Magyar Tudomány, 2005/5 570. o.

A mérnöki tudományok sokszínűsége - Bemutatkozik az MTA VI. (Műszaki Tudományok) Osztálya

Somlyódy László

az MTA rendes tagja, egyetemi tanár, BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék - somlyody @ vkkt.bme.hu

Honti Márk

tudományos segédmunkatárs, MTA Vízgazdálkodási Kutatócsoport - honti @ vkkt.bme.hu

A Balaton vízpótlása: lehetünk-e elővigyázatosak?


Bevezetés

A víz problematikus közeg: erőforrás, gazdasági értékkel bíró élvezeti és használati cikk, sokak számára üzlet, kockázati tényező, súlyos konfliktusok kiváltója, nemzeti kincs, a természeti szépség forrása, művészek inspirálója. A víz egyúttal az emberi butaság és a nem fenntartható fejlődés áldozata: a legkülönfélébb szennyezések globalizálódó elterjedése miatt a vizet sokan a XXI. század fejlődése egyik meghatározó tényezőjének tekintik. A sok víz és a kevés víz egyaránt baj. Jelen dolgozatunk a Balaton példáján - a tápanyag-feldúsulás és az éghajlatváltozás lehetséges hatásaival együtt - utóbbit boncolgatja, és azt a kérdést teszi fel, a tudomány eredményeinek felhasználásával lehetséges-e okos stratégia kidolgozása.

A Balaton Közép-Európa legnagyobb sekély tava és az egyik legfontosabb turisztikai célpont Magyarországon. A tó hatalmas felülete (596 km2) ellenére igen sekély, átlagmélysége csupán 3,2 m. Az ötvenes évek elejétől a növényi tápanyagterhelés (nitrogén és foszfor) növekedése miatt mesterséges, ember által okozott eutrofizálódás (leegyszerűsítve algafeldúsulás) következett be. 1983-ra a tó már a legkedvezőtlenebb, hipertróf állapotba került (Somlyódy - van Straten, 1986). Ekkor átfogó programot fogadtak el, mely a vízminőség javítását a foszforterhelés átgondolt csökkentésével tervezte megvalósítani. Napjainkra a tó külső terhelése mintegy felére zsugorodott, és a trofitása is jelentősen javult. A vízminőség a korai hetvenes évek állapotának megfelelő (ún. mezotróf), és a korábban jellemző fitoplankton-társulások is újraszerveződtek (Padisák - Reynolds, 1998). Az ökoszisztéma regenerálódása meglepően gyors volt, aminek valószínű oka - a tó üledékének magas CaCO3 tartalma miatt - a belső, üledékből származó tápanyagterhelés vártnál alacsonyabb szintje (Istvánovics - Somlyódy, 2001). A gyors helyreállás azt mutatja, hogy a tó fokozottan érzékeny a tápanyagterhelés változásaira, amit a jövőbeli beavatkozások tervezésénél figyelembe kell venni.

A tó egyetlen kifolyással rendelkezik, amelyet egy - a XIX. század második felében épült - zsilip zár el, amellyel a vízállás szabályozható. A zsilip létesítésekor a tó vízszintjét mintegy három méterrel csökkentették, ami a vízfelszín jelentős összezsugorodásával járt. Az elmúlt száz év adatai alapján a tó vízmérlege pozitív: a vízfelület párolgása nagyjából megegyezik a vízgyűjtőről érkező hozzáfolyással, a szokásos leeresztés (600 mm/év) pedig a vízfelületre hulló közvetlen csapadék mértékével. Ennek ellenére a múltban jelentős vízszintingadozások történtek a természetes éghajlati változékonyság miatt (Bendeffy - V. Nagy, 1969).

2000 és 2003 között súlyos szárazság sújtotta a vízgyűjtőt. Ezalatt a vízszint majd 70 centimétert süllyedt, ami az elmúlt ötven év legalacsonyabb vízállásaihoz vezetett. A tó elvesztette térfogatának ötödét. A változás különösen a déli, sekély parti zónában volt szembeötlő, ahol a víz visszahúzódott a kiépített partoktól, és nagy kiterjedésű iszapos területek kerültek szárazra. A vízmérleg vizsgálata kimutatta, hogy az apadás azért következett be, mert a vízgyűjtőn szélsőségesen kevés csapadék hullott. Emiatt a tó vízutánpótlása (a vízfelszínre hulló csapadék és hozzáfolyás a vízgyűjtőről) a párolgás szintje alá esett, ami még zárt zsilip mellett is a vízszint apadásához vezetett. A társadalom aggódva figyelte a folyamatot, és felmerült az idegen vízgyűjtőről való vízpótlás lehetősége. A VITUKI Rt. megvizsgálta a vízpótlás különböző lehetséges változatait (VITUKI, 2002), azonban elsősorban technikai és gazdasági szempontok alapján. A legolcsóbb változatnak a közeli Rába-folyóból a Balatont tápláló Zalába történő vízátvezetés bizonyult (1. ábra), amelynél legfeljebb 7 m3/s kapacitást ajánlottak (370 mm/év a tó vízszintjére vetítve). Ez közelítően megduplázná a Zala vízhozamát, azonban semmilyen negatív környezeti hatást nem vettek számításba.

