ПИРОГ
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( январь 2013 г. ) |
ПИРОГ [ 1 ] представляет собой нелинейную, рекурсивную , динамическую оптимизацию глобальной модели земле- и водопользования с целевой функцией минимизации затрат. [ 2 ] [ 3 ] MAgPIE был разработан и используется группой по землепользованию, работающей в Потсдамском институте исследований воздействия на климат (PIK). Он связывает региональную экономическую информацию с биофизическими ограничениями на основе сетки, смоделированными с помощью динамической модели растительности и гидрологии LPJmL . [ 4 ] MAgPIE учитывает пространственно-явные модели производства, изменения в землепользовании и водные ограничения в различных регионах мира, последовательно связывая экономическое развитие с спросом на продовольствие и энергию. [ 5 ]
Модель
[ редактировать ]
Модель основана на статических функциях урожайности для моделирования потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур и связанного с ней водопотребления. [ 2 ] Для моделирования биофизических ресурсов пространственно явные данные с точностью до 0,5° агрегируются в согласованное количество кластеров. Десять регионов мира представляют сторону спроса в модели. Требуемые калории для категорий спроса (потребление продуктов питания и непродовольственных товаров) определяются с помощью межстрановой регрессии, основанной на прогнозах численности населения и доходов. Чтобы удовлетворить спрос, модель распределяет 19 видов деятельности по земледелию и 5 видов деятельности по животноводству среди пространственно определенных земельных и водных ресурсов с учетом ограничений по ресурсам, управлению и затратам. С 1995 года MAgPIE моделирует временные интервалы в 10 лет. Для каждого периода в качестве отправной точки используется оптимальная схема землепользования предыдущего периода. [ 4 ]
Требовать
[ редактировать ]Спрос на сельскохозяйственную продукцию фиксирован для каждого региона и каждого временного интервала. Драйверами сельскохозяйственного спроса являются: время, доходы и рост населения. Общий спрос состоит из: спроса на продовольствие, спроса на материалы, спроса на корма и спроса на семена. Спрос на продовольствие зависит от потребности в пищевой энергии и доли продуктов растениеводства и животноводства в рационе. В продукции животноводства доля различных продуктов ( мяса жвачных , куриного мяса, прочего мяса, молока, яиц) зафиксирована на уровне 1995 года. То же самое справедливо и для доли сельскохозяйственных культур в общей калорийности продуктов питания и потребности в материалах. Доля продуктов животноводства в общем количестве потребляемых пищевых калорий является важным фактором развития сектора землепользования. различные статистические модели Для оценки вероятных сценариев будущего используются . Калибровка используется для определения доли скота в продовольственных балансах за 1995 год для каждого региона.
Корма для скота производятся в виде смеси концентратов, кормов, продуктов животноводства (например, костной муки), пастбищ, растительных остатков и побочных продуктов переработки (например, рапсового жмыха) в заранее определенных пропорциях. Эти различия в системах животноводства приводят к разным уровням выбросов от животноводства.
Биофизические входы
[ редактировать ]Биофизические данные для моделирования получены из сеточной модели LPJmL . Глобальная модель растительности с управляемыми землями (LPJmL) также предоставляет значения наличия воды и потребности в ней для каждой ячейки сетки, а также содержание углерода в различных типах растительности. Пахотные земли, пастбища и оросительная вода представляют собой фиксированные ресурсы в ограниченном количестве в каждой ячейке сетки. [ 4 ]
Типы затрат
[ редактировать ]MAgPIE учитывает четыре различных типа затрат: производственные затраты на растениеводство и животноводство, инвестиции в технологические изменения, затраты на переустройство земель и внутрирегиональные транспортные расходы. Путем минимизации этих четырех компонентов стоимости в глобальном масштабе для текущего временного шага получается модельное решение. Производственные затраты в MAgPIE подразумевают затраты на рабочую силу, капитал и промежуточные затраты. Они специфичны для всех видов сельскохозяйственных культур и животноводства и выражаются как затраты на посевную площадь (долл. США/га) и затраты на единицу продукции скота (долл. США/тонну).
У MAgPIE есть два варианта увеличения общего объема производства в сельском хозяйстве с дополнительными затратами: расширение земель и интенсификация . В MAgPIE последнее может быть достигнуто за счет инвестиций в технологические изменения (TC). [ 4 ] Инвестиции в технологические изменения вызывают увеличение урожайности, что приводит затем к увеличению общего объема производства. В то же время соответствующее увеличение интенсивности использования сельскохозяйственных земель увеличивает затраты на дальнейшее повышение урожайности. Причина в том, что интенсификация на уже интенсивно используемых землях обходится дороже, чем интенсификация на интенсивно используемых землях.
Другой альтернативой для увеличения производства является расширение пахотных земель за счет несельскохозяйственных земель. [ 6 ] Преобразование вызывает дополнительные затраты на подготовку новых земель и инвестиции в базовую инфраструктуру, которые также принимаются во внимание. Внутрирегиональные транспортные издержки возникают для каждой товарной единицы в зависимости от расстояния до внутрирегиональных рынков и, следовательно, ограничивают расширение земель в MAgPIE. Это зависит от качества и доступности инфраструктуры. Внутрирегиональные транспортные расходы выше для менее доступных регионов, чем для более доступных регионов. В таких случаях это приводит к более высоким общим затратам на расширение пахотных земель. [ 4 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Землеустроительная группа ПИК. «Математическое описание MAgPIE» . Проверено 26 марта 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Лотце-Кампен, Х.; Мюллер, К.; Бондо, А.; Рост, С.; Попп, А.; Лухт, В. (июнь 2008 г.). «Глобальный спрос на продовольствие, рост производительности и нехватка земельных и водных ресурсов: пространственно-явный подход математического программирования» . Экономика сельского хозяйства . 39 (3): 325–338. дои : 10.1111/j.1574-0862.2008.00336.x . Проверено 26 марта 2012 г.
- ^ Попп, А.; Лотце-Кампен, Х.; Бодирский, Б. (август 2010 г.). «Потребление продуктов питания, изменения в рационе питания и связанные с ними парниковые газы, отличные от CO2, от сельскохозяйственного производства». Глобальное изменение окружающей среды . 20 (3): 451–462. дои : 10.1016/j.gloenvcha.2010.02.001 .
- ^ Jump up to: а б с д и Шмитц, К.; Бивальд, А.; Лотце-Кампен, К.; Попп, А.; Дитрих, JP; Бордискский, Б.; Краузе, М.; Вайндл, И. (2012). «Большая торговля продуктами питания: последствия для землепользования, выбросов парниковых газов и продовольственной системы» (PDF) . Глобальное изменение окружающей среды . 22 (1): 189–208. дои : 10.1016/j.gloenvcha.2011.09.013 .
- ^ Каяц, Бенджамин. «Цена земли» . Потсдамский институт исследований воздействия на климат . Проверено 26 марта 2012 г.
- ^ Краузе, М.; Лотце-Кампен, Х.; Попп, А. (август 2009 г.). «Пространственно-явные сценарии глобального расширения пахотных земель и доступных лесных площадей в рамках комплексного моделирования». Документ конференции .