A barlangklíma tér- és időbeli változásainak vizsgálata különböző magyarországi karsztterületeken

Csépe-Muladi Beáta
A barlangklíma tér- és időbeli változásainak vizsgálata különböző magyarországi karsztterületeken.
PhD, University of Szeged.
(2016)

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (9MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (628kB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (513kB) | Preview

Abstract in Hungarian

Doktori kutatásom során, három karsztterületen különböző morfológiai adottságokkal rendelkező barlangban vizsgáltam a barlangklíma sajátosságait. Munkám során a barlangklíma vizsgálatához új módszert fejlesztettem ki az UC Mote Mini vezeték nélküli szenzorhálózat eszközével. A barlangi hőmérsékletmérés-sorozatom megkezdése előtt már megbizonyosodtam arról laboratóriumi, és barlangi körülmények között, a műszerek alkalmasak lesznek a vizsgálathoz. A szenzorok 0,01 °C-os felbontása lehetővé tette, mind a természetes, mind pedig az antropogén eredetű legapróbb hőmérséklet-változások kimutatását. A műszerek pontosságának 0,3 °C-os különbségét a mérések megkezdése előtt kalibrációval küszöböltem ki. A műszerek könnyen és gyorsan telepíthetők, szállításuk a barlangban megoldható. A szenzoroknak nem okozott problémát a magas páratartalom, ugyan előfordultak adathiányok és extrém körülmények, amikor a járatok víz alá kerültek, de ezek nem károsították a műszereket. A vezeték nélküli szenzorhálózat új típusú eszközével sikeresen megvalósítottam az adatgyűjtést a barlangokban. Barlangi mérések megkezdése előtt 2011 decemberében a bükki Hajnóczy-barlangban teszteltem (10 percenkénti adatokkal rendelkezem a barlangról). 2012-től folyamatosan bővült a vizsgálati helyszínek sora, a budai barlangokban 2012 áprilisától a Hideg-lyuk barlangban, 2013 áprilisától a Pál-völgyi barlangban mértem, majd időszakos vizsgálatok történtek a Harcsaszájú-barlangban is, (Pál-völgyi-barlangrendszer tagjai). A Mecsek–hegységben a Szuadó-völgy víznyelőjében, a Trió-barlangban is végeztem időszakos vizsgálatokat. A Hideg-lyuk és Hajnóczy-barlangban 10 db műszer kihelyezésre került sor, ahonnan 10 percenkénti adatrögzítéssel az előbbinél 61.934 db, az utóbbinál 94.533 db adatot használtam fel a különböző járatokról feldolgozott elemzésemhez. A Pál-völgyi-barlangban 27 db műszert helyeztünk el, mely segítségével 32.216 db adattal rendelkeztem a barlangturisták által elzárt területekről. A Harcsaszájú-barlang és Trió-barlang esetében 4000 adatot dolgoztam fel. Elkészítettem a járatok hőmérséklet eloszlásának vertikális metszetét, a vizsgálati idő alatt mért átlaghőmérsékletek alapján. Az adatok alapján bebizonyosodott, hogy a bejárati szakaszok esetében még érvényesül a vertikális különbségek okozta hőmérséklet rétegződés. Például a Hideg-lyuk 25 m mély Gábor Áron aknabejáratánál érvényesül a hőmérséklet ezen rétegződése, az akna bejárat és talppontja között 10 °C-os különbséggel. A barlangon belül függetlenül a tengerszint feletti magasságtól egyre melegedő tendencia figyelhető meg. A járatok átlaghőmérséklet adatai alapján bebizonyítottam, hogy a bejárattól vett távolság nagyobb mértékben befolyásolja a hőmérséklet eloszlását, mint a tengerszint feletti magasság. Lehatároltam a járatokban bekövetkező napi, évszakos és éves hőingás és a barlangok bejáratától számított távolságuk alapján a bejárati, az örvénylési és a barlangi légkörzés szakaszát. A vizsgált barlangok esetében a konvekciós légáramlás hatására télen hűlési, nyáron pedig a barlangból kiáramló levegő jelentkezik. Minden barlangban egyedi módon alakul a felszíni hatás, amely járatokban más-más intenzitással érvényesül. A vizsgált barlangok között volt olyan, melyekben egy évnél hosszabb távú hőmérsékletváltozás alapján csoportosítottam a járatszakaszokat, de volt olyan is, amelyet évszakos megfigyelés alapján kategorizáltam. Barlangonként más térbeli intervallumot kellett megadnom, hiszen a bejáratuk, a felszínnel kapcsolatot biztosító repedéshálózat, járatmorfológia eltérő hatást idézett elő. Két barlangban hosszabb idejű vizsgálatokat végeztem. A Hajnóczy-barlang esetében a bejárati szakasz 14 m-ig tart (ΔT=3,3–9,7 °C), az örvénylési szakasz a 14–64 m közötti szakasz (ΔT=0,8–1 °C), a barlangi szakasz ezen belül helyezkedik el (ΔT=0,1–0,3 °C). A Hideg-lyuk barlangban 19 m-ig figyelhető meg a bejárati szakasz (ΔT=4,4–13,6 °C), az örvénylési szakasz 48 m-ig jellemző (ΔT=1,9–2,7 °C), ezután a barlangi szakasz (ΔT=0,5–0,9 °C) található. Meghatároztam, nyári légkörzés idején, a barlang bejáratok teljes keresztmetszetében a szabadba áramló levegő maximális hőfokát, mely barlangonként eltérő hőmérsékletet mutat (a Hajnóczy-barlangból kiáramló levegő 8,3 °C-os, míg a Hideg-lyukból kiáramló 9,4 °C-os). A Pál-völgyi-barlang és Harcsaszájú-barlang esetében a bejárati zónában még részletesebb csoportosítást végeztem aszerint, hogy a felszíni hatás erőteljesebben vagy gyengébben hat. Kimutattam az évszakos és a napi hőingások mértékét a barlangok különböző szakaszain. Az évszakos hőingás vizsgálata során kimutattam, mikor történik a huzat fordulása. Az évszakok közül a tavaszi és az őszi légkörzés egy rövidebb átmeneti állapot, amikor minimális a hőingás a barlangok minden szakaszán. A napi hőingás értékeket elemezve megállapítottam, hogy milyen légköri, hatások okozzák a barlangban fellépő hőmérséklet-változását. Lokalizálni tudtam olyan pontokat a barlangban, ahol nem a bejáraton keresztül történik a légkörzés. A járatok fölött elhelyezkedő talaj- és mészkő vastagságát megvizsgálva meghatároztam azt, hogy az adott hasadék vagy repedés permeábilis-e. Ezen pontok vagy járatszakaszok beazonosítása a feltáró barlangkutatás számára nagy jelentőséggel bír. A mérések segítségével a Hideg-lyukban egy járatszakaszon légmozgást figyeltem meg és egy régebben felhagyott bontási ponton a kutatók 2014 nyarán egy 20 m hosszúságú járatot tártak fel. Meghatároztam az antropogén hatás mértékét a csoportlétszám és járatok méretének függvényében. Az eddigi antropogén hatás vizsgálatok főként tömegturizmus számára kiépített barlangokban történtek a szakirodalmak szerint. A Hajnóczy-barlang változatos keresztmetszetű járataiban a nyári kutatótábor alkalmával naponta barlangba induló kutatók segítségével, a hőmérséklet adatok alapján, nyomon követhető a volt barlangban megtett útjuk. Ezek alapján meg tudtam határozni a különböző járatszelvényekben jelentkező hőtöbblet nagyságát is, melyet a különböző csoportok okoztak. A vizsgálataim során választ kaptam arra, hogy nem csak a szűkjáratokban érzékelhető a csoportok okozta pozitív hőmérsékleti anomália, de a nagyobb terekben is. Az okozott hőmérséklet-emelkedés mellett a lecsengési időket is fel tudtam mérni a járatkeresztmetszetek függvényében. Lehetőségem nyílt egy overálos barlangtúráztatásra hasznosított barlangban, (a Trió-barlangban) a különböző csoport létszám okozta hőtöbblet meghatározására. A vizsgált barlangok járatait ért hatások alapján elkészítettem minden barlangra egy-egy komplex légáramlásmodellt. Az egyes járatok évszakos átlaghőmérséklete, valamint a hőingások alapján kimutatható vált, hogy egyes esetekben a bejáraton beáramló levegő évszaktól függően meddig módosítja a barlang klímáját, vagy lokálisan hol alakulnak ki olyan anomáliák a hőmérsékletben, amelyek sajátos légáramlást okoznak. A nyári légkörzések esetén kimutathatóvá vált, hogy a barlangbejáratán át kiáramlik a levegő, de a vizsgálataimmal az is kiderül, az egyes barlangok esetében mely szakaszon áramlik be a levegő (Hajnóczy-barlangban a Lapos-teremben, a Hideg-lyukban a Medvecsapda és Guillotine szakszán). Ezeket a hatásokat ábrázoltam barlangok 3D-s modelljén, vagy hőtérképén.

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Csépe-Muladi Beáta
Hungarian title label: A barlangklíma tér- és időbeli változásainak vizsgálata különböző magyarországi karsztterületeken
Title of the thesis in foreign language: Investigation of spatial and temporal changes of cave climate in different karst areas of Hungary
Divisions: Doctoral School of Geosciences
Discipline label: Natural Sciences > Earth Sciences
Defence date label: 2016. October 21.
Item ID: 2904
Identification Number: 3189195
doi: https://doi.org/10.14232/phd.2904
Date Deposited: 2016. Sep. 15. 14:09
Last Modified: 2017. Jun. 23. 15:08
Depository no.: B 6081
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/2904
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year