A klímaváltozás kihívásai az erdőmérnöki feladatokban

 

A Mérnökújság XXVI. évfolyam 1-2. számában (2019. január-február) karunk munkatársai, Péterfalvi József, Gribovszki Zoltán, Czimber Kornél tollából jelent meg a A klímaváltozás kihívásai az erdőmérnöki feladatokban címmel egy cikk, melyet a következőkben mi is közlünk.


 

Bevezetés

A klímaváltozás visszatérő téma a sajtóban és a közbeszédben. A megalapozott vélemények mellett kritikus hangokat is lehet hallani. Az egyik leggyakoribb érv hogy klímaváltozás mindig is volt, viszont az utóbbi időszak változásának sebessége, a szélsőségek megjelenése meghaladja a földtörténeti múltból ismert változásokat, és spontán ökológiai folyamatokkal nem magyarázható. Az erdő, illetve az erdei ökoszisztéma állapota hatással van a Föld légkörére, a klímára, az ember számára élhetőbb környezet kialakítására.A természet, az erdőtakaró viszont képtelen a felgyorsult klimatikus változásokhoz ilyen rövid idő alatt alkalmazkodni. Ezért rendkívüli feladat hárul az erdőmérnökökre, akinek az erdőt érő hatások figyelembevételével kell meghozni a több évtizedre, illetve akár egy évszázadra kiható döntéseit. A döntések meghozatalához geoinformatikai alapú döntéstámogató rendszereket célszerű alkalmaznia mind az erdő hosszú távú fennmaradása, mind az ehhez szükséges műszaki létesítmények létrehozása és fenntartása szempontjából.

Geoinformatikai döntéstámogató rendszer a klímaváltozás hatásainak vizsgálatára

A klímaváltozásra a klímamodellek alapján lehet felkészülni, amelynek segítségével az alkalmazkodási és enyhítési stratégiák kidolgozhatók. Egy erdőmérnöknek ma kell dönteni arról, hogy milyen fát ültessen, amelyik 100 év múlva is állományalkotó fa lesz és nem fog a következő évtizedek hőmérsékleti szélsőségei miatt idő előtt kipusztulni. A kutatások során bebizonyosodott, hogy a fafajok vitalitása szempontjából fontosak a szélsőségek, a maximális hőmérséklet, a hőösszeg és a hőségnapok száma, valamint a talaj vízmegtartó képessége, hogy mennyire tudja egy fafaj az aszályos időszakokat átvészelni. Ezen kívül lényeges a faállomány szerkezete, hogy mennyire sűrűn állnak a fák és milyen a korösszetétel az állományon belül.

A klímaváltozás erdőkre gyakorolt komplex hatását egy geoinformatikai döntéstámogató rendszerrel lehet hatékonyan vizsgálni. Egy ilyen rendszer integrálja a rendelkezésre álló termőhelyi adatokat, erdőállomány adatokat, múltbeli klímaadatbázisokat, és a jövőbeli klímamodelleket. A rendszer gépi tanulási módszerekkel képes a múltbeli klímaadatokat összevetni az állandónak tekinthető termőhelyi adatokat (talajtípus, talajféleség, termőréteg vastagság, domborzat, kitettség), az erdőállomány adatokkal  és ez alapján előre tudja vetíteni a jövőbeli javasolt fafajtípusokat és azok növekedését.

Az elmúlt években a fenti célokra a Soproni Egyetemen folyt Agrárklíma projekt keretén belül a fenti feladatok megoldására az erdészeti kutatás egy web alapúErdészeti Döntéstámogató Rendszert fejlesztett (eDTR, 1. ábra), amely országosan és erdőrészlet szinten is képes támogatni a döntéshozókat, gazdálkodókat.

 

1. ábra: Erdészeti Döntéstámogató Rendszer (eDTR) felülete

A rendszer képes felrajzolni a közelmúlt, jelen, közeljövő, távoljövő erdészeti klimatikus viszonyait. Ezen kívül a termőhelyi, kiegészítő és háttértérképek is megjeleníthetők. A webes alkalmazásban erdőrészlet szintre le lehet nagyítani és egy erdőrészletet ki lehet választani. Kiválasztás után a terület alapadatain kívül megjelennek a különböző adatbázisok területre vonatkozó adatai csoportosítva: klíma, hidrológia, genetikai talajtípus, fizikai talajféleség és termőréteg vastagság. Bizonyos csoportokon belül több adatbázis adatai is rendelkezésre állnak, illetve klíma esetén váltani lehet időszakok között. A rendszer megadja a nyilvántartott erdészeti klímazónát és a több klímamodell átlaga alapján a becsült klímazónát is, valamint egy optimista és egy pesszimista klímamelegedési forgatókönyv szerinti besorolást is. Fontos, hogy az adatok tartalmaznak pontatlanságot, a klímamodellek bizonytalanságot, ezért a felhasználó ezeket az adatokat mérlegelheti, módosíthatja. A rendszer tehát nem döntést ír elő, hanem döntést támogat. Az időszak kiválasztása és a termőhelyi paraméterek pontosítása után növekedésükkel együtt megjelennek azok a fafajok és elegyfajok, amelyekkel célszerű erdősíteni a kiválasztott területet.

Erdészeti műszaki feladatok

Az erdőmérnöki feladatokhoz tartoznak az erdészeti műszaki létesítmények létrehozása, üzemeltetése és fenntartása, amelyek helyes megoldásához is elengedhetetlen a klímaváltozás okozta hatások figyelembevétele.

Az erdővel való gazdálkodás a mai társadalmi-gazdasági viszonyaink között természetközeli, többcélú és többtulajdonosú erdőgazdálkodásként valósul meg. Fontos szempont ma már az is, hogy az erdő nyújtotta javak felhasználása az erdő képének jelentős megváltoztatása nélkül történjen. Ezt a célt valósítja meg a természetközeli erdőgazdálkodás, amely törekszik arra, hogy az erdőterületen mindig maradjanak idősebb fa egyedek, hozzájárulva ezzel az erdő tájképi megjelenésének megőrzéséhez is. Az ilyen típusú, ún. örökerdőgazdálkodás megkívánja, hogy az erdő egyes részei megközelíthetők legyenek. Hazai domborzati adottságaink között a megközelítést zömében különböző szélességgel és vonalvezetési paraméterekkel megépített erdészeti utak és a termőterület egyes részterületeinek elérhetőségét biztosító közelítőnyomok teszik lehetővé. Az erdőterület feltárását a domborzathoz igazodó kis területigénybevétellel megépíthető erdészeti utak teszik lehetővé, amelyek pályaszerkezetének építésénél fontos szempont a kis mennyiségű helyszínre szállítandó anyag felhasználása és a környezetbarát technológiák alkalmazása.

A közúthálózat és az erdőterületek kapcsolatát az erdészeti utak teremtik meg, amelyek tervezése az Erdészeti Utak Tervezési Irányelveicímű műszaki előírás szerint történik. A zömében egy forgalmi sávos 5 m koronaszélességű másod osztályú erdészeti utak tervei az informatika felhasználásával speciális úttervező, grafikus tervező és geoinformatikai szoftverekkel készülnek, amelyek hatékonyan támogatják a domborzathoz igazodó keskeny útpásztával rendelkező, kisebb műtárgyakat igénylő vonalas létesítmények tervezését. Az így megtervezett erdészeti utak zömében kötőanyag nélküli pályaszerkezetének építésénél előnyben részesülnek a helyi talaj felhasználásával készülő talajstabilizációs útalapok, amelyek jelentős mértékben csökkentik a helyszínre szállítandó kőanyag mennyiségét. Az ilyen pályaszerkezetek fenntartásigényesek, de a szükséges javítások és karbantartások kis- és közepes teljesítményű többcélú gépekkel költséghatékonyan elvégezhetők.

 

2. ábra: Erdészeti út az átadás után

Az erdőben végzendő erdőmérnöki tevékenység vízgazdálkodási szempontból alapvetően kettős irányultságú. Az egyik a vízkészletgazdálkodással kapcsolatos, amely az erdők vízfelhasználását, vízigényét, lefolyásra és vízminőségre gyakorolt hatását veszi alapul. A másik pedig az erdőgazdálkodáshoz kapcsolódó infrastruktúra (pl. erdészeti utakkal kapcsolatos műtárgyak, vízfolyások rendezése, tározók, etc.) vizes szempontú tervezése, építése, ami alapvetően a klasszikus kultúrmérnöki ismereteket igényli, de felhasználja az általános hidrológiai szaktudást is. Mindkét esetben a klimatikus viszonyok illetve azok változása jelentős hatással bír.

A vízkészletgazdálkodással kapcsolatban példaként említhető meg a jellemzően ún. erdős-sztyep klímájú magyar Alföld, ahol pusztán a csapadékmennyiség nem lenne elegendő az erdő vízigényének kielégítésére, így a fák a fokozott párologtatáshoz szükséges vizet csak a talajvízből pótolhatják. A hőmérséklet emelkedése miatt megnövekvő párolgási kényszer fokozott talajvízfelhasználást fog indukálni, ami végső soron a talajvíztükör süllyedéséhez és jelentősebb sófelhalmozódáshoz is vezethet. A talajvízszint esetleges jelentősebb süllyedése miatt a fiatal erdőtelepítések azt már kétségesen tudják majd elérni, így bizonyos (elsősorban vízigényes és nagy biológiai produkciót adó) erdőtársulások vagy esetlegesen magának az erdőnek a léte is megkérdőjeleződhet a Kárpát-medence síkvidékein. A problémára megoldást jelenthet a nagyobb folyókból történő vízpótlás, amelyre elsősorban az árhullámok leszálló ágának víztömege ad lehetőséget. Erre szép példa Békés megyében a Mályvádi tározó erdőinek vízpótlása.

Az erdőben különböző céllal építendő tározó és vízátvezető műtárgyak tervezése esetén alapvető fontosságú a létesítmény környezetéből összegyülekező vizek mennyiségének, vagyis a vízhozam meghatározása. A lefolyásra gyakorolt hatás tekintetében az erdő kettős hatású egyrészt jelentős vízigénye miatt csökkenti a hosszú távú átlagos lefolyást, de nagyobb tározási kapacitása és talajának szinte korlátlan beszivárogtató képessége miatt csökkenti az árhullám csúcsokat és időben elnyújtja a közvetlen lefolyást. Ennek ellenére erdőterületen is problémát okoznak a klímaváltozás hatásaként egyre nagyobb gyakoriságú villámárhullámok (2. ábra).

 

3. ábra Villámárhullám hatására elmosott áteresz az erdészeti úton

A képen látható nemkívánatos események elkerülésére a korábbinál nagyobb biztonsággal megválasztott vízátbocsátó képességű műtárgy és a vízfolyás medrének műtárgy előtti és utáni szakaszának bevédése nyújt lehetőséget.

Összefoglalás

Az erdőkkel való gazdálkodás komplex ismereteket és hosszú távú gondolkozást kíván, mivel az egyes döntések hatása csak évtizedek múlva érzékelhető egyértelműen. Ehhez a szakmájuk iránt elhivatott erőmérnökökre van szükség, akik a változó gazdasági körülmények között is képviselni tudják a tartamos gazdálkodási elveket. Az ehhez szükséges tudás a Soproni Egyetem Erdőmérnöki Karán az osztatlan erdőmérnök MSc szakon alapozható meg és a végzés utáni gyakorlati tapasztalatokkal kibővítve szerezhető meg.