Klímaváltozás, tájváltozás

Bevezető

A kutatócsoportunk fő célkitűzései a tájváltozások és a környezeti veszélyek vizsgálata és értékelése, melyhez három csoportba sorolhatóak az alkalmazott vizsgálati módszerek és megközelítések: (1) vízkészlet vizsgálatok, (2) vegetáció vizsgálatok, (3) komplex táji változás vizsgálatok. Vizsgálatainkat első sorban alföldi mintaterületeken végezzük, de a környezeti veszélyeket regionális és országos léptékben is tanulmányozzuk.
A vízkészlet kutatás a talajnedvesség, a talajvíz és a felszíni vizek mennyiségi és minőségi problémáira, valamint az ezekhez kapcsolódó környezeti veszélyek időbeli és térbeli elemzésére fókuszál. Az elmúlt évtizedekben tapasztalt szaporodó hidroklimatikus szélsőségek hatása a vízkészletekre jelentősnek bizonyult, éppen ezért a kutatócsoport nagy hangsúlyt helyezett az aszály és a belvíz kialakulásának, monitoring lehetőségeinek és előrejelezhetőségének kutatására.
A vegetáció vizsgálatok a környezeti veszélyek kutatásának fontos eszközei. A kutatócsoport a távérzékelés és a térinformatika eszköztárával végzett megfigyelések, valamint részletes terepi adatgyűjtés segítségével a vegetáció fenológiájának és produktivitásának eltéréseit, az egyes fajok előfordulásának változását és az élőhelyek átalakulásának veszélyeit vizsgálja.
A komplex megközelítés a táji vizsgálatok fontos része, hiszen a táj sok tényező állapotának és változásának a függvénye. A kutatócsoport a tájalkotó tényezők együttes vizsgálatával és értékelésével igyekszik a táj változásait nyomon követni, és tájmetriai eszközökkel számszerűsíteni a változások mértékét. A regionális klímamodellek becslése lehetőséget adnak a környezeti veszélyek jövőbeli alakulásának becslésére is.

kutatási irányok, célok: alapkutatás és alkalmazott kutatás

Vízkészlet vizsgálatok

• talajvízszint monitoring, vízkészlet modellezés: geomatematikai és geoinformatikai módszereket dolgozunk ki és alkalmazunk a talajvíz-felület pontosabb meghatározásához, ezáltal a talajvízkészlet számszerűsítésére és a változások pontosítására nyílik lehetőség
• talajnedvesség távérzékeléses és terepi megfigyelése: a talajnedvesség terepi megfigyelésére az elmúlt években több talajnedvességmérő modullal felszerelt hidrometeorológiai állomást telepítettünk, melyekkel a talaj nedvességi állapotát lehet folyamatosan nyomon követni, ezáltal az aszály és a belvíz kialakulását modellezni. A pontmérések kiterjeszthetőek a nagy térbeli és időbeli felbontású távérzékelt adatokkal, melynek validációja a kutatócsoport egyik jövőbeli célkitűzése.
• a belvíz kialakulásának és veszélyének térképezése: a műholdfevételek automatizált osztályozása lehetőséget ad a belvíz kialakulásának, térbeli és időbeli változásának megfigyeléséhez, valamint modell-alapú megközelítésekkel a környezeti veszély kialakulása is modellezhető
• a felszíni vizek változásai: a multispektrális képek infravörös tartományában a víztartalom jól lehatárolható, így a felszíni vízborítások térbeli mintázata jól térképezhető. A lokális és regionális vizsgálatok a táj szárazodásának megfigyelésében jól alkalmazhatóak. A felszíni vizek minőségének változásai (pl. szikesek) a táj degradációját vetíthetik elő.

