Dopad války na sklizeň obilnin a luskovin na Ukrajině

Název simulace: Analýza Dopadů Faktorů na Zemědělskou Produkci

Autor: Yuliia Potip

Typ modelu: Systémová dynamika

Modelovací nástroj: Vensim

Definice problému

Válka představuje vážný a zásadní zásah do socioekonomických struktur společnosti, který má dalekosáhlé dopady na všechny sektory, včetně zemědělství. V konfliktních zónách je zemědělská produkce často vážně narušena, což má za následek nedostatek potravin, ztrátu příjmů pro farmáře a vážné ekonomické a sociální důsledky pro celou společnost. Cílem této simulace je analyzovat a předpovědět vliv války na zemědělskou produkci s použitím systémové dynamiky. Model se zaměřuje na kvantifikaci dopadů války na oseté plochy, sklizeň, objem produkce a odbyt obilí. Simulace má za cíl poskytnout důležité vhledy, které mohou pomoci v plánování humanitární pomoci, obnově zemědělské infrastruktury a strategiích pro zajištění potravinové bezpečnosti v postkonfliktních oblastech.

Metoda

Pro simulaci dopadů války na zemědělskou produkci byl vybrán Vensim, což je software pro modelování systémové dynamiky. Tento nástroj umožňuje komplexní modelování feedbackových smyček a dynamických vztahů mezi různými proměnnými, což je klíčové pro pochopení interakcí v rámci zemědělských systémů ovlivněných válkou.

Model

Model je strukturován tak, aby zahrnoval klíčové proměnné ovlivňující zemědělskou produkci v kontextu války, včetně osetých a sklizených ploch, objemu produkce a odbytu obilí. Model také zahrnuje proměnné reprezentující ztráty na plochách, spotřebu osiva a narušení zemědělské produkce.

Data

Simulace zahrnovala následující data:

• Průměrná osetá plocha před válkou: Hodnota, která reprezentuje průměrnou velikost oseté plochy před začátkem simulovaného období, sloužící jako referenční bod pro srovnání a výpočet změn.
• Průměrná sklizená plocha před válkou: Průměrná velikost sklizené plochy před začátkem simulace, používá se k měření změn ve sklizni během simulovaného období.
• Průměrný objem produkce před válkou: Výchozí hodnota celkové produkce obilí před začátkem simulace, která umožňuje srovnání s následnými roky.
• Průměrný odbyt: Průměrné množství obilí prodaného před začátkem simulace, poskytuje základ pro sledování změn v odbytu.

Stálé proměnné, které byly použity pro inicializaci modelu a neměnily se během simulace, zahrnují:

• Spotřeba osiva = 0.2: Tato hodnota udává množství osiva potřebného na jednotku plochy (ha), které je klíčové pro výpočet množství obilí určeného k setí.
• Koeficient ztráty z předchozí oseté plochy = 0.5: Odhaduje ztráty na oseté ploše, které nastanou v důsledku různých faktorů jako jsou škůdci, nemoci nebo nepříznivé klimatické podmínky.
• Koeficient ztráty z předchozí sklizené plochy = 0.05: Představuje ztráty, které se vyskytnou po sklizni, včetně ztrát během uskladnění nebo transportu.
• Výnos na jednotku plochy = 4: Tato hodnota udává, kolik tun obilí je typicky vyprodukováno na jeden hektar oseté plochy.
• Koeficient ztráty při produkci = 0.002: Procentuální vyjádření produkčních ztrát, které nastávají během procesu produkce, například během zpracování nebo při ztrátách spojených s kvalitou produktu.

Proměnné Změny: V rámci simulace zemědělské produkce byly použity specifické vzorce k kvantifikaci a modelování klíčových proměnných: změny oseté plochy, sklizené plochy, produkce, odbytu a narušení produkce. Tato analýza pomáhá porozumět dynamice zemědělského sektoru a plánovat odpovídající strategie.

• Změna oseté plochy (%) = ((Osetá plocha - Průměrná osetá plocha před válkou (2020, 2021))/Průměrná osetá plocha před válkou (2020, 2021))*100 (Vypočtená hodnota ukazuje, o kolik procent se aktuální osetá plocha liší od průměrné oseté plochy před válkou. Kladná hodnota značí nárůst, zatímco záporná hodnota ukazuje pokles.)

• Změna sklizené plochy (%) = ((Sklizená plocha - Průměrná sklizená plocha před válkou (2020, 2021))/Průměrná sklizená plocha před válkou (2020, 2021))*100 (Vypočtená hodnota ukazuje, o kolik procent se aktuální sklizená plocha liší od průměrné sklizené plochy před válkou. Kladná hodnota značí nárůst, zatímco záporná hodnota ukazuje pokles.)

• Změna objemu produkce (%) = ((Objem produkce - Průměrný objem produkce před válkou (2020, 2021))/Průměrný objem produkce před válkou (2020, 2021))*100 (Vypočtená hodnota ukazuje, o kolik procent se aktuální objem produkce liší od průměrného objemu produkce před válkou. Kladná hodnota značí nárůst, zatímco záporná hodnota ukazuje pokles.)

