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Ökologische Ungleichgewichte
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Frühwarnsystem für potenzielle ökologische Ungleichgewichte
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Das Problem ist schon da
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Es wird immer gesagt, dass wir 5 Minuten vor 12 sind, wenn die Systeme im Allgemeinen bereits kompromittiert sind und es notwendig ist, den Fortschrittsgrad des Problems zu erkennen.
Ebenso müssen wir wissen, wie sich das Problem entwickelt, um Maßnahmen zu seiner Kontrolle oder Minderung ergreifen zu können.
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Prognosebeschränkungen
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Wir konzentrieren uns auf die langfristige Prognose und vergessen, dass eine kurz- und mittelfristige Prognose erforderlich ist, um die eminenten Gefahren zu erkennen, denen wir gegenüberstehen.
Erst heute haben wir begonnen, an den Aspekten der Biochemie und des Kohlenstoffkreislaufs zu arbeiten.
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Kohlenstoffzyklus
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Kohlenstoff ist das Schlüsselelement, das die Erwärmung selbst, menschliche Aktivitäten und biologische Systeme verbindet.
Aus diesem Grund ist seine Simulation sowohl für die Vorhersage des Klimawandels als auch für das Verständnis der Auswirkungen auf Ökosysteme von zentraler Bedeutung.
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Die Notwendigkeit zu prognostizieren
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Daher ist es wichtig vorherzusagen, wo und wann mit Ungleichgewichten in Ökosystemen zu rechnen ist, um rechtzeitig handeln zu können.
Die Prognose sollte beinhalten
- kurz- bis mittelfristige klimatische Situation
- Auswirkungen auf Umweltparameter
- Ökosystemreaktion
- Ermittlung potenzieller Ungleichgewichte
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Mit dem Ergebnis zu ergreifende Maßnahmen
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Sobald das mögliche Problem erkannt wurde, sollte es möglich sein, Maßnahmen entsprechend der auftretenden Situation zu ergreifen:
- Vorbeugen: Wenn es immer noch nicht auftritt, müssen Sie eingreifen, um das Entstehen des Ungleichgewichts zu verhindern
- Mildern: Wenn es bereits begonnen hat, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen des Ungleichgewichts zu mildern
- Flexibilität: Wenn es bereits passiert und nicht zu vermeiden ist, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um zu einem neuen Gleichgewicht zu gelangen
Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen auf die Gesellschaft, einschließlich der Industrie, zu verringern.
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Die Aufgabe
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Um das Problem anzugehen, müssen wir
- die durchzuführenden Prozesse identifizieren
- die dafür verfügbaren Informationen ermitteln
- die erwarteten Ergebnisse definieren
- Strategien zur Nutzung des Ergebnisses entwickeln
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Wissen wie vorhersagen
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Zunächst gilt es, die bestehenden Softwarepakete zu analysieren, die es ermöglichen, den Klimawandel kurz- bis mittelfristig zu simulieren.
Insbesondere sollte überprüft werden, ob sie die Vorhersage von kurz- bis mittelfristigen Ereignissen wie Klimaschwankungen erlauben.
Es gibt eine Auswahl von Paketen, die von einigen Institutionen verwendet wurden, die mit dem IPCC zusammenarbeiten.
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Anpassen bestehender Softwarepakete
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Sie müssen Zugriff auf den Code vorhandener Pakete haben, um darauf zugreifen zu können
- verstehen, wie man modelliert
- die an die Erfordernisse der Entwicklung angepasst werden müssen
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Überprüfen der Simulation
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Entwickelte Simulationen sollten auf ihre wahrscheinliche Genauigkeit/Fehlermarge hin bewertet werden.
Dies sowohl für die Nutzung der Pakete wie sie sind als auch für den Fall, dass in Zukunft Anpassungen der Modelle vorgenommen werden.
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KI-System für hohe Auflösung
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Das zweite Problem besteht darin, dass Daten aus Klimasimulationen im Allgemeinen eine geringe Auflösung haben. Aus diesem Grund soll ein neuronales Netz verwendet werden, um Muster erkennen zu können und so aus niedrig aufgelösten Daten auf deren hochaufgelöste Version zu schließen.
Auf diese Weise gäbe es einen Satz hochauflösender Ökosystemdaten (klimatische und biochemische Daten), um seine zeitliche Entwicklung zu modellieren.
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KI-System für biochemische Daten
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Die wichtigsten Klimavorhersagemodelle sind physikalischen Ursprungs, während es nur phänomenologische Modelle zur Schätzung biochemischer Daten gibt.