Módszertan

Felismerve a probléma bonyolultságát, a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium átfogó elemzést kért (Somlyódy, 2005), amelyet a továbbiakban vázlatosan ismertetünk. A legfontosabb kérdés az volt: valóban szükség van-e a vízpótlásra? Cselekedjünk vagy ne? Milyen szempontokat kell figyelembe venni a döntésnél? Az interdiszciplináris elemzést három pillérre építettük: az EU Víz keretirányelvre (VKI), az elővigyázatosság elvére és az éghajlatváltozás lehetséges hatásainak figyelembe vételére. A VKI az EU 2000-ben jóváhagyott egységes vízpolitikája, amely vízgyűjtő-gazdálkodási tervek megvalósítása révén fő célként 2015-re a vizek jó ökológiai állapotának elérését tűzte ki.

A vízpótlás mellett szóló érvek jobbára az üdülés érdekeit tartották szem előtt: a vízszint csökkenésével a déli parton a fürdés és a vitorlázás kényelmetlenné vált. Egyes helyeken a levegőre került üledék szagproblémákat okozott, és a sekély tocsogókban elszaporodó hínár is zavarta a fürdőzőket. Más szóval, az emberközpontú gondolkodás irányította a helyzet megítélését. Mi ezzel szemben - a VKI-nek megfelelően - ökológiai szemlélettel vizsgáltuk a kérdést. Alapelvként azt tekintettük, hogy a vízpótlást csak a tó vízszintcsökkenéssel romló ökológiai állapota indokolhatná. Mivel jelenleg a vízminőség javul (lásd később), a tervezett beavatkozás nem indokolt, és így az emberi és az ökológiai igények konfliktusban állnak egymással. A vízpótlás előfeltételeként megszabtuk, hogy az esetleges beavatkozás nem ronthatja egyetlen érintett víztér vagy "víztest" ökológiai állapotát sem. Ez alapján részletesen megvizsgáltuk a Rába-Balaton vízrendszer elemeire gyakorolt hatásokat, beleértve a vízigények, a vízjárási és hidromorfológiai viszonyok, a vízminőség, az ionösszetétel, a tápanyagterhelések és az ökoszisztémák változásait. Ezenfelül, egyik legfontosabb elemként, részletesen megvizsgáltuk a tó vízmérlegét. Fel fog-e töltődni a tó? Ha igen, akkor mennyi idő alatt? Mi az éghajlat potenciális változásának és változékonyságának szerepe? Kell-e a jövőben gyakrabban számítanunk hasonló szélsőséges eseményekre? A válaszok megtalálásához a vízmérleg vizsgálata alapján elkészítettük a vízmérleg-idősor ún. szintetikus generátorát, amely a megfigyelt nyolcvanvalahány év törvényszerűségeire építve lehetővé teszi sokkal hosszabb időszak (esetünkben ötezer év) lehetséges történéseinek elemzését.

A Balaton vízháztartására 1921 óta rendelkezünk havi felbontású adatokkal. A vízmérlegben a tó vízkészletváltozása (DK) leírható mint a hozzáfolyás (H), a közvetlen csapadék (CS), a párolgás (P), a leeresztés (L) és a vízhasználat (V) összege:

DeltaK = H + CS - P - L ± V.

Az egyenlet minden tagjának mértékegysége vízszint mm/év. A vízhasználat lehet pozitív, illetve negatív is, attól függően, hogy a vízkivételek és szennyvízbevezetések különbsége hogyan alakul. A fenti egyenlet átrendezhető a természetes és az ember által befolyásolt tényezők különválasztásával. A természetes vízkészletváltozás (DeltaKT = H + CS - P) bevezetésével:

DeltaK = DeltaKT - L ± V.

