A Balaton üledékének és vízgyűjtőjének heterogenitás-vizsgálata, modellezése és térképezése
A különböző antropogén hatások által okozott eutrofizáció globális szinten veszélyezteti vizeink minőségét és környezeti állapotát. A Balaton, Közép-Európa legnagyobb édesvízi tava az elmúlt évtizedekben gyors eutrofizáción ment keresztül, ami a vízminőség drámai romlását okozta. Bár a közelmúltban számos beavatkozással sikeresen javították a vízminőséget, az elmúlt három évben ismét jelentős algavirágzást tapasztaltak. Mivel a káros algavirágzásért elsősorban a magas foszforszint lehet a felelős, elsőként a lehető legpontosabban fel kívántuk térképezni a Balaton üledékének foszfortartalmát. Bár ilyen térképek már korábban is készültek, ezek egyrészt nem elég részletesek a jövőbeli helyreállítási intézkedések támogatásához, másrészt korszerű geostatisztikai eljárásokkal várhatóan pontosabb és megbízhatóbb térképek állíthatók elő. Ezért kutatásunk során egy archív adatbázis felhasználásával, regressziós krigeléssel, topográfiai, hidrodinamikai és vegetációs segédváltozók felhasználásával 100 m felbontású foszfortérképet készítettünk. A korábbi és az újonnan kialakított térkép alapja egy pontadatbázis, amely több mint 5000 db üledékminta ammónium-laktát oldható foszforkoncentrációját tartalmazza. A validálás eredménye alapján elmondható, hogy a regressziós krigelés után nagy pontosságú (R2=0,81) mederüledék foszfortérképet kaptunk.
Szerzők:
Makó András, Szatmári Gábor, Tóth Brigitta, Kocsis Mihály, Csermák Kálmán, Krámer Tamás, Pomogyi Piroska, Kovács Gábor, Tóth János, Kassai Piroska, Pásztor László - Agrártudományi Kutató Központ
A tavak eutrofizációja, vízminősége és környezeti állapota nemcsak a tavak üledékében tárolt tápanyagok minőségétől és mennyiségétől, hanem azok relatív koncentrációjától (azaz a tápanyagok arányától) is erősen függ. További célunk az volt, hogy bemutassuk a többváltozós geostatisztika alkalmazásának előnyeit akkor, amikor egynél több változó térbeli modellezése a cél a vízi ökoszisztémákban. Közösen modelleztük a nitrogén (N) és a foszfor (P) tápanyagok, valamint ezek arányának (N:P) térbeli eloszlását a Balaton üledékében, majd térbeli becsléset adtunk annak térbeli bizonytalanságával együtt különböző térbeli léptékekben (azaz 100 m felbontás, medence lépték, ill. a teljes tó). A tápanyagadatokon végzett feltáró variográfia megerősítette, hogy a tápanyagok térbeli kereszt-korrelációt mutatnak, melyet fontos számításba venni a térbeli modellezések során. Eredményeink bebizonyították, hogy érdemes többváltozós geostatisztikát alkalmazni abban az esetben, ha két vagy több, térben korrelált változó térbeli modellezését célozzuk meg a vízi ökoszisztémákban.
További célunk a Balatonra vonatkozó archív pontszerű észlelések (a recens mederüledék fizikai-, kémiai tulajdonságainak felmérése 1978–1984-es időszakból) és az újonnan rendelkezésre álló, teljes térbeli lefedettséggel bíró információk (digitális mederfenék modell és derivátumai, áramlástani jellemzők, idősoros, multi- és hiperspektrális légi-, illetve műholdfelvételek, növényzeti térképek etc.) alapján feltérképezni a tó recens mederüledékének további fizikai-, kémiai jellemzőit, figyelembe véve a pontszerű észlelések és a teljes térbeli lefedettséggel bíró információk között fennálló statisztikai kapcsolatokat, illetve a pontszerű észlelések közötti térbeli auto- és keresztkorrelációs összefüggéseket. Az eredménytérképek felhasználásával egyrészt aktualizálhatók és pontosíthatók a 2000-es évek elején előállított mederüledék térképek tematikái, másrészt olyan – környezet-, természet- és vízminőség-védelmi szempontból nélkülözhetetlen – tematikus térképek származtathatók, melyekre a társtudományok (hidrológia, konzervációbiológia, környezettudományok etc.) fokozottan számot tarthatnak.
Új talajhidraulikai pedotranszfer-függvényeket (PTF) származtattunk a maximális vízkapacitás, a szántóföldi vízkapacitás és a hervadáspont kiszámítására, a nemzetközileg elfogadott módszerekhez közeli teljesítménnyel. A PTF-ek véletlen erdő (random forest) gépi tanulási algoritmussal kerültek kidolgozásra, és bemeneti paraméterként könnyen hozzáférhető talajtulajdonságokat és egyéb környezeti segédváltozókat használnak. A PTF-eket a teljes magyar részletes talajhidrofizikai adatbázis (MARTHA) alapján dolgoztuk ki, ezért azok a talaj vízgazdálkodási (talajhidraulikai) tulajdonságok előrejelzésére az egész pannon régióban alkalmazhatók. Munkánk során az új PTF-eket alkalmaztuk a Balaton vízgyűjtőjére. Az újonnan származtatott 3D talaj vízgazdálkodási térképek lényegesen pontosabbak, mint a korábban rendelkezésre álló térképek, adataik jól használhatók a hidrológiai modellezéshez szükséges bemeneti talajparaméterekként.
