Próba modelowania metodami dynamiki systemów wpływu polityki rolnej na strukturę obszarów wiejskich

Transkrypt

1 Próba modelowania metodami dynamiki systemów wpływu polityki rolnej na strukturę obszarów wiejskich Artur Łopatka Zadanie 2. Analiza skutków środowiskowych WPR na podstawie zintegrowanego systemu informacji o środowisku rolniczym

2 Modele metodyka Dynamiki Systemów System złożony układ biologiczny (organizm, ekosystem), mechaniczny (maszyna, linia produkcyjna), elektroniczny (lampa elektronowa, komputer), ekonomiczny (przedsiębiorstwo, gospodarka kraju) lub społeczny (społeczeństwo). System posiada właściwości które nie są jedynie prostą sumą właściwości jego części składowych, przykładem może być występowanie sprzężeń zwrotnych (wpływu skutków na przyczynę) i zdolność do samoregulacji. Model systemu mniejszy i prostszy system mający najistotniejsze własności systemu modelowanego. Modelowanie dynamiki systemu (System dynamic modelling) budowa modelu systemu i analiza jego zachowania w czasie ) Opis mechanizmu rządzącego zjawiskiem (dodatnie i ujemne sprzężenia zwrotne) zadanie dla ekspertów 2) Przekład opisu na przyczynowy diagram pętlowy (Causal Loop Diagram CLD) podkreślający rolę sprzężeń zwrotnych współpraca ekspertów ze specjalistami od modelowania 3) Przekład CLD na diagram będący graficznym odpowiednikiem układu równań różniczkowych (Stock and Flow Diagram SFD) zadanie dla specjalistów od modelowania

3 Przykłady sprzężeń zwrotnych Dodatnie sprzężenie zwrotne R Reinforcing wzmocnienie jemne sprzężenie zwrotne B Balancing samoregulacja

4 CLD - symbolika Strzałki wskazują przyczynowość. Czynnik A na końcu strzałki powoduje zmianę czynnika B przy grocie strzałki Jeśli rezultatem zmiany A jest zmiana B zachodząca w tym samym kierunku, przy grocie strzałki stawiamy znak Jeśli rezultatem zmiany A jest zmiana B zachodząca w przeciwnym kierunku, przy grocie strzałki stawiamy znak

5 CLD - symbolika Pętlę rozumie się jako zamkniętą sekwencję strzałek o tym samym zwrocie Nieparzysta liczba minusów przy strzałkach danej pętli oznacza że pętla odpowiada za samoregulację (przekształcenia przybliżające system do stanu równowagi) i jest oznaczana literą B Parzysta liczba minusów lub ich brak przy strzałkach danej pętli oznacza że pętla odpowiada za wzmocnienie (przekształcenia oddalające system od stanu równowagi) i jest oznaczana literą R

6 Przykład CLD woda w jeziorze

7 SFD - symbolika Czynniki które mogą ulegać akumulacji (Np. wielkość populacji, woda, pieniądze, informacja, złość) oznaczamy symbolem zbiornika: Strzałki wzdłuż których zachodzi przepływ czynnika akumulowanego oznaczamy symbolem rury: Czynniki które określają tempo przepływu czynnika akumulowanego oznaczamy symbolem zaworu: (w jednostkach wielkości podlegającej akumulacji na jednostkę czasu) Jeśli system rur nie jest układem zamkniętym na jego końcach (wloty lub wyloty) stawiamy znak chmurki (źródła lub zlewy): Wzdłuż pozostałych strzałek zachodzi przepływ informacji które nie ulegają akumulacji

8 Przejście od CLD do SFD woda w jeziorze CLD: SFD: doply w objetość wody w jeziorze - odply w powierzchnia jeziora - glebokosc i język matematyki:

9 STELLA jeden z wielu dostępnych na rynku programów (inne to np.: VENSIM) umożliwiających budowę modeli w sposób graficzny, wyróżnia się łatwą obsługą i jest b. popularny bezpłatny program do oglądania modeli zbudowanych przy użyciu programu STELLA oraz 3 dniowa darmowa wersja programu STELLA jest do pobrania (po wypełnieniu formularza) na stronie: zakładka w której budujemy model przycisk uruchomienia modelu zbiornik zbiornik zawór zawór Program STELLA : strzałka konwerter konwerter 2 konwerter konwerter wskaźnik rezultat użycia duszka duszek pozwala skopiować element modelu w inne miejsce wraz z wszystkimi jego właściwościami aby uniknąć stosowania nadmiernej ilości strzałek

