Az ózon és a szén-dioxid áram mérése és modellezése kontinentális éghajlatú területen = Measuring and modelling ozone and carbon-dioxide fluxes in continental climate region

Kutatásaink során az ózon és a szén-dioxid felszín és légkör közötti áramának meghatározását végeztük el. Kidolgoztunk és továbbfejlesztettünk egy operatív célra is alkalmazható ózon száraz ülepedési modellt, amit közvetlen mérések eredményeivel kalibráltuk. Vizsgáltuk az ózon ülepedésének időbeli változékonyságát fenyőerdő fölött. Térbeli kiterjesztés során Magyarország területére, szabályos rácsra határoztunk meg koncentráció és fluxus alapú mérőszámokat, rávilágítva a kétféle becslés eltéréseire. A nyári időszakra vonatkozó számítások és részletes érzékenységi vizsgálatok alapján megállapítottuk, hogy az ózon ülepedésére hazánkban, a nyári félévben erősen hat a talaj nedvességi állapota. A modellel számított fluxus, s különösen a sztómákon keresztüli fluxus pontos képet nyújt a különböző növényállományokat érő ózonterhelésről. A légköri szén-dioxiddal kapcsolatos kutatásaink részeként kidolgoztunk egy virtuális magas torony mérleg modellt, amelynek segítségével meghatároztuk a konvektív határréteget jellemző CO2 koncentráció értéket. A számított adatok szignifikánsan eltérnek a felszín közelében mért adatoktól, ami többlet információt jelent a nagy skálájú folyamatokat leíró modellezők részére. Meghatároztuk a felszín CO2 kicserélődését doboz alapú mérleg modellel, csupán koncentráció-mérés adatok alapján. Az eredmények rámutattak a nagy adatigényű számítások korlátaira, valamint a részletes és jó minőségű meteorológiai bemenő adatok fontosságára. | In the frame of this project, exchange between the surface and the atmosphere of ozone and carbon dioxide have been analysed. An ozone dry deposition model based on the so-called big-leaf approach was developed. Detailed calculations and calibrations were performed over a pine forest in the Mátra-mountain. Estimations of photochemical air pollution and ozone fluxes were performed on a regular grid over Hungary. Based on model results and detailed sensitivity analysis it was found that during the summer period, soil water deficit can strongly reduce the stomatal conductance and hence the ozone flux through it. Using this model the environmental load caused by ozone can be estimated. As part of our atmospheric carbon dioxide related research activity we have developed a so-called virtual tall tower budget model that can be used to estimate mid-boundary layer CO2 mixing ratio values. According to our results there is a clear difference between the calculated and the near-surface measured data. This result provides important information for modelers dealing with large scale CO2 transport processes. A simple box model has also been developed to estimate the surface CO2 exchange based on merely concentration measurements. The results pointed out that the data demanding budget method has limited accuracy, but this is not a methodological problems but it is caused by the limited accuracy meteorological fields that are used as input data

A bioszféra szerepe a légkör szén-dioxid tartalmának alakulásában = The role of the biosphere in the carbon dioxide budget of the atmosphere

