Лесные манускрипты (Silvanus ruthenicus)

В общем, вместо прогресса, пару лет ползали на четвереньках и выли компьютерным голосом.

В условиях кадрового голода и падения компетенций — цифровизация позволяет радикально улучшить качество управления лесами (как если бы в лес снова вернулись ученые лесоводы).


Например, в нашем регионе все данные оцифрованы, нормализованы и уложены по полочкам.

Это позволяет при проверке, скажем, проектной документации лесного участка просто ввести в систему каталог координат с его границами (ctrl+c, ctrl+v), нажать на кнопку «сформировать», и далее даже человеку, совершенно не разбирающемуся в этом, нужно лишь играть в «найди отличия» (сравнивать документ, подготовленный проектной организацией, и то, что выдала наша система).

Согласитесь, требования к сотруднику значительно снижаются, а уровень его продуктивности возрастает в РАЗЫ.



Проблемы автоматизации, которые нужно было решить


Но чтобы ГЛР реально заработал как единая база данных, нужно было переформатировать все лесные документы так, чтобы они стали совместимы друг с другом. В противном случае, ГЛР остался бы шкафом с бумагами (только цифровым).

Для обеспечения сквозной совместимости используют систему отраслевых справочников и особый обменный формат документов — XML.

XML — это обычный текстовый файл, который весит всего несколько килобайт и открывается простым блокнотом. При этом в нем есть жестко установленная система разметки и заданы требования к каждой "ячейке и строке" (тут может быть только цифра, тут может быть только значение из справочника №1, а здесь — только значение из справочника №2).

Очень смешно, что в лесное хозяйство XML внедрили еще в 2021 году (знаменитый 3-ФЗ). У меня даже есть похожая история из детства.

Ребенком я безумно мечтал о приставке SEGA, но денег хватало только на картриджи (игры).

Поэтому я заранее покупал себе картриджи, чтобы однажды, когда денег хватит и на приставку (или подарят родители) у меня уже было во что играть.

Тут Рослесхоз решил сделать примерно то же самое.

Системы для которой нужны XML-файлы у нас еще не было даже в проекте, а требования о том, что лесные документы должны быть ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО в XML-формате появилось почти в момент придумки (видимо по принципу - мучаться не нам и пусть будет).

Тут нужно сказать пару слов. Сами по себе ХМЛ-документы представляют собой полную тарабарщину; их без специального программного обеспечения не могут сформировать лесопользователи, более того, и на обратной стороне провода (в лесничествах) эти ХМЛ-документы также не могли нормально посмотреть.

Фактически с 2008 года до настоящего времени ГЛР представлял собой все что угодно, но только не реестр.

В лучшем случае это были папки на компьютере, куда сохранялись разные документы (в формате светокопий, как правило).

А в подавляющем большинстве регионов ГЛР — это натурально деревянный шкаф с бумажными документами.

Очевидно, что просто по своему определению ГЛР должен быть базой данных.

Но для этого необходимо было обеспечить две вещи:

- создать иерархическую инфраструктуру, куда все лесные документы могли бы укладываться в определенном порядке

- переработать сами лесные документы, чтобы они стали совместимы друг с другом.

Ни первого, ни второго на федеральном уровне сделано не было.

Поэтому почти 20 лет лесной реестр велся по принципу "don’t ask don’t tell" (федеральные власти не спрашивали у регионов, как они ведут ГЛР, а региональные — делали вид, что этот самый ГЛР ведут).

Теперь немного базы по теме: а зачем вообще нужно все оцифровывать и что это дает.


Цифровизация в лесном хозяйстве — это его органичное и наиболее естественное развитие

Кроме шуток. Лесники начали думать о том, как оцифровать свои бесконечные простыни данных, еще с появлением первых компьютеров.

Например, те самые таксационные описания выделов, которые мы обсуждали выше, не случайно имеют очень четкую структуру. Их облик и состав буквально формировались на этапе первой волны цифровизации.

У меня, например, есть книжка 80-х годов с рабочими указаниями по заполнению таксационных описаний на ПЕРФОКАРТАХ.

И это не статья студента на тему борождения кораблями просторов, а официальная инструкция по применению.

