Hvordan klimaforandringer og brande former fremtidens skove

Skovbrande er allerede en global trussel. "Men i betragtning af, hvordan klimaændringerne skrider frem, vi er sandsynligvis kun i begyndelsen af ​​en fremtid, der vil se flere og større skovbrande, " forklarer Rupert Seidl, Professor i økosystemdynamik og skovforvaltning i bjerglandskaber ved TUM.

Mange steder, ild er en del af det naturlige miljø, og mange træarter er blevet naturligt tilpasset til tilbagevendende brande. Disse tilpasninger spænder fra særlig tyk bark, som beskytter det følsomme kambium i stammen mod brand, til koglerne af visse typer fyrretræer, som kun åbner på grund af ildens varme, tillader en hurtig regenerering og genopretning af berørt skov.

AI accelererer økosystemmodeller

"Samspillet mellem klima, skovbrand, og andre processer i skovens økosystem er meget komplekse, og sofistikerede procesbaserede simuleringsmodeller er nødvendige for at tage passende hensyn til de forskellige interaktioner, " forklarer prof. Seidl. En metode, der er blevet udviklet på TUM, bruger kunstig intelligens til at udvide anvendelsesområdet for disse komplekse modeller markant.

Denne metode involverer træning af et dybt neuralt netværk for at efterligne adfærden af ​​en kompleks simuleringsmodel så effektivt som muligt. Det neurale netværk lærer på grundlag af, hvordan økosystemet reagerer på forskellige miljøpåvirkninger, men gør det ved kun at bruge en brøkdel af den computerkraft, der ellers ville være nødvendig for simuleringsmodeller i stor skala. "Dette giver os mulighed for at udføre rumlige højopløsningssimuleringer af skovområder, der strækker sig over flere millioner hektar, " forklarer videnskabsmand Dr. Werner Rammer.

Vejrudsigt for skovene i Yellowstone National Park

Simuleringerne udført af holdet af forskere inkluderer simuleringer for 'Greater Yellowstone Ecosystem', som har den verdensberømte Yellowstone National Park i hjertet. Dette område, som er cirka 8 millioner hektar stor, ligger i Rocky Mountains og er stort set uberørt. Forskerne ved TUM har arbejdet sammen med amerikanske kolleger for at bestemme, hvordan forskellige klimascenarier kunne påvirke hyppigheden af ​​skovbrande i denne region i det 21. århundrede, og hvilke områder af skoven der ikke kan regenerere med succes efter en skovbrand.

Afhængig af klimaændringsscenariet, undersøgelsen har fundet ud af, at i slutningen af ​​århundredet, den nuværende skovdækning vil være forsvundet i 28 til 59 procent af regionen. Særligt ramt var skovene i den subalpine zone nær trægrænsen, hvor træarterne naturligt er mindre tilpassede til brand, og områderne på Yellowstone-plateauet, hvor den relativt flade topografi for det meste ikke er i stand til at stoppe ilden i at sprede sig.

Klimaændringer forårsager betydelige ændringer i skovenes økosystemer

Genopbygningen af ​​skoven i den undersøgte region er truet af flere årsager:Hvis brandene bliver større, og afstandene mellem de overlevende træer også øges, for få frø vil komme ned på jorden. Hvis klimaet bliver varmere og tørrere i fremtiden, de sårbare unge træer vil ikke overleve, og hvis der er for mange brande, træerne når ikke den alder, hvor de selv giver frø.

"I 2100, det større Yellowstone-økosystem forventes at have ændret sig mere, end det har gjort i de sidste 10, 000 år, og vil derfor se markant anderledes ud end i dag, " forklarer Rammer. "Tabet af nutidens skovvegetation fører til en reduktion af det kulstof, der er lagret i økosystemet, og vil også have en dyb indvirkning på biodiversiteten og den rekreative værdi af dette ikoniske landskab."

De potentielle udviklingstendenser, der er identificeret i undersøgelsen, har også til formål at hjælpe besøgende til nationalparken med at forstå konsekvenserne af klimaændringer og behovet for klimabeskyttelsesforanstaltninger. I det næste trin, forskerholdet vil bruge kunstig intelligens til at estimere den langsigtede virkning af problemerne forårsaget af klimaændringer i Europas skove.