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GCRI · Biodiversity Nexus

生態学における複雑系

Ecosystems and the social and economic システム that use them interact through feedbacks, thresholds and networks. Complex systems methods explore how those interactions produce regime shifts, cascades of extinction and correlated losses that simpler models miss, and they ストレステスト management against them.

01登録

Complex systems in ecology on the record.

手法の記録STEM の手法
  1. 手法複雑 システム and agent-based modelling
  2. 適用先Biodiversity Nexus
  3. 正式なページSTEM コモンズ
02申請

What complex systems and agent-based modelling does here.

複雑 システム and agent-based modelling study systems whose behaviour emerges from interactions among many components. They help explain nonlinear dynamics, tipping points and collective behaviour. In biodiversity and nature, climate and hazards and oceans and coasts, complex systems approaches explore how interacting risks can produce sudden, systemic shifts. They support stress testing of policies against emergent behaviour. The canonical description is on STEM Commons.

Early warning of regime shifts

Rising variance, autocorrelation and slower recovery in long ecological series are tested as signals of approaching transitions in lakes, reefs and drylands.

Food-web and co-extinction networks

Interaction networks of plants, pollinators, predators and prey are simulated to see how the loss of one species propagates through the web.

Agent-based models of land and sea use

Farmers, fishers, traders and regulators are represented as agents to explore how incentives, rules and ecology together drive clearing, overfishing or recovery.

03地理

アマゾン川流域の生息地の状態。

Land cover, vegetation and plant growth over the Amazon Basin, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.

インタラクティブマップにはJavaScriptが必要です。レイヤー一覧と出典は以下にあります。

レイヤー 3

このページの生息地の状態

このレイヤーについて
エビデンス
モデル化(GIBS が公開する最新年)
出典
MODIS Terra and Aqua 土地被覆(MCD12Q1)(NASA LP DAAC)
提供者
NASA LP DAAC
ライセンス
NASA オープンデータ
年次
年次、衛星分類、GIBS が公開する最新年
ビルド時点で最新
2024-01-01
解決
約 500 m メッシュ
不確実性
表示年の衛星土地被覆区分で、耕作地を含みます。既知の誤差を伴う分類であり、農地台帳ではありません。
到達経路
gibs.earthdata.nasa.gov(ライブ地図を許可した後にのみ)
このレイヤーについて
エビデンス
観測(雲により欠測あり)
出典
MODIS Terra EVI(NASA LANCE)
提供者
NASA LANCE
ライセンス
NASA オープンデータ
年次
日次、衛星指標、雲により欠測あり
ビルド時点で最新
2026-10-13
解決
約 250 m メッシュ
不確実性
表示日までの 8 日間の衛星植生指数で、生息環境の状態を示す指標です。種や生物多様性の尺度ではありません。
到達経路
gibs.earthdata.nasa.gov(ライブ地図を許可した後にのみ)
このレイヤーについて
エビデンス
モデル化(GIBS が公開する最新の 8 日間)
出典
MODIS Aqua GPP(MYD17)(NASA LP DAAC)
提供者
NASA LP DAAC
ライセンス
NASA オープンデータ
年次
8 日、衛星駆動モデル、GIBS が公開する最新の 8 日間
ビルド時点で最新
2026-09-30
解決
約 500 m メッシュ
不確実性
表示期間の 8 日間に植物が取り込んだ炭素のモデル推定値で、成長の指標です。収穫量や生産量ではありません。
到達経路
gibs.earthdata.nasa.gov(ライブ地図を許可した後にのみ)
このレイヤーについて
エビデンス
観測
出典
VIIRS NOAA-20 補正反射率(NASA LANCE)
提供者
NASA LANCE
ライセンス
NASA オープンデータ
年次
日次、衛星画像
ビルド時点で最新
2026-10-14
解決
約 250 m メッシュ
不確実性
衛星画像です。衛星またはモデルのラスターを、提供者が公開したままの形で示します。雲、観測幅の隙間、取得誤差により欠測やノイズが生じるため、値は指標であり、ある場所での測定値ではありません。
到達経路
gibs.earthdata.nasa.gov(ライブ地図を許可した後にのみ)
このレイヤーについて
エビデンス
観測(雲と通過時刻により欠測あり)
出典
VIIRS NOAA-20 375 m(FIRMS)(NASA LANCE FIRMS)
提供者
NASA LANCE FIRMS
ライセンス
NASA オープンデータ
年次
日次、衛星による検出、雲と通過時刻により欠測あり
ビルド時点で最新
2026-10-13
解決
約 500 m メッシュ
不確実性
表示日の衛星によるホットスポット検出で、ガスフレアや産業排熱を含みます。確認された火災、事故報告、警報ではありません。
到達経路
gibs.earthdata.nasa.gov(ライブ地図を許可した後にのみ)
このレイヤーについて
エビデンス
推定
出典
世界人口グリッド v4.11(NASA SEDAC(CIESIN、コロンビア大学))
提供者
NASA SEDAC(CIESIN、コロンビア大学)
ライセンス
CC BY 4.0
年次
null。国勢調査に基づく推計値、静的(2020 年)
解決
約 1 km メッシュ
不確実性
2020 年の 1 平方キロメートル当たりの人口の国勢調査に基づく推定値で、エクスポージャーの文脈として示します。いずれかのハザードの影響を受けた人数ではありません。
到達経路
gibs.earthdata.nasa.gov(ライブ地図を許可した後にのみ)

