Odlesnovanie Amazonie

Táto stránka bola vypracovaná za účelom popisu simulácie odlesňovania v Amazónií

Názov simulácie: Odlesňovanie Amazónie

Predmet: 4IT495 Simulace systémů

Semester: LS 2023/2024

Autor: Veronika Drgová, drgv00

Modelovací nástroj: NetLogo

Definícia problému

Simulácia odlesňovania v Amazónii rieši problematiku ťažby lesa v týchto oblastiach, ktorá je kritická pre ochranu biodiverzity, zmiernenie klimatických zmien, udržanie ekosystémových služieb a podporu trvalo udržateľného rozvoja. Odlesňovanie má vážne negatívne dôsledky na zvieratá a teplotu, čo môže mať ďalekosiahle ekologické a sociálne dopady. Z tohto dôvodu je potrebné zamerať sa na ochranu a obnovu amazonských lesov prostredníctvom efektívnych politík, trvalo udržateľného hospodárenia a zvýšenia povedomia verejnosti o dôležitosti týchto ekosystémov.

Cieľ

Na základe tejto problematiky som si zvolila práve simuláciu, ktorá predstavuje vzťah medzi úrovňou ťažby lesa a jej vplyv na zvieratá či teplotu v oblasti a predstavuje rôzne scenáre, ktoré sa môžu v budúcnosti odohrať na základe doteraz zistených poznatkov o odlesňovaní.

Metóda

Pre rešienie tejto simulácie bolo zvolené modelovanie založené na agentoch, pomocou programu NetLogo. Vďaka tomuto prístupu je možné sledovať interakciu medzi lesom a zvieratami, vrátane jeho vplyvu na teplotu a taktiež sledovať regeneráciu pôdy. Alternatívne techniky, ako sú matematické modely alebo laboratórne experimenty, by neboli schopné tak ľahko zohľadniť túto zložitú interakciu a variabilitu v prírodnom prostredí.

Model

Model simuluje pokrytie Amazónie lesnou pôdou ako aj jej pomer odlesňovania, regenerácie a premenu na úrodnú pôdu v čase v rôznych intenzitách. A taktiež prežitie zvierat žijúcich v Amazonskom pralese na základe 2 kľúčových faktorov: teploty a intenzity odlesňovania. Jednotlivé zvieratá sú reprezentované agentom, ktorého zdravie je ovplyvnené podmienkami prostredia. Zvieratá v Amazonskom pralese by neboli schopné prežiť pri priemernej teplote, ktorá by prekročila 40 stupňov a taktiež podľa výpočtu SAR by pri odlesnení 3,94% povrchu zahynulo 1% zvieracej populácie.

Úroveň odlesňovania je reprezentovaná pomocou globálnej premennej, a tak môže byť nastavená užívateľom prostredníctvom posuvníkov, na základe optimizmu scenára, ktorý sa môže udiať. Simulácia skúma možnosť scenárov na prípadných 100 rokov od začiatku odlesňovania (1 tick prezentuje 1 rok), kde priemerné odlesnenie počas jedného roka môže byť v rozmedzí 1 – 4%, ktoré vyplývajú z aktuálnych údajov o priemernom odlesňovaní v Amazónií.

Úroveň obnovy lesa je na základe doposiaľ získaných zdrojov a preštudovaných analýz v priemere odhadovaná na 1,2% ročne, na ktorú sme nastavili aj pre ukážkovú simuláciu.

Úroveň premeny lesa na úrodnú pôdu bola odhadovaná na 0,5% pôdy z odlesnenej pôdy ročne.

Zvyšujúca teplota závysí od miery odlesňovania kde podľa zistených dát je pri priemernom odlesňovaní (cca 2% deforestation-rate), teplota ročne stúpne o 0,5 stupňa celzia.

Obrázok 1 – pohľad na celé používateľské rozhranie

Obrázok 1 - Predstavuje zalesnenú oblasť. Časť, ktorá je zalesnená stromami a prestavuje zdravý prales v Amazónií môže nadobudnúť rôzne stavy:

• Zelená: predstavuje živé stromy
• Hnedá: predstavuje odlesnené stromy
• žltá: predstavuje časti, ktoré boli premenené na úrodnú pôdu

- Na zelenej oblasti sa nachádzajú žijúce zvieratá (zobrazené oranžovou), ktoré môžu obývať len zelené plochy (so zdravým porastom) - "setup" button predstavuje nastavenie simulácie na začiatok - "go" button predstavuje 1 krok/tick simulácie, ktorý v našom prevedení znázorňuje 1 rok života v Amazonskom pralese - "start-simulation" predstavuje 100 krokov/tickov v simulácií, 100 rokov života v Amazonskom pralese - "deforestation-rate" slider, vďaka ktorému je možné si nastaviť rôzne scenáre na základe priemeru doposiaľ zisteného priebehu odlesňovania v Amazónií od najviac pozitívneho po najpesimistickejší

