Szélsőségek a Balaton 2000

Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Részvénytársaság, Hidrológiai Intézet

Kulcsszavak: csapadék, hozzáfolyás, párolgás, természetes vízkészlet-változás, vízháztartás, vízszint-szabályozás

A Balaton napjainkig folyamatosan meglevő, egységesen összefüggő vízfelülete 6-8 ezer éve alakulhatott ki, vagyis a Balaton nemcsak geológiai, hanem limnológiai értelemben is igen fiatal képződmény.

A Balaton vízháztartását és vízjárását történelmének első, mintegy 7 ezer éves időszakában kizárólag természeti körülmények befolyásolták. A régészeti kutatások szerint az ember korán megtelepedett a tóparton és a vízszintingadozásoktól függően változtatta településeinek helyét, de a tó életébe nem avatkozott be (1. ábra).

1 . ábra: A Balaton tartós vízállásainak görbéje i. e. 800-tól napjainkig

A Balaton fejlődésének második, máig tartó szakaszát az emberi beavatkozások napjainkig tartó következményei jellemzik. Egyes szerzők szerint az avarok (VII‑VIII. század) már a vízeltereléseket, mesterséges elöntéseket védőműként alkalmazták. Az első valószínűsíthető beavatkozás Galerius császár idején (III. század) történt, bár a Siófoknál épített Galerius-féle zsilip létezéséről megoszlanak a vélemények.

A legenda szerint a tatárdúlás hírére a tihanyiak elzárták a tó természetes lefolyását lehetővé tevő fokot és a megemelkedett vízszint szigetté formálta a Tihanyi-félszigetet.

A XIII. századig a partvonal és a vízszint alakulása lényegesen nem tért el a római kori állapottól. A XIV. századtól a XVII. századig a klimatikus viszonyok változásának hatására a tó szintje megemelkedett és elérhette a természetes hidrológiai egyensúlyt. A vízgyűjtőn nem történt olyan beavatkozás, amely a tó addigi vízháztartási viszonyait érintette volna. Mintegy 60 %-os lehetett az erdős-cserjés terület aránya, a Zala és a déli parti mellékvizek alsó szakasza mocsaras volt, amely sok vizet párologtatott el. A hozzáfolyás csak mintegy fele volt a mainak, ugyanakkor a párolgás a maihoz volt hasonló. Ennek következtében a tóból lefolyás a XIV. század végéig csak időszakosan fordult elő.

A XV-XVII. században bekövetkezett csapadékosabb és hűvösebb időjárás hatására nagyobb hozzáfolyás és kisebb párolgás alakult ki, emelkedett a vízállás és gyakoribbá vált, nőtt a lefolyás.

A XVIII. század elejétől fokozatosan kezdődtek meg azok az emberi beavatkozások a vízgyűjtőn és a parton, amelyek befolyással voltak a tó vízháztartására és vízjárására. A vízgyűjtőn végrehajtott, nagy területet érintő erdőirtások hatására megváltoztak a lefolyásviszonyok, a melegebbre fordult időjárás következményeként szélsőségesebb lett a csapadékeloszlás, fokozódott az erózió. A tó vízszintingadozása növekedett, szélsőségesebbé vált a vízjárás.

1863-ig a Balaton vízállása a maitól merőben eltérő hidrológiai viszonyok között alakult ki. Ezek összefoglalva a következők voltak:

· a vízgyűjtő terület maitól eltérő növényborítottsága és művelése

· a Kis-Balaton, a Nagyberek és a Tapolcai-öblözet ősállapota (mocsár, csaknem összefüggő vízborítás)

· a Balaton vízállásai és vízszintingadozásai 1863-tól a Siófoki-zsilip és vízmérce üzembe helyezésétől ismertek.

