Сибирский федеральный университет

Управление лесами — это комплекс мер, позволяющий эффективно и экологически безопасно регулировать промышленную вырубку и восстановление лесов. Ключевым элементом эффективного управления лесами, как объяснили специалисты СФУ, является имитационные модели роста деревьев, позволяющие прогнозировать их реакцию на внешние воздействия.

Развиваемая учёными СФУ модель Ваганова-Шашкина (VS-модель) связывает рост древесных растений с тремя климатическими факторами: температурой воздуха, режимом увлажнения и освещённостью. Эта модель сегодня считается наиболее перспективной в научном сообществе, так как позволяет с высокой точностью прогнозировать отклик деревьев на прошлые, текущие и прогнозируемые климатические изменения на планете.

В новом исследовании VS-модель была протестирована на уникальных материалах наблюдений за ростом ели чёрной (Picea mariana), предоставленных канадскими учёными. Архив наблюдений, формировавшийся 15 лет, является одной из лучших баз данных в мире по сезонному росту деревьев.

«Проведённые на новом материале расчёты показали, что мы можем прогнозировать многие физиологические процессы роста деревьев с учётом климатической динамики даже в тех случаях, когда растения не очень чувствительны к климатическим факторам — как, например, некоторые виды хвойных на американском континенте. Это означает, что даже для специфических лесных территорий наши прогнозы могут быть использованы для практического управления лесами», — рассказал профессор кафедры математических методов и информационных технологий СФУ Владимир Шишов.

Результаты тестирования показали, что российская модель отлично описывает очень специфичную взаимосвязь роста ели чёрной с климатом её ареала — севера провинции Квебек. Это подтверждает возможность применения модели практически для любых лесов Северного полушария.

Особенность модели, отличающая её от конкурентов, заключается в простоте и лаконичности, подчеркнули учёные. В большинстве случаев на длительных временных интервалах именно климат определяет то, как растут и развиваются деревья в различных экосистемах, а значит, воздействием других факторов можно пренебречь.

В ходе исследования учёные применили VS-осциллограф, являющийся онлайн версией VS-модели, а также высокопроизводительный вычислительный кластер СФУ. Проект стал возможен благодаря тесному многолетнему сотрудничеству со специалистами канадского университета Квебека и Шикутими.

Следующим этапом работы станет разработка нейросетевых аналогов данной модели, которые позволят усовершенствовать расчёты для моделирования в масштабах всей планеты.

О разработке учёных СФУ написал портал РИА Наука.