Пространственно-временное моделирование изменений землепользования и покрытия территории в Турции с использованием подхода CA–Markov

Почему изменения ландшафта важны для повседневной жизни

По всему миру леса, поля, города и водохранилища постоянно преобразуют поверхность земли. Эти перемены могут казаться отдалёнными, но они влияют на воду из наших кранов, продукты на наших столах, воздух, которым мы дышим, и дикую природу вокруг нас. В этом исследовании на примере одного района на западе Турции подробно показано, как человеческие решения и крупные инфраструктурные проекты трансформируют сельскую местность — и как компьютеры могут предсказывать, куда направляются эти изменения дальше.

Живая карта лесов, полей и поселений

Исследование сосредоточено на районе Улубей в Эгейском регионе Турции — местности с каньонами, плотинами, деревнями и смешанным средиземноморско-континентальным климатом. С использованием детализированных цифровых лесных карт, составленных национальным лесным агентством, автор сгруппировал территории в девять наглядных классов: плотные хвойные и лиственные леса, смешанные леса, редкие или деградированные леса, лесные вырубки, сельскохозяйственные земли, населённые пункты, водные объекты (например, водохранилища) и «прочие» — скалистые или пастбищные участки. Эти карты, доступные за 2001, 2013 и 2025 годы, дали подробный снимок того, как люди и природа меняли ландшафт почти за четверть века.

Как компьютеры воспроизводят прошлое, чтобы заглянуть в будущее

Чтобы превратить прошлые карты в окно в будущее, в исследовании использовали комбинированную модель «клеточный автомат–Марков» (CA–Markov) в среде геоинформационной системы. Проще говоря, модель делит ландшафт на мелкую сетку ячеек и изучает, как каждый тип территории со временем склонен переходить в другой — например, деградированный лес в пашню или водную поверхность. Затем она применяет эти вероятности переходов вперёд по времени, учитывая влияние соседних ячеек, так что леса, поля или поселения растут реалистичными кластерами, а не случайными пикселями. Обучившись на картах 2001 и 2013 годов, модель сгенерировала смоделированную карту 2025 года, которую затем можно было сопоставить с реальной картой 2025 года, чтобы оценить точность метода.

Что уже изменилось на местности

Сравнение карт 2001, 2013 и 2025 годов показывает ясную картину давления на леса. Общая площадь лесов — включая плотные, смешанные и деградированные насаждения — сократилась примерно на 3290 гектаров, то есть почти на 14 процентов. Наибольшее падение пришлось на деградированные леса, площадь которых сократилась почти на треть. Часть этих территорий была восстановлена за счёт посадок и реабилитации, но значительные участки превратились в сельхозугодья, другие открытые земли или оказались затоплены новыми водохранилищами. Смешанные насаждения красного сосняка и дуба почти исчезли — либо из-за затопления водохранилищами, либо из-за упрощения в одно- или слаболиственные сосновые рощи, когда местные жители заготавливали дуб в качестве топлива. Одновременно площадь сельскохозяйственных земель за пределами лесов выросла умеренно, площади населённых пунктов увеличились на 68 процентов, а водная поверхность — в основном водохранилища за новыми плотинами — выросла более чем в четыре раза.

Взгляд вперёд — до середины века

Подтвердив, что смоделированная карта 2025 года совпадает с реальной примерно на 84 процента при высокой статистической достоверности, автор применил ту же настройку CA–Markov для проецирования землепользования на 2037 и 2049 годы. Прогноз указывает на продолжение давления на леса: к 2037 году ожидается сокращение площади лесов примерно на 11 процентов по сравнению с 2025 годом, а к 2049 году — примерно на 21 процент. Ожидается сокращение деградированных, хвойных и лиственных лесов, в то время как сельскохозяйственные земли могут увеличиться на 7–12 процентов, а водная поверхность — почти на 15 процентов. Площади населённых пунктов изменяются менее драматично в процентном выражении, но всё же отражают постепенное расширение человеческой деятельности в ранее лесные территории.

Что эти изменения значат для людей и природы

Для неспециалистов вывод прост: в Улубее леса постепенно уступают место фермам, плотинам и застроенным территориям, хотя отдельные усилия по восстановлению улучшают участки леса. Такая смена баланса влечёт за собой последствия для чистоты воды, местного климата, дикой природы и способности земли накапливать углерод. Показав, что прошлые изменения можно смоделировать с разумной точностью, исследование демонстрирует, что подобные модели могут выступать в роли планировочного «прогноза», помогая властям оценивать, как разные политики — по плотинам, добыче полезных ископаемых, сельскому хозяйству или лесовосстановлению — могут изменить ландшафт в обозримые десятилетия. В свою очередь эти знания могут направлять решения, которые лучше уравновешивают потребности в энергии, продовольствии и жилье с долгосрочным здоровьем лесов и экосистем, которые они поддерживают.

Цитирование: Bozali, N. Spatiotemporal simulation of land use and land cover changes in Türkiye through a CA–Markov framework. Sci Rep 16, 5320 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35807-9

Ключевые слова: изменение землепользования, утрата лесов, Турция, дистанционное зондирование, моделирование CA-Markov