Az 1863 utáni vízállások a korábbinál kisebb, de még mindig jelentős vízszintingadozásokat mutatnak. A Sió-zsilip többszöri átépítése, a Sió-meder vízlevezető-képességének bővítése lehetővé tette a vízszintszabályozás fokozatos módosítását, amely a szabályozási sáv fokozatos szűkítését és emelését jelentette (2. ábra).

A jelenlegi vízszint-szabályozási előírás 1997 óta van érvényben. Eszerint a tó vízállásának megengedhető maximuma 110 cm, a minimum (amelynek tarthatóságát alapvetően a meteorológiai és hidrológia tényezők alakulása határozza meg) 70 cm.

A közölt vízállásadatok a siófoki vízmérce „0”-pontjához viszonyított vízszinteket jelzik (75 cm-es vízállás esetén a tó átlagos mélysége 3,36 m).

A vízszintszabályozásnak természetesen korlátai vannak. A Balaton természetes vízjárásában – a hidrometeorológiai tényezők jelentős természetes változékonysága miatt – viszonylag kis valószínűséggel előfordulnak olyan időszakok, amikor a jelenlegi szabályozási sávon belül a vízállás nem tartható. Ezek a szélsőségesen száraz vagy éppen nedves évek, de még inkább egymást követő, általában 3-5 évből álló évcsoportok.

A Dunántúl nyugati és középső részén elhelyezkedő 5775 km² kiterjedésű vízgyűjtő vízrajzi szempontból hat részre tagolható. Legnagyobb területű (2622 km²) a tó hozzáfolyásának mintegy felét adó Zala folyó vízgyűjtője. A Balatontól északra található a 820 km² területű Balaton-felvidéki, délre pedig az 1272 km² kiterjedésű Somogyi-dombsági vízgyűjtő. A tó északkeleti partvidékét – Balatonfűzfőtől Siófokig – keskeny sávban a 36 km² területű Mezőföldi vízgyűjtő határolja. A közvetlen tóparti (vízfolyásokhoz nem tartozó) vízgyűjtő 431 km² területet foglal el. A teljes vízgyűjtő része a tó vízfelülete, amely (100 cm-es vízállás esetén) 594 km².

A vízgyűjtő a mérsékelten meleg és nedves kontinentális éghajlati körzethez tartozik, az évi csapadékösszeg a Zala forrásvidékén átlagosan 800 mm, míg a Mezőföldi vízgyűjtőn már csak átlagosan 600 mm. A vízgyűjtőre hulló csapadék sokéves (1921-2003) területi átlagértéke 684 mm/év. 1921 óta a legszárazabb évben (2000) a vízgyűjtő évi csapadékösszege 469 mm, a legnedvesebb évben (1965) pedig 981 mm volt. Az átlagos évi középhőmérséklet a Zala-vízgyűjtő nyugati részén és a Bakonyban 9,0 - 9,5 ^oC , másutt 9,6 - 10,5 ^oC között van.

A Balatonba a vízgyűjtőről 51 vízfolyás torkollik, közülük azonban csak 20 vízszállítása folyamatos, a többi időszakos. A Balatonhoz a felszín alatt talajvízből és karsztvízből is van hozzáfolyás. A talajvízből történő hozzáfolyás vízháztartási szempontból jelentéktelen. A Balaton északi vízgyűjtőjén a felszín alatt összefüggő karsztvízkészlet található, amelyből részben a vízgyűjtőn, részben a tómederben fakadó források vizet juttatnak a tóba.

A tó átlagmélysége a siófoki vízmércén megfigyelt 75 cm-es vízállás (104,17 m B.f.) esetén 3,36 m, ennek alapján a Balaton a sekély tavak csoportjába tartozik. Ezek a tavak mennyiségi és minőségi szempontból rendkívül érzékeny rendszerek. A környezet térbeni és időbeli változásait tükrözik a tó mennyiségi és minőségi állapotát leíró paraméterek nagyfokú változékonysága.