Слышал, что некоторые филиалы Рослесинфорга до сих пор нет-нет да и пользуются этими античными DOSовскими базами данных времен перфокарт (может и врут).

Собственно, разница между лесоустроительными данными на бумаге и оцифрованными и структурированными данными примерно такая же, как разница между абакусом и суперкомпьютером.

Работа, которую несколько “ученых лесоводов” будут выполнять тысячи часов, при грамотной оцифровке материалов может быть выполнена в один клик самым низкоквалифицированным разнорабочим.

Для понимания: все эти таксационные описания собираются не из любопытства. Существует целая прослойка бизнеса — проектные организации, которые специализируются на обработке этих данных для нужд лесопользователей.

Проектные организации готовят сложные (при ручном исполнении) документы:

- проектные документации лесных участков,
- проекты освоения лесов,
- лесохозяйственные регламенты и т.д.

Коме того, с помощью таксационных описаний, например, исчисляют расчетную лесосеку (объем рубок, который не будет приводить к истощению лесов).

В России на данный момент насчитывается более 49 миллионов выделов. У некоторых из них может быть до 250 характеристик, что в сумме дает несколько миллиардов уникальных атрибутов.

К чему я веду? К тому, что лесное хозяйство — это ОЧЕНЬ много данных.


Для того чтобы их хранить существует государственный лесной реестр


Государственный лесной реестр — место, где все данные о лесах сводятся воедино.

Должны были в теории … но не сводились.

На рисунке — я в первую неделю работы, хожу по кабинетам в поисках компьютера, на котором можно взглянуть на ГЛР (государственный лесной реестр)

фото взято из какой-то статьи глубоко уважаемого редакцией Владимира Ивановича Архипова (без спроса, как водится).

Цифровизация в лесном хозяйстве


Представьте, что вы — первый человек, перед которым стоит задача найти осмысленный способ управления лесами.

Прежде всего, необходимо понять, чем именно мы будем управлять.

Если взглянуть на лес, то это, по сути, воплощение хаоса.

В нем триллионы деревьев и кустарников всевозможных пород, размеров и возрастов, беспорядочно перемешанных в пространстве.

Чтобы хоть как-то подступиться к этой задаче, нужно разбить "бесконечный" лесной массив, на маленькие и понятные нам части.

Такие части в лесном хозяйстве называют таксационными выделами (мы буквально ВЫДЕЛЯЕМ из леса определенные территории, где хаос и энтропия минимальны, а данные о таких выделах можно описать).

Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Ниже представлен фрагмент территории, разбитой на выделы

Цифровизация в лесном хозяйстве (часть 1)

База по теме в одном лонгриде

Подготовил первую часть эссе.

Возник вопрос, нужно ли публиковать ее одним лонгридом на полу-внешнем ресурсе (телеграф, пример тут по ссылке) — это, вроде как, удобно.

Или как раньше несколько сообщений внутри канала сделать? Тут удобно, что можно отдельные части эссе прокомментировать или переслать (но, наверное, бесит, что много сообщений за раз).

В общем, опрос:

Всех с наступающим!

Вот это я выпал, да?

Готовил один из субъектов к внедрению ФГИС Лесного комплекса.

На новогодних каникулах напишу несколько постов про цифровизацию в лесном хозяйстве.

Теперь любой человек может посмотреть ЛЮБУЮ рубку, которую кто-то хочет осуществить. Прямо в прямом эфире. Что? Да:)

Как система скидок на древесину работает не работает сейчас?

Помните мы обсуждали, что в угаре лесных реформ были сломаны многие лесохозяйственные инструменты (см. тут).

Мы рассматривали в т.ч. изменение подхода к отпуску леса.

До реформ лес отпускался на корню по алгоритму: измерение —> оценка стоимости —> оплата —> заготовка.

В этом случае система скидок работает так, как мы описывали выше. Если лесопользователь рубит в доступных лесах, он платит много, если рубит в удаленных — платит только часть ставки.

После реформ отпуск леса в привычном виде перестал существовать. Лесные таксы теперь используются исключительно для того, чтобы рассчитать размер арендного платежа (арендная плата рассчитывается только один раз, после чего лесные таксы оказываются почти ненужными).