A kutatási munkatervnek megfelelően a teljes kutatási időszakban folyamatosan mértük a hegyhátsáli mérőállomáson a CO2 koncentráció függőleges koncentráció-profilját és a régiót reprezentáló felszín-légkör szén-dioxid áramot. A mérőrendszert 2005 végén a mérőállomás közelében lévő kvázi-természetes gyep szén-dioxid forgalmának folyamatos mérésére alkalmas műszeregyüttessel egészítettük ki. 2006 elejétől folyamatosan mérjük a levegő metán, dinitrogén-oxid, kén-hexafluorid és szén-monoxid koncentrációját. Holland és amerikai együttműködésben eseti mintavétel alapján mértük a légköri szén-dioxid stabilizotóp-összetételét, és Európai Uniós támogatással a szén-dioxid függőleges koncentráció-profil méréseket nagy gyakoriságú (évi 80) repülőgépes mintavételekkel 3000 m-ig terjesztettük ki. Az adatok hozzáférhetők a nemzetközi kutatási programok számára. Megvizsgáltuk a koncentráció és a függőlege CO2-áram mérések területi reprezentativitását. Egyszerű box-modellt dolgoztunk ki a határrétegbeli koncentrációk időbeli menetének leírására, felhasználva a függőleges anyagáram méréseket, illetve a stabilizotóp-mérések eredményeit. A felszín és a légkör közötti szén-dioxid csere leírására adaptáltuk a Biome-BGC folyamatorientált ökológiai rendszer modellt, melynek segítségével megtettük az első kísérletet az országos léptékű bioszférikus CO2 mérleg meghatározására. Feldolgoztuk és kiértékeltük a hazai munkával, illetve amerikai kooperációban végzett nem-CO2 üvegházgáz méréseket. | In accordance with the workplan the vertical concentration profile of CO2 and the regional scale surface-atmosphere CO2 flux were continuously measured at Hegyhátsál. At the end of 2005 the monitoring system was completed by instrumentations measuring the surface-atmosphere CO2 budget of a semi-natural grassland located nearby to the station. Since the beginning of 2006 mixing ratios of methane, nitrous oxide, sulfur hexafluoride and carbon monoxide have also been monitored. In cooperation with American and Dutch partners the stable isotope composition of CO2 was also measured from occasionally taken air samples. The European Union supported the extension of the CO2 vertical concentration profiles up to 3000 m by means of frequent (80/year) aircraft soundings. The data are publicly available for the international research programs. The spatial representativeness of both the concentration measurements and the vertical flux measurements was studied. A simple box model was developed for the simulation of the temporal variation in the concentration of atmospheric trace constituents using the vertical flux and stable isotope concentration measurements. For the description of the surface-atmosphere CO2 exchange a process based ecological modell (Biome-BGC) was adapted. Using the model the first attempt was done to determine the biospheric carbon dioxide budget of Hungary. The available non-CO2 data were evaluated

Észak-Atlanti távkapcsolati jelenségek azonosítása az R programnyelv felhasználásával

Az R egy nyílt forráskódú objektumorientált programnyelv, amelyet az 1990-es évek közepén fejlesztettek ki (R Core Team, 2020). Létrehozásának alapvető célja az volt, hogy olyan eszközt biztosítson a felhasználók számára, amellyel statisztikai vizsgálatok egyszerűen végezhetők el, eredményeik pedig könnyen jeleníthetők meg (Ihaka & Gentleman, 1996). Az R programnyelv előnye, hogy programozói tapasztalattal rendelkezve bárki bővítheti új funkciókkal. A telepítését követően azonnal elérhető függvényeken – a továbbiakban: beépített függvényeken – kívül fejlesztett új függvények R csomagokban (R packages) érhetők el a felhasználók számára, amelyek az R konzolfelületén vagy az integrált fejlesztői környezetében, az RStudióban egyetlen paranccsal tölthetők le és telepíthetők. Az R közösség által hivatalosan jóváhagyott R csomagok a Comprehensive R Archive Network (CRAN) honlapján [1] érhetők el részletes dokumentációjukkal együtt, azonban számos, nem hivatalos csomag, függvény is megtalálható olyan internetes platformokon, mint a GitHub. Az R széleskörű használatát elősegítette, hogy Windows, Linux és Macintosh operációs rendszerek alatt is használható. Alkalmazási lehetőségeit pedig kiterjeszti, hogy interfészek segítségével más programnyelven, például Python és C++ nyelven írt kódok is integrálhatók, futtathatók az R-ben (Eddelbuettel & Francois, 2011; Ushey et al., 2020). Népszerűségét mutatja, hogy az elmúlt évtizedben közel tízezerrel, 2000 körüliről 12 000 fölöttire nőtt a le-tölthető R csomagok száma (Epskamp, 2019). Az R-ben lehetőségünk nyílik olyan kódok megírására, amelyek az adatok letöltésétől azok feldolgozásán, majd statisztikai vizsgálatán át az eredmények megjelenítéséig minden rész-lépést elvégeznek, így az adatok különböző szoftveres platformok közötti hordozása elkerül-hető. A kódokból és a futtatási eredményekből dinamikus dokumentumok is szerkeszthetők az R-ben (Xie, 2014; Xie et al., 2018). Egyszerű szintaktikája miatt a 2010-es évek végére az R-beli adatfeldolgozással foglalkozó, ingyenesen elérhető elektronikus könyvek sorát írták meg, amely tovább növelte a programnyelv népszerűségét [2]. Az elérhető megoldások könnyen adaptálhatók, ami elősegítette az R földtudományi, így meteorológiai célú alkalmazásának elterjedését. Napjainkban rendelkezésre áll kifejezetten meteorológiai célú R-beli mező-elemzési módszereket bemutató könyv is, elméleti összefoglalókkal és részletes példákkal (Wikle et al., 2019). Az alábbiakban három reanalízis adatbázis 500 hPa-os geopotenciális magasság mezőinek észak-atlanti távkapcsolatokra vonatkozó összevetésén keresztül mutatjuk be az adatok le-töltésének, statisztikai vizsgálatra való előkészítésének, elemzésének és az eredmények meg-jelenítésének R-beli példáját. A három reanalízist a rácspontonkénti idősorok korreláltatása útján előállított legerősebb negatív korrelációmezők felhasználásával – teleconnectivity method, más néven: negative extrema method (Horel, 1981; Wallace & Gutzler, 1981) – és főkomponens-elemzéssel (pl. Hurrell, 1995; Hurrell & Deser, 2009), az első empirikus ortogonális függvény (a továbbiakban: EOF1) és az ahhoz tartozó főkomponens idősor értékelése alapján hasonlítjuk össze. A kódok megírásakor törekedtünk az egyszerű és gyors megoldásokra, ahol csak lehetett az R beépített függvényeire szorítkozva. Előbbiek alkalma-zásával az adatok letöltésére, feldolgozására, a korrelációanalízis és a főkomponens-elemzés elvégzésére saját függvényeket írtunk. Hasonló adatelemzési és vizualizációs megoldások korábbi tanulmányainkban is alkalmazásra kerültek (pl. Kristóf et al., 2018; 2020; Ács et al., 2020a; 2020b). A tanulmányban bemutatott vizsgálathoz írt R kódok a GitHub tárhelyén érhetők el [3]

A biogén eredetű illékony szerves vegyületek (BVOC) és az ózon szerepe a növényfenológiában

A növényfenológia a szárazföldi vegetáció éves ismétlődő fejlődési fázisaival foglalkozó interdiszciplináris tudományterület. A fenológia fontos szerepet tölt be az ökoszisztémában, befolyásolja a talaj-növény rendszer szénmérlegét, szabályozza a biogeokémiai és biofizikai visszacsatolásokat, illetve magát az éghajlati rendszert is (Richardson et al., 2013). A növényzet fenológiai ciklusa szorosan összefügg az időjárással, leginkább a hőmérsékleten és a csapadékmennyiségen keresztül (Piao et al., 2019; Zhang et al., 2019), de más környezeti változókkal is összefüggésbe hozható (fotoperiódus, téli hőmérséklet, tápanyag-ellátottság). A növények életfolyamataik révén illékony szerves vegyületeket bocsátanak ki, ezeket együttesen BVOC-nak nevezzük (biogenic volatile organic compounds, magyarul biogén eredetű illékony szerves vegyületek). A BVOC-ok egyfajta szabályozó vegyületek, ezekkel kommunikálnak egymás között a növények, szabályozzák a gyümölcsérést és védekeznek a kártevők ellen. Emellett a BVOC-ok a légköri folyamatokban is részt vesznek, befolyásolják a csapadékképződést, a légkörben zajló kémiai folyamatokat, és szerepük van a szén globális körforgásában. A közepes szélességeken a növényzet életciklusa és a BVOC kibocsátás szorosan összefügg, ezért a BVOC kibocsátás a fenológiával együtt értelmezhető. A globális éghajlatváltozás a növényzet aktív életciklusát is megbolygatja, aminek befolyása van az ökológiai folyamatokra, a mezőgazdaságra, erdészetre, emberi egészségre és a gazdaságra is. A változó fenológia hatással van a BVOC kibocsátásra, ami az éghajlati rendszerben lévő kölcsönhatások miatt vissza is hathat az időjárásra, és ezen keresztül a fenológiai ciklusra. Emiatt fontos, hogy a BVOC-ok eredetét, éghajlati rendszerben betöltött szerepét megértsük. Tanulmányunkban áttekintjük a BVOC-ok forrását, szerepüket a Föld rendszerében, azon belül is a bioszférában és a légkörben. Összefoglaljuk a BVOC-ok gáz fázisának a kémiáját, részletezzük az oxidációját a légkörben, a BVOC kibocsátás összefüggését a szén-dioxid- és a troposzférikus ózon koncentrációjával. Majd néhány tanulmány és mérés eredményét ismertetjük, amelyek a földhasználatbeli változás következményeit vizsgálják. Kitérünk az éghajlatváltozás hatására és a várható kölcsönhatásokra, visszacsatolásokra. Jelen munka abból a célból született meg, hogy legyen egy összefoglaló a BVOC vegyületekről, amelyek több tudományterületen is (levegőkémia és fizika, biológia, ökológia) jelentős szerepet töltenek be; ezt sematikusan az 1. ábra foglalja össze. Mivel a természetben sincsenek éles határok a tudományágak között, így a cél egy olyan anyag megírása volt, amely igyekszik minél alaposabban összeszedni az ismereteket, különös hangsúlyt fektetve a BVOC-ok szerepére a légkörben

Regionális modellbecslésekkel előállított éghajlatváltozási forgatókönyvek a Kárpát-medence térségére = Climate change scenario for the Carpathian Basin using regional model outputs

A projekt szerteágazó kutatásai közül csak a klímaváltozás mértékére vonatkozó regionális eredményeket foglaljuk össze. Ezek szerint a Kárpát-medence hőmérsékleti szempontból egyértelműen melegedő tendenciát mutat. A legpesszimistább jövőképet festő A2 szcenárió szerint a legintenzívebb melegedés nyáron (4,5-5,1°C) várható, s csak néhány tizedfokkal kisebb télen (3,7-4,3°C). A hőmérsékletemelkedés mértéke nyáron északról dél felé, míg télen és tavasszal nyugatról kelet felé haladva növekszik. A 2071-2100-ra prognosztizált éves csapadékváltozást csekély mértékű negatív tendencia jellemzi. A különböző évszakokban viszont egymással ellentétes, jelentős mértékű változásra számíthatunk: télen növekedő, míg nyáron csökkenő évszakos csapadékösszeg valószínűsíthető. Mind nyáron, mind télen a csapadékváltozás mértéke meghaladhatja akár a 30-35%-ot. A téli csapadéknövekedés mértéke az ország északnyugati felében a legjelentősebb. E folyamatok értelemszerűen alapvetően befolyásolják a régió mezőgazdaságát, s a katasztrófavédelemmmel összefüggő megelőző és elhárító tevékenységeket. A PRUDENCE eredmények alapján általunk összeállított becslések nem pótolják a dinamikus modellekkel végzendő részletesebb regionális vizsgálatokat, melyek a XXI. század egészére, több globális éghajlati szcenárióra és számos meteorológiai paraméterre, valamint az éghajlati szélsőségekre is kiterjednek. | Among the different research topics included in this project, only the results of the regional climate change are summarized here. According to our accomplished research, the temperature in the Carpathian basin tends to increase in the future. For the most pessimistic scenario (SRES A2) the projected warming is the largest in summer (4,5-5,1°C) and only slightly smaller in winter (3,7-4,3°C). In summer the warming rate is increasing from the northern part of the country to the southern regions. In spring and winter it is increasing from the western regions to the eastern parts of Hungary. The projected annual precipitation change is slightly decreasing by 2071-2100. Larger and opposite changes are very likely in different seasons: the winter precipitation tends to decrease and the summer precipitation to increase compared to the present climate. The seasonal change both in summer and winter may exceed 30-35% relative to 1961-1990 averages. The winter precipitation increase is the largest in the northwestern part of Hungary. These processes will evidently affect the agricultural activities and natural disaster managements. However, these projections based on the PRUDENCE results can be considered as preliminary estimations of the future climatic trends. Further thorough analysis of regional dynamical model results for the 21st century using various scenarios are essential in order to provide climatic information for the coming decades for adaptation and mitigation purposes