最新の利用可能データ

NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM(METI、NASA)· Blue Marble(NASA)· © OpenStreetMap 貢献者(ODbL)· Natural Earth

最新のNASA画像を読み込んでいます。

ドラッグで移動。Ctrlまたは⌘を押しながらスクロール、ピンチ、またはボタンでズーム。ポインター下の値はホバーで表示。リセットで地域表示に戻ります。

アマゾン川流域を枠組みとした生息地の状態。NASA が公開するままの衛星およびモデルのプロダクトで、それぞれに固有の日付があります。指標であり、特定の場所の評価ではありません。

データ:NASA GIBS・ASTER GDEM・Blue Marble・ © OpenStreetMap 寄稿者 ・Natural Earth・NASA EONET・NASA JPL OPERA DIST-ALERT情報源とライセンス

  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA オープンデータ
  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA オープンデータ
  • MODIS 陸域プロダクト(植生指数、総一次生産、土地被覆)、NASA LP DAAC と LANCE。画像は NASA GIBS 経由。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。 NASA オープンデータ
  • VIIRS 準リアルタイム・プロダクト(洪水、地表面温度、積雪被覆、補正反射率)、NASA LANCE。画像は NASA GIBS 経由。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。 NASA オープンデータ
  • NASA 資源管理のための火災情報システム(FIRMS)、VIIRS 375 m アクティブ・ファイア・プロダクト、NASA LANCE。ベクタータイルは NASA GIBS 経由。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。 NASA オープンデータ
  • Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). CC BY 4.0 でライセンス。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。 doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
  • ASTER GDEM は METI と NASA のプロダクトです(ASTER Global Digital Elevation Model V003、NASA LP DAAC)。画像は NASA GIBS 経由。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。引用:NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. NASA オープンデータ
  • Natural Earthを使用して作成。無料のベクターおよびラスター地図データ @ naturalearthdata.com。 パブリックドメイン
  • © OpenStreetMap 貢献者(ODbL)、NASA GIBS 経由(海岸線、境界、道路、地名)。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。 ODbL
  • Blue Marble、NASA Earth Observatory。画像は NASA GIBS 経由。色は公開カラーマップから再描画し、表示箇所では値を六角形セルに平均化しています(改変)。 NASA オープンデータ
  • 地球儀と平面地図の背景情報:NASA GIBS参照レイヤーによる海岸線、境界、道路、地名(OpenStreetMapデータ、ODbL、© OpenStreetMap contributors)。オプションのベースとしてBlue Marble画像。ASTER GDEM標高カラー指数による3D地形と標高の読み取り(5 mから200 mの階級、判読しやすいよう誇張)。境界は公表されたとおりに描画しており、いかなる領域に関する立場を示すものでもありません。
  • ライブイベント:NASA Earth Observatory Natural Event Tracker(EONET)。イベントは参考情報であり、元の出典へのリンクを保持しています。
  • ライブ:NASA EONET。イベントは参考情報であり、当局の警報ではありません。
  • Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • 任意レイヤー(レイヤー一覧に 6 つのソース:ライブ、予報、観測、背景)は、オンにすると地図上とここに提供元のクレジットを表示します。予報はモデル出力であり、派生指数は推定値です。

レイヤーと日付

  • 土地被覆タイプ(IGBP)、年次:MODIS Terra and Aqua 土地被覆(MCD12Q1)、NASA LP DAAC・ 2024
  • 強化植生指数、移動 8 日:MODIS Terra EVI、NASA LANCE · 2026年10月13日
  • 総一次生産、8 日合計:MODIS Aqua GPP(MYD17)、NASA LP DAAC · 2026 年 9 月 30 日
  • トゥルーカラー:VIIRS NOAA-20 補正反射率、NASA LANCE・ 2026年10月13日
  • 活動火災と熱異常:VIIRS NOAA-20 375 m(FIRMS)、NASA LANCE FIRMS · 2026年10月13日
  • 人口密度、2020年:人口:CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · 静的

04データ

手法が使用するもの。

Datasets and records used by complex システム and agent-based modelling on this platform, with the role each plays and the label its values carry. Sources are listed in 出典の登録簿.