При расчете арендной платы буквально находится средневзвешенное значение от годового объема заготовки. Например, если на лесном участке в равных пропорциях есть леса 1,2,3 и 4 разрядов, то средняя ставка за кубометр составит
(740+672+571+436) / 4 = 604₽/м3

Что это означает? Что лесопользователю буквально делается скидка на заготовку леса в наиболее доступных лесах: если раньше за заготовку кубометра древесины в лесах 1 разряда он должен был заплатить 740 рублей, а в лесах второго разряда 672 рубля, то в нашем примере его средняя ставка составляет всего 604 рубля.

И наоборот за заготовку древесины в лесах 3 и 4 разрядов лесопользователь как бы получает «штраф», вместо 571 и 436 рублей он платит те же 604 рубля.

То есть текущий подход к отпуску леса умножает на ноль все филигранные механики классического русского лесоводства, которые в условиях одноразового исчисления арендного платежа не только перестают сглаживать прибыль от рубок в лесах разного удаления, но и наоборот — создают дополнительный стимул для рубок в наиболее доступных лесах и накладывают дополнительные штрафы за рубки удаленных лесов.

Как починить лесные таксы?

С лесными таксами починка может быть очень простой — нужно учитывать не только объем, но и таксовую стоимость фактически заготовленной древесины.

В том случае, если таксовая стоимость заготовленной древесины превышает установленный договором арендный платеж, арендатору может выставляться дополнительный счет.

Наличие учета таксовой стоимости заготовленной древесины запускает тот самый скрытый побочный эффект лесных такс: лесопользователь снова оказывается перед вопросом рубить близко, но дорого, или далеко, но дешево.

.
Начало поста
.
Оглавление
.

Выравнивание доходности делает леса экономически равнозначными, по этой причине вероятность того, что план лесного хозяйства будет соблюдаться — возрастает в разы. Более того, такая система скидок позволяет вовлекать в пользование даже очень удаленные леса, которые в обычном случае являются экономически недоступными (рост транспортных расходов компенсируется снижением отпускной стоимости древесины).

Как должна работать система скидок на древесину

При организации лесного хозяйства все параметры использования лесов рассчитываются для определенного лесного участка.

В России лесные участки по размерам достигают десятки, а иногда и сотни тысяч гектаров.

Очевидно, что при таких огромных размерах участков, насаждения на них по определению будут экономически неоднородны.

Часть насаждений будет находиться относительно близко к цивилизации (леса 1 или 2 разряда — удаление 10-25 км), часть участка может быть среднеудалена (3,4 разряды - до 60 км), а в некоторых случаях, для очень больших участков, некоторые насаждения могут быть труднодоступны (5,6 и даже 7 разряд).

Неочевидный побочный эффект от применения системы скидок на древесину заключается в том, что она превращает экономически неоднородные леса в однородные.

Поясняю

Если бы древесина имела фиксированную стоимость вне зависимости от удаления, тогда для лесопользователя самой рациональной стратегией было бы использование исключительно наиболее доступных лесов, расположенных на небольшом удалении (1,2 разряды).

Так как использование наиболее доступных лесов будет приносить лесопользователю наибольшую прибыль.

Пример: рыночная стоимость кубометра древесины составляет 2000 рублей, расходы на ее заготовку составляют 300 рублей, расходы на транспортировку (25 км) — 500 рублей, ставка платы государству — 740 рублей. Итого прибыль лесопользователя = 2000-300-500-740 = 460₽/м3

Заготовка древесины в лесах третьего разряда лесных такс (до 40 км) отличалась бы только расходами на транспортировку, которая составила бы в этом случае уже 800 рублей, т.е. прибыль составит 2000-300-800-740 = 160 рублей.

Ну а заготовка древесины в лесах четвертого разряда была бы для лесопользователя экономически нецелесообразной: вела бы к убыткам из-за больших транспортных расходов (2000-300-1200-740 = —240 рублей)

При управлении большим неоднородным участком (а они почти все такие), лесопользователь будет смещать всю деятельность в наиболее доступные и высокодоходные леса. Со временем это будет приводить к их медленному, но поступательному истощению.

