Az EU FP6 NitroEurope (2006–2011) programban 69 intézmény vett részt. A cél a különböző ökoszisztémák (mezőgazdasági területek, legelők, vizes élőhelyek, erdők) nitrogénforgalmának meghatározása volt európai léptékben (Sutton et al., 2011). Magyarországról 4 intézmény: az Erdészeti Tudományos Intézet (ERTI), a Szegedi Tudományegyetem (SZTE), a Szent István Egyetem (SZIE) és az ELTE Meteorológiai Tanszéke kapott meghívást a programba. Az ELTE Meteorológiai Tanszék részt vett a bugaci mérőhely kialakításában és a nyomanyag mérések feldolgozásában. Elsőként a bugacpusztai NOx mérések kiértékelésével foglalkozunk, majd a NitroEurope program keretében végzett dániai expedíciós mérések eredményeiről számolunk be.

Tizenhárom európai mérőhelyen folytak a nitrogén-mérleg minden komponensére kiterjedő mérések. Ezek közül az egyik mérőhely a természetközeli gazdálkodást reprezentáló bugaci homokpuszta gyep volt. A légköri nyomgázok közül az ammónia mellett folyamatosan mértük az O₃, NO és az NO_x koncentráció profilját. Az O₃, NO, NO_x mérése a 0,4-3,5 m-es rétegben történt 2006 és 2010 között (az 1. ábrán a levegőminta beszívócsöveit látjuk). A HORIBA gyártmányú mérőműszerek egy zárt – mobil klímával ellátott – faházban voltak elhelyezve. Az egyforma hosszúságú tefloncsöveket a logaritmikushoz közeli koncentráció-profil feltételezésével helyeztük el 0,4 m; 1,1 m; 2,1 m és 3,5 m magasságban. Az egyes mérési szinteket 5 perces időközönként váltotta egy szeleprendszer órás ciklusban, amit egy Campbell 21X mérésadatgyűjtő vezérelt. A felszíni energiamérleg komponenseket és a meteorológiai állapothatározókat 30 perces átlagolási idővel mérték a SZIE munkatársai. A turbulencia karakterisztikákat (u_*, T_*, L) a CSAT3 ultrahang (vagy szonikus) anemométer adataiból nyertük (Nagy et al., 2007). A térfogatáram és az egyforma hosszú teflon csöveken áthaladó levegő útját figyelembe véve az első két perc mérési adatait nem vettük számításba az egyes szintek koncentráció értékeinek a meghatározásakor (kb. ennyi idő szükséges ahhoz, hogy a rendszer átmosódjon). Az eredmények közül az NO_x koncentrációk, a koncentráció gradiensek, illetve a Monyin–Obuhov-féle hasonlósági elmélet alapján meghatározott fluxusok meneteit mutatjuk be (2. ábra).

Jól látszik i) a koncentrációk jellegzetes évi menete (nyári minimum, téli maximum), ii) az évek közötti változékonyság, illetve iii) a gradiensek és így a fluxusok meghatározásában rejlő bizonytalanság (az egyes alrétegek fluxusaiból számított medián, illetve az alsó (0,4-1,1 m) réteg alapján számított fluxusok közötti nagy eltérés). A legnagyobb NOx fluxusokat nyáron, illetve nappal mérhetjük. Az interkvartilis félterjedelem nagy értékei a napok közötti változékonyságról, illetve a gradiens módszer alkalmazásának korlátairól tájékoztatnak. Az eredmények csak nagyságrendi becslésekre alkalmazhatók (Weidinger et al., 2011).

A hazai mérések mellett meghívást kaptunk a tájléptékű nitrogénmérleg modellezéshez kapcsolódó dániai NitroEurope expedíciós mérési programra 2009 tavaszán. A mérés a Bjerringbro várostól délre Sahl községtől nem messze (Közép-Jutland régió) egy mezőgazdasági területen zajlott, ahol nagyrészt repcét, búzát és árpát termesztettek. A cél egy komplex mezőgazdasági terület (szántóterületek, farm, állattartó telepek, kis vízfolyások, rét, erdő) nitrogén-mérlegének vizsgálata volt, figyelembe véve a trágyázás hatását, a talajba és a területen átfolyó patakba jutó nitrogénkomponensek mennyiségét.

A nemzetközi együttműködésben zajló programban mezőgazdák, ökológusok és környezettudományi szakemberek dolgoztak közösen meteorológusokkal és fizikusokkal. Az ELTE Meteorológiai Tanszékének (Weidinger Tamás, Bordás Árpád PhD hallgató) és a Szegedi Tudományegyetem Optikai és Kvantumelektronikai Tanszéke Fotoakusztikus Kutatócsoportjának (Bozóki Zoltán és Pogány Andrea) tagjaiból álló magyar csapat egy gabona és egy repcetábla határán mérte a meteorológiai állapotjelzők mellett a sugárzási mérleg komponenseket (rövid és hosszú hullámú és PAR), a talaj energiaforgalmát (talajhőmérséklet, nedvesség, talajba jutó hőáram), továbbá a hőmérséklet, nedvesség és a szélsebesség értékét 2 szinten, valamint a 3D áramlási mező és a hőmérséklet fluktuációit (10 Hz) egy Metek USA-1 ultrahang anemométerrel (3. ábra). Végeztünk N₂O és CO₂ talajfluxus méréseket is statikus és dinamikus talajkamrákkal (Pogány et al., 2010b, Schelde et al., 2012). Az ammónia koncentrációt 3 szinten mértük a Szegedi Tudományegyetemen kifejlesztett fotoakusztikus berendezéssel. (Pogány et al., 2010a).

Eredményeink közül – a tanszéki részvétel gerincét adó – felszíni energiamérleg komponensek napi meneteit szemléltetjük (4. ábra). A felszíni energiamérleg egyenlet:

Rn = H + LE+ G + D ,

ahol a szokásos jelölések szerint Rn a sugárzási egyenleg, H a szenzibilis hőáram, LE a latens hőáram, G a talajba jutó hőáram, D az energiamérleg lezárási bizonytalansága.

A gradiens módszerrel számított fluxusok meghatározásához (Weidinger et al., 2000) ismernünk kell az egyes szélirányokhoz (szektorokhoz) tartozó kiszorítási rétegvastagságot, hiszen a repce magassága 0,8 m volt, míg a gabonáé 0,1 m, s az állomány az expedíció végén záródott. A 8 szélirányban az ultrahang anemométerrel, illetve a gradiens módszerrel meghatározott momentum és szenzibilis hőáram négyzetes hibájának minimalizálásával számítottuk ki a kiszorítási rétegvastagságot. Ennek ismeretében a specifikus nedvesség gradiens felhasználásával határoztuk meg a latens hőáramot, s vizsgáltuk az energiamérleg lezárási tagját. A latens hőáram direkt meghatározására nem állt rendelkezésre mérőműszer. A teljes időszakra a lezárási hiba a szenzibilis és a latens hőáram összegének és a rendelkezésre álló energiának hányadosa 0,77-nek adódott, ami elfogadható. Az egyes 15 perces időszakokra számított lezárási hiba azonban napközben jelentősen meghaladhatja a 100 W/m² értéket is (Kiss, 2010). Mérési eredményeink bekerültek a NitroEurope adatbázisba.