamint attól is, hogy miként definiáljuk a Θw-t és a Θf-t. Magyarországon öt fő talajfizikai féleséget különböztetünk meg. Ezek a homok, a homokos vályog, a vályog, az agyagos vályog, valamint az agyag. Az éghajlati állomások talajtextúráit Várallyay és mtsai. (1980) alapján határoztuk meg. Az e munkában használt talajtextúra területi eloszlást a 2.5. ábrán láthatjuk.

A talajtextúra területi eloszlása Magyarországon Várallyay és mtsai. (1980) alapján

2.5. ábra. A talaj fizikai féleségének területi eloszlása Magyarországon (Várallyay és mtsai. (1980) nyomán)

A Θw és a Θf értékeket a van Genuchten (1980) féle parametrizáció alapján állapítottuk meg. Az e parametrizációban használt paraméter értékeket Nemes (2003) munkájából vettük. A magyar és az USDA klasszifikációk közötti összefüggéseket Filep és Ferencz (1999) tanulmánya alapján állapítottuk meg. A hervadásponthoz tartozó talaj vízkészlet értéket a pF=4,2, míg a szabadföldi vízkapacitáshoz tartozó talaj vízkészlet értéket a pF=2,5 feltétel alapján számítottuk. Ezeket az értékeket 2.1. táblázat tartalmazza.

2.1. táblázat Magyarország talajainak a hervadásponthoz és a szabadföldi vízkapacitáshoz tartozó talajvízkészlet értékei különböző fizikai féleségek esetén

Említsük meg azt is, hogy az értékek hasonlósága ellenére különbség van a talajnedvesség-tartalom (mértékegysége: m3m-3) és a talajvízkészlet (mértékegysége (mm·m-1)) között. Ezúttal a talaj vízkészletet 1 m mélységű talajszelvényre vonatkoztatva fejeztük ki. A talajszelvény mélysége önkényesen választható, így pl. lehet 0,5 m, vagy akár 0,1 m mélységű. A talajoszlop alapterülete ezzel szemben mindig 1 m2. Ha 1 m mélységű talajoszlopot veszünk, a talaj vízkészlet értéke a talajnedvesség-tartalom értékének ezerszerese.

A homok – mint a legnagyobb szemcseméretű talajtextúra – rendelkezik a legalacsonyabb Θw és Θf talajvízkészlet értékekkel. Látható az is, hogy a szemcseméret csökkenésével növekszik a Θw és a Θf értéke. A növekedés mértéke a homok és a homokos vályog között a legnagyobb.