В свою очередь дифференциация лесных такс (система скидок) приводит к тому, что затраты и, следовательно, прибыль лесопользователя выравнивается: он либо рубит близко и платит много, либо рубит далеко, но платит мало. Для него финансовый результат остается примерно одинаковым независимо от того, как далеко расположены насаждения. (ниже представлено схематично)

Почему одинаковая древесина стоит по-разному?

Мы уже разбирали разные методы определения отпускной стоимости древесины (так называемые «лесные таксы»).

Мы выяснили, что древесина отпускается государством на корню (то есть прямо в лесу). Поэтому огромное значение имеет то, где именно растет древесина.

Покупателю, чтобы забрать «товар» нужно не только самому заготовить древесину, но и довезти ее до «дома».

Одно дело если продаваемое насаждение растет за забором «лесопилки» и совсем другое, если оно находится за полярным кругом среди непроходимых болот.

Чтобы учесть эту разницу в местоположении в лесном хозяйстве применяется специальная система скидок — разряды лесных такс.

Древесина одинакового качества будет стоить по-разному в зависимости от удаления насаждений от «цивилизации».

Например, в Ленинградской области один кубометр крупной деловой древесины сосны сейчас отпускается государством при удалении насаждения от асфальтированных* дорог:

менее 10 км — 740 ₽/м3 (полная стоимость)
10,1–25 км — 672 ₽/м3 (скидка 9%)
25,1–40 км — 571 ₽/м3 (скидка 23%)
40,1–60 км — 436 ₽/м3 (скидка 41%)
60,1–80 км — 336 ₽/м3 (скидка 55%)
80,1–100 км — 268 ₽/м3 (скидка 63%)
более 100 км — 202 ₽/м3 (скидка 73%)

Самое интересное, что у этой системы скидок кроме очевидного экономического аспекта есть один скрытый побочный эффект, который имеет ВАЖНЕЙШЕЕ лесоводственное значение.

Отказ от дешевой энергии ископаемых видов топлива непременно будет связан с замедлением экономического роста и, вероятно, что конечный результат в виде снижения числа опасных явлений (будет не 15 бедствий, а 12) не будет способен компенсировать потенциального повышения общей «сопротивляемости» человечества к стихийным бедствиям в результате экономического роста (больше денег — крепче дома и больше защитной инфраструктуры).

Значит ли это, что в смягчение изменения климата совсем не нужно играть? Ответ отрицательный — «смягчать» можно и нужно, но только с помощью таких активностей, которые не замедляют экономическое развитие.

Это в первую очередь действия по повышению энергоэффективности (снижение потерь энергии, внедрение энергосберегающих технологий и тд).

Применение ВИЭ должно быть продиктовано в первую очередь экономическими мотивами (внедряться там, где это получается дешевле, чем традиционная генерация).

Теперь о второй стратегии — адаптация к изменению климата. Она основывается на прогнозировании неблагоприятных
последствий изменения климата и принятия мер для их предотвращения или минимизации ущерба.

К этой стратегии вопросов ноль. Как мы выяснили, изменение климата происходило бы даже, если бы человечество совсем не выбрасывало в атмосферу парниковые газы. А вместе с изменением климата (при переходе к теплой межледниковой эпохе) неминуемо будет расти количество и сила опасных погодных явлений.

Поэтому независимо от того, верите вы в то, что человек изменяет климат, или в то, что он изменяется сам, адаптация к изменению климата — это простое рациональное ведение хозяйства.

Например, выделение вдоль паводкоопасных рек специальных «зон подтопления» с запретом строительства там жилых домов и прочих объектов, которым может быть причинен большой экономический урон.
Строительство защитной инфраструктуры с запасом прочности (просто потому, что лучше перестраховаться) и так далее.

В общем адаптация к изменению климата — это то, чем нужно было бы заниматься, даже если бы мы вообще не знали, что из-за изменения климата стоит переживать.

.
Начало поста
.
Оглавление
.

В общем вне зависимости от того является ли изменение климата естественным или человечество «помогает» этому процессу, нужно понимать, что оно действительно происходит и неиллюзорно создает настоящие риски, которые могут приводить и к жертвам, и к экономическому ущербу.

