A Balaton hullámzásának numerikus modellvizsgálata a Keszthelyi-öböl példáján
A vízfelszín szél keltette hullámzása jelentős szerepet játszik a tavak fizikai, kémiai és ökológiai állapotának alakulásában. A hullámzás elsődleges okozója a parteróziónak, illetve a mederüledék felkeveredésének és ez által közvetlen hatást gyakorol a medermorfológiára. Emellett, irányítja a víz-levegő határfelületen zajló turbulens cserefolyamatokat. Végezetül pedig fontos szerepet játszik a függőleges keveredési folyamatban, amely közvetlenül meghatározza egy víztesten belül a lebegő- és tápanyagok eloszlását, vagyis lehetővé teszi a felszíni, oxigéngazdag és a mederközeli tápanyaggazdag rétegek keveredését. Egyrészről jelentős keveredést okoz a hullámtörés és a fodrozódás folyamata, amelyek hatása azonban a vízoszlop legfelső rétegére korlátozódik. Másrészről Langmuir-cirkuláció jöhet létre a hullámzás és szél kölcsönhatásának köszönhetően, amelynek hatása már valamivel mélyebb rétegekre is kiterjedhet. Harmadrészt pedig új kutatások szerint nem-megtörő hullámok is keltenek keveredést. Közismert, hogy a tapasztalati hullámzásbecslő összefüggések jól közelítik ugyan a hullámzást leíró legfontosabb statisztikákat, mint például a szignifikáns hullámmagasságot, de nem képesek a hullámzás részletes jellemzésére. A felsorolt folyamatok létrejötte és hatása pedig a hullámzás állapotának függvénye, amelyet annak spektrális jellemzése tud kielégítően megadni. Ennek számítására számos spektrális hullámzásmodellt fejlesztettek ki, amelyek a hullámzást egy adott pontban különböző irányú és frekvenciájú hullámokra bontják fel. Ezek a modellek leírják a hullámzást alakító és létrehozó folyamatokat, a hullámenergia terjedését, időbeli változását, a különböző frekvenciák és terjedési irányok közötti nemlineáris kölcsönhatásokat.
A Balaton esetében szél keltette hullámok ugyan nem lesznek több méteresek, ám jelentőségük nagy, hiszen a kis vízmélység miatt, azok hatása könnyen elérheti a mederfeneket. A Balaton hullámzásának részletes leírására ezért egy spektrális hullámzásmodell felállítását igyekszem TDK munkám során elvégezni, amivel vizsgálni lehet a hullámmező kifejlődését, térbeli változékonyságát. Mindehhez egy 2018-as mérési kampány szolgáltatja a szükséges mérési adatokat, amikor a szokásos meteorológiai állapotváltozók mellett egyidejűleg mértük a szél-csúsztatófeszültséget egy örvény-kovariancia állomással, illetve a hullámzást egy mederfenékre telepített akusztikus hullámzásmérővel.
A kutatás során tehát felállítok és kalibrálok egy spektrális hullámzás modellt és bemutatom egy széleseményen keresztül a hullámzást leíró statisztikák és a hullámspektrum térbeli eloszlását, illetve hogy mennyire befolyásolja azt a lokálisan mért szél. Mennyiben módosítja a hullámzás alakulását, ha tóközepi vagy parti szélmérés alapján szimulálják a hullámzást? Vizsgálni kívánom, hogy elegendő-e egy tóközepi állomáson mért szélsebességgel meghajtani a modellt, valamint, hogy a szél térbeli változékonysága mekkora eltérést eredményez a hullámspektrumban, illetve a különböző hullámzást leíró paraméterekben, mint például a hullámtörés vagy éppen a hullámkor eloszlásában.