Éghajlatként bizonyos időjárási paraméterek (hőmérséklet, csapadék stb.) eloszlásainak halmazát értelmeztük. Sztochasztikus természetüknél fogva ezen paraméterek jelentős változékonyságot mutathatnak úgy, hogy eloszlásuk nem változik, vagyis ugyanahhoz az éghajlathoz tartoznak. Az éghajlatváltozást a paraméter-eloszlások megváltozásaként definiáltuk, amit például a megfigyelésekben jelentkező trendekkel lehet tetten érni. Ha a változékonyság nagy és a változás sebessége a megfigyelési időszak hosszához mérten kicsi, akkor a változékonyság elfedi a trendet, és megnehezíti annak észlelését. Más szóval az éghajlatváltozás felismerése igen nehéz feladat, és rendszerint különböző módszerek együttes alkalmazását igényli.

A Thomas-Fiering-modellt (Thomas - Fiering, 1962) használtuk a havi DeltaKT adatsor leírására. A modell elsőfokú autoregresszív típusba tartozik, és képes periodikus idősorok szimulációjára. Használata DeltaKT generátoraként kétféle haszonnal járt:

1. Lehetséges volt a megfigyelési időszaknál hosszabb idősorok szimulációja és a valóságban előfordultnál több szélsőséges esemény tanulmányozása;

2. A feltételezett éghajlatváltozási forgatókönyv vízmérlegre gyakorolt hatását is megvizsgálhattuk.

A generátor bizonytalanságát is megbecsültük. Feltettük a legalapvetőbb kérdést: Hogyan ismerhetők fel a figyelmeztető jelek még idejében? A kockázatok becslése kevés esemény alapján igen bizonytalan. Felismerhetőek-e már az éghajlatváltozás jelei? További statisztikai próbákat végeztünk annak eldöntésére, hogy a 2000-től 2003-ig tartó száraz időszak vajon a változó éghajlat egyértelmű bizonyítéka volt-e vagy sem.

A vizsgálatot részben az elővigyázatossági elvre (EEA, 2002) építettük. Ebben az esetben az elővigyázatosság legalább kétféle szempontot jelenthet:

1. A Balaton nagyon sekély tó, és emiatt igen érzékeny az éghajlati hatásokra. Ha a várható éghajlatváltozás veszélyezteti a jelenlegi ökológiai állapotot, akkor megelőző cselekvésre van szükség: biztosítanunk kell a vízszint fenntartását külső források bevonásával (elővigyázatos cselekvés);

2. Ha a külső vízgyűjtőről való vízpótlás kockázatai meghaladják az éghajlatváltozás okozta veszélyeket, akkor a vízpótlást el kell vetnünk, és más megoldást kell találnunk ("elővigyázatos nem-cselekvés").

Minden megállapításunk természetesen jelenlegi ismereteinkre épül. Azonban a jövőben tartósabb és alacsonyabb vízszintek is kialakulhatnak, mint eddig, és nem tudhatjuk, hogy mekkora (és egyáltalán létezik-e) az a kritikus alacsony vízállás, amelynél a tó ökológiai állapota - különösen a partközeli zónában - leromolhat. Tehát ezt a bizonytalan mértékű kockázatot kell összevetnünk a vízpótlás veszélyeivel, ami valóban igen nehéz feladat. Ha a jövőbeni körülmények bizonytalanok, akkor még az elővigyázatossági elv sem tud egyértelmű útmutatást adni.

Eredmények és értékelésük

A vízpótlás hatásai és szükségessége

A következőkben összefoglaljuk a Rába-Balaton vízátvezetés becsült hatásait a víz "útjának" megfelelő sorrendben, a Rábától a Balatonig (1. táblázat).

Éves szinten a Rába a Balaton vízpótlásához elegendő felesleges vízzel rendelkezik. Azonban a tavat tápláló vízfolyások és a Rába vízjárása hasonló, tehát valószínűtlen, hogy a felesleges kapacitás a tó vízhiányos időszakaiban rendelkezésre áll. Reálisan az éves átlagos vízpótlási készlet 2 és 4 m3/s közötti. A tó vízszintjét így évente 10, illetve 20 cm-rel lehetne megnövelni. Ezen túl, mivel a vízpótlás június és augusztus között vízminőségi okok miatt nem tanácsos, az elérhető vízszintemelkedés az említettnél valamivel alacsonyabb. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a vízpótlás nem elég hatásos eszköz az alacsony vízállások megakadályozására. A Rába-vízgyűjtő jövőbeni gazdasági fejlődése és a várható klímaváltozás az ismertetett felesleges vízkészletet csökkentheti, ami a vízpótlás hatékonyságát tovább rontja. A beavatkozás amúgy az érintett vízrendszer minden elemére negatív hidromorfológiai hatást gyakorolna, valamint az ökológiai vízigények jövőbeni - a VKI-vel harmonizáló - meghatározása is rendkívül bizonytalan.

