Ugrás a tartalomhoz

A vízgazdálkodás alapjai

Dr. Ligetvári Ferenc (2011)

Szent István Egyetem

2.2. A csapadék megjelenése

2.2. A csapadék megjelenése

Csapadéknak nevezzük a légköri páratartalomból folyékony vagy szilárd halmazállapotban kicsapódott és a felszínre hullott vizet. A folyékony halmazállapotú csapadékok közül vízgazdálkodási szempontból a közönséges eső és a záporeső jelentős. A szilárd halmazállapotú csapadékok közül a hó a tavaszi káros vízbőség és az eróziós folyamatok kialakulásában játszik szerepet.

A csapadékok mennyiségi jellemzői közül legfontosabb a mennyiség és az intenzitás. A mennyiséget vízoszlopban (mm) és térfogatban (m3) fejezhetjük ki. A vízoszlopban kifejezett csapadékmennyiség térfogatra való átszámítása a következő összefüggéssel történhet:

ahol: V a csapadék térfogata (m3), h a vízoszlopban kifejezett csapadékmennyiség (m), A a terület (m2).

Egy hektár területen egy mm vízoszlop 10 m3-nek felel meg (1 m2-en 1 mm vízoszlop 1 liter). Ezt az értéket nevezzük hektármilliméternek.

Így az előbbi összefüggést a következők szerint módosíthatjuk:

ahol: h a csapadék mennyisége (mm), A a vízgyűjtőterület (ha).

A vízgazdálkodás gyakorlatában igen fontos annak ismerete, hogy mennyi az időegység alatt lehullott csapadékmennyiség. Ezt a csapadék intenzitása fejezi ki a következő összefüggés szerint:

ahol: i a csapadék intenzitása (mm/perc), h a csapadék mennyisége (mm), T a csapadék időtartama (perc).

A csapadék mennyiségének mérésére hazánkban a Hellman-féle csapadékmérőt (ombrométer) és a Hellman-féle csapadékírót (ombrográf) alkalmazzuk.

A csapadékmérő az egy napi csapadékmennyiséget méri, ezzel szemben a csapadékíró szalagon rögzíti a csapadék mennyiségének időbeli változását is, így alkalmas pl. az intenzitás meghatározására is. A csapadék mennyiségének ismerete mellett igen fontos annak időbeni eltérése.

A csapadék eloszlásának vizsgálata a térbeli és időbeli változására terjed ki. A térbeli eloszlást vizsgálva megállapíthatjuk, hogy az országon belül igen nagy az eltérés. Legkevesebb a csapadék évi mennyisége (500-550 mm) a Tisza völgyében. Az Északi hegyvidéken és a Dunántúlon ugyanakkor 600-800 mm között változik a csapadék évi mennyisége. A csapadék időbeli eloszlását vizsgálva megállapítható, hogy az évi menetben is jelentős az eltérés (2. táblázat), de az egyes évek csapadékmennyiségében is számottevő a különbség.

A csapadék évi menetét vizsgálva megállapíthatjuk, hogy a havi összeg maximuma az Alföldön júniusban, a Dunántúlon általában májusban következik be. A minimumok január, február hónapokban, majd szeptemberben fordulnak elő.

A csapadék mennyiségét illetően azonban nemcsak az éven belül tapasztalható szóródás, hanem az egyes évek között is lényeges eltérés lehet.

Az évi vagy havi csapadékmennyiség sokévi átlaga alkalmas lehet egy adott terület általános jellemzésére, azonban nem fogadható el vízgazdálkodási létesítmények, beavatkozások tervezésére. Ugyanígy nem alkalmas ilyen célra a maximum, vagy a minimum. Ezért be kell vezetnünk a mértékadó csapadék fogalmát, amely alatt a tervezés céljából figyelembe veendő, meghatározott évenként előforduló csapadék mennyiségét értjük.

A mértékadó csapadék meghatározásához hosszú (30-50 éves) adatsor szükséges, amelyet a statisztika módszerei szerint dolgozunk fel. (Törekedni kell a legutóbbi időszak adatait vizsgálni, mivel 30-50 év alatt pl. a klímaváltozás hatására lényeges eltérések fordulhatnak elő. Jelen példánk egy korábbi időszak jellegzetességeit mutatja be).

