Investigación sobre los controladores climáticos de la compensación de la pérdida de valor de los servicios ecosistémicos en la meseta Qinghai-Tíbet basada en aprendizaje profundo explicable
Autores: Liu, Wenshu; You, Chang; Yang, Jingbiao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre los controladores climáticos de la compensación de la pérdida de valor de los servicios ecosistémicos en la meseta Qinghai-Tíbet basada en aprendizaje profundo explicable
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Valor de los servicios ecosistémicos
Meseta tibetana de Qinghai
Factores climáticos
Desviaciones en la pérdida de ESV
Aprendizaje profundo explicable
Patrones de precipitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Como una de las regiones más altas y ecológicamente vulnerables del mundo, la meseta Qinghai-Tíbet (QTP) presenta desafíos significativos para la aplicación de los modelos existentes de evaluación del valor de los servicios ecosistémicos (ESV) debido a sus cambios climáticos extremos y su entorno único de meseta. Los modelos actuales a menudo no logran tener en cuenta adecuadamente la compleja variabilidad climática y las características topográficas de la QTP, lo que dificulta las evaluaciones precisas de las desviaciones en la pérdida de ESV. Para abordar estos desafíos, este estudio se centra en la QTP y emplea un modelo modificado de desviación en la pérdida de ESV, integrado con técnicas de aprendizaje profundo explicables (LSTM-SHAP), para cuantificar y analizar las desviaciones en la pérdida de ESV y sus impulsores climáticos desde 1990 hasta 2030. Los resultados muestran que (1) entre 1990 y 2020, el índice de compensación en el este de la QTP se mantuvo consistentemente bajo, indicando desviaciones significativas. Desde 2010, los clústeres de bajo valor en la región occidental han aumentado significativamente, reflejando un rango creciente de daño ecológico causado por las pérdidas de ESV, sin una mejora notable de 2020 a 2030. (2) El análisis de valores SHAP identificó impulsores climáticos clave, incluyendo la estacionalidad de la temperatura, la variación de temperatura diurna y los patrones de precipitación, que exhiben impactos no lineales y efectos de umbral en la desviación de la pérdida de ESV. (3) En el análisis de relaciones no lineales entre los impulsores climáticos clave, la interacción entre el rango de temperatura diurna y la precipitación en las temporadas húmedas demostró efectos significativos, indicando que la acción sinérgica de la variación de temperatura y los patrones de precipitación es crítica para la estabilidad del ecosistema. Además, las complejas interacciones no lineales entre los factores climáticos exacerbaron la volatilidad de las desviaciones en la pérdida de ESV, particularmente bajo condiciones climáticas extremas. La previsión para 2030 destaca que la precipitación en la temporada húmeda y la lluvia anual se convertirán en factores clave que impulsan los cambios en la desviación de la pérdida de ESV. Al combinar métodos de aprendizaje profundo explicables, este estudio avanza en la comprensión de la relación entre los impulsores climáticos y las pérdidas de servicios ecosistémicos, proporcionando conocimientos científicos para la protección del ecosistema y la gestión sostenible en la meseta Qinghai-Tíbet.
Descripción
Como una de las regiones más altas y ecológicamente vulnerables del mundo, la meseta Qinghai-Tíbet (QTP) presenta desafíos significativos para la aplicación de los modelos existentes de evaluación del valor de los servicios ecosistémicos (ESV) debido a sus cambios climáticos extremos y su entorno único de meseta. Los modelos actuales a menudo no logran tener en cuenta adecuadamente la compleja variabilidad climática y las características topográficas de la QTP, lo que dificulta las evaluaciones precisas de las desviaciones en la pérdida de ESV. Para abordar estos desafíos, este estudio se centra en la QTP y emplea un modelo modificado de desviación en la pérdida de ESV, integrado con técnicas de aprendizaje profundo explicables (LSTM-SHAP), para cuantificar y analizar las desviaciones en la pérdida de ESV y sus impulsores climáticos desde 1990 hasta 2030. Los resultados muestran que (1) entre 1990 y 2020, el índice de compensación en el este de la QTP se mantuvo consistentemente bajo, indicando desviaciones significativas. Desde 2010, los clústeres de bajo valor en la región occidental han aumentado significativamente, reflejando un rango creciente de daño ecológico causado por las pérdidas de ESV, sin una mejora notable de 2020 a 2030. (2) El análisis de valores SHAP identificó impulsores climáticos clave, incluyendo la estacionalidad de la temperatura, la variación de temperatura diurna y los patrones de precipitación, que exhiben impactos no lineales y efectos de umbral en la desviación de la pérdida de ESV. (3) En el análisis de relaciones no lineales entre los impulsores climáticos clave, la interacción entre el rango de temperatura diurna y la precipitación en las temporadas húmedas demostró efectos significativos, indicando que la acción sinérgica de la variación de temperatura y los patrones de precipitación es crítica para la estabilidad del ecosistema. Además, las complejas interacciones no lineales entre los factores climáticos exacerbaron la volatilidad de las desviaciones en la pérdida de ESV, particularmente bajo condiciones climáticas extremas. La previsión para 2030 destaca que la precipitación en la temporada húmeda y la lluvia anual se convertirán en factores clave que impulsan los cambios en la desviación de la pérdida de ESV. Al combinar métodos de aprendizaje profundo explicables, este estudio avanza en la comprensión de la relación entre los impulsores climáticos y las pérdidas de servicios ecosistémicos, proporcionando conocimientos científicos para la protección del ecosistema y la gestión sostenible en la meseta Qinghai-Tíbet.