Kahden vesivaraston malli kuvaa metsämaan vesipitoisuuden vaihtelua
Tapio Linkosalo, Metla
ROMUL -hajotusmalli kuvaa karikkeen hajotusta erikseen metsämaan
humus- ja mineraalimaan kerroksissa, mutta mallin tapa kuvata maan
vedenpidätysominaisuuksia gravimetrisen vesipitoisuuden avulla
tekee mallin käytöstä hankalaa, sillä
vesipitoisuuden kuvaaminen gravimetrisesti on vaikeasti
yleistettävissä, ja vesipitoisuuden laskenta vesimalleissa
luontevasti käytettävistä volumetrisista muuttujista on
vaikeaa. Tässä tutkimuksessa kehitettiin yksinkertainen
vesimalli, joka kuvaa erikseen veden dynamiikkaa humuksessa ja
mineraalimaassa, pohjautuu vesitaseen volumetriseen esitykseen, ja
muokattin ROMUL-hajotusmallia niin että se toimii volumetrisilla
maan vesipitoisuusparametreilla.
Vesimalli kuvaa maan vesivarastoa kahtena varastona, humuskerrokseen ja
mineraalimaahan sitoutuneena vetenä. Mallin vesidynamiikan
perusperiaatteet ovat:
- Sadanta ja lumen sulaminen täyttävät humuskerrosta
kuvaavaa varastoa
- Humuskerroksen varaston täyttyessä ylivuoto valuu
kivennäismaata kuvaavaan varastoon
- Kivennäismaan varaston ylivuoto on valuntaa pois
metsämaasta
- Tämän lisäksi vesi siirtyy varastojen
välillä kapillaarisesti kosteammasta kuivempaan
- Evapotranspiraatio tapahtuu molemmista varastoista, kuitenkin
pääosin humuskerroksesta.
Malli sovitettiin SMEAR II mittausasemalla Hyytiälässä
mitattuihin maan vesipitoisuuksiin, meteorologisiin muuttujiin
sekä Eddy-kovarianssilla mitattuihin evapotranspiraatioihin. Malli
kuvaa hyvin maaveden vaihtelua, erityisesti se toistaa uskottavasti
maaveden dynamiikan eri maakerroksissa.
ROMUL-mallissa maan vesipitoisuus ohjaa hajotusnopeutta erityisten
kerroinfunktioiden avulla, ja nämä funktiot on parametrisoitu
maan gravimetrisen vesipitoisuuden suhteen. Taannoisessa
tutkimuksessaan Pumpanen ym. (2003) kehittivät kuvaamaan
maahengityksen hiilidioksidivuota funktiot, joissa
selittävänä muuttujana oli maan
vesimäärän suhde huokostilavuuteen. Tämä
muuttuja on helppo konvertoida volumetriseksi tilavuudeksi, ja koska
toisaalta hiilidioksidivuon ja hajotusnopeuden välillä
voidaan olettaa olevan selkeä riippuvuus, sovellettiin
tässä tutkimuksessa Pumpasen yhtälöitä ja
muokattiin niistä uudet hajotusnopeusfunktiot ROMUL-malliin.
Lopuksi esitetään tuloksia vesimallin ja ROMUL-hajotusmallin
toiminnasta eri olosuhteissa.
Linkosalo-Mallitusseminaari 2012 - uusi maavesimalli.pdf