L'iconico paesaggio del Parco Nazionale di Yellowstone è caratterizzato da vaste foreste che non sono state toccate dall'uomo ma sono minacciate da un numero crescente di incendi boschivi a causa dei cambiamenti climatici. Credito:R. Seidl / TUM
Gli incendi boschivi sono già una minaccia globale. "Ma considerando come sta progredendo il cambiamento climatico, probabilmente siamo solo all'inizio di un futuro che vedrà incendi boschivi sempre più grandi, " spiega Rupert Seidl, Professore di Dinamica degli ecosistemi e gestione forestale nei paesaggi montani presso TUM.
In molti posti, il fuoco fa parte dell'ambiente naturale, e molte specie di alberi si sono adattate naturalmente agli incendi ricorrenti. Questi adattamenti vanno dalla corteccia particolarmente spessa, che protegge dal fuoco il cambio sensibile nel tronco, alle pigne di alcuni tipi di pino, che si aprono solo per il calore del fuoco, consentendo una rapida rigenerazione e recupero del bosco interessato.
L'intelligenza artificiale sta accelerando i modelli di ecosistema
"L'interazione tra clima, incendi boschivi, e altri processi nell'ecosistema forestale è molto complesso, e sofisticati modelli di simulazione basati sui processi sono necessari per tenere conto delle diverse interazioni in modo appropriato, " spiega il Prof. Seidl. Un metodo che è stato sviluppato al TUM sta usando l'intelligenza artificiale per espandere significativamente il campo di utilizzo di questi modelli complessi.
Questo metodo prevede l'addestramento di una rete neurale profonda al fine di imitare il comportamento di un modello di simulazione complesso nel modo più efficace possibile. La rete neurale apprende in base a come l'ecosistema risponde alle diverse influenze ambientali, ma lo fa utilizzando solo una frazione della potenza di calcolo che sarebbe altrimenti necessaria per i modelli di simulazione su larga scala. "Questo ci consente di effettuare simulazioni spazialmente ad alta risoluzione di aree forestali che si estendono su diversi milioni di ettari, " spiega lo scienziato Dr. Werner Rammer.
Il modo in cui un numero crescente di incendi boschivi sta cambiando il paesaggio a lungo termine viene studiato con l'uso dell'IA. Credito:R. Seidl / TUM
Previsioni per le foreste nel Parco Nazionale di Yellowstone
Le simulazioni completate dal team di scienziati includono simulazioni per il "Greater Yellowstone Ecosystem", che ha al centro il famoso Parco Nazionale di Yellowstone. Quest'area, che è di circa 8 milioni di ettari di estensione, è situata nelle Montagne Rocciose ed è in gran parte incontaminata. I ricercatori del TUM hanno lavorato con colleghi americani per determinare come diversi scenari climatici potrebbero influenzare la frequenza degli incendi boschivi in questa regione nel 21° secolo, e quali aree di foresta non possono rigenerarsi con successo a seguito di un incendio boschivo.
A seconda dello scenario del cambiamento climatico, lo studio ha scoperto che entro la fine del secolo, l'attuale copertura forestale sarà scomparsa nel 28-59% della regione. Particolarmente colpite sono state le foreste della zona subalpina vicino al limite del bosco, dove le specie arboree sono naturalmente meno adatte al fuoco, e le aree dell'altopiano di Yellowstone, dove la topografia relativamente piatta non è per lo più in grado di fermare la propagazione del fuoco.
Il cambiamento climatico sta causando cambiamenti significativi agli ecosistemi forestali
La rigenerazione della foresta nella regione in esame è a rischio per diversi motivi:se gli incendi si ingrandiscono e aumentano anche le distanze tra gli alberi sopravvissuti, troppo pochi semi si faranno strada sul terreno. Se il clima diventa più caldo e più secco in futuro, i giovani alberi vulnerabili non sopravviveranno, e se ci sono troppi fuochi, gli alberi non raggiungeranno l'età in cui essi stessi producono semi.
"Entro il 2100, si prevede che il Greater Yellowstone Ecosystem sia cambiato più di quanto non sia negli ultimi 10, 000 anni, e avrà quindi un aspetto significativamente diverso da quello che ha oggi, " spiega Rammer. "La perdita dell'odierna vegetazione forestale sta portando a una riduzione del carbonio immagazzinato nell'ecosistema, e avrà anche un profondo impatto sulla biodiversità e sul valore ricreativo di questo paesaggio iconico".
Le potenziali tendenze di sviluppo identificate nello studio hanno anche lo scopo di aiutare i visitatori del parco nazionale a comprendere le conseguenze del cambiamento climatico e l'urgenza delle misure di protezione del clima. Nel passaggio successivo, il team di ricerca utilizzerà l'intelligenza artificiale per stimare l'impatto a lungo termine dei problemi causati dai cambiamenti climatici nelle foreste europee.
