Felkészülés a klímaváltozásraFelkészülés a klímaváltozásra

KörnyezetKörnyezet––kockázat kockázat ––társadalomtársadalom

KLIMAKKT c. ProjektKLIMAKKT c. Projekt

Prof. Dr. Várallyay GyörgyProf. Dr. Várallyay György

Program Tanács ülése, Budapest, 2007. június 12.

Konzorciumi tagKonzorciumi tag

MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet(MTA TAKI, Budapest)

Igazgató: Prof. Dr. Németh Tamás, az MTA lev. tagja

Témafelelős: Prof. Dr. Várallyay György, az MTA rendes tagja,kutatóprofesszor

Tagok: Bakacsi Zsófia tudományos főmunkatárs, PhD

Farkas Csilla tudományos főmunkatárs, PhD

Fodor Nándor tudományos főmunkatárs, PhD

Munkatársak: Hagyó Andrea tudományos munkatárs, MScTóth Eszter tudományos munkatárs, MScKoós Sándor tudományos munkatárs, MSc

Talaj, mint a klímaváltozásból adódó kockázatokatTalaj, mint a klímaváltozásból adódó kockázatokat– felerősítő,

– tompító,

– jelentősen módosító tényező

A talajA talaj– mint a természet hatalmas hő-, víz-, tápanyag- és

potenciális hulladéktároló rendszere;– mint a természeti okok miatt vagy emberi beavatkozások következtében végbemenő stresszhatások pufferközege;– mint szűrő- és dotoxikáló rendszer

nagymértékben módosíthatja, sőt esetleg kiolthatja a klímaváltozásból adódó kockázatokat, beleértve azok káros ökológiai, ökonómiai és társadalmi következményeit.

A talaj Magyarország A talaj Magyarország legnagyobb legnagyobb (potenciális)(potenciális) természetes természetes víztározójavíztározója

Légköri csapadék (500–600 mm)

50–55 km³/év

A talaj felső 0–100 cm-es rétegének potenciális vízbefogadó/víztároló képessége (VKt)

30–35 km³/év

Folyók évi hozama

Balaton tó

110–120 km³/év

~ 2–2.5 km³

Szélsőséges vízháztartási helyzetekSzélsőséges vízháztartási helyzetek

Okok: légköri csapadék nagy és

szeszélyes tér- és időbeni variabilitása

eső-hó arány, hóolvadás körülményei

domborzat [makro, mezo, mikro] talajviszonyok vegetáció talajhasználat

Következmények:Következmények: vízveszteségvízveszteség

~~ párolgáspárolgás ~~ felszíni lefolyásfelszíni lefolyás ~~ szivárgásszivárgás

talajveszteségtalajveszteség [ [szerves szerves anyag, tápanyagok anyag, tápanyagok …]…]

bbiotaiota- és biodiverzitás-- és biodiverzitás- veszteségveszteség

növényveszteség (pusztulás, növényveszteség (pusztulás, károsodás)károsodás)

termésveszteség termésveszteség (mennyiség, minőség)(mennyiség, minőség)

eenergnergiaveszteségiaveszteség

árvízárvízbelvízbelvíz vízfeleslegvízfeleslegtúlnedvesedéstúlnedvesedés

szárazság, aszály vízhiány

A talaj potenciális vízraktározó A talaj potenciális vízraktározó képességének kihasználását korlátozó képességének kihasználását korlátozó

tényezők:tényezők:

• telt palack• befagyott palack• ledugaszolt palack• alul lyukas palack• oldalt lyukas palack

Vízháztartás-megoszlásVízháztartás-megoszlás

CélkitűzésünkCélkitűzésünk a valószínűsíthető klímaváltozási szcenáriók talajtani hatásainak integrált, a talaj víz- és anyagforgalmára, valamint a talajdegradációs folyamatokra kiterjedő vizsgálata, továbbá olyan beavatkozási stratégiák kidolgozása, melyek alkalmasak az esetleges káros hatások megelőzésére, mérséklésére.