A Rábán a vízpótlás vízkivétele csökkentené az alvízen bevezetett szennyvizek hígulását, és így ott némileg rontaná a vízminőséget. A Zala foszforterhelése növekedne, hiszen a Rába összes foszfor- (ÖP) koncentrációja valamivel magasabb. Az oldott szervetlen szénkoncentráció a Rába vizében sokkal alacsonyabb, mint a Balatonban és az azt tápláló vízfolyásokban (140, illetve 350 g/m3). Az átvezetett víz tehát jelentős mennyiségű karbonátot oldana ki a Kis-Balaton és a Balaton üledékeiből, csökkentve az adszorpciós kapacitást. Ez megnövelné a tározó és a tó belső foszforterhelését, valamint az előbbi nyomán a tó külső foszforterhelését is. A vízpótlás egyéb káros következményekkel is járna. Jelenleg a Zala vízhozama június és augusztus között olyan alacsony, hogy a Kis-Balaton kifolyó zsilipjét ebben az időszakban lezárják, így a Zalából a vegetációs időszak nagy részében nem jut külső terhelés a tóba. A zsilip megnyitása a nyári vízpótlás miatt "beöblítené" a tározó tápanyagokban gazdag vizét a Balatonba, és magasabb alga biomassza növekedését idézné elő. Ezt a problémát ("elővigyázatosan") csak egy, a tározót megkerülő csatorna létesítésével lehetne megoldani.

A tó vízminősége a külső terhelés csökkentése után igen gyorsan javult. 1994 óta még a leginkább szennyezett Keszthelyi-medence is csak a mezo-eutróf kategóriába tartozik az OECD-besorolás szerint. A helyzet a szárazság alatt sem változott, az alacsony vízállás ellenére a vízminőség továbbra is jó maradt. Ezenfelül a partvédő művektől visszahúzódó víz hosszú természetes partszakaszokat hozott létre, ahol új élőhelyek keletkeztek, és növekedett az élőlények sokfélesége. A parti ökoszisztéma alkalmazkodott a vízszint ingadozásaihoz, azonban az emberek inkább az állandóságot kedvelik.

Bár az alacsony vízállás 2000 és 2003 között nem okozott ökológiai problémát, viszont tartós, illetve tovább apadó alacsony vízszint esetén néhány kialakulhatott volna. A sekélyebb - és ezért jobban átmelegedő - vízoszlop kedvező a kékalgák számára. Sekély vízben az üledék könnyebben felkeveredik, így a víz alatti fényviszonyok romlanak, valamint megnő a belső tápanyagterhelés. Ezek a változások fokozott kékalga-dominanciát és némileg nagyobb alga biomasszát eredményezhetnének. 60-80 mg Chl-a/m3 koncentrációnál magasabb alga biomassza azonban a jelenlegi külső terhelés mellett nem valószínű. A magasabb trofikus szinteken némi szerkezeti változás lehetséges, mivel a magasabb vízhőmérséklet növeli a vízi állatok stresszérzékenységét.

A vízpótlás minden érintett vízgyűjtőt jelentős ökológiai kockázatnak tenne ki: az összekötés megkönnyítené néhány vízi élőlény terjedését, amelyek egyébként igen nehezen jutnának el a másik víztestbe. Az ilyen inváziók és következményeik előrejelezhetetlenek és megakadályozhatatlanok, ha a kapcsolat már létrejött. Összefoglalva a tó jelenlegi állapota és a vízpótláshoz köthető kockázatok mind a nem-cselekvés stratégiáját igazolják.

Vízmérleg és éghajlatváltozás

A vízmérleg összes komponensére trend vizsgálatot végeztünk a Wilcoxon-próbával (Wilcoxon, 1945). Megbízható trendet egyik esetében sem tudtunk kimutatni, ezért az adatsort a "jelenlegi" éghajlatot jellemző homogén mintaként kezeltük. Bármilyen éghajlatváltozást ezzel a referencia-éghajlattal hasonlítottunk össze. Várható éghajlatváltozási forgatókönyvként Nováky Bélának a Balaton vízgyűjtőre szóló "előrejelzéseit" (Nováky, 2003) használtuk. A várható forgatókönyv szerint az éghajlat a következő évtizedekben valószínűen mediterrán jellegűvé válik:

* Az átlaghőmérséklet 1,5, illetve 0,5 °C-kal emelkedik a téli és a nyári félévben. Ez a párolgás növekedését okozza.