A mennyiségi változások jellemzésére kézenfekvő módszer a tó vízforgalmának megismerése, amely a vízforgalomban szerepet játszó vízháztartási tényezők meghatározását és ennek alapján a vízháztartási mérleg összeállítását jelenti.

A Balaton vízháztartásának részletes vizsgálatával először részletesen Szesztay Károly foglalkozott, aki az 1921‑1958. közötti évekre készített havi vízháztartási mérlegeket. Őt megelőzően csupán a vízháztartás egy-egy tényezőjét (párolgás, természetes vízkészlet-változás) vizsgálták. Az 1863-1920. közötti évekre csak a leeresztést, a vízállásváltozást és ezek összegeként a természetes vízkészlet-változást határozták meg. Az 1921 előtti időszak természetes vízkészlet-változás adatai pontatlanok, azokat vízháztartási mérlegben nem ellenőrizték. Hasonlóan nem megbízhatók a tó párolgására vonatkozó 1921 előtti adatok sem.

V_h – közvetlen vízhasználat a tóból (a tóból kivett és használat után visszavezetett vízmennyiség különbsége)

Vízháztartási tényező	Minimum (tómm/év)	Átlag (tómm/év)	Maximum (tómm/év)
Csapadék	433	617	905
Hozzáfolyás	293	886	1974
Párolgás	723	902	1073
Természetes vízkészlet-változás	-180	601	2031
Leeresztés	0	590	1791
Vízelhasználás	15	32	51

1. táblázat: A Balaton vízháztartási tényezőinek az 1921-2003 közötti időszakra vonatkozó átlag- és szélsőértékei

Az 1. táblázatban közölt adatok szerint sokévi átlagban a Balaton – a vízszint-szabályozási rend betartásának figyelembe vételével – levezetendő többletvíz-készlettel rendelkezik, amelynek mennyisége közelítőleg a tóra hulló átlagos évi csapadékmennyiséggel egyezik meg.

A Balaton vízgyűjtő területén az elmúlt négy évben (2000-2003) tapasztalt csapadékszegény időjárás miatt szélsőséges helyzet alakult ki a tó vízháztartásában, amelynek látványos következményeként tó vízállása 2000. nyarától többnyire a szabályzási sávon kívül (az alsó szabályozási szint alatt) tartózkodott.

3. ábra: A Balaton napi vízállása 2000. január 1. és 2003. december 31. között

A tó éven belüli vízszintingadozása ebben az időszakban a jellemző évi menet (téli félévi vízállás-emelkedés, nyári félévi vízállás-csökkenés) szerint alakult, ugyanakkor – a növekvő vízhiány miatt – a vízállás menetgörbét az egymást követő években egyre alacsonyabb vízállások jellemezték (3. ábra). Megjegyezzük, hogy 2000. május 1-én a tó vízállása 104 cm volt, ezután a Balatonból - többletvíz-készlet hiányában – vízszintszabályzási célból vízeresztés nem történt.

A tó vízgyűjtő területére hulló csapadék mennyiségét (területi csapadékátlag) 25 csapadékmérő állomás adatainak felhasználásával határoztuk meg. A vízgyűjtő területre sokéves (1921-2003) átlagban 684 mm/év csapadék érkezik.

4. ábra: A csapadék évi összegének eltérése (mm) a sokévi (1921-2003) átlagtól a Balaton vízgyűjtő területén

A 2000-2003 közötti négy év mindegyike az átlagosnál szárazabb volt a Balaton-vízgyűjtőn. Ezen belül kiemelkedően csapadékszegény volt a 2000. év, ekkor az évi csapadékösszeg területi átlagértéke 469 mm volt, amely 1921 óta a legalacsonyabb érték. A négyéves halmozott csapadékhiány 653 mm-re adódott, amely az 1921-től figyelembe vett időszakban példa nélkül álló érték, közel egyéves átlagos csapadékmennyiségnek felel meg (4. ábra).