• Změna odbytu obilí (%) = ((Odbyt obilí - Průměrný odbyt obilí před válkou (2020, 2021))/Průměrný odbyt obilí před válkou (2020, 2021))*100 (Vypočtená hodnota ukazuje, o kolik procent se aktuální odbyt obilí liší od průměrného odbytu obilí před válkou. Kladná hodnota značí nárůst, zatímco záporná hodnota ukazuje pokles.)

Proměnná narušení zemědělské produkce:

• Narušení zemědělské produkce (%) = (Změna objemu produkce (%) + Změna odbytu obilí (%))/2 (Tento vzorec je užitečný pro vyhodnocení celkového dopadu vnějších a vnitřních faktorů na zemědělský sektor. Průměrováním změn ve výrobě a distribuci poskytuje tento vzorec holistický pohled na to, jak jsou různé aspekty zemědělského systému ovlivněny)

Statistické modelování v simulaci zemědělské produkce

Cíl statistického modelování

Hlavním cílem statistického modelování v této simulaci bylo kvantifikovat a formálně popsat vztahy mezi klíčovými zemědělskými proměnnými, aby bylo možné přesně předpovídat dopady různých faktorů na zemědělskou produkci. Modelování bylo zaměřeno na zjištění, jak proměnné jako osetá plocha, sklizená plocha a objem produkce reagují na externí a interní změny, včetně narušení způsobeného válkou nebo jinými faktory.

Metodika a výsledky

Statistické modelování bylo provedeno pomocí lineární regrese, která umožnila odhadnout koeficienty pro jednotlivé vztahy mezi proměnnými. Zde jsou klíčové vzorce získané z modelování a jejich význam:

• Sklizená plocha = 1.040 * Oseta plocha - 848.51 (Tento vzorec naznačuje, že sklizená plocha je přibližně 1.040krát větší než osetá plocha, což odráží efektivitu a účinnost zemědělských praxí a technologií, které umožňují získat více sklizně z každého hektaru oseté plochy. Konstanta -848.51 může odrážet základní ztráty nebo náklady, které nejsou přímo úměrné oseté ploše.)

• Objem produkce = 4.387 * Sklizeno + 7377.18 (Vzorec ukazuje, že každý hektar sklizené plochy generuje průměrně 4.387 tun produkce. Přidaná konstanta 7377.18 může reprezentovat základní objem produkce, který je možný díky stávajícím zásobám nebo základní produktivitě, nezávislé na aktuálně sklizené ploše.)

• Odbyt obilí = (−0.000333 × Objem produkce + 50.491) × Objem produkce / 100 (Tento vzorec modeluje odbyt obilí jako funkci objemu produkce, kde změny v objemu produkce mají lineární dopad na odbyt. Koeficient -0.000333 naznačuje mírný pokles odbytu s rostoucím objemem produkce, což může odrážet tržní nasycení nebo sníženou poptávku za vyšších úrovní produkce.)

Ověření Modelu

K ověření přesnosti a spolehlivosti regresních modelů byly použity následující statistické parametry:

• R-squared (R²): Tento koeficient determinace ukazuje, jak dobře regresní model vysvětluje variabilitu závislé proměnné. Vyšší hodnota R² naznačuje, že model lépe odpovídá pozorovaným datům. Například, R² hodnota blízká 1 znamená, že model efektivně vysvětluje většinu variabilit ve sklizené ploše na základě změn v oseté ploše.

• P-hodnoty: Byly použity k určení statistické významnosti jednotlivých koeficientů v modelu. P-hodnota menší než 0.05 indikuje, že daný koeficient má významný vliv na závislou proměnnou.

• Standardní chyba: Poskytuje odhad variability koeficientu, což pomáhá posoudit přesnost odhadů.

Výsledky

Obrázek, zobrazuje schéma systémového modelu, které ilustruje různé proměnné a jejich vzájemné vztahy v kontextu zemědělské produkce. Tento diagram je typický pro modelování systémové dynamiky, kde každý uzel reprezentuje proměnnou nebo proces a šipky ukazují, jak tyto proměnné interagují nebo se navzájem ovlivňují.

Schéma systémového modelu, které ilustruje různé proměnné a jejich vzájemné vztahy v kontextu zemědělské produkce

Z výsledků je patrné, že došlo k výraznému poklesu jak v množství obilí určeného k setí, tak v rozloze oseté plochy. Tento trend může mít vážné důsledky pro produkční kapacitu a může vyžadovat zásahy pro stabilizaci zemědělské produkce. Klesající procentuální změna oseté plochy naznačuje rostoucí problémy, které mohou vyžadovat důkladnou analýzu a strategické plánování pro zlepšení situace.

Výsledky oseté plochy

Tyto grafy naznačují vážný a stále se zhoršující stav ve sklizni obilí. Pokles sklizené plochy může mít významný dopad na produkci obilí, což by mohlo vést k nižší dostupnosti obilovin pro spotřebu nebo export a může mít širší sociálně-ekonomické dopady.

Výsledky sklizené plochy