10 Eksponencjalny wzrost - PKB : (roczne tempo wzrostu PKB w % / ) * PKB roczne tempo wzrostu PKB w % PKB p PKB PKB roczne tempo wzrostu PKB w % roczne tempo wzrostu PKB w %. 5 5 Page Years Page Years ntitled ntitled

11 Wyrównywanie Temperatura szklanki wody: 2: temperatura szklanki wody 2: temperatura otoc zenia temperatura szklanki wody temperatura otoczenia - temperatura szklanki wody 2: p : Page *(temperatura otoczenia temperatura szklanki wody) Hours ntitled 2: temperatura szklanki wody 2: temperatura otoc zenia temperatura szklanki wody. 5. 2: : Page Hours ntitled

12 Populacja eksplozja demograficzna i wymieranie: lic zba narodzin na mieszkancow lic zba zgonow na mieszkancow populacja lic zba narodzin na mieszkancow narodziny populac ja - zgony lic zba zgonow na mieszkancow analogicznie jak narodziny Page Years ntitled (liczba narodzin na mieszkańców/)*populacja populacja lic zba narodzin na mieszkancow. 2. populacja. 2. lic zba narodzin na mieszkancow lic zba zgonow na mieszkancow lic zba zgonow na mieszkancow 2. Page Years ntitled Page Years ntitled

13 Wzrost logistyczny myszy w klatce: * liczba myszy * ( liczba myszy na m 2 ) liczba myszy na m p liczba myszy 5... Page T ime ntitled - liczba myszy na m2 powierzchnia klatki w m2 liczba myszy na m2.. liczba myszy / powierzchnia klatki w m Page T ime ntitled

14 Model zmian użytkowania ziemi i zmian struktury obszarowej gospodarstw rolnych funkcja produkcji Funkcja produkcji: Zależność wiążąca wielkość produkcji P z wielkością nakładów (A-ziemi, L-pracy i K-kapitału) Funkcja produkcji Cobba-Douglasa : produkcja y A KL gdzie: y, α, β stałe Zaleta: Po obustronnym zlogarytmowaniu otrzymuje się funkcję liniową, której parametry (y, α, β) można estymować metodą regresji liniowej wielokrotnej zysk zysk produkcja cena y A KL p produkt produktu koszty doplaty ( WPR) ( A KL Optymalne (maksymalizujące zysk gospodarstwa) nakłady czynników produkcji: p A p KL ) p WPR A zysk A zysk KL A KL opt opt produkcja p ( pa pwpr ) produkcja p p KL produkt produkt

15 Model zmian użytkowania ziemi i zmian struktury obszarowej gospodarstw rolnych schemat lepk osc A pa da 5 Gospodars twa 5 ha lic zba gosp 5 A 5 ha odlogi ha pkl staw k a do plat naklady 5 zl na ha dkl 5 KL 5 zl da 5 d odlogi przychod ze sprzedazy 5 da 5 2 pp da pow 2 dp 5 P 5 t ziarna sprzedaz 5 y 5

16 Koncepcja dalszych prac: wykorzystanie modeli i wskaźników opartych na analizach przestrzennych do symulacji wpływu WPR na środowisko Gospodars twa 5 ha Gospodars twa 5 ha Gospodars twa 5 ha zużycie nawozów zużycie środków ochrony roślin liczba działek średnie plony w jednostkach zbożowych lepkosc A lic zba gosp 5 lepkosc A lic zba gosp 5 lepkosc A lic zba gosp 5 pa pa pa da 5 da 5 da 5 A 5 A 5 A 5 ha ha ha staw k a doplat naklady 5 zl na ha staw k a doplat naklady 5 zl na ha staw k a doplat naklady 5 zl na ha pkl pkl pkl dkl 5 dkl 5 dkl 5 KL 5 KL 5 KL 5 zl zl zl przychod ze przychod ze przychod ze sprzedazy 5 sprzedazy 5 sprzedazy 5 pp pp pp dp 5 dp 5 dp 5 P 5 P 5 P 5 t ziarna sprzedaz 5 t ziarna sprzedaz 5 t ziarna sprzedaz 5 y 5 y 5 y 5 gospodarstwa małe -5 ha gospodarstwa średnie 5-2 ha gospodarstwa duże >2 ha? WPR (dopłaty) modele wpływu na środowisko -ZIEMIA (zmiany OM) -WODY (azotany) -POWIETRZE (ptaki FBI)

17 Dziękuję za uwagę