Для борьбы с изменением климата существует две независимые стратегии:
(1) смягчение изменения климата и
(2) адаптация к изменению климата

Смягчение изменения климата — это стратегия, направленная на уменьшение выбросов парниковых газов или увеличение объемов их поглощения из атмосферы.

Уменьшение выбросов в первую очередь достигается за счет отказа от ископаемых видов топлива (уголь, нефть, газ) и использования вместо них возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

При этом часть ВИЭ (атом, гидроэнергетика) не всем по карману и требует серьезных капитальных вложений, а другая часть (солнце, ветер) оказывается дороже, чем производство энергии из ископаемых видов топлива.

Кроме того, солнечная и ветровая энергетика имеют одну неприятную особенность — непостоянство генерации.

Они производят энергию только, когда дует ветер и светит солнце (вне зависимости от того, нужна ли энергия в этот момент или нет), и не выдают вообще ничего в штиль и облачную погоду (даже если энергия ну очень сильно нужна).

Ну а в вопросе закрытия пиковых нагрузок, ветер и солнце оказываются совершенно бесполезны.

Несмотря на технологические сложности с возобновляемыми источниками энергии основная проблема даже не в этом. Есть другой, более философский вопрос: а стоит ли отказ от ископаемого топлива того климатического эффекта, который может быть достигнут?

Конечная цель стратегии смягчения изменения климата — снизить ущерб людям от опасных природных явлений (через уменьшение парникового эффекта и снижение скорости нагревания атмосферы).

По иронии именно нагревающее атмосферу ископаемое топливо обеспечило миллиарды людей дешевой и стабильной энергией, что отразилось на общем качестве жизни и позволило снизить до исторического минимума количество жертв от опасных погодных явлений.

Если в 1920-х в среднем от стихийных бедствий ежегодно погибало более 500 тыс. человек, то в 2020-х в среднем погибало уже 38 тыс человек (несмотря на то, что численность населения выросла почти в 4 раза с 2 до 8 млрд человек).

Об изменении климата (2)

Для того чтобы поговорить о стратегиях борьбы с изменением климата, нам нужно будет вначале понять, а в чем, собственно, проблема.

Ну повысилась температура на
0,35 °C (пусть даже на 0,7 °C) это такое изменение, которое вы ни то, что телом, даже бытовым термометром не всегда сможете отфиксировать.

Нужно понимать, что эти 0,7 °C — это буквально «среднее по больнице». Вся опасность кроется в том, что вместе с общим потеплением увеличивается разница (перепад) температур в разных частях Земли.

Чтобы понять, к чему это приводит, вспоминаем школьный курс физики и разбираемся на примере ветра:

При нагревании воздух расширяется, тем самым создавая области низкого давления.

Так как природа всегда стремится к равновесию, воздушные массы из более холодных регионов устремляются в область низкого давления.

Чем резче был градиент температур, тем большей окажется скорость ветра.

Таким образом даже незначительное повышение «средней по больнице» будет приводить к тому, что такие перепады будут возникать всё чаще, а сама разница температур будет больше. Тем самым будет возрастать количество и сила разрушительных ветров.

Что-то похожее будет происходить и с другими погодными явлениями — чем больше общая разбалансировка, тем выше вероятность, того, что погодные явления будут принимать свои экстремальные формы.

Это довольно отчетливо можно увидеть на графиках с зафиксированными опасными погодными явлениями. (обратите внимание, что на графике малое количество стихийных бедствий до 1960-х связано в первую очередь с низким уровнем их регистрации для целей статистики). Тем не менее тренд вполне очевидный, учитывая, что потеплело всего на 0,7 градуса.

Что еще интересно: рост концентрации СО2 в атмосфере приводит к усилению фотосинтеза и повышению продуктивности растений (что очень логично, учитывая что органика формируется именно из углекислого газа).

Хотя еще несколько десятилетий назад прогнозировалось, что повышение температуры из-за увеличения концентрации СО2, приведет к тому, что зона пустынь неминуемо будет расширяться, внезапно оказалось, что за последние 40 лет пустыни стали … кхм… зеленее.

