MODELE DO ŚREDNIOTERMINOWEGO PROGNOZOWANIA POCZĄTKU GRADACJI BRUDNICY MNISZKI Lidia Sukovata Instytut Badawczy Leśnictwa Zakład Ochrony Lasu
Definicje Prognoza jest przewidywaniem przyszłych faktów, zdarzeń i zjawisk, opartym na naukowych przesłankach, danych, obliczeniach i badaniach, formułowanym najczęściej przez specjalistów w danej dziedzinie, a prognozowanie jest opracowywaniem prognozy (Uniwersalny słownik języka polskiego, 2003) Prognozy dzielą się na: krótkoterminowe - do 12 miesięcy, średnioterminowe 1-5 lat, długoterminowe - powyżej 5 lat. Początek gradacji - pierwszy rok stwierdzenia zagrożenia w stopniu średnim i/lub silnym (++/+++) po okresie międzygradacyjnym lub rok ponownego wzrostu tej powierzchni po okresie spadku w wyniku zabiegów ochronnych
Geneza problemu Średnioterminowa prognoza gradacji szkodliwych owadów Element Systemu Wspomagania Decyzji, np. dotyczącej postępowania z brudnicą mniszką Długoterminowa perspektywa Średnioterminowa perspektywa Krótkoterminowa perspektywa Scenariusze postępowania i skutki Preferencje środowiskowe owada (profilaktyka i lokalizacja partii kontrolnych) Prognoza początku gradacji na 2-5 lat (podstawa planowania działań w krótkoterminowej perspektywie) Dokładna lokalizacja i ocena poziomu zagrożenia Potencjał gradacyjny populacji Warianty postępowania Analiza skutków: przyrodniczych, gospodarczych, społecznych
1946 1948 1950 1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Powierzchnia (skala log) Historia gradacji brudnicy mniszki Gradacje brudnicy mniszki w wybranych regionalnych dyrekcjach Lasów Państwowych 1000000 Białystok Gdańsk Katowice Krosno Lublin Łódż Olsztyn Piła Poznań Z.Góra 100000 10000 1000 100 10 1 Powierzchnia drzewostanów zagrożonych w stopniu średnim i silnym (++ i +++) Rok
Historia gradacji brudnicy mniszki Liczba gradacji brudnicy mniszki w latach 1950. 2010 (RDLP Wrocław od 1966) 8 7 9 8 8 5 6 7 9 6 4 7 8 8 9 4
Główne założenie Warunki meteorologiczne główna przyczyna początku gradacji owadów Efekt Morana (Moran 1953) przestrzenna synchronizacja warunków środowiskowych prowadzi do synchronizacji dynamiki przestrzennie odizolowanych populacji
Bazy danych Brudnica mniszka Źródła danych Powierzchnia drzewostanów zagrożonych w różnym stopniu w latach 1950-2014 dla 16 rdlp (oprócz RDLP w Krakowie) ocena w oparciu o liczby samic na pniach drzew * Warunki pogodowe 193 zmienne meteorologiczne utworzone z: średniej, min, max dobowej temperatury, opadów i ciśnienia n.p.m., przesunięte o t-2, t-3 lub t-4 lata; Dane z 47 stacji (odrzucono stacje nadmorskie i górskie) - źródła: IMiGW oraz amerykańska Narodowa Administracja Oceanu i Atmosfery http://www7.ncdc.noaa.gov. * Krótkoterminowe prognozy publikowane przez Instytut Badawczy Leśnictwa
Metody analizy Analiza danych (podejście uproszczone) Regresja logistyczna do oceny prawdopodobieństwa początku gradacji (0 brak początku gradacji, 1 początek gradacji) na poziomie poszczególnych rdlp Lata zabiegów ochronnych wyłączono z analizy Wszystkie lata z brakiem zagrożenia oraz zagrożeniem ostrzegawczym i słabym uznano za lata braku początku gradacji (0) Dane z okresu 1953-2010 służyły do budowania modeli, a z okresu 2011-2014 do ich weryfikacji Najlepszy model wybierano na podstawie odchylenia, współczynnika R 2 Nagelkerke i tabeli klasyfikacji
1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 Log 10 (S+1) Prawdopodobieństwo 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 Log10 (S+1) Prawdopodobieństwo Wyniki Walidacja modeli do prognozowania początku gradacji RDLP w Białymstoku 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Rok RDLP w Lublinie 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Rok 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 D: 0.10-0.25 R 2 : 0.79-0.88 poprawna klasyfikacjia 1 : 67 87% poprawna klasyfikacja 0 : 97-100% log10 (powierzchnia zagrożenia w stopniu średnim i silnym) Prognozowane prawdopodobieństwo początku gradacji na podstawie: danych analizowanych danych walidacyjnych nowych danych
Wyniki Warunki temperaturowe mające istotny wpływ na początek gradacji w większości rdlp luty (2, 3 lub 4 lata przed gradacją) kwiecień maj
Wyniki październik listopad grudzień
Przyszłość Perspektywy W zależności od zainteresowania potencjalnych odbiorców i uzyskania finansowania: doskonalenie modeli, tworzenie modeli dla poszczególnych kompleksów leśnych / ognisk gradacyjnych, próba modelowania powierzchni zagrożonych drzewostanów, tworzenie modeli dla innych gatunków szkodników, zwłaszcza trudnych do wykrycia standardowymi metodami.
Podziękowanie Dotychczasowe prace zostały przeprowadzone w ramach projektu Krótkoterminowa prognoza występowania ważniejszych szkodników i chorób infekcyjnych (BLP-380) finansowanego przez Dyrekcję Generalną Lasów Państwowych