Vrednotenje vpliva prestrezanja padavin na erozijo tal

V okviru raziskovalnega projekta bodo tri raziskovalne organizacije, in sicer Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani (UL FGG), Gozdarski inštitut Slovenije (GI) in Tehniška Univerza na Dunaju (TUW) združile znanje in izkušnje na področju prestrezanja in erozivnosti padavin ter ga uporabile za uspešno izvedbo raziskovalnega projekta. Glavni cilj projekta je nadgradnja znanja o prestrezanju padavin različne vegetacije in vplivu prestrezanja na erozivnost padavin na podlagi visoko frekvenčnih meritev na že obstoječih raziskovalnih ploskvah. Znanje o tej tematiki bo še posebej pomembno v prihodnosti, ko lahko zaradi podnebnih sprememb pričakujemo še pogostejše in intenzivnejše padavinske dogodke z veliko erozivnostjo. Raziskave prestrezanja padavin so pomembne tako v naravnih kot urbanih okoljih. Urbana drevesa s prestrezanjem padavin zmanjšujejo površinski odtok, vplivajo na izhlapevanje in infiltracijo zadržane vode, zmanjšujejo CO2 ipd. Zaradi vsega naštetega bi jih v prihodnosti lahko pogosteje uporabljali kot del zelene infrastrukture. V naravnih okoljih pa je prestrezanje padavin in s tem erozivnost padavin eden najpomembnejših parametrov erozije tal, ki ima lahko, med drugim, negativne vplive na kmetijstvo zaradi izgube rodovitnih tal. Na področju prestrezanja padavin in erozivnosti pa je zaradi različnih tipov vegetacije in njihovih unikatnih lastnosti ter vpliva sezonskosti še vedno odprtih veliko znanstvenih vprašanj.

Za dosego ciljev raziskovalnega projekta bomo izvajali obsežne terenske meritve na treh različnih raziskovalnih ploskvah, in sicer dveh v urbanem okolju Ljubljane in eni v pretežno kmetijskem porečju v Spodnji Avstriji. Izbira teh treh lokacij bo omogočila nadgradnjo obstoječega raziskovalnega dela in povezavo znanja in izkušenj vseh treh partnerjev. Na obeh lokacijah v Ljubljani imajo drevesa pomembno vlogo kot del zelene infrastrukture. UL FGG že izvaja meritve v urbanem parku, kjer merimo posamezne elemente prestrezanja padavin pod dvema drevesnima vrstama, kjer se krošnje dreves ne prekrivajo. GI pa že izvaja meritve v mešanem urbanem gozdu. V okviru projekta bomo na obeh lokacijah dodatno merili še mikrostrukturo dežnih kapljic (DSD) nad in pod drevesnimi krošnjami z uporabo optičnih disdrometrov. Ker je prestrezanje padavin odvisno od številnih dejavnikov, bomo vzporedno na obeh ploskvah merili tudi meteorološke (npr. temperaturo zraka, veter) in vegetacijske spremenljivke (npr. indeks listne površine) v različnih letnih časih. V porečju v Spodnji Avstriji se do sedaj meritve prestrezanja padavin niso izvajale. Izvajajo pa meritve padavin in meteoroloških spremenljivk. Prav tako že izvajajo tudi intenzivne meritve sedimentov. V sklopu projekta bodo dodali še meritve mikrostrukture dežnih kapljic (DSD) s pomočjo optičnih disdrometrov nad in pod izbranimi poljedelskimi rastlinami ter klasične meritve prestreženih padavin.

Na podlagi pridobljenih podatkov in obsežnih analiz bomo poskušali odgovoriti na številna še odprta znanstvena vprašanja kot npr. kakšen je vpliv različnih meteoroloških spremenljivk na mikrostukturo padavin in prepuščenih padavin v različnih klimatskih pogojih, kakšen je vpliv procesa prestrezanja padavin na DSD prepuščenih padavin pad različnimi vrstami vegetacije (npr. listavci, iglavci, poljedelske rastline) v različnih fenofazah, kakšen je vpliv procesa prestrezanja padavin na erozivno moč dežnih kapljic. Sodelovanje raziskovalcev vseh treh partnerjev in primerjava rezultatov analiz visoko frekvenčnih meritev v različnih naravnih pogojih v smislu klime, vegetacije in zemljine je zagotovo inovativni raziskovalni pristop.