Elvégzendő feladatokElvégzendő feladatok

  1. Vízforgalmi kockázatelemzések: a1. Vízforgalmi kockázatelemzések: a klímaváltozás hatásának értékelése a talaj klímaváltozás hatásának értékelése a talaj vízgazdálkodására vízgazdálkodására

2. Anyagforgalmi kockázatelemzések: a2. Anyagforgalmi kockázatelemzések: a klímaváltozás hatásának értékelése a klímaváltozás hatásának értékelése a talaj anyagforgalmára és a talajdegradációs folyamatok alakulására talaj anyagforgalmára és a talajdegradációs folyamatok alakulására

3. 3. Beavatkozási stratégiák kidolgozása a klímaváltozás következtében Beavatkozási stratégiák kidolgozása a klímaváltozás következtében esetlegesen bekövetkező káros hatások mérséklése és kiküszöbölése esetlegesen bekövetkező káros hatások mérséklése és kiküszöbölése érdekébenérdekében

Vízforgalmi kockázatelemzésekVízforgalmi kockázatelemzések

Mintaterületek:•Józsefmajor, talajművelési tartamkísérlet, mészlepedékes

csernozjom talaj• Bodrogköz, VTT mintaterület (főként réti és öntéstalajok)

Vizsgált klímaszcenáriók:• Referencia-időszak: 1960-1990• A Hadley Centre által elkészített, leskálázott A2 és B2

szcenáriók a 2070-2100 közötti időszakra

Modellmódszer alkalmazása:• Adatgyűjtés (modell input adatok, kezdő- és peremfeltételek)• Referencia mérések végzése (talajnedvesség-mérések)• A modell kalibrációja• Modellfuttatások a referencia időszakra • Reprezentatív évek kiválasztása a rendelkezésre álló 30+30

éves napi adatokat tartalmazó klímaszcenáriók közül• Modellfuttatások az A2 és B2 szcenáriókat reprezentáló évekre

0

50

100

150

200

250

300

4. 29. 5. 29. 6. 28. 7. 28. 8. 27. 9. 26.

Tel

jes

vízk

észl

et (

mm

)

szimulált mért

S, 0-80 cm

2003.04.10.

2003.05.14.2003.06.30.

2003.07.24.

0

50

100

150

200

250

300

4. 29. 5. 29. 6. 28. 7. 28. 8. 27. 9. 26.

Tel

jes

vízk

észl

et (

mm

)

szimulált mért

S, 0-80 cm

2003.04.10

2003.05.14

A SWAP modell adaptációja a józsefmajori termőhelyre a víztartó-A SWAP modell adaptációja a józsefmajori termőhelyre a víztartó-görbe szezonális dinamikájának figyelembe vételévelgörbe szezonális dinamikájának figyelembe vételével

A mért és a szimulált adatokból meghatározott A mért és a szimulált adatokból meghatározott összes vízkészletösszes vízkészlet a talaj felső 80 a talaj felső 80 cm-es rétegében a kultivátoros kezelésbencm-es rétegében a kultivátoros kezelésben

A mért és szimulált talajnedvesség-dinamika a A mért és szimulált talajnedvesség-dinamika a lazítással kombinált tárcsáslazítással kombinált tárcsás kezelésbenkezelésben

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

4. 29. 5. 19. 6. 8. 6. 28. 7. 18. 8. 7. 8. 27. 9. 16. 10. 6.

Tal

ajn

edve

sség

-tar

talo

m (

m3 m

-3)

szim mért

TL, 0-20 cm

2003.04.10.

2003.06.30.

2003.06.05.

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

4. 29. 5. 19. 6. 8. 6. 28. 7. 18. 8. 7. 8. 27. 9. 16. 10. 6.

Tal

ajne

dves

ség-

tart

alom

(m3 m

-3)

szim mért

TL, 0-20 cm

2003.04.10.

2003.05.14.