5. ábra: Az évi csapadékösszeg átlagtól való halmozott (2000-2003) eltérésének (mm) területi eloszlása a Balaton vízgyűjtő területén

A csapadékhiány négyéves összegének területi eloszlásában jelentős különbségek állapíthatók meg (5. ábra). A legkisebb csapadékhiány (350 – 450 mm) a vízgyűjtő északkeleti peremén és a tótól délre elhelyezkedő Belső- és Külső-Somogyi részvízgyűjtőn fordult elő. A legnagyobb csapadékhiány (700 – 800 mm) – a lefolyás szempontjából különösen fontos – Zala-vízgyűjtő nyugati és déli részén alakult ki.

A tó felületére hulló csapadék mennyiségét (területi csapadékátlag) 10 csapadékmérő állomás adatainak felhasználásával határoztuk meg. A tóra sokéves (1921-2003) átlagban 617 tómm/év csapadék érkezik.

6. ábra: A tóra hulló csapadék évi összegének eltérése (tómm) a sokévi (1921-2003) átlagtól

A 2000-2003 között négy év mindegykében az átlagosnál kevesebb csapadék hullott a Balatonra, a négyéves halmozott csapadékhiány 441mm volt, amely 1921 óta a legmagasabb érték. Ehhez közel álló négyéves halmozott csapadékhiány az 1988-1991 közötti időszakban fordult elő, értéke 389 mm volt (6. ábra).

A Balatonhoz a vízgyűjtőről érkező hozzáfolyás mennyisége átlagosan 886 tómm/év. A 2000-2003 között négy év mindegykében - átlagosnál kevesebb csapadék következtében – a hozzáfolyás értéke jelentősen elmaradt sokévi átlagértéktől, a négyéves halmozott hozzáfolyás hiány 2052 tómm volt, amely 1921 óta a legmagasabb érték.

7. ábra: A hozzáfolyás évi összegének eltérése (tómm) a sokévi (1921-2003) átlagtól

2003-ban a vízgyűjtőre hulló csapadék évi összege 28 %-kal volt alacsonyabb az átlagosnál, ugyanakkor az évi hozzáfolyás – a 2000 óta halmozódó csapadékhiány következtében – már 67 %-kal volt alacsonyabb a sokéves átlagnál (7. ábra). Ennek magyarázata az, hogy tartós, több egymást követő száraz év során végbemegy a vízgyűjtő terület felszínközeli vízkészleteinek fokozatos leürülése, amely a felszíni vízfolyások alapvízhozamának (baseflow) csökkenését okozza.

Az évi lefolyási tényező alakulása a Balaton vízgyűjtő területén

A vízgyűjtőről történő lefolyás és a vízgyűjtőre hulló csapadék hányadosaként értelmezett lefolyási tényező évi értékeinek idősorát az alábbi 8. ábrán szemléltetjük. A sokéves átlagérték 0,15, amely azt jelenti, hogy a lehulló csapadék 15 %-a távozik a vízgyűjtőről a lefolyás révén. A minimum (0,06) 2002-ben, a maximum (0,27) 1942-ben fordult elő.

8. ábra: Az éves lefolyási tényező alakulása a Balaton vízgyűjtő területén

A 8. ábrán az is megfigyelhető, hogy az 1980-as évektől – jelentős évi ingadozás mellett – az évi lefolyási tényezők értékében csökkenő irányultság mutatkozik.

A Balaton vízháztartásának kiadási oldalán általában a párolgás a legnagyobb súlyú tag. A tó évi párolgásának átlagértéke 902 tómm.

9. ábra: A párolgás évi összegének eltérése (tómm) a sokévi (1921-2003) átlagtól

A 2000 és 2003 közötti négy év közül három év során a párolgás évi összege meghaladta az átlagot, különösen 2000-ben és 2003-ban volt magas a párolgás. A négyéves, átlaghoz viszonyított párolgástöbblet 221 tómm volt, amely – eltérően a csapadéktól és a hozzáfolyástól – nem értékelhető szélsőségesnek, hiszen 1921 óta ennél magasabb négyéves párolgástöbbletek is előfordultak (pl. 1945-1948 között 400 tómm) (9. ábra).

