Simulationsmodellierung
Ein Schwerpunkt unserer Forschung ist die Entwicklung und Anwendung von Computersimulationsmodellen. Neben Theorie und Experiment werden solche Modelle zunehmend zur Beantwortung wissenschaftlicher Fragestellungen eingesetzt. Komplexe Systeme – wie Waldökosysteme – eignen sich besonders gut für modellbasierte Analysen. Gemäß einer Open-Source-Philosophie sind alle Modelle und Codes frei verfügbar.
Simulationsmodelle vereinen das wissenschaftliche Verständnis verschiedenster Prozess in einem gemeinsamen Rahmen als Software. Modelle sind daher geeignete Werkzeuge zur Bewertung der Dynamik von Ökosystemen, insbesondere in einer sich verändernden Welt. Sie helfen zu verstehen, wie sich Klimaveränderungen, Störungsregime und Management auf unsere Systeme auswirken.
iLand
iLand (the individual-based forest landscape and disturbance model) wurde entwickelt, um die Wechselwirkungen zwischen Klima, Störung und Vegetation zu analysieren. Das Modell ist prozessbasiert und simuliert Ausbreitung, Wachstum und Tod einzelner Bäume auf Landschaftsebene. iLand umfasst Module für Waldbrand, Windwurf und Fichtenborkenkäfer sowie ein allgemeines Modul zur Simulation biotischer Störungen. Darüber hinaus beinhaltet iLand ein agentenbasiertes Modul zur Waldbewirtschaftung, das adaptive Bewirtschaftung in Waldlandschaften simulieren kann.
Mehr Information: iland-model.org
SVD
SVD - Scaling Vegetation Dynamics - ist ein auf Deep Learning basierendes Modell der Vegetationsentwicklung in größeren Maßstäben. Es simuliert die Vegetationsdynamik als probabilistische Übergänge zwischen diskreten Zuständen, die von einem tiefen neuronalen Netzwerk (DNN) aus Daten gelernt werden.
Die Trainingsdaten können aus verschiedenen Quellen stammen, unter anderem von Ergebnissen prozessbasierter Waldmodelle. Im letzteren Fall lernt das DNN ein vereinfachtes Modell detaillierterer Modelle, einschließlich ihrer Reaktion auf Umweltveränderungen wie den Klimawandel. SVD kann für großflächige Projektionen mit hoher räumlicher Auflösung verwendet werden und enthält dynamische Störungsmodule (z. B. für Feuer).
Code und Dokumentation: svdmodel.github.io/SVD/
Unsere Modelle werden weltweit eingesetzt
Die in der EDFM-Gruppe der TUM entwickelten Modelle werden in vielen Regionen der Welt eingesetzt, um wissenschaftliche Fragen zur Walddynamik zu beantworten: wie werden Wälder in einer wärmeren Welt reagieren? Welche Auswirkungen haben Änderungen von Störungsregimes? Welche Möglichkeiten haben wir, die Wälder der Zukunft zu bewirtschaften?
Derzeit werden unsere Modelle von Forschern:innen in Europa, Nordamerika und Asien angewendet.