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

8 10 12 14 16 18 20 22

Évi átlaghőmérséklet (Co)

Re

latí

v g

ya

ko

ris

gá

REF

A2

B2

A modellfuttatások során használt referencia-évek A modellfuttatások során használt referencia-évek kiválasztásakiválasztása

Cs (mm) T (Co) Cs (mm) T (Co) Cs (mm) T (Co)Átlag 466,1 11,8 396,5 16,8 395,8 15,7

CV (%) 21,2 0,4 21,1 0,4 29,9 0,4

REF (1960-99) A2 (2070-2100) B2 (2070-2100)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

Éves csapadékösszeg (mm)

Re

latí

v g

ya

ko

ris

gá

REF

A2

B2A2_0,5A2_0,5REF_0,5REF_0,5

B2_0,5B2_0,5

A2_1,0A2_1,0

Cs – éves csapadékösszeg (mm)Cs – éves csapadékösszeg (mm)T – évi átlaghőmérsékletT – évi átlaghőmérséklet

Az éves átlaghőmérséklet és csapadékösszeg eloszlásfüggvénye az eltérő Az éves átlaghőmérséklet és csapadékösszeg eloszlásfüggvénye az eltérő szcenáriók esetébenszcenáriók esetében

REF_0.5REF_0.5 A2_0.5A2_0.5

A2_1,0A2_1,0REF_1,0REF_1,0B2_1,0B2_1,0

1990 (átlagos év)1990 (átlagos év)

A szimulált talajnedvesség-dinamika alakulása az eltérő A szimulált talajnedvesség-dinamika alakulása az eltérő kezelésekben 1961-ben és 1990-benkezelésekben 1961-ben és 1990-ben

1961 (csapadékos év)1961 (csapadékos év)

A vizsgált talajművelés rendszerek és a művelési mélység

DV – direktvetésDV – direktvetés Sz –szántásSz –szántás ( (26-30 cm26-30 cm) ) K1 – kultivátor (12-16 cm) K1 – kultivátor (12-16 cm) K2 – kultivátor (16-20 cm)K2 – kultivátor (16-20 cm)T –T – tárcsázás tárcsázás ((16-20 cm)16-20 cm) LT – lazítás (40-45 cm) + tárcsázás (16-20 cm)LT – lazítás (40-45 cm) + tárcsázás (16-20 cm)

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

Mél

ység

(cm

)

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300

Napok szám a

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

Mé

lys

ég (

cm

)

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300

Napok száma

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5

DVDV

LTLT

K1K1

TT

K2K2

DVDVSZSZ

LTLT

K1K1

TT

K2K2

SZSZ100 200 300

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

Mél

ység

(cm

)

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300

Napok szám a

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

Mé

lys

ég (

cm

)

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

100 200 300

Napok száma

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300-80

-60

-40

-20

0

0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5

DVDV

LTLT

K1K1

TT

K2K2

DVDVSZSZ

LTLT

K1K1

TT

K2K2

SZSZ

Az A2, a B2 szcenáriókra és a referencia évekre szimulált Az A2, a B2 szcenáriókra és a referencia évekre szimulált talajnedvesség-dinamika talajnedvesség-dinamika kultivátoroskultivátoros kezelés esetében kezelés esetében

Talajnedvesség-tartalom, v%Talajnedvesség-tartalom, v%

-80

-60

-40

-20

0

-80

-60

-40

-20

0

Mél

ység

(cm

)

100 200 300

Napok száma

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300 100 200 300

0 .1 0.2 0.3 0.4 0.5

Relatív Relatív gyakorisággyakoriság

239 mm239 mm13,3 13,3 CCoo

597 mm597 mm13,3 13,3 CCoo

520 mm520 mm14,5 14,5 CCoo

582 mm582 mm9,7 9,7 CCoo

488 mm488 mm12,6 12,6 CCoo

375 mm375 mm17,5 17,5 CCoo

390 mm390 mm15,7 15,7 CCoo

183 mm183 mm13,6 13,6 CCoo

183 mm183 mm17,4 17,4 CCoo

1,01,0

0,50,5

00

ReferenciaReferencia B2 B2 szcenáriószcenárióA2 A2 szcenáriószcenárió

-80

-60

-40

-20

0

-80

-60

-40

-20

0

Mél

ység

(cm

)

100 200 300

Napok száma

-80

-60

-40

-20

0

100 200 300 100 200 300

0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5

Az A2, a B2 szcenáriókra és a referencia évekre szimulált Az A2, a B2 szcenáriókra és a referencia évekre szimulált talajnedvesség-dinamika talajnedvesség-dinamika tárcsástárcsás kezelés esetében kezelés esetében

Relatív Relatív gyakorisággyakoriság

Talajnedvesség-tartalom, v%Talajnedvesség-tartalom, v%

239 mm239 mm13,3 C13,3 Coo

597 mm597 mm13,3 C13,3 Coo

520 mm520 mm14,5 C14,5 Coo

582 mm582 mm9,7 C9,7 Coo

488 mm488 mm12,6 C12,6 Coo

375 mm375 mm17,5 C17,5 Coo

390 mm390 mm15,7 C15,7 Coo

183 mm183 mm13,6 C13,6 Coo

183 mm183 mm17,4 C17,4 Coo

1,01,0

0,50,5

00

ReferenciaReferencia B2 szcenárióB2 szcenárióA2 szcenárióA2 szcenárió

2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 02 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 02 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 02 0 4 0- 2 4 0

- 2 2 0

- 2 0 0

- 1 8 0

- 1 6 0

- 1 4 0

- 1 2 0

- 1 0 0

- 8 0

- 6 0

- 4 0

- 2 0

Dept

h (c

m)

Ártéri szint Vízjárta terület Mély ártér

Magas ártér

Ármentes terület

A referencia szelvény helye Szennatanya- rét

Szennatanya- erdő

Tiszacsermely Pácin

talajréteg (m) 0.0-0.2 0.4-0.6 0.0-0.2 0.4-0.6 0.0-0.2 0.4-0.6 0.0-0.2 0.4-0.6

homok (%) 23.0 11.4 32.6 28.6 5.3 6.2 79.5 89.1

vályog (%) 32.9 24.2 28.3 33.6 38.3 24.9 13.4 6.9

agyag (%) 44.0 64.5 39.0 37.8 56.3 68.8 7.0 4.0

szervesanyag-tartalom (%) 7.2 4.4 7.7 1.3 2.1 3.8 0.7 0.5

térfogattömeg (kg m-3) 850 980 980 1270 1210 1220 1590 1410

Km (10-2 m h-1) 0.17 0.17 0.12 0.16 0.18 0.13 0.19 0.22

telítettségi víztart. (m-3 m-3) 0.75 0.60 0.65 0.53 0.50 0.53 0.39 0.46

Adatgyűjtés a bodrogközi mintaterületenAdatgyűjtés a bodrogközi mintaterületen

• Az ártéri szintekre jellemző (reprezentatív) Az ártéri szintekre jellemző (reprezentatív) talajszelvények kijelölése talajszelvények kijelölése

• Négy monitoring-állomás kialakítása, referenciaNégy monitoring-állomás kialakítása, referencia adatok gyűjtése a modellkalibrációhoz adatok gyűjtése a modellkalibrációhoz

• A modell input adatállományának létrehozása A modell input adatállományának létrehozása

vízjárta mély magas ármentesvízjárta mély magas ármentes terület ártér ártér területterület ártér ártér terület

Vízforgalmi kockázatelemzések: további feladatokVízforgalmi kockázatelemzések: további feladatok

Józsefmajori mintaterület: Józsefmajori mintaterület:

• szélsőséges vízháztartási helyzetek elemzése a modellezési szélsőséges vízháztartási helyzetek elemzése a modellezési eredmények felhasználásával eredmények felhasználásával

Bodrogközi mintaterület:Bodrogközi mintaterület:

• a SWAP modell kalibrálása a négy jellemző talajszelvényrea SWAP modell kalibrálása a négy jellemző talajszelvényre

• modellfuttatások elvégzése a vizsgálandó klímaszcenáriókramodellfuttatások elvégzése a vizsgálandó klímaszcenáriókra

• a modell területi kiterjesztése finom felbontású talajtani térbelia modell területi kiterjesztése finom felbontású talajtani térbeli adatbázis és Kreybig-térképek felhasználásával adatbázis és Kreybig-térképek felhasználásával

• a talaj vízháztartásának kistérségi szintű jellemzése eltérőa talaj vízháztartásának kistérségi szintű jellemzése eltérő klímaszcenáriók esetében klímaszcenáriók esetében

• Vizsgált klímaszcenáriók:Vizsgált klímaszcenáriók:– német ECHAM (Max Planck Inst., Hamburg)német ECHAM (Max Planck Inst., Hamburg)– angol HADCM (Hadley Centre, Exeter)angol HADCM (Hadley Centre, Exeter)