Dáta

Nastavenie zdrojových dát pre simuláciu prebehlo na základe získaných zdrojov z doposiaľ skúmaného odlesňovania v Amazónií. • 1 ticks prezentuje 1 rok v procese odlesňovania v našej simulácie z Amazónie. (v simulácií krok „GO“)

• 100 tickov (v simulácií prezentuje button „start-simulation“)

• Teplota: sa zvýši o 0,5 °C pri odlesnení 2% z celkovej pôdy 1

• Priemerné odlesňovanie v %( nastavenie scenárov): 1% - 4,5% za rok 2

• Priemerná obnova lesa v %: 1,2% za rok 3

• Priemerná premena lesa na úrodnú pôdu: 0,5% (odhadovaná) 4

• Priemerné úmrtie zvierat z dôvodu odlesňovania: 3.94% odlesňovania spôsobí 1% straty živočíchov žijúcich v danej oblasti (výpočet SAR) 5

Výsledky

Zo simulácie vyplýva, že vzťah medzi teplotou a úrovňou odlesňovania je veľmi blízky a tieto konštanty sa navzájom neustále ovplyvňujú ako aj samotné obývanie oblasti zvieratami.

Obrázok 2 – pohľad na výsledky pri pozitívnom scenári odlesňovania v časovom úseku 100 rokov

Pri najnižšom možnom priemernom odlesňovaní (1% ročne) by trvalo 43 rokov, kým by vymreli všetky zvieratá v danej oblasti a teplota by pri takomto odlesňovaní za 100 rokov dosiahla v priemere 29 °C a zo zalesnenej oblasti by zmizlo 40% celkového lesného porastu.

Obrázok 3 – pohľad na výsledky pri stredne pozitívnom scenári odlesňovania v časovom úseku 100 rokov

Pri vyššej úrovni odlesňovania 2% ročne, by vymreli všetky zvieratá v oblasti už po 35 rokoch a po sto rokoch takého odlesňovania by bola priemerná teplota na konci takéhoto obdobia v priemere 33 °C a z celkového lesného porastu by zmizlo viac než 60%.

Obrázok 3 – pohľad na výsledky pri pesimistickom scenári odlesňovania v časovom úseku 100 rokov

Pri najvyššej miere odlesňovania by už v priebehu 9 rokov zahynula alebo by bola z oblasti vyhnaná viac než polovica živočíchova po 24 rokoch by už v danej oblasti neprežil žiaden živočích. Teplota by sa po 100 rokoch zvýšila na 38 °C a zmizlo by 80% pralesu.

Záver

Simulácia podčiarkuje vážny vplyv odlesňovania na ekosystém amazonského dažďového pralesa a zdôrazňuje naliehavú potrebu účinných stratégií ochrany. Odlesňovanie vedie k výraznému zvýšeniu teploty a strate biodiverzity, čo ohrozuje prežitie zvierat a celkové zdravie ekosystému. Postupy a politiky udržateľného riadenia sú rozhodujúce pre zmiernenie týchto účinkov a zachovanie amazonského dažďového pralesa pre budúce generácie.

Simulácia avšak nezohľadňuje všetky možné faktory, ktoré vplývajú na samotné odlesňovanie ako napríklad zmeny počasia či požiare a tak by bolo možné v danej problematiku preskúmať hlbšie súvislosti medzi jednotlivými vplyvmi na dané odlesňovanie v oblasti. Avšak je zrejmé , že jeden z hlavných faktorov spôsobujúci danú problematiku je práve ľudský faktor a tak je dôležité upozorňovať na toto úzke prepojenie odlesňovania s globálnym otepľovaním a uvedomovať si aké malé rozdiely v úrovni odlesňovania môžu spôsobovať zásadné rozdiely na jej dopad na globálne otepľovanie z hľadiska časového rámcu.

Kód modelu

File:Amazonie drgv00.nlogo

Reference

[1] al., J. S. (16. 3 1990). www.science.org/doi/10.1126/science.247.4948.1322. Načteno z science.org: https://www.science.org/doi/10.1126/science.247.4948.1322

[2] Dominguez, D., Barriuso Pastor, J., Pantoja-Díaz, O., & González-Rodríguez, M. (2023). www.mdpi.com/2071-1050/15/20/15152. Načteno z www.mdpi.com: https://www.mdpi.com/2071-1050/15/20/15152

[3] Global forest watch. (2024). www.globalforestwatch.org/. Načteno z www.globalforestwatch.org: https://www.globalforestwatch.org/

[4] William E Magnusson, O. P. (1999). www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378112798004186. doi:https://doi.org/10.1016/S0378-1127(98)00418-6