2. táblázat. A csapadék havi és évi összegei (mm) 50 éves átlag (1901-1950)

A feldolgozás lényege, hogy az időrendi sorrendben rendelkezésre álló csapadékadatokat csökkenő sorrendben rangsoroljuk (3. táblázat). Az így kapott adatsor elemeinek előfordulási valószínűségét határozzuk meg.

Az előfordulási évek számából láthatjuk, hogy a nyári negyedév (június, július, augusztus) során soha nem esett 376 mm-t meghaladó csapadék. Nem került a területre 326-350 mm közötti vízmennyiség. Mindössze egyszer hullott több és leginkább annál kevesebb. Az esetek számát az előfordulások egymás után következő összegzéséből kapjuk meg.

A 326-350 mm-es előfordulás nem volt, ezért ennek értéke nulla (0), vagyis az „Esetek száma” oszlop előző 1-es értékéhez ebben a sorban „0”-t adunk (1+0=1).

A legutolsó sor az 50 évet összegzi, vagyis a teljes vizsgált időszakot bemutatja, amely 100%-ot jelent.

3. táblázat. Túrkeve 1901-1950 nyári negyedévi csapadékösszegeinek osztályközbe sorolása

A kapott adatpárokat (előfordulás-csapadékmennyiség) derékszögű koordinátarendszerben ábrázolva a csapadékossági görbét kapjuk (5. ábra).

5. ábra. Csapadékossági görbe

Az ábrából megtudhatjuk, hogy pl. 80%-os valószínűséggel (100 évből 80, vagy 50 évből 40 évben) mennyi az elért, illetve a meghaladott csapadékmennyiség. A vízgazdálkodási létesítmények tervezésénél igen lényeges a csapadék mennyisége és időtartama közötti összefüggés. Ennek megállapítására a csapadékírók szalagjait használjuk fel. Az első ilyen vizsgálatokat az olasz Montanari végezte, aki a marozzoi csapadékmérő állomás 30 éves adataiból vezetett le csapadéktörvényt, amelyet éghajlati valószínűségi függvénynek nevezett. Vizsgálata során 6 órás lépcsőkben csapadékmennyiség-időtartam párokat választott ki és ezeket kettős logaritmus beosztású koordináta-rendszerben ábrázolta.

A szóródó pontok kiegyenlítő egyenesét megszerkesztve az időtartam (T) és a csapadék mennyisége (h) között az alábbi logaritmus függvénykapcsolatot állapította meg:

ahol: a a T = 1 óra értéknek megfelelő csapadékérték, n az egyenes iránytangense.

Logaritmikus alakról exponenciális alakra áttérve a h= aTn alakú függvény az éghajlati valószínűségi függvény.

Az esőintenzitás és a csapadék időtartama közötti összefüggés az

függvénnyel jellemezhető.

A két függvényt derékszögű koordináta rendszerben ábrázolva kapjuk az éghajlati valószínűségi függvényt (6. ábra).

Hazánkban Bacsó rövid időtartamú csapadékokra hasonló feldolgozást végzett, melynek eredményét a 7. és a 8. ábrán mutatjuk be.

6. ábra. Az éghajlati valószínűségi függvény

7. ábra. A 24 órán belül lehulló záporok maximális csapadékhozama Budapesten

8. ábra. A rövid időtartamú nagy záporok maximális csapadékhozama Budapesten

A gyakorlatban szükség van a T>1 nap időtartam alatt lehullott csapadék mennyiségének ismeretére is. Ezt a többnapos nagycsapadékkal szoktuk jellemezni. Többnapos nagycsapadék alatt nem a T=2, 3, 4, 5, 6 nap időtartamú esőt értjük, hanem a T=2-6 nap alatt lehullott csapadékösszeget. A 6 napnál hosszabb időtartam vizsgálata földrajzi viszonyaink között nem indokolt, ugyanis hosszabb időszak csapadékával nem kell számolnunk.

Egy adott időszak különböző valószínűséggel várható többnapos csapadékértékei Goda vizsgálatai alapján a vizsgált időszak csapadékátlagai alapján határozhatók meg.