Anyagforgalmi kockázatelemzésekAnyagforgalmi kockázatelemzések

A modellek előrejelzéseiA modellek előrejelzéseiCsapadék, Csapadék, 20502050: : tél-tavasztél-tavasz nyár-ősznyár-ősz

ECHAMECHAM +2 % +2 % - 2%- 2%

HADCMHADCM +2-7 %+2-7 % -2-10 %-2-10 %

Csapadék, Csapadék, 21002100: : tél-tavasztél-tavasz nyár-ősznyár-ősz

ECHAMECHAM +3-4 %+3-4 % -3-4 %-3-4 %

HADCMHADCM +4-10 %+4-10 % -2-14 %-2-14 %

Hőmérséklet, Hőmérséklet, 20502050: : tél tavasz tél tavasz nyár ősznyár ősz

ECHAMECHAM +2,2 +2,1 +2,2 +2,1 +2,1 +2,1+2,1 +2,1

HADCMHADCM +1,9 +1,0 +1,9 +1,0 +1,6 +1,6+1,6 +1,6

Hőmérséklet, Hőmérséklet, 21002100: : tél tavasz tél tavasz nyár ősz nyár ősz

ECHAMECHAM +3,6 +3,5 +3,6 +3,5 +3,6 +3,5 +3,6 +3,5

HADCMHADCM +3,2 +1,7 +3,2 +1,7 +2,7 +2,8+2,7 +2,8

• Az átlagos éves N-felvétel becslésénél az összehasonlítás alapjául az Az átlagos éves N-felvétel becslésénél az összehasonlítás alapjául az 1980-1989 közötti 10 éves átlagok szolgáltak.1980-1989 közötti 10 éves átlagok szolgáltak.

Az átlagos évi N-felvétel becsült változása Az átlagos évi N-felvétel becsült változása Magyarországon két éghajlat-változási forgatókönyv Magyarországon két éghajlat-változási forgatókönyv

mellett, búza és kukorica átlagábanmellett, búza és kukorica átlagában

330 mg CO330 mg CO22/kg/kg

526 mg CO526 mg CO22/kg/kg 687 mg CO687 mg CO22/kg/kg

•Ha csak a hőmérséklet és csapadék Ha csak a hőmérséklet és csapadék várható változásait vesszük figyelembe várható változásait vesszük figyelembe állandó szén-dioxid koncentráció állandó szén-dioxid koncentráció mellett, (a terméshez hasonlóan)mellett, (a terméshez hasonlóan)a N-felvételben csökkenésre lehet a N-felvételben csökkenésre lehet számítani.számítani.

•Növekvő légköri szén-dioxid Növekvő légköri szén-dioxid koncentrációt feltételezve,koncentrációt feltételezve,a N-felvétel növekedése várható.a N-felvétel növekedése várható.

Nitrát-N bemosódás változatlan klíma mellett és Nitrát-N bemosódás változatlan klíma mellett és kétféle klíma-szcenárióvalkétféle klíma-szcenárióval

Szimulációs számítások szerint változatlan N-trágyázás mellett a Szimulációs számítások szerint változatlan N-trágyázás mellett a klímaváltozás mindkét éghajlat-változási forgatókönyv alapján számolva klímaváltozás mindkét éghajlat-változási forgatókönyv alapján számolva csökkenteni fogja a nitrát bemosódást.csökkenteni fogja a nitrát bemosódást.

Nitrát-N bemosódás várható megyei változásai a következőNitrát-N bemosódás várható megyei változásai a következőévszázad folyamán kétféle klíma-szcenárióvalévszázad folyamán kétféle klíma-szcenárióval

A várható megyei kép változatos a talajok, időjárási eltérések, termesztési A várható megyei kép változatos a talajok, időjárási eltérések, termesztési szokások következtében. Az agrotechnika változása nehezen jósolható meg, szokások következtében. Az agrotechnika változása nehezen jósolható meg, pedig nagy hatása lehet a bemosódásra.pedig nagy hatása lehet a bemosódásra.

Köszönöm a megtisztelő Köszönöm a megtisztelő figyelmet!figyelmet!