Лесные пожары уже являются глобальной угрозой. «Но, учитывая, как прогрессирует изменение климата, мы, вероятно, находимся только в начале будущего, которое увидит все больше и больше лесных пожаров», - объясняет Руперт Зайдль, профессор динамики экосистем и управления лесами в горных ландшафтах в TUM.
Во многих местах огонь является частью природной среды, и многие виды деревьев стали естественным образом адаптированы к повторяющимся пожарам. Эти приспособления варьируются от особенно толстой коры, которая защищает чувствительный камбий в стволе от пожара, до конусов некоторых видов сосны, которые открываются только из-за жара огня, что позволяет быстро восстанавливать пораженный лес, пишет «phys.org».
«Взаимодействие между климатом, лесными пожарами и другими процессами в лесной экосистеме очень сложно, и для надлежащего учета различных взаимодействий требуются сложные имитационные модели, основанные на процессах», — объясняет профессор Зайдль. Метод, который был разработан в ТУМ, заключается в использовании искусственного интеллекта для значительного расширения сферы использования этих сложных моделей.
Этот метод предполагает обучение глубокой нейронной сети, чтобы максимально эффективно имитировать поведение сложной имитационной модели. Нейронная сеть учится на основе того, как экосистема реагирует на различные воздействия окружающей среды, но делает это, используя только часть вычислительной мощности, которая в противном случае была бы необходима для крупномасштабных имитационных моделей. «Это позволяет нам проводить пространственное моделирование с высоким разрешением участков леса, которые простираются на несколько миллионов гектаров», — объясняет ученый доктор Вернер Раммер.
Моделирование, выполненное командой ученых, включает в себя моделирование для «Экосистемы Большого Йеллоустоуна», в основе которой лежит всемирно известный Йеллоустонский национальный парк. Эта территория, площадь которой составляет около 8 миллионов гектаров, расположена в Скалистых горах и в значительной степени нетронута.
Исследователи из TUM работали с американскими коллегами, чтобы определить, как различные климатические сценарии могут повлиять на частоту лесных пожаров в этом регионе в 21 веке, и какие участки леса не могут успешно восстанавливаться после лесного пожара.
В зависимости от сценария изменения климата, исследование показало, что к концу века нынешний лесной покров исчезнет в 28-59 процентах региона. Особенно пострадали леса в субальпийской зоне вблизи линии деревьев, где породы деревьев естественным образом менее приспособлены к огню, и районы на Йеллоустонском плато, где относительно плоская топография в основном не способна остановить распространение огня.
Восстановление леса в исследуемом регионе находится под угрозой по нескольким причинам: если пожары станут больше, а расстояния между выжившими деревьями также увеличатся, слишком мало семян попадет на землю. Если климат станет жарче и суше в будущем, уязвимые молодые деревья не выживут, а если будет слишком много пожаров, деревья не достигнут возраста, в котором они сами дают семена.
«Ожидается, что к 2100 году экосистема Большого Йеллоустоуна изменится больше, чем за последние 10 000 лет, и поэтому будет выглядеть значительно иначе, чем сегодня», — объясняет Раммер. «Потеря сегодняшней лесной растительности приводит к сокращению углерода, который хранится в экосистеме, а также окажет глубокое влияние на биоразнообразие и рекреационную ценность этого знакового ландшафта».