データ役割ラベル
Long-term ecological time series早期警戒 指標観測
Species interaction networksNetwork structure観測
Land-use and fisheries surveysCalibration of agent behaviour報告値
Model ensemblesStructural uncertaintyモデル化
05監視

Agent-based simulation.

この手法を追跡するためにチームが使う画面:その指標、状態、決定。名前は例であり、値はイメージです。

Agent-based simulation

Biodiversity · Complex systems in ecology · Run R-7901

323 runsGCRI・Biodiversity Nexus

Outcome across runs

手法カード

手法
複雑系とエージェントベース・モデリング
エージェント
17,896
キャリブレーション
pattern-oriented
ラベル
モデル化

Behavioural rules

保護地域の管理当局adapts after 5 losses0.2survey, labelled
Environment ministryadapts after 5 losses0.2survey, labelled
Indigenous and local community counciladapts after 2 losses0.4survey, labelled
Agent-based simulation: the screen’s structure, terms and states for Biodiversity.例示の名称と説明用の値です。設計であり、記録でも稼働中のシステムでもありません。
06検証

結果の確認方法。

Models are evaluated by matching multiple stylised facts and patterns at different scales. Sensitivity and robustness analysis test dependence on assumptions.

確認実施方法
Pattern-oriented validationModels must reproduce several observed patterns at different scales, not a single target
Sensitivity and robustnessConclusions are tested across parameter ranges and alternative model structures
False alarm testing早期警戒 methods are tested on series with and without known transitions

Many plausible models can reproduce the same patterns. Calibration and validation data are often limited.

07シミュレーター

ストック、フロー、遅れ、そして転換点の閾値。

二つのストック、圧力と 適応能力, joined by a reinforcing growth loop, a delayed balancing response and damage when pressure outruns capacity; past the threshold the system can tip. Teaching model with stated illustrative values, not a prediction. The map on this page shows The Amazon Basin; the model itself is not tied to a place.

管理策

圧力の増大
年 6.0%
圧力を下げる上での能力の効果
年 4.0%
認識された圧力への投資の反応
20%
認知の遅れ
4.0 年
圧力の転換しきい値
60 指数
閾値を越えた後の増幅
2.0 倍
シミュレーションした年数
50 年

読み取り値

最大圧力
113 指数
最後に残る能力
186 指数
閾値を超えた年数
15.8 年
数値、手法、出典
年圧力能力知覚された
020.050.020.0
423.344.921.2
827.242.224.0
1231.742.327.7
1636.845.532.2
2042.351.537.2
2447.960.342.6
2853.271.348.0
3257.884.353.1
3666.498.458.4
4082.7115.969.7
4497.8139.783.8
48109.1169.497.3

手法

  1. システム・ダイナミクス Forrester (1961), Industrial Dynamics, MIT Press; Sterman (2000), Business Dynamics
  2. 臨界転移と転換点 Scheffer and others (2009), Early-warning signals for critical transitions, Nature 461
  3. 因果ループ図 Sterman (2000), Business Dynamics, McGraw-Hill
  4. 不確実性ファン(パラメータ・モンテカルロ) Spiegelhalter, Pearson and Short (2011)、Visualising uncertainty about the future、Science 333
  5. 一因子ずつの感度分析(トルネード図) Saltelli and others (2008), Global Sensitivity Analysis: The Primer, Wiley

データ

No observed data enters this model: it runs on the teaching values set by the controls, to be replaced with a programme’s own evidence.

ストック、フロー、遅れ、転換点のしきい値。説明用の教材モデルで、実測データではなくコントロールで設定した値に基づいて動きます。手法:システムダイナミクス(Forrester (1961)、Industrial Dynamics、MIT Press、Sterman (2000)、Business Dynamics)、臨界遷移と転換点(Scheffer and others (2009)、Early-warning signals for critical transitions、Nature 461)、因果ループ図(Sterman (2000)、Business Dynamics、McGraw-Hill)。
09ツインとカスケードのシミュレーター

Model complex systems in ecology as a system. Run the cascade.

Assembled from the Nexus Standards area profile 生物多様性・自然リスクの標準: the hazards it names, the システム and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full System Builder.