Vegetáció vizsgálatok

• a vegetáció távérzékelése: közepes felbontású vegetációs index adatok hosszú, több 10 éves időszakra elérhetőek/előállíthatóak, melyekkel regionális léptékben elemezhető a vegetáció fenológiája és produktivitásának anomáliái (különösen a környezeti veszélyek tekintetében), de rövidebb időszakokra nagy felbontású adatsorokkal lokális folyamatok is megfigyelhetőek. 
• élőhely-térképezés: a terepbejárás során készített élőhelytérképekkel lokálisan térképezhetőek a táj változásai, átalakulása vagy akár a degradációja is, valamint hatékonyabban tervezhető az élőhely-rekonstrukció is. A modern eszközpark (pl. drón, légifelvételezés) akár 2-5 cm-es pontosságú megfigyelésre is lehetőséget biztosít
• évgyűrű-vizsgálatok: a vegetáció szélsőséges időjárási helyzetekre adott válaszreakcióinak és érzékenységének megfigyelésében az évgyűrűk szélességének változékonyságát figyeljük meg és elemezzük különböző mintaterületeken, valamint az ártéri folyamatok térképezése során az évgyűrűk száma alapján meghatározott kor a formák kialakulásának időbeliségére is utalhat. 
• invazív fajok terjedését befolyásoló földrajzi tényezők vizsgálata: az egyes tájaink invazív fajokkal történő fertőzöttsége, valamint az invazív fajok terjedése mögött álló okok keresése a természetvédelem igen aktuális kérdései. A rendelkezésre álló előfordulás adatok bővítésében az új felszínborítási adatbázisoknak jelentős szerepe lehet, illetve a terepi megfigyelés, valamint a távérzékelés is fontos szerepet kaphat. 
• a vegetáció klímaérzékenységének becslése: a fennmaradt természetes vegetáció szempontjából kulcskérdés a klímaváltozás hatása, és a vegetáció érzékenysége. Vizsgálatainkban a klímaváltozás általi veszélyeztetettséget (az adott élőhelytípus foltjainak helyben való fennmaradási esélyét jellemzi az élőhelytípus abiotikus tulajdonságait figyelembe véve) és az egyes élőhelyek tájban való terjeszkedési potenciálját (nedves és száraz kiterjedés) vizsgáltuk dél-alföldi élőhelyek esetében

Komplex táji változás vizsgálatok

• indikátor szemléletű táji érzékenység: az érzékenység és a potenciális sérülékenység vizsgálható táji indikátorok segítségével is. Eddigi kutatásainkban a táji érzékenységet a Duna-Tisza közére a talaj vízháztartása, az elérhető talajvíz-készlet, a növényzet biomassza produkciója, és a szélerózió-veszély indikátorai alapján mértük fel.
• felszínborítás-változás vizsgálat tájmetriai eszközökkel: a tájmetriai mutatószámok a tájmintázat változásának számszerűsítésében nagy szerepet játszanak. A tájmetriai mutatószámokat a természetesség, tájfragmentáció, tájmintázat, az összekapcsoltság és a mozaikosság elemzésében hazai mintaterületeken alkalmaztuk. 
• szikpadka erózió mérése: A szárazodási folyamatokra érzékeny szikes talajoknál az utóbbi évtizedekben talaj és vegetációs változások befolyásolják a formakincs fejlôdését is. A padkahátrálás méréséredigitális mérôállomással végrehajtott terepi méréseket, légifelvételek vizsgálatát, valamint a régi és mai képi-térképi adatokat elemzô geoinformatikai módszereket alkalmazunk. A vizsgálatokkal a padkahátrálás mértéke, és a lepusztulás aránya is meghatározható. 
• szikes tavak átalakulása: az alföldi vizes élőhelyeken nagyon fontos a talaj víz és sóforgalma, valamint azok kémiai tulajdonságai, melyek alapvetően meghatározzák a fajok előfordulását és az élőhely-mintázatot. Az élőhely-átalalkulások jól tükrözik a lokális és regionális léptékben ható folyamatokat (pl. szárazodás, sziktelenedés), melyeknek pontosabb ismeretét a talajtani és hidrológiai felvételezések is elősegítik. A folyamatok pontos ismerete elősegítheti az élőhelyrekonstrukciós lépések tervezését is. 
• a környezeti veszélyek jövőbeli alakulásának vizsgálata: a regionális klímamodell adatok klimatológiai paramétereiből indexek segítségével a környezeti veszélyek előrevetítésével is foglalkoztunk, például az aszályveszély jövőbeli alakulását aszályindexek (pl. PADI, SPI) segítségével vizsgáltuk.