* A csapadék a teljes vízgyűjtőn 5 %-kal nő a téli, 15 %-kal csökken a nyári félévben. Ez közvetlenül befolyásolja a tó felületére hulló csapadék (CS) mennyiségét, és közvetetten csökkenti a vízgyűjtőről történő hozzáfolyást (H). Ez utóbbi számításánál lineáris csapadéklefolyás kapcsolatot feltételeztünk.

* A változékonyságban bekövetkező változás teljesen bizonytalan, ezért az éghajlatváltozás esetében is a jelenlegi változékonyságot feltételeztük.

Ezek a változások jellemzik a feltételezett "megváltozott" éghajlatot, ami a "jelenlegi" éghajlattól a paraméterek várható értékeiben különbözik, de a változékonysága ugyanakkora (lásd korábban is).

A havi DeltaKT adatsor a Wald-Wolfowitz-próba (Wald-Wolfowitz, 1948) alapján nem bizonyult véletlenszerűnek. Az adatok spektrum-analízise egyértelműen kimutatta az éves periodicitást. Ezek, és a viszonylag nagy, egylépéses autokoreláció (0,6) lehetővé tették a Thomas-Fiering ARMA-modell alkalmazását. A modellt sikeresen alkalmaztuk az 1921 és 2002 közötti adatsorra. A maradéktag a Wald-Wolfowitz-próba alapján véletlenszerű volt. Az eredeti modellben apró módosítást hajtottunk végre, a maradéktag eloszlását az adatok alapján normálról Gamma eloszlásra változtattuk. Ez teljesen szokásos hidrológiai adatsorok esetében. A modell mint generátor, a szimulációk során megfelelően reprodukálta a DeltaKT megfigyelt eloszlását, így a további vizsgálatokra alkalmasnak bizonyult.

A generátorral Monte-Carlo-szimulációkat végeztünk mind a "jelenlegi", mind a "megváltozott" éghajlat feltételezésével. A tó vízszintjére gyakorolt hatások összehasonlításához egyszerűsített, referencia vízszintszabályozási sémát használtunk: egyetlen szabályozási szint volt (a gyakorlat kettővel operál, lásd később), amely felett minden vizet leeresztettünk. Az eredmények szerint (2. ábra) a tó vízmérlege az éghajlatváltozás után is pozitív marad. Ez nem meglepő, ha felidézzük, hogy a vízgyűjtő a lecsapolás előtt sokkal nagyobb felületű tavat is képes volt fenntartani, és hogy az éghajlat megváltozásának mértéke a természetes változékonysághoz képest nem túl jelentős. A vízmérleg többlete átlagosan +580-ról 440 mm/évre csökken, de a tó továbbra is messze lesz az egyensúlyi állapottól (amikor nincsen kifolyás). Az éghajlatváltozás DeltaKT mindhárom elemét hátrányosan befolyásolja, valamint egy nagyságrenddel növeli az alacsony vízállások előfordulási valószínűségét, a jelenlegi néhány száz évente egy alkalomról néhány évtizedenként egy alkalomra. Azonban a 2000 és 2003 között megfigyelt aszályos periódus még a "megváltozott" éghajlat alatt is kivételesnek számít (p=0,4 %). A szimulációk kimutatták (3. ábra), hogy a tó a megfigyelt legalacsonyabb vízállás mellett is nagy bizonyossággal feltöltődik, átlagosan 13 hónap alatt a "jelenlegi" és 25 hónap alatt a "megváltozott" éghajlat esetében. 80 %-os biztonsággal a feltöltődés ideje a "jelenlegi" éghajlat esetében 4 és 26 hónap közé tehető, míg a "megváltozott" éghajlatnál 4 és 40 hónap közé. A további vízszintcsökkenés esélye minden esetben elenyésző volt.