Specifični problemi razvoja turizma na područjima rijeke Drave u Mađarskoj

The Dráva Region is one of the poorest areas in Hungary, which, on the other hand, is also one of the richest as regards its natural endowments and boasts of heritage and ethnographic values as well. Also, the cooperation with the neighbouring Croatia can give new development impetus to the region (it is a possibility far underutilised and in some cases quite mishandled to date). Despite the huge amounts of financial support, it is only excursionists that have been attracted to the region in relatively considerable numbers, whereas the number of tourists and guest nights spent by them still remain very low. The potential of tourism in rural development has been recognised for long in Hungary as well, and it is seen especially important tool in regions handicapped from socio-economic aspects where the chances or other economic activities are few. Border regions, coming from their isolation, are often in handicapped situation, and this allowed them to preserve those natural and cultural values that may be the foundations of special sorts of non-mass tourism (ecotourism and other green tourism activities). The Dráva Region, including one of the most infamous and impoverished micro-regions of Hungary, the Ormánság, is a good example of such a region. The paper analyses the problems and gives recommendations for the improvement of tourism cooperations.Područje uz rijeku Dravu jedno je od najsiromašnijih područja u Mađarskoj, no ujedno i jedno od najbogatijih s obzirom na svoja prirodna bogatstva, a može se pohvaliti kako baštinom, tako i etnografskim vrijednostima. Također, suradnja sa susjednom Hrvatskom pruža mogućnost za dodatni zamah u razvoju ovoga područja (to je mogućnost koja je do danas nedovoljno iskorištena i u nekim slučajevima prilično loše upotrijebljena). Usprkos ogromnim iznosima financijske potpore, samo su izletnici privučeni u ovo područje u relativno značajnom broju, dok je broj turista i noćenja i dalje vrlo nizak. Potencijal turizma u ruralnom razvoju prepoznat je već prije dosta vremena u Mađarskoj, a smatra se posebno važnim alatom u područjima hendikepiranim sa socijalno-ekonomskog aspekta gdje su prilike ili druge ekonomske aktivnosti male. Granična područja, koja su izolirana, često su na određeni način hendikepirana, što im je omogućilo da sačuvaju one prirodne i kulturne vrijednosti koje bi mogle biti temelj posebnih vrsta nemasovnog turizma (ekoturizam i druge aktivnosti zelenog turizma). Područje uz Dravu, uključujući jednu od najzloglasnijih i najsiromašnijih mikroregija u Mađarskoj, Ormánság, dobar je primjer takvog područja. U radu se analiziraju problemi i daju preporuke za unapređenje turističke suradnje

Specifični problemi razvoja turizma na područjima rijeke Drave u Mađarskoj

The Dráva Region is one of the poorest areas in Hungary, which, on the other hand, is also one of the richest as regards its natural endowments and boasts of heritage and ethnographic values as well. Also, the cooperation with the neighbouring Croatia can give new development impetus to the region (it is a possibility far underutilised and in some cases quite mishandled to date). Despite the huge amounts of financial support, it is only excursionists that have been attracted to the region in relatively considerable numbers, whereas the number of tourists and guest nights spent by them still remain very low. The potential of tourism in rural development has been recognised for long in Hungary as well, and it is seen especially important tool in regions handicapped from socio-economic aspects where the chances or other economic activities are few. Border regions, coming from their isolation, are often in handicapped situation, and this allowed them to preserve those natural and cultural values that may be the foundations of special sorts of non-mass tourism (ecotourism and other green tourism activities). The Dráva Region, including one of the most infamous and impoverished micro-regions of Hungary, the Ormánság, is a good example of such a region. The paper analyses the problems and gives recommendations for the improvement of tourism cooperations.Područje uz rijeku Dravu jedno je od najsiromašnijih područja u Mađarskoj, no ujedno i jedno od najbogatijih s obzirom na svoja prirodna bogatstva, a može se pohvaliti kako baštinom, tako i etnografskim vrijednostima. Također, suradnja sa susjednom Hrvatskom pruža mogućnost za dodatni zamah u razvoju ovoga područja (to je mogućnost koja je do danas nedovoljno iskorištena i u nekim slučajevima prilično loše upotrijebljena). Usprkos ogromnim iznosima financijske potpore, samo su izletnici privučeni u ovo područje u relativno značajnom broju, dok je broj turista i noćenja i dalje vrlo nizak. Potencijal turizma u ruralnom razvoju prepoznat je već prije dosta vremena u Mađarskoj, a smatra se posebno važnim alatom u područjima hendikepiranim sa socijalno-ekonomskog aspekta gdje su prilike ili druge ekonomske aktivnosti male. Granična područja, koja su izolirana, često su na određeni način hendikepirana, što im je omogućilo da sačuvaju one prirodne i kulturne vrijednosti koje bi mogle biti temelj posebnih vrsta nemasovnog turizma (ekoturizam i druge aktivnosti zelenog turizma). Područje uz Dravu, uključujući jednu od najzloglasnijih i najsiromašnijih mikroregija u Mađarskoj, Ormánság, dobar je primjer takvog područja. U radu se analiziraju problemi i daju preporuke za unapređenje turističke suradnje