Подпись: Моделирование, валидация и анализ результатов

Последняя версия модели FAREAST была усовершенствована и названа FURTHEREAST.

 

При тестировании модели для оценки структуры и характеристик лесов при текущем состоянии климата для каждого участка (33395 уникальных участков, покрывающих территорию России) проводилось не менее 200 итераций, чтобы добиться наименьшей вариабельности в получаемых результатах моделирования. Такая обработка проводилась с шагом в один год на протяжении 500 лет. В результате была получена обширная информации по породной структуре лесов, индекса листовой поверхности и почвенных характеристик.

 

Полная готовность к моделированию достигается после того, как все переменные и  входные параметры интегрируются в геоинформационную систему для текущего состояния лесов России. После этого производиться расчет динамики роста лесной растительности для разных климатических сценариев.

 

ЦЭПЛ РАН подготовил для лаборатории Университета Виржинии данные по LAI и биомассе, а также карты классификации землепользования. Эти карты были импортированы в ArcGIS и затем исследованы в контексте с начальным основанием пробега модели FURTHEREAST.

 

Тестирование модели выполнялось на примере моделирования текущих запасов фитомассы древостоев, индекса листовой поверхности и породной структуры лесов. Моделировалось состояние лесов на 100 лет назад и возврат к текущему состоянию. Эта процедура выполнялась сотрудниками лаборатории исследований окружающей среды Университета Виржинии. Пример расчета запаса фитомассы древостоев за последний 100 летний период приводится на рисунке 1.

 

Для сравнительного анализа использовались цифровые карты структуры лесов, запасов фитомассы и LAI, созданные в ЦЭПЛ РАН на основе карты GLC2000 на этапе подготовки данных. Предварительно наблюдается средняя согласованность результатов моделирования с цифровыми картами. Фитомасса лесов по результатам моделирования выше в западной части России примерно на 1/3, по сравнению с данными ЦЭПЛ РАН. В тоже время юго-восточная часть и южная часть центральной Сибири имеет меньшие значения фитомассы. Отличие наблюдается на территориях (рисунок 2), где модель учитывает влияние деструктивных факторов, связанных с  лесными пожарами или рубкой леса. В Европейской части России развитие сельскохозяйственного сектора страны  объясняет ошибки моделирования биомассы за 100 летний период (голубые точки). В центральной Сибири сохранились более старо-возрастные леса, что объясняет необходимость большей периодичности моделирования, чем столетний период.  

 

Рисунок 1. Результат моделирования общей фитомассы лесов за последние 100 лет. Низкие значения фитомассы представлены в темных градациях серого цвета, высокие значения – в светлых тонах. На карте видны «выбросы» (ошибки моделирования фитомассы), которые устраняются по мере тестирования модели.

Testing spatial sensitivity of model simulations

Рисунок 2. Тестовые участки, где наблюдаются отличия между значениями фитомассы лесов, полученной моделью и по данным учёта лесного фонда. Голубые точки соответствуют завышенным оценкам фитомассы при моделировании, оранжевые - заниженные значения фитомассы. Синие и красные точки обозначают наибольшие расхождения в оценках фитомассы.

Результат моделирования биомассы

(смоделированное текущего состояния)

 

Текущее состояние биомассы

(наблюдаемое)

 

Подпись: Map service