Numerical Validation of a Diurnal Streamflow-Pattern-Based Evapotranspiration Estimation Method

The evapotranspiration (ET) estimation method by Gr ibovszki et al. (2010b) has so far been validated only at one catchment because good q uality discharge time series with the required high enough temporal resolution can probably be fou nd at only a handful of watersheds worldwide. To fill in the gap of measured data, synthetic groundw ater discharge values were produced by a 2D finite element model representing a small catchment. Geome trical and soil physical parameters of the numerical model were changed systematically and it was checked how well the model reproduced the prescribed ET time series. The tests corroborated t hat the ET-estimation method is applicable for catchments underlain by a shallow aquifer. The slop e of the riparian zone has a strong impact on the accuracy of the ET results when the slope is steep, however, the method proved to be reliable for gentle or horizontal riparian zone surfaces, which are more typical in reality. Likewise, errors sligh tly increase with the decrease of riparian zone width, and unless this width is comparable to the width of the stream (the case of a narrow riparian zone), th e ET estimates stay fairly accurate. The steepness of the valley slope had no significant effect on the r esults but the increase of the stream width (over 4 m) strongly influences the ET estimation results, so t his method can only be used for small headwater catchments. Finally, even a magnitude change in the prescribed ET rates had only a small effect on the estimation accuracy. The soil physical parameters, however, strongly influence the accuracy of the method. The model-prescribed ET values are recovere d exactly only for the sandy-loam aquifer, because only in this case was the model groundwater flow system similar to the assumed, theoretical one. For a low hydraulic conductivity aquifer (e.g. clay, silt), root water uptake creates a considera bly depressed water table under the riparian zone, ther efore the method underestimates the ET. In a sandy, coarser aquifer the flow lines never become vertica l even bellow the root zone, so the method overestimates the ET rate, thus the estimated ET va lues need to be corrected. Luckily the prescribed and estimated ET rates express a very high linear c orrelation, so the correction can be obtained by th e application of a constant, the value of which solel y depends on soil type

Új direkt és inverz módszerek a nehézségi erőtér szintetikus modellezésében = New forward and inverse methods for the synthetic modelling of the gravity field

A kutatás során azt vizsgáltuk, hogy miképpen lehet olyan lokális/regionális tömegeloszlási modellt létrehozni, amely alkalmas a nehézségi tér tömegvonzási összetevőjének (potenciál, gradiens vektor, Eötvös tenzor) a geodéziai számításokhoz elegendő pontosságú meghatározására. E cél eléréséhez a modellből számítható Newton-féle tömegvonzási hatásnak jól kell illeszkednie a rendelkezésre álló mérési eredményekhez, amely feltétel az ún. inverziós feladat megoldásával teljesíthető. Ennek során egy valamilyen norma szerint (pl. L2) optimális sűrűség eloszlás modell jön létre, amelynek segítségével olyan erőtér paramétereket is analitikusan meghatározhatunk (direkt feladat), amelyeknek mérése esetleg nem is lehetséges. Inverzióra kifejlesztett megoldásainkban a derékszögű hasáb térfogatelemet alkalmaztuk (Ófalu, Dunaföldvár) és teszteltünk statisztikai vizsgálatokon alapuló iteratív algoritmusokat (Yilgarn craton, Australia). Az erőtér modelltéren kívüli szimulációjához vizsgáltuk a vékonyréteg modellek alkalmazhatóságát. Regularizációs módszerrel javítottuk az inverzióra felírt egyenlet-rendszer kondicionáltságát. A Kárpát-Pannon térség 3D kéregmodelljének leírásához alternatív megoldásként alkalmaztuk a polihedron térfogatelemeket is. Ezek használata biztosítja mind a sűrűség-határfelületek mind a földgörbület geometriailag pontosabb követését. A kifejlesztett számítási algoritmus kiküszöböli a számítási pont és a térfogatelem relatív helyzetéből adódó esetleges szingularitást. | During the present research the possibilities of the generation of local/regional mass models and their use for the simulation of gravity field parameters (potential, gradient vector, Eötvös tensor) to be applied in geodetic computations, were investigated. The required high precision needs good fit between the observed parameters and the Newtonian mass attraction response of the model. It can be provided by the solution of an inverse problem which results in an optimal density distribution according to a specific norm (e.g. L2). The model obtained by inversion can be used for the analytical forward computation of gravity field related parameters among them some are immeasurable. In the one-step solutions of the inversion problem rectangular volume elements (prisms) were applied on two areas (Ófalu, Dunaföldvár) and iterative algorithms based on statistical analysis were also tested (Yilgarn craton, Australia). For the simulation of the gravitational field in the exterior of the source space discrete thin layer models were introduced. A regularization method was developed for the improvement of the condition of the equation system set up for thin layer inversion. Polyhedrons were applied in the modeling of the 3D crustal structure of the Carpathian-Pannonian region. Their use leads to better geometrical representation of density interfaces and the Earth's curvature than what is provided by prisms. The formal singularities of the polyhedron formulae are properly handled

Erdősült kisvízgyűjtők hidrológiai és vízminőségi jellemzői = Hydrological and water quality charasteristics of forest covered catchments

A projekt a közel 20 éve folyamatosan működő erdőállományok vízháztartásával kapcsolatos kutatásokat támogatta a Sopron melletti Hidegvíz-völgyben. A projekt keretében a hidegvíz-völgyi kísérleti vízgyűjtő folyamatos működtetése mellett egyes meglévő mérések térbeli és időbeli kiterjesztése történt meg, ill. új jellemzők mérését is beállítottuk. Az eddigi állományklíma, intercepció és lefolyásmérések mellett vizsgáltuk az avarintercepciót, a patakmenti talajvíz és talajnedvesség változását, a növényállományok folyamatos fenológiai és növekedésvizsgálatával kiegészítve. Az eddigi mennyiségi mérések mellett egyes fiziko-kémiai alapméréseket rendszeresítettünk 1-2 automata adatgyűjtővel időben is kiterjesztve a méréseket. A projekt egyik legnagyobb eredménye az erdészeti hidrológia és az erdészeti vízgazdálkodás terén az erdők evapotranszspirációjának számítására kidolgozott új módszer. A projektben résztvevő fiatal kutatók a terepi, benti laboratóriumi és modellezési munkák során értékes gyakorlati tapasztalatokat szereztek és képessé váltak a tudományterületen komoly tudományos eredmények elérésére és nemzetközi projektekben való részvételre. | This project contributed to the operation of the long term forest hydrological research in Hidegvíz Valley in the neighbourhood of Sopron. In the frame of this project in addition to the regular continuous working of earlier settled research activities (stand climate and interception measuring, runoff measurements) new attributes of forest hydrological cycle (forest litter interception, groundwater level and soil moisture, phenological state) has been started to measure. The earlier examined attributes measurements extended in spatial and in temporal scale also. In addition to the quantitative measurements, some basic water quality parameter has been started to measure with settling of some automatic sensors. New method is elaborated in the frame of this project, which will presumably widely used (because of its low cost demands and easy to use features). Moreover vegetation water use can be calculated with help of this novelty method more accurate than before. Young scientists, who took part of this project, gained a lot of experiences in field work, laboratory analysis and modelling. They became qualified experts in the theme of eco-hydrology and got ability to take part in international projects