Aus diesem Grund werden Systeme der künstlichen Intelligenz eingesetzt, um physikalische Daten mit gemessenen biochemischen Daten zu korrelieren und dadurch die physikalische um die biochemische Vorhersage zu erweitern.
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Das Ergebnis als Wahrscheinlichkeiten
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Das Ergebnis entspricht nicht Werten, sondern Wahrscheinlichkeiten, dass sich ein Wert ergibt.
Die Wahrscheinlichkeitsverteilung kann verwendet werden, um den wahrscheinlichsten Wert zu schätzen.
Die Wahrscheinlichkeit kann auch verwendet werden, um die Unsicherheit und damit den Fehler abzuschätzen, mit dem man rechnen muss.
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Umweltdatenprognose
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Der Klimasimulator sollte zusammen mit den neuronalen Netzwerkmodellen die Untersuchung von Szenarien gemäß dem Verhalten des Menschen ermöglichen und die Daten ableiten, die das resultierende Ökosystem beschreiben.
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Modellieren des Ökosystems
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Das Ökosystemmodell muss es ermöglichen, zu reflektieren, wie die verschiedenen Arten interagieren und Synergien oder Kompetenzen schaffen, die ihre jeweiligen Domänen definieren.
Das Ergebnis ist ein dynamisches Gleichgewicht, in dem sich die Domäne der verschiedenen Arten abwechselt, ohne zu verschwinden.
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Ökosystemdaten
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Um das System zu modellieren, ist es notwendig, Informationen über das „Volumen“ jeder Art zu haben, d. h. eine Zahl, die den Grad ihrer Präsenz widerspiegelt. Das können Einheiten sein, aber auch Parameter wie Gewicht, Volumen oder abgedeckte Fläche.
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Interaktion zwischen Arten
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Denken Sie daran, dass Sie alle Arten haben müssen, die für das Gleichgewicht wichtig sind. Das Fehlen eines kann zum Fehlen eines Kontrollmechanismus über ein anderes führen.
Bei Bedarf ist es möglich, \'Proxy\'-Arten einzuführen, die eine Art darstellen, für die es keine Daten gibt, deren Anzahl jedoch direkt mit der der fehlenden Art verknüpft ist.
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Vollständiger Satz und Verwendung von Proxy-Variablen
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Um das System zu modellieren, ist es notwendig, alle Arten zu identifizieren, die das Ökosystem umfassen.
Jedes Mal, wenn sich eine Art gemäß dem Modell unkontrolliert entwickelt, bedeutet dies, dass wir es versäumt haben, eine Art zu identifizieren, die sie kontrolliert, und/oder eine Ressource, ohne die sie sich nicht entwickeln kann.
In manchen Fällen ist es notwendig, mit Proxy-Variablen zu arbeiten, also mit Variablen, die das Verhalten der Art repräsentieren, ohne direkt damit in Beziehung zu stehen.
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Umfassendes Modell
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Das resultierende Modell ist ein integrales Modell, das Folgendes verknüpft:
- sozioökonomische Situation
- geografische Faktoren
- Klimaverhalten
- Ökosystemsituation
- Artenverhalten
das erlaubt zu studieren
- mögliche Entwicklungen
- mögliche Ungleichgewichte, die auftreten können
- Durchzuführende Eingriffe und ihre Auswirkungen
ID:(14271, 0)
Handarbeit
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Die Entwicklung des Ökosystemmodells erfordert manuelle Arbeit, um zu überprüfen, ob das Modell so realistisch wie möglich ist. Dies ist der Schlüssel, um sicherzustellen, dass die vorgeschlagenen Maßnahmen richtig identifiziert werden und wirksam sind.
Diese Arbeit sollte mit Forschern/Akademikern durchgeführt werden, die die Art im Detail kennen.
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Produkt
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Das Ergebnis ist ein System, das es ermöglicht, eventuelle Ungleichgewichte zu erkennen und die möglichen Maßnahmen und ihre wahrscheinliche Wirksamkeit zu untersuchen.
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Ungleichgewichten
- Ungleichgewicht im System selbst durch Begünstigung/Schädigung einer Art gegenüber einer anderen aufgrund von Veränderungen im Ökosystem
- Ungleichgewicht durch Migration von Arten aus anderen Ökosystemen aufgrund von Veränderungen im entfernten System und/oder im betrachteten Ökosystem selbst.
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Einen Prototyp bauen
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Das Vorprojekt besteht aus der Entwicklung eines vereinfachten Modells (Lego-Modelltyp eines realen Systems), um zu überprüfen, ob das System funktionsfähig ist und ob die Fehlerquote so hoch ist, dass das Überwachungs- und Früherkennungssystem wirksam sein kann.
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