ハザード

  • 森林減少
  • 生物多様性の損失 (下流で誘発)
  • Soil erosion (下流で誘発)
  • Land-system change boundary transgression (set off downstream)
  • Amazon rainforest dieback (set off downstream)
  • Slope slide (set off downstream)
  • Flash flood (set off downstream)
  • Zoonotic spillover event (set off downstream)
  • 林野火災 (下流で誘発)
  • Emerging arbovirus outbreak (set off downstream)
  • Malaria resurgence (set off downstream)

管理策

  • NS-0 憲章と原則
  • NS-1 社会を動かし続ける UNI と成果物カタログ(文法 v0.2:分野、部門、地域、環境の区分)
  • NS-3 リスク記録の UNI(文法、旧体系との対照、割当権限)
  • NS-3b データセットとプロダクトのメタデータ・プロファイル(STAC、DCAT、PROV-O)
  • NS-5 図表・地図・可視化の標準(UI/UX キットと併用)
  • NS-9 文脈 UNI(展開、インスタンス、プログラム・インスタンス)
  • NS-11 検証とモニタリング(エビデンス、証明、ゼロトラストの適合性観測)
  • NRS-N5 生物多様性と自然のリスクとレジリエンス
  • NRS-H65 ハザード・ファミリー:プラネタリー・バウンダリーの逸脱(NHS-1 planet.boundary)
  • NRS-H27 ハザードファミリー:生物多様性と種へのストレス(NHS-1 eco.species)
  • NRS-H26 ハザード・ファミリー:土地と湿地の劣化(NHS-1 eco.land)
  • NRS-H28 ハザード分類:気候状態の移行(NHS-1 eco.climate-state)
  • NRS-H64 ハザード・ファミリー:生態系のレジーム・シフト(NHS-1 eco.regime-shift)

観測

  • GBIF occurrence API and downloads (listed for reference)
  • World Database on Protected and Conserved Areas (listed for reference)
  • Global Forest Watch tree cover loss (Hansen/UMD) and alerts (listed for reference)
  • ESA WorldCover 10 m land cover (listed for reference)
  • Copernicus Land Monitoring Service products (listed for reference)
  • レッドリスト指数
  • Forest area as a proportion of total land area
  • Proportion of important sites for terrestrial and freshwater biodiversity covered by protected areas

例示の地理

  • 太平洋島嶼国:150 の六角形セル
  • Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
  • 表層土壌水分(SMAP)、NASA GIBS
  • 今夜の夜間光と停電(VIIRS Day/Night Band)、NASA GIBS
  • 直近 30 分間の降雨強度(IMERG)、NASA GIBS
10スチュワードシップ

手法を維持する者。

システム科学とモデリング stewards complex システム and agent-based modelling for the Consortium and reviews how it is applied across platforms.

11手法とエビデンス

How complex systems in ecology is modelled, measured and tested.

モデル、その仮定、データ、不確実性を、科学者やエンジニアが確認する形で示します。構造は公表された手法に従っています。描かれた値は例示であり、知見ではありません。

地球観測の連鎖

How a satellite or sensor record becomes evidence on complex systems in ecology, and where each step adds uncertainty.

  1. 01・取得軌道、センサー、再訪頻度不確実性:雲と軌道による欠測
  2. 02・較正放射量的および幾何学的不確実性:センサードリフト
  3. 03・訂正大気と地形不確実性:エアロゾルと斜面の前提
  4. 04・検索または分類変数またはクラス不確実性:モデルと学習の誤差
  5. 05・検証実測値との照合不確実性:標本設計と標本サイズ
  6. 06・公開誤差範囲と系譜つき不確実性:明示し、隠さない
CEOS の解析即応データの意味での処理連鎖で、各ステップは図を描く前にその不確実性を記録します。一般的な構造であり、結果ではありません。
FAIR 原則・GO FAIR と FORCE11W3C PROV・World Wide Web Consortium不確実性の一貫した扱いに関するガイダンス・IPCCCEOS 解析即応データ・地球観測衛星委員会
13質問

質問と回答。

What are the limits of complex systems and agent-based modelling in this field?
Many plausible models can reproduce the same patterns. Calibration and validation data are often limited.
結果はどのように確認されますか?
Models are evaluated by matching multiple stylised facts and patterns at different scales. Sensitivity and robustness analysis test dependence on assumptions.
このページの値は実際のものですか?
The data names, roles and checks are real descriptions of practice. The canvas shows a design of the method’s use, not a run; no result is reported here.
この手法は他にどこで適用されていますか?
社会を動かし続ける 正式な手法のページ には、それを適用するすべてのプラットフォームが掲載されています。
報告書貢献する

このページからエビデンスを提供する。

報告書 is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.

GCRIBiodiversity Nexusグローバル部門のリスクとレジリエンスオブザーバトリー・シグナル
Biodiversity Nexus

手法、データセット、または問いを持ち込んでください。

情報提供と問い合わせは本日から受け付けています。問い合わせには参照番号が付き、次の手順が示されます。申請、支払い、計算資源の割り当て、登録は、担当チーム、規約、審査体制が整ってから開始します。