A vízszintszabályozási rendszer felülvizsgálata

Ahogy a múlt század második felében a tó üdülési célú hasznosítása egyre fontosabbá vált, a szabályozás fő céljává a vízszintingadozások lehető legkisebbre csökkentése vált. Figyelembe véve ezt a szempontot és az árvizek megelőzését, mintegy négy évtizeddel ezelőtt évszakosan változó alsó és felső szabályozási szinteket vezettek be. Az alsó szint alatt tilos a leeresztés, a felső felett kötelező. Vizsgálataink kimutatták, hogy a vízszint regenerálódása után a leeresztő zsilip és a Sió-csatorna vízszállító kapacitásának megnövelése, valamint az alsó szabályozási szint eltörlése lehetővé tenné a jelenleginél magasabb vízszint tartását a tóban, amivel az aszályos időszakokban mintegy 20 cm-rel magasabb minimum vízszint érhető el. Ezenfelül megvizsgáltuk a vízpótlás hatékonyságát is. Gazdasági okok és a vízpótláshoz köthető problémák minimalizálása miatt egy küszöb vízszintet jelöltünk ki, amelynek alulmúlása esetén "kapcsolna be" a vízpótló rendszer. A társadalom reakcióit elemezve a küszöbszintet 50 cm-es vízállásnak állítottuk be, amely az alsó szabályozási szint legalsó pontja alatt található 20 cm-rel. A szimulációk kimutatták, hogy a vízpótlás a jelenleg elérhető kapacitással nem elég hatékony az aszályos időszakok okozta alacsony vízállások megakadályozásában vagy regenerálásában. Üdülési szempontból előnyösebb lenne a helyi beavatkozásokra (kotrás, hínár eltávolítása a strandokon) koncentrálni, mint a vízszint stabilizációjára vízpótlással. Általánosan elmondható, hogy szerencsésebb lenne az igényeinket a természetes állapothoz igazítani, mint fordítva.

Felismerési probléma

Két statisztikai próbát végeztünk, hogy eldönthessük, a 2000 és 2003 közötti aszályos időszak az éghajlatváltozásra figyelmeztető jel volt-e, vagy sem:

1. Az első próba szekvenciális döntési módszeren alapult, annak eldöntésére, hogy a megfigyelt események a "jelenlegi" vagy a "megváltozott" éghajlatnak megfelelő eloszlásokhoz illeszkednek-e nagyobb valószínűséggel. A 2000-től 2002-ig megfigyelt adatok alapján a próba nem tudott dönteni a két éghajlat között, azonban a 2003. év jelentős DeltaKT deficitje alapján a "megváltozott" éghajlat mellett foglalt állást.

2. A DeltaKT generátort az 1921-2002 adatsor alapján készítettük. Mivel a megfigyelési idősor statisztikai szempontból meglehetősen rövid, ezért a DeltaKT eloszlások becslése a ritkább események tartományában meglehetősen pontatlan. A második próba részeként meghatároztuk a generátor ebből eredő bizonytalanságát, és a kapott konfidencia intervallum szélességét összevetettük az éghajlatváltozás okozta eltérésekkel. Meghatároztuk azt a DeltaKT értéket, amely alatt a bizonytalanság meghaladja az éghajlatváltozás hatását. A próba alapján a +385 mm/év alatti DeltaKT értékek (tehát minden negatív is!) alkotják ezt a tartományt, ahol nem tudjuk eldönteni, hogy az éghajlat változott-e meg, vagy csak a modellünk volt túl pontatlan.

A szekvenciális döntési eljárás alapján azt mondhatnánk, hogy az aszályos időszak az éghajlatváltozás figyelmeztető jele volt, azonban második próbánk szerint az előbbi döntést olyan adatok alapján hoztuk meg, amikor a pontatlanság túl nagy az éghajlatváltozás megalapozott felismeréséhez. Ebben a helyzetben tehát nem tudunk egyértelmű következtetést levonni. Az egyetlen követhető stratégia a megfigyelések folytatása, amely azonban nehezen elfogadható a döntéshozók számára. Továbbá, jelenlegi feltételezéseink (tudniillik az aszály az éghajlatváltozásra utaló jelzés) későbbi statisztikai megerősítése azt az érzetet keltené, hogy ismételten nem sikerült észrevennünk a korai figyelmeztető jeleket. Ezek az ellentmondások megvilágítják, hogy a szélsőséges események észleléséből nagyon nehéz figyelmeztető jeleket felismerni, bár ezek a közfelfogás szerint egyértelműen valamilyen változásra utalnak.

Bizonytalanságok

A tanulmány elkészítése során számtalan bizonytalansági forrást (például vízigények, fölös vízkészletek, ökológiai következmények) kellett kezelnünk. Modellünk kimenetének bizonytalansága megegyezett a kiindulási adatokéval, hiszen a modell pontosan reprodukálta a megfigyelt havi DeltaKT eloszlásokat. A bizonytalanság a ritka események (például az aszályos időszakok) esetében viszonylag nagy, mivel a (rövid) megfigyelési időszakban csak néhány ilyen esemény történt, ezért a valószínűségük becslése pontatlan. Ezt kimutatta a fentebb ismertetett 2. tesztünk is, amely kiderítette, hogy szélsőséges események alapján nem tudjuk az éghajlatváltozást felismerni.

A legnagyobb bizonytalanság azonban az, hogy - bár vizsgálataink az éghajlatváltozás hatásait kutatták - az éghajlatváltozásnak sem nagyságát, sem időbeli lefolyását nem ismerjük pontosan. Mi az úgynevezett "mediterrán" forgatókönyvet használtuk, azonban ez is csak egy feltételezés. Az ebből eredő bizonytalanság meghatározásához vizsgálatainkat elvégeztük kétszeres mértékű éghajlatváltozás esetére is. Ez az előrejelzések szerint kevéssé valószínű, azonban a "legrosszabb eset" forgatókönyveként elfogadható volt. Az eredmények némileg kedvezőtlenebbek, azonban természetükben hasonlók lettek, mint a várható éghajlatváltozás feltételezésével számítottak.

Vizsgálataink szerint a vízpótlás még az éghajlatváltozás bekövetkezése esetén sem szükségszerű, mivel a Balaton vízháztartási problémáit nem tudná megoldani. Ismereteink hiányosságai miatt azonban nem állíthatjuk teljes bizonyossággal, hogy a vízpótlás a jövőben is elvetendő megoldás marad. Az viszont teljesen bizonyos, hogy a megállapításainkat terhelő bizonytalanság nehezen elfogadható a döntéshozók számára.

Következtetések

* Átfogó elemzésünk kimutatta, hogy a Balaton ökológiai állapota nem indokolta a vízpótlást. A vízminőség a 2000-től 2003-ig tartó aszályos időszak alatt végig jó volt. A nyílt vízben a vízszintcsökkenés nem okozott észrevehető minőségi változást, a parti zónában pedig ökológiai szempontból kedvező folyamatok zajlódtak le, amelyek növelték a sokféleséget.

* Az éghajlatváltozás bizonytalan hatásai csak évtizedek alatt észlelhetők, ezért most még nem tudunk elővigyázatosan cselekedni ebben a kérdésben. Ugyanakkor a hosszan tartó alacsony vízállás káros ökológiai következményekkel járhat, amelyeket jelenlegi tudásunkkal nem tudunk előre jelezni. Tehát két bizonytalan eseményt kell egyszerre elővigyázatosan kezelnünk, ami feloldhatatlan helyzetet teremt. Követelhetünk további méréseket, sejtéseink tudományos bizonyítását, de végül lehet, hogy kénytelenek leszünk elfogadni egy kiterjedésében talán kisebb, de ökológiailag egészséges tavat mint egy mesterségesen fenntartott "úszómedencét". A választásnak számtalan etikai, társadalmi és politikai következménye lesz.

* A vízpótlás megítélésénél csak a rábai változatot értékeltük, ahol a fölös készletek korlátozottak. Így a megfelelő vízszintszabályozás nem garantálható, valamint különféle ökológiai kockázatoknak tenné ki az érintett víztesteket (Rába, az átvezetés vízfolyásai, Zala, Kis-Balaton, Balaton). Ezek a kockázatok bármilyen külső vízgyűjtő (Dráva, Mura stb.) esetében fennállnak.

* A sztochasztikus vízháztartási modellel nem sikerült az éghajlatváltozás vízmérlegre gyakorolt hatásait kimutatni, azonban alkalmazásával jobban megértettük a szélsőséges eseményeket. A tó különösen sebezhető az éghajlati változásokkal szemben: a feltételezett forgatókönyvben 2035-re a 2000 és 2003 közötti alacsony vízállás gyakorisága egy nagyságrenddel megnövekszik. Ennek oka az, hogy az éghajlatváltozás a természetes készletváltozás mindhárom tagját (csapadék, hozzáfolyás és párolgás) hátrányosan befolyásolja.

* A 2003 decemberétől indított szimulációk kimutatták, hogy a tó nagy valószínséggel újra feltöltődik (be is következett), a további apadás esélye elenyésző. A pozitív vízmérleg határozza meg a vízszint alakulását, ami az éghajlatváltozással sem lesz deficites.

* A vízszint regenerálódása után a leeresztő zsilip és a Sió-csatorna kapacitásának bővítése lehetővé tenné az alsó szabályozási szint eltörlését, amivel a jelenleginél mintegy 20 cm-rel magasabb vízállások lennének elérhetőek.

* Az egyetlen elővigyázatos cselekedet a külső tápanyagterhelés további csökkentése; ez megteremtené a lehetőséget a jövőben az éghajlatváltozás miatt szükséges vízpótláshoz a vízminőség rontása nélkül. Azonban ez sem tudja kizárni a vízpótlás miatti inváziók okozta ökológiai kockázatot.

* A szélsőséges szárazság és a közvélemény reakciója felszínre hoztak egy igen fontos kérdést: Lehetséges-e az elővigyázatos (nem-)cselekvés, ha az ütközik a társadalom kívánságaival, vagy ezek az esetek a késői felismerések számát gyarapítják?


Kulcsszavak: elővigyázatosság, vízpótlás, éghajlatváltozás, vízmérleg, bizonytalanság


Irodalom

Bendefy László - V. Nagy Imre (1969): A Balaton évszázados partvonalváltozásai. Műszaki, Budapest

EEA (2002): Late Lessons from Early Warnings: The Precautionary Principle 1896-2000. Environmental Issue Report No. 22, Copenhagen.

Istvánovics Vera - Somlyódy László (2001): Factors Influencing Lake Recovery from Eutrophication - The Case of Basin 1 of Lake Balaton. Water Research. 35, 3, 729-735.

Nováky Béla (2003): A Balaton vízpótlása és az éghajlat. (kézirat)

Padisák Judit - Reynolds, Colin S. (1998): Selection of Phytoplankton Associations in Lake Balaton, Hungary, in Response Eutrophication and Restoration Measures, with Special Reference to Cyanoprokaryotes. Hydrobiologia. 384, 41-53.

Somlyódy László - van Straten, Gerrit (eds.) (1986): Modeling and Managing Shallow Lake Eutrophication. With application to Lake Balaton. Springer, Berlin

Somlyódy László (2005): A balatoni vízpótlás szükségessége: Tenni vagy nem tenni? Vízügyi Közlemények. (sajtó alatt)

Thomas, Harold A. - Fiering, Myron B. (1962). Mathematical Synthesis of Stream Flow Sequences for the Analysis of River Basins by Simulation. In: Maas, Arthur - Hufschmidt, M. M. - Dorfman, R. - Thomas, H. A. - Marglin, S. A. - Fair, G. M. (eds.): Design of Water Resources. Harvard University Press, Cambridge MA, USA.

VITUKI (2002): A Balaton vízpótlásának lehetőségei. Jelentés (kézirat), VITUKI Rt., Budapest

Wilcoxon, Frank (1945): Individual Comparisons by Ranking Methods. Biometrics 1, 80-83.

Wald, Abraham - Wolfowitz, Jacob (1948). Optimum Character of the Sequential Probability Ratio Test. The Annals of Mathematical Statistics. 19, 326-339.



Rába		Meg nem felelés az EU VKI-nek (mindenhol)	
		Kevés szabad készlet, a Zalához hasonló vízjárás			
		Átmeneti vízminőségi gondok

Zala		A "hagyományos" vízminőség megváltozik		
		A foszforterhelés növekszik	

Kis-Balaton	Felső-tározó: foszforterhelés növekszik
		(a visszatartás közelítően változatlan)	
		Alsó-tározó: bizonytalan foszforvisszatartás	
		A kioldódó karbonát növeli a belső foszforterhelést 	
		Megkerülő csatornára van szükség a nyáron várhatóan 
		növekvő tápanyagterhelés megakadályozására

Balaton		Foszforterhelés növekszik	
		A nyári vízpótlás a terhelés növekedése miatt nem lehetséges		
		A kioldódó karbonát növeli a belső foszforterhelést	
		Növekedő alga biomassza	
		Invazív fajok és visszafordíthatatlan ökológiai folyamatok  		
		lehetséges megjelenése	

1. táblázat * A vízpótlás kockázatai vízterenként



2. ábra * Az éves legalacsonyabb vízszint tapasztalati eloszlása a "jelenlegi" és a "megváltozott" éghajlat alatt. A pontok az 1921 és 2002 közötti DeltaKT adatsor alapján kapott eloszlást ábrázolják. Mindhárom esetben a 90 cm feletti azonnali leeresztés stratégiáját alkalmaztuk.



3. ábra * Az éghajlatváltozás hatása a vízszint regenerálódására. Az előrejelzések 2003 decemberétől indulnak, mindegyik ezerötszáz szimuláción alapul. A szürke sáv a 80 %-os konfidencia intervallumot, a fekete pontok az azóta megvalósult vízállásokat jelölik.


<-- Vissza a 2005/5 szám tartalomjegyzékére