Цифровой двойник позволяет точно моделировать лесные ландшафты на 100 лет вперёд

Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) подчёркивают, что будущим лесным экосистемам придётся справляться с условиями, сильно отличающимися от сегодняшних, поэтому необходим стратегический подход к управлению лесами. Команда разработала iLand — модель-симулятор, способную вычислять долгосрочное развитие крупных лесных ландшафтов вплоть до отдельных деревьев, включая такие нарушения, как нашествия короедов или лесные пожары.

По словам профессора динамики экосистем и управления лесами Руперта Зайдла, современные лесные экосистемы плохо адаптированы к будущим климатическим условиям. В ближайшие десятилетия они могут подвергнуться усиленному давлению из-за нехватки воды и насекомых-вредителей. Поэтому важно использовать меры, такие как лесовосстановление на нарушенных территориях, для стратегического подбора видов деревьев с учётом будущих изменений.

Экспериментальные исследования часто дают лишь ограниченные ответы, так как охватывают лишь малый отрезок времени по сравнению с веками развития экосистем. Для закладки основ лесов будущего сегодня необходимы более комплексные инструменты.

Создание портфеля деревьев с помощью цифрового двойника

Исследователи используют ландшафтные имитационные модели — программное обеспечение, создающее цифровое отражение реальности. Команда Зайдла и Вернера Раммера разработала такую модель: iLand может создавать цифрового двойника различных лесных ландшафтов и рассчитывать их долгосрочное развитие при разных климатических сценариях (например, при постоянном климате, потеплении на 1°C или на 4.8°C).

Исследование опубликовано в журнале Ecological Modelling. Ранее «Data Article» была опубликована в Data in Brief.

В отличие от других моделей, которые рассматривают отдельные древостои площадью в несколько гектаров, iLand позволяет моделировать динамическое взаимодействие между отдельными деревьями или между деревьями и, например, короедами на протяжении десятилетий и веков — и на больших площадях до 100 000 гектаров (целые национальные парки).

Высокое разрешение модели позволяет детально симулировать меры по управлению лесом. Например, можно рассчитать, как вырубка или посадка определённых видов деревьев влияет на остальной лес, или какой портфель видов поглощает больше всего CO₂ и быстро наращивает биомассу для использования в качестве сырья. Также можно моделировать экстремальные события: пожары, бури или засухи.

Открытость для дальнейшего развития

Команда работает над iLand и его постоянным развитием уже 12 лет. Модель использовалась более чем в 50 исследованиях различных научных учреждений.

«Мы можем моделировать 150 видов деревьев в нашем цифровом лесу и расширили модель для использования на трёх континентах», — говорит Раммер. Модель открыта для доработки и адаптации под нужды других исследователей, чтобы как можно больше учёных могли использовать iLand в своей работе.