A kutatócsoport tagjai:

Kutatók: Dr. Rakonczai János, Dr. Kovács Ferenc, Dr. Szilassi Péter, Dr. Ladányi Zsuzsanna, Dr. Mezősi Gábor, Dr. Barta Károly, Dr. Blanka Viktória

PhD hallgatók: Fehér Zsolt Zoltán, Gulácsi András

Külső szakértők: Dr. Deák József Áron

Műszerpark, szoftverek: Hidrometeorológiai mérőállomás talajnedvesség-mérő modullal, EUMETCAST adatgyűjtő rendszer, DJI4 Phantom drón, szoftverek: MIKE, ArcGIS, ERDAS, Phyton, TIMESAT

Eredmények:

Néhány fontosabb publikáció:

• Blanka V., Mezősi G., Meyer B. (2013) Projected changes in the drought hazard in Hungary due to climate change. IDŐJÁRÁS / QUARTERLY JOURNAL OF THE HUNGARIAN METEOROLOGICAL SERVICE 117:(2) pp. 219-237. 
• Gulácsi A, Kovács F (2015) Drought Monitoring With Spectral Indices Calculated From Modis Satellite Images In Hungary. Journal of Environmental Geography 8 (3–4), 11–20.
• Ladányi Z, Blanka V, Deák JÁ, Rakonczai J, Mezősi G. Assessment of soil and vegetation changes due to hydrologically driven desalinization process in an alkaline wetland, Hungary. ECOLOGICAL COMPLEXITY 25: pp. 1-10. (2016) IF: 1.931
• Ladányi Zs, Blanka V, Meyer B, Mezősi G, Rakonczai J. Multi-indicator sensitivity analysis of climate change effects on landscapes in the Kiskunság National Park, Hungary. ECOLOGICAL INDICATORS 58: pp. 8-20. (2015) IF: 3.444
• van Leeuwen Boudewijn, Tamás Právetz, Zoltán Árpád Liptay, Zalán Tobak, 2016, Physically based hydrological modelling of inland excess water, Carpathian journal of earth and environmental sciences, 11, 2 pp. 497-510.
• Mezosi G , Bata T., Meyer B , Blanka V , Ladanyi Zs (2014). Climate Change Impacts on Environmental Hazards on the Great Hungarian Plain, Carpathian Basin. INTERNATIONAL JOURNAL OF DISASTER RISK SCIENCE 5:(2) pp. 136-146. 
• Mezosi G, B. C. Meyer , W. Loibl , C. Aubrecht , P. Csorba , T. Bata (2013)Assessment of regional climate change impacts on Hungarian landscapes. REGIONAL ENVIRONMENTAL CHANGE 13:(4) pp. 797-811. 
• Rakonczai J 2011: Effects and consequences of global climate change in the Carpathian Basin. In: Blanco J, Kheradmand H (szerk.): Climate Change - Geophysical Foundations and Ecological Effects. Rijeka: InTech, pp. 297-322. (ISBN:978-953-307-419-1)
• Szabó Sz, Szilassi P, Csorba P 2012. Tools for Landscape Ecological Planning– Scale, and Aggregation Sensitivity of the Contagion type Landscape Metric Indices, CARPATH J EARTH ENVIRON SCI 7: (3) 127-136, IF:1.495

Sikeres pályázatok és nemzetközi együttműködések:

• TÁMOP 4.2.2.D-15/1/KONV-2015-0010 Preparation of targeted complex fundamental research in the fields of remote sensing and green energy, networking and preparation to participate in transnational programmes and initiative
• TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0012, Green Energy cooperation in Higher Education (ZENFE)
• IPA HUSRB 1203/121/130, Water shortage hazard and adaptive water management strategies in the Hungarian-Serbian cross-border region (WAHASTRAT)
• IPA HUSRB/1002/121/08 Measurement, monitoring, management and Risk assessment of inland Excess Water in South-East Hungary and North Serbia (Using remotely sensed data and spatial data infrastructure) (MERIEXWA)

Sikeres hallgatóink/hallgatói munka: