Obrana doktorskog rada :: Marko Reljić, mag. ing. agr.

Modeliranje pojavnosti i intenziteta zaslanjivanja voda unutar hidromeliorirane riječne delte senzorskim monitoringom (Modeling the occurrence and intensity of water salinity in a hydromeliorated river delta by sensor monitoring)
21.3.2024. u 9:00 sati, Velika vijećnica Sveučilišta u Zagrebu Agronomskog fakulteta (VI. paviljon)

Mentori doktorskog rada:

• prof. dr. sc. Davor Romić, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• izv. prof. dr. sc. Marina Bagić Babac, Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva

Povjerenstvo za obranu doktorskog rada:

• izv. prof. dr. sc. Monika Zovko, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• prof. dr. sc. Gabrijel Ondrašek, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• prof. dr. sc. Vedran Mornar, Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva

Sažetak doktorskog rada:
Klimatske promjene, u prvom redu globalni porast prosječne razine mora uvjetuje intenzifikaciju intruzije morske vode u priobalne vodonosnike i površinske vodene tokove čime su posebno ugrožena nizinska područja riječnih delti. Za donošenje pravovremenih odluka i gospodarenje vodama i tlima u osjetljivim agroekosustavima riječnih delti nužna je uspostava sustava monitoringa. Klasični sustavi monitoringa koji podrazumijevaju uzorkovanje vode i laboratorijska ispitivanja sve češće se unaprjeđuju kontinuiranim in-situ sustavima primjenom različitih senzora. Za razliku od klasičnog monitoringa koji je važan za karakterizaciju kakvoće voda i detekciju dugoročnih trendova i sezonalnosti, in-situ kontinuirani monitoring visoke vremenske rezolucije omogućava kvantifikaciju ekstrema, kratkoročnih trendova i unutar dnevne varijabilnosti. Stoga su ciljevi istraživanja bili : i) usporediti pokazatelje zaslanjenosti izmjerene in-situ senzorima i klasičnim metodama monitoringa te ii) na temelju podataka dobivenih in-situ kontinuiranim monitoringom visoke vremenske frekvencije procijeniti utjecaj prirodnih i antropogenih čimbenika na zaslanjivanje površinskih i podzemnih voda riječne delte. Istraživanje je provedeno u dolini rijeke Neretve na dvije lokacije, Vidrice i Luke. Na obje lokacije instalirane su višeparametarske sonde za mjerenje električne vodljivosti ECw u površinskim i podzemnim vodama. Za monitoring vlažnosti i EC tla instalirani su FDR senzori do dubine 1 m na svakih 25 cm. Prikupljanje meteoroloških podataka omogućeno je automatskom agrometeorološkom stanicom instaliranom na lokaciji Vidrice. Svi podaci prikupljani su u visokoj vremenskoj rezoluciji (15 min-60 min ovisno o pokazatelju). Analizom višegodišnjeg seta podataka o kakvoći voda prikupljenih klasičnim monitoringom te jednogodišnjeg seta in-situ kontinuiranih mjerenja utvrđene su statistički značajne razlike u ECw površinskih i podzemnih voda na i između pojedinih lokacija. Utvrđene razlike posljedica su prirodnih i antropogenih čimbenika specifičnih za pojedinu lokaciju, a koji su detektirani in-situ kontinuiranim monitoringom. Usporedbom provedenih mjerenja nisu utvrđene statistički značajne razlike vrijednosti ECw dobivene klasičnim i in-situ monitoringom, a niske vrijednosti pogrešaka utvrđene su u površinskoj i podzemnoj vodi na lokaciji Luke te površinskoj vodi na lokaciji Vidrice. Prikupljeni podaci u satnoj i dnevnoj vremenskoj rezoluciji korišteni su za razvoj prognostičkih modela strojnog učenja i vremenskih serija. Korištenjem satnih ulaznih podataka bolje performanse pokazao je model XGB u odnosu na model MLR. Pouzdane tjedne prognoze s niskim vrijednostima pogrešaka MAE i RMSE postignute su u površinskoj vodi na lokaciji Vidrice, dok su pouzdane prognoze do mjesec dana unaprijed postignute u površinskoj vodi na lokaciji Luke i podzemnim vodama na lokacijama Vidrice i Luke. Primjenom dnevnih ulaznih podataka najbolje prognostičke performanse pokazao je ARIMA model, a najmanje pogreške utvrđene kod tjedne prognoze. Razvijeni i testirani predikcijski modeli satnih i dnevnih vrijednosti ECw mogu se koristiti za pouzdano kratkoročno predviđanje stupnja zaslanjenosti površinskih i podzemnih voda na odabranim lokacijama u hidromelioriranoj riječnoj delti. Rezultati provedenog istraživanja mogu poslužiti kao smjernice u planiranju načina gospodarenja vodama i tlima u ugroženim agroekosustavima kao što su riječne delte koje su pod izravnim i neprestanim pritiskom klimatskih promjena, u prvom redu podizanja razine mora i njegove intenzivnije intruzije u priobalna područja.

Ključne riječi: intruzija, zaslanjivanje, monitoring, senzori, modeliranje, strojno učenje, ARIMA