A természetes vízkészlet-változás a tó vízháztartását leíró integrált mutatószám. Számítása a csapadék (C), a hozzáfolyás (H) és a párolgás (P) ismeretében az alábbi egyenlet szerint történik.

A Balaton természetes vízkészlet-változásának sokévi (1921-2003) átlaga 602 mm/év, a minimum -180 mm 2003-ban, a maximum 2031 mm 1965-ben fordult elő (10. ábra).

10. ábra: A Balaton 1921-2003 közötti évi természetes vízkészlet-változása (tómm)

A Balaton 2000 és 2003 közötti szélsőséges vízháztartását jellemzően mutatja a természetes vízkészlet-változás alakulása. 1921 óta 2000-ben fordult elő először, hogy az évi természetes vízkészlet-változás negatív előjelű volt (-23 tómm), azaz a tó felületére hulló évi csapadék és a hozzáfolyás együttesen kisebb volt, mint a párolgás évi értéke. A természetes vízkészlet-változás évi összege 2001-ben -11 tómm, 2002-ben -88 tómm, 2003-ban pedig (1921 óta a legalacsonyabb) -180 tómm volt (10. ábra).

11. ábra: A természetes vízkészlet-változás évi összegének eltérése (tómm)

A természetes vízkészlet-változás átlaghoz viszonyított négyéves halmozott hiánya 2710 tómm volt, amely 1921 óta példa nélküli érték.

Időszak	Természetes vízkészlet-változás (tómm)	Meghaladási valószínűség (%)
2000. V. – X.	- 440	> 99
2000. XI. – 2001. IV.	+ 300	89
2001. V. – X.	- 310	81
2001. XI. – 2002. IV.	+ 180	98
2002. V. – X.	- 310	81
2002. XI. – 2003. IV.	+ 240	94
2003. V. – X.	- 440	> 99
2003. XI. – 2004. IV.	+ 550	45

2. táblázat: A Balaton téli és nyári félévi természetes vízkészlet-változása 2000. május és 2004. április között

A Balaton 2000-2003 közötti vízháztartásának további jellemzésre állítottuk össze a 2. táblázatot, amely a hidrológiai téli és nyári félévek természetes vízkészlet-változás értékeit és az ezekhez tartozó – az 1971-2000. közötti referencia időszak alapján meghatározott – meghaladási valószínűségeket tartalmazza.

Szembetűnő, hogy nyári féléveket nagymértékű vízkészlet-csökkenések jellemezték, ezek közül is kiemelkedik a 2000. és a 2003. év nyári féléve. A téli féléveket az igen szerény mértékű készletnövekedés jellemezte, amely nem ellensúlyozta a nyári félévi vízkészlet-csökkenéseket. Ez alól kivétel a legutóbbi 2003/2004. évi téli félév, amely hosszú idő után jelentős vízkészlet-növekedéssel zárult, számottevően javítva a Balaton vízháztartási helyzetén.

Összefoglalva megállapítható, hogy a Balaton 2000-2003. közötti vízháztartásában tapasztalt – 1921 óta példa nélkülinek tekinthető – szélsőségek meghatározóan természeti folyamatok következményei. Az 1921 óta minden eddigit meghaladó négyéves halmozott csapadék- és ennek következményeként fellépő súlyos hozzáfolyás-hiány jelentkezett a vízmérleg bevételi oldalán. A kiadási oldalt meghatározó párolgás négyéves halmozott többlete nem volt rendkívüli, de jelentkezése a tó kedvezőtlen vízháztartási helyzetéhez hozzájárult.

Felhasznált irodalom