С помощью анализа спутниковых снимков ученные обнаружили, что количество зелени в саваннах и засушливых территориях выросло на 11% с 1982 года (год, с которого доступны большие архивы спутниковых снимков).

Так, площадь, покрытая древесной растительностью в Сахеле (регион примыкающий к пустыне Сахаре) увеличилась на 8% за последние 30 лет (в значительной степени за счет увеличения концентрации СО2 в атмосфере — так называемый эффект удобрения)

В общем: человек действительно влияет на изменение климата, но, с одной стороны, это влияние нелинейное (чем больше мы влияем на климат, тем меньше это влияние), а, с другой стороны, на Земле запускаются балансирующие механизмы (рост концентрации СО2 в атмосфере приводит к увеличению его поглощения растениями).

То есть в споре между климатическими скептиками и климатическими алармистами действует так называемая аксиома Эскобара (по соображениям благопристойности ссылку на формулировку аксиомы не вставляю)

В следующей части поговорим о стратегиях борьбы с изменением климата.

.
Начало поста
.
Оглавление
.

То есть чем больше СО2 уже находится в атмосфере, тем меньший парниковый эффект оказывает каждая дополнительная тонна СО2

Значит ли это, что сейчас температура также должна улететь в стратосферу?

Ответ — неть

Дело в том, что концентрация СО2 в атмосфере и оказываемый парниковый эффект имеют нелинейную (убывающую) зависимость.

Как мы видим, после промышленной революции концентрация СО2 в атмосфере немножк стрельнула (с 0,028% до 0,042% от состава атмосферы).
Как говорится: упс

Во-первых, нужно понимать, что парниковый эффект — это прекрасно. Именно из-за него на Земле и существует жизнь.
Без парниковых газов средняя температура на планете составляла бы - 18 °C (с парниковым эффектом, напомню, она составляет + 15 °C).

Действительно ли человек накоптил столько углекислого газа, чтобы начать влиять на климат планеты? Ответ нам помогут дать наши старые друзья — ледяные керны, по которым можно восстановить не только температуру Земли, но и состав атмосферы.

Ниже показано колебание содержания углекислого газа в атмосфере за последние 800 тыс. лет

Молекулы воды, которые содержат тяжелые изотопы (О-18 и Н-2), из-за своей массы меньше испаряются (их тяжелее поднять) и быстрее выпадают на землю в виде капель (быстрее набирают нужную массу).

Когда на Земле становится теплее — количество осадков с тяжелыми изотопами на севере возрастает (чем больше температура, тем больше вероятность испарить «тяжелую» воду, кроме того чем сильнее восходящие потоки теплого воздуха, тем дольше вода с тяжелыми изотопами не выпадает в виде осадков, а значит повышается шанс долететь до холодных северных широт).

Поэтому в годовых слоях ледяных кернов соотношение тяжелых и легких изотопов постоянно колеблется в зависимости от того, какая температура была на Земле в тот или иной год.

Полученные «измерения» температуры с помощью изотопов свидетельствуют о том, что на Земле постоянно происходят глобальные и малые ледниковые периоды.

За последние 650 000 лет было
семь глобальных ледниковых периодов, последний из которых закончился около 12 000 лет назад.

После окончания глобального ледникового периода Земля пережила еще и малый ледниковый период, который продолжался с XVII по XIX век. При этом Земля до настоящего момента все еще находится в процессе естественного потепления, вызванного выходом из этого ледникового периода.

Ну а теперь про человека

Скорость, с которой происходит увеличение средней температуры поверхности Земли, не может быть объяснена только естественными причинами.

За последние 100 лет средняя температура Земли (сейчас она составляет ~ +15 °C) увеличилась на 0,7 °C, при этом моделирование естественного изменения говорит о том, что только половина этого потепления вызвана естественными причинами.

Откуда взялись еще 0,35 °C?

С начала промышленной революции человек начал активно использовать ископаемое топливо, которое является концентрированными запасами углерода (останки живых организмов, которые жили миллионы лет назад).

При сжигании ископаемого топлива образуется СО2, который является одним из парниковых газов (по степени парникового эффекта углекислый газ находится на втором месте после водяного пара).

Вначале немного про парниковый эффект. Физику процесса объяснять не будем, просто выкладываем картинку: