Год издания: 2017
Ключевые слова: мониторинг, погодичная продуктивность, климатические изменения, древесно-кольцевые хронологии, клеточные хронологии, имитационная модель роста, камбиальная активность, долготный трансект, северная тайга, Ndvi
Аннотация: Интерес к климатическим изменениям вызван неординарными современными изменениями климата Земли (IPCC report, 2007, 2014). В планетарном изменении концентрации углекислоты (и других парниковых газов) выделяются два периода: нарастание концентрации с малой скоростью (до 1960-х) и увеличение скорости роста концентрации углекислоты в пПоказать полностьюоследние десятилетия (Jones et al., 2001; Jones, 2002; Hulme, Jones, 1994; Kelly et al., 1996; Thorne et al., 2003; Damon, Peristykh, 2005; IPCC report, 2007; Scheffer et al., 2012; Kelley et al., 2013; Ye , Fang , 2013; Ham et al., 2014; Mayewski et al., 2014). Это отражается и в увеличении средней температуры, которое наиболее ярко в глобальном масштабе отражается в Северном полушарии (Jones, Briffa, 1992; Jones et. al, 2001; Jones, 2002; IPCC report, 2007). Этот температурный феномен называется «хоккейной клюшкой», основной причиной возникновения которого считается антропогенная составляющая (Jones et al., 2001; Jones, 2002; IPCC report, 2007). ??Как современные климатические изменения могут влиять на лесные экосистемы? Каковы механизмы такого влияния? Были ли подобные изменения в прошлом и как они отражались на приросте древесных растений? Как подобного рода изменения могут повлиять на развитие лесных экосистем в будущем? Как такие изменения могут влиять на первичную продуктивность древесных сообществ, высокочувствительных к климатическим изменениям? Ответы на эти вопросы непросты и неоднозначны.??Проект направлен на решение фундаментальной проблемы внутреннего и внешнего контроля ксилогенеза древесных растений в условиях меняющейся внешней среды.??Основная цель проекта – разработать и апробировать на имеющемся и новом масштабном экспериментальном материале феноменологическую модель функционирования камбия хвойных деревьев, позволяющую рассчитывать изменения в динамике камбиальной активности в ответ на внутренние (например, возрастные) и внешние (климатические, эдафические, раневые и др.) воздействия. Достижение поставленной цели не возможно без получения непрерывных "чистых" экспериментальных данных по сезонной динамике камбия, наряду с параллельными непрерывными измерениями интенсивности транспирации и влажности почвы, по реперным (ключевым) точкам кольцевого бореального трансекта. Сочетание "чистых" экспериментальных данных с масштабным пространственным моделированием камбиальной активности на территории Сибири позволит разделить интегрированный процесс сезонной динамики роста древесных растений на составляющие и проанализировать механизмы внешнего контроля каждого из этих составляющих процессов. Отметим, что в сезонной динамике камбиальной активности деревьев интегрируются несколько процессов: собственно прирост древесины за счет деления и созревания новообразовавшихся клеток ксилемы и флоэмы, гидравлические изменения стволов вследствие изменения напряженностей нисходящих и восходящих потоков флоэмного и ксилемного сока, температурных изменений в тканях растущего дерева и др. В существующих не повреждающих ствол дерева системах измерений (дендрометры и дендрографы, а также ростовые обручи (growth band)) отсутствует возможность разделить эти процессы. Основные причины – малое временное разрешение измерений, отсутствие коррекции на быстроменяющиеся метеорологические условия, отсутствие возможности дистанционной передачи данных в единый аналитический центр, часто невозможность обеспечить проведение измерений на массовом материале.??Предложенный проект является логическим продолжением работ по проекту "Экспериментально-теоретический анализ изменчивости роста древесных растений в континентальной части Сибири (Енисейско-Ленский трансект)", направленных на ретроспективную оценку и краткосрочный прогноз погодичной изменчивости продуктивности древесных растений основных лесообразующих пород северной тайги Сибири под воздействием ведущих климатических (температуры и осадков) и неклиматических (пожары, наводнения, вспышки массового размножения насекомых и т.п.) факторов на основе оригинальной, разработанной в рамках проекта, web-платформы VS- Growth Evolution Neural Network (http://vs-genn.ru) и новых дендроклиматических данных, полученных для дендрохронологического Енисейско-Ленского трансекта (62-64 С.Ш.; 90-155 В.Д.). Само web-приложение VS-GENN реализовано как рабочее место эксперта для анализа пространственно распределенных данных.?VS-GENN предоставляет модель и инструменты для проведения полного цикла исследования в среде браузера. Эта web-платформа включает в себя широкий спектр алгоритмов и приложений, позволяющих решать в автоматическом (на базе нейросетевых технологий) и полуавтоматическом (на базе VS-осциллографа) режимах разнообразные задачи по моделированию прироста древесных растений на базе имитационной модели роста деревьев Ваганова-Шашкина (VS-модели). ?Несмотря на существенную модификацию камбиального блока VS-модели и ее интегрирование в платформу VS-GENN в рамках предыдущего проекта, решение проблемы, описанный выше, не представляется возможным без дополнительных полевых наблюдений и экспериментов, а также разработки новых аналитических подходов и моделей с последующей их интеграцией в web-платформу VS- Growth Evolution Neural Network (http://vs-genn.ru).