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: természettudományok > földtudományok
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
Supervisor label:
Supervisor Supervisor scientific name label
Dr. Mucsi László
PhD, habil., egyetemi docens, SZTE TTIK Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék
Reviewer label:
Reviewer name label Reviewer scientific name label
Dr. Fodor István
Dr. Telbisz Tamás
DSc, professor emeritus, MTA KRTK Regionális Kutatások Intézete, Dunántúli Tudományos Osztály
ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék
President label:
President name label President scientific name label
Dr. Rakonczai János
DSc, egyetemi tanár, SZTE TTIK Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék
Member label:
Member name label Member scientific name label
Dr. Barta Károly
Dr. Bozsó Gábor
PhD, egyetemi docens, SZTE TTIK Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék
PhD, adjunktus, SZTE TTIK Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/2904
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item