Sekély tavi egyedi és csoportos vízinövényzet-foltok hidrodinamikai hatásai

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
17/07
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
kramer.tamas@epito.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 

 Számos tóra jellemző a sekély medrű tórészeken vízből kiemelkedő növényzet megtelepedése, ami gyökeresen megváltoztatja az ottani fizikai körülményeket a nyílt tavihoz képest. A levegő és a víz áramlásaira ezek a benőtt területek porózus akadályként hatnak. Ennek következtében a növényfoltok leárnyékolják a szelet, részben megkerülésre kényszerítik a vízáramlást az alvízen esetleg oszcilláló visszaáramlást keltve, elhajlítják és felemésztik a hullámzást, csillapítják a turbulenciát, a meder feltöltődéséhez vezetnek a nádason belül és az alvízen, továbbá a vízhőmérsékletet és az oxigénmérleget is erőteljesen befolyásolják (Houwinga et al. 2002, Meire et al. 2014, Horppila & Nurminen 2005, Folkard and Coates 2009, Kiss & Józsa 2014). Mindebből következik, hogy a nyílt tó és a nádas érintkezési felületén majdnem minden környezeti változót meredek vízszintes értelmű gradiens jellemez.

Feltételezhető, hogy a Fertő tó kisebb nádas- és kákafoltjai nemcsak egyéni hatást fejtenek ki, de ezek az egyéni hatások nagy sűrűség esetén csoportos hatássá egyesülnek. Hasonló hatásokat idealizált laboratóriumi kísérletekkel és numerikus szimulációkkal kimutattak. Folkard (2005, 2011) víz alatti lágyszárú tengeri növényfoltok kölcsönhatását elemezte az uralkodó áramlási irány síkjában, míg Meire és társai (2014) kör alakú nádszigetek hidrodinamikára és a mederváltozásra gyakorolt együttes hatását vizsgálta. Kiss és Józsa (2014) a Fertőben terepi mérésekkel tárta fel a légköri határréteget és a hidrodinamikai vízcsere-folyamatokat a nyílt tó és a nádas határfelületén.

A tudományos irodalomból a következő kutatási igények tűnnek fel, amelyeket a jelenlegi kutatási téma céljának tűzünk ki:

  • vízből kiemelkedő (egymástól kis távolságban elhelyezkedő) növényzetfoltok sekély tavi környezetükre gyakorolt hatásainak feltárása terepi mérésekkel,

  • a létező, laboratóriumi kísérletekkel és numerikus modellezéssel megalapozott elméletek igazolása és esetleges módosítása a gyűjtött terepi mérési adatokkal,

  • a közzétett elméletek kiterjesztése olyan tavi viszonyokra, amelyekben a vízfolyásokkal ellentétben több uralkodó áramlási irány is van, vagy nem létezik ilyen.

A javasolt módszertan:

  • a Fertő tó nádas- és kákafoltjai körül reprezentatív és módszeresen áthelyezett pontbeli megfigyeléséket végezni ahhoz, hogy a hidrodinamikai folyamatokról megbízható helyi adatokkal rendelkezzünk,

  • mérésekkel igazolt modellek kifejlesztése, amelyekkel aggregáltan modellezhető a szél, az áramlás, a hullámzás és a mederváltozás hatása

  • az egyedi növényzetfoltok egyedi és egymáshoz közeli foltok csoportos hatásának meghatározása numerikus modellezéssel.

A téma meghatározó irodalma: 
  • Folkard, A., Coates, M. (2009) Flow in wetlands and macrophyte beds. In: Encyclopedia of Inland Waters, Academic Press, pp. 594-605.

  • Folkard, A.M. (2005): Hydrodynamics of model Posidonia oceanica patches in shallow water. Limnology and Oceanography, 50(5): 1592-1600.

  • Folkard, A.M. (2011): Flow regimes in gaps within stands of flexible vegetation: laboratory flume simulations. Environmental Fluid Mechanics, 11: 289-306.

  • Homoródi K, Józsa J, Krámer T, Ciraolo G, Nasello C (2012): Identifying wave and turbulence components in wind-driven shallow basins, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 56(1): 87–95, doi:10.3311/pp.ci.2012- 1.10.

  • Horppila J, Nurminen L, Effects of different macrophyte growth forms on sediment and P resuspension in a shallow lake, Hydrobiologia, 545(1), (2005), 167–175, DOI 10.1007/s10750-005-2677-9.

  • Houwinga, E.J., Tánczos, I.C., Kroon, A., de Vries, M.B. (2002): Interaction of submerged vegetation, hydrodynamics and turbidity; analysis of field and laboratory studies. Proceedings in Marine Science - Fine sediment dynamics in the marine environment, 5: 441–453. doi:10.1016/S1568-2692(02)80032-8

  • Kiss, M., Józsa, J. (2014): Measurement-based hydrodynamic characterisation of reed – open water interface zones in shallow lake environment. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 58(3): 229-241.

  • Meire, D. W. S. A., J. M. Kondziolka, and H. M. Nepf (2014), Interaction between neighboring vegetation patches: Impact on flow and deposition, Water Resources Research, 50: 3809–3825, doi:10.1002/2013WR015070.

A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
  • Advances In Water Resources*

  • Ecological applications*

  • Limnology and Oceanography: Methods*

  • Water Resources Research*

  • Periodica Polytechnica Civil Engineering

  • Hidrológiai Közlöny

A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
  • Homoródi, K, J Józsa and T Krámer. 2012: On the 2D numerical modelling aspects of wind-induced waves in shallow lakes. Periodica Polytechnica Civil Engineering 56(2): 127-140.

  • Jiang, L., A G L Borthwick, T Krámer, J Józsa, 2011: Variable density bore interaction with block obstacles. International Journal Of Computational Fluid Dynamics 25:(4) pp. 223-237.

  • G Károlyi, M Pattantyús-Ábrahám, T Krámer, J Józsa, T Tél, 2010: Finite-size Lyapunov exponents: a new tool for lake dynamics. Proceedings Of The Institution Of Civil Engineers-Engineering And Computational Mechanics 163:(4) pp. 251-259.

  • Pattantyús-Ábrahám M, Tél T, Krámer T, Józsa J, 2008: Mixing properties of a shallow basin due to wind-induced chaotic flow. Advances In Water Resources 31: 525-534.

  • Krámer T, Józsa J, 2007: Solution-adaptivity in modelling complex shallow flows. Computers & Fluids 36(3): 562-577.

A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
  • Homoródi, K, J Józsa and T Krámer. 2012. On the 2D numerical modelling aspects of wind-induced waves in shallow lakes. Periodica Polytechnica Civil Engineering 56(2): 127-140.

  • Torma, P, T Krámer, 2017. Modeling the effect of waves on the diurnal temperature stratification of a shallow lake. Periodica Polytechnica Civil Engineering 61(2): 165-175.

  • Torma P, Krámer T, 2017. Wind shear stress interpolation over lake surface from routine weather data considering the IBL development. Periodica Polytechnica Civil Engineering 61(1): 14-26. 

  • Pattantyús-Ábrahám M, Tél T, Krámer T, Józsa J, 2008: Mixing properties of a shallow basin due to wind-induced chaotic flow. Advances In Water Resources 31: 525-534.

  • Homoródi, K., Krámer T., Józsa J., 2007: Szél keltette hullámzás mérése és becslése a Fertő-tó példáján. Hidrológiai Közlöny 87(5): 1-9.   

Hallgató: 

A témavezető eddigi doktoranduszai

Torma Péter (2011//2016)
Státusz: 
elfogadott