Ključni cilji:

Ključni cilji raziskovalnega projekta so:

• Identificirati vpliv različnih meteoroloških spremenljivk (npr. količine, intenzitete in trajanja padavin, hitrosti in smeri vetra, temperature zraka, vlažnosti zraka) na DSD padavin na odprtem in prestreženih padavin v različnih klimatskih pogojih. V ta namen bodo v sklopu projekta na eksperimentalnih ploskvah/porečjih v Sloveniji in Avstriji izvedene simultane in visoko frekvenčne (1-minutni časovni korak) meritve meteoroloških spremenljivk in mikrostukture (DSD) padavin nad in pod vegetacijo.
• Identificirati vpliv prestrezanja padavin različnih vrst vegetacije (različnih vrst dreves in poljščin) na DSD prepuščenih padavin v različnih sezonah oz. fenofazah. V ta namen bodo v sklopu projekta na eksperimentalnih ploskvah/porečjih v Sloveniji in Avstriji izvedene simultane in visoko frekvenčne (1-minutni časovni korak) meritve mikrostrukture (DSD) padavin nad in pod dvema vrstama dreves, in sicer breze (Betula pendula Roth.) in črnega bora (Pinus nigra Arnold), nad in pod drevesi urbanega mešanega gozda, kot tudi nad in pod izbranimi poljščinami (npr. koruze, pšenice, ječmena).

Identificirati vpliv procesa prestrezanja padavin na erozivnost dežnih kapljic, kot eno od najpomembnejših vplivnih faktorjev na erozijo tal. V ta namen bodo v sklopu projekta narejene primerjave vpliva prestrezanja padavin na DSD prepuščenih padavin pod poljščinami (eksperimentalno porečje v Spodnji Avstriji) in pod drevesi (dve eksperimentalni ploskvi v Ljubljani, Slovenija) in s tem na erozijo tal.

Delovni sklopi

Delo na raziskovalnem projektu bo razdeljeno na naslednje štiri delovne sklope (DS-je):

DS1: Upravljanje projekta in koordinacija

Cilj tega delovnega sklopa je zagotoviti, da bodo zastavljeni cilji projekta uresničeni. S tem namenom bomo takoj po začetku projekta določili podroben časovni načrt predvidenih aktivnosti, namestili bomo merilno opremo, organizirali delo (npr. monitoring, analiza podatkov, modeliranje) in srečanja partnerjev, pripravo poročil in izvedbo diseminacije. V okviru upravljanja projekta bomo skrbeli tudi za ustrezno finančno konstrukcijo stroškov s pomočjo projektnih pisarn vseh treh sodelujočih institucij.

DS2: Meritve in podatkovna baza

Drugi delovni sklop bo obsegal meritve in vzpostavitev projektne podatkovne baze, ki jo bomo uporabili v naslednjem delovnem sklopu. Merilna oprema, ki jo projektni partnerji trenutno uporabljajo na svojih raziskovalnih ploskvah/porečjih (raziskovalna ploskev v urbanem parku in v urbanem gozdu v Ljubljani ter raziskovalno porečje v Spodnji Avstriji. Izbira treh raziskovalnih ploskev/porečij nam bo omogočala nadgradnjo trenutnega raziskovalnega dela in povezavo znanja ter izkušenj vseh treh projektnih partnerjev.

DS3: Modeliranje in analize

Poudarek DS3 bo na računalniškem modeliranju in analizi meritev, pridobljenih v okviru projekta (DS2) z uporabo naprednih raziskovalnih metod, primerjalnega pristopa ter povezave znanja in interdisciplinarnih izkušenj članov projektne skupine iz preteklih raziskav in projektov.

DS4: Sinteza in diseminacija

Pridobljene meritve, rezultate analiz, razvite metode in modele ter ostale ugotovitve, pridobljene v okviru raziskovalnega projekta, bomo predstavili v vsaj 4 mednarodnih znanstvenih revijah s področja hidrologije, gozdarstva in agronomije z visokimi faktorji vpliva. Dodatno bodo rezultati projekta predstavljeni tudi v vsaj 4 nacionalnih znanstvenih ali strokovnih publikacijah. Rezultati bodo predstavljeni tudi na vsaj 4 mednarodnih (npr. EGU, IUFRO) in domačih konferencah. Hkrati pa bomo za učinkovitejšo diseminacijo rezultatov poskrbeli tudi z objavami na različnih socialnih omrežjih, kjer bo poudarek na informiranju splošne javnosti.