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.
GCRI · Biodiversity Nexus
Сложные системы в экологии
Ecosystems and the social and economic системы 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 Стресс-тест management against them.
01Реестр
Complex systems in ecology on the record.
Запись о методеSTEM-метод
- МетодComplex системы and agent-based modelling
- РаспорядительСистемная наука и моделирование
- Применяется вBiodiversity Nexus
- ДанныеВходных данных: 4
- ПроверкиШагов валидации: 3
- Каноническая страницаSTEM Commons
02Заявка
What complex systems and agent-based modelling does here.
Complex системы 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.
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.
03География
Состояние сред обитания в бассейне Амазонки.
Land cover, vegetation and plant growth over the Amazon Basin, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.
Для интерактивной карты нужен JavaScript. Список слоёв и источники приведены ниже.
Слои 3
Состояние местообитаний для этой страницы
Об этом слое
- Доказательная база
- Смоделировано (последний год, публикуемый GIBS)
- Источник
- Земной покров MODIS Terra и Aqua (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
- Поставщик
- NASA LP DAAC
- Лицензия
- Открытые данные NASA
- Год выпуска
- ежегодно; спутниковая классификация; последний год, публикуемый GIBS
- Новейшие на момент сборки
- 2024-01-01
- Разрешение
- сетка около 500 м
- Неопределённость
- Спутниковые классы земного покрова за указанный год, включая пахотные земли; классификация с известными ошибками, а не реестр ферм.
- Доступно через
- gibs.earthdata.nasa.gov, только после того как вы разрешите интерактивную карту
Об этом слое
- Доказательная база
- Наблюдаемые данные (облачность оставляет пропуски)
- Источник
- MODIS Terra EVI (NASA LANCE)
- Поставщик
- NASA LANCE
- Лицензия
- Открытые данные NASA
- Год выпуска
- ежедневно; спутниковый индекс; облачность оставляет пропуски
- Новейшие на момент сборки
- 2026-10-13
- Разрешение
- сетка около 250 м
- Неопределённость
- Спутниковый индекс растительности за 8 дней до указанной даты, показатель состояния местообитаний; не является мерой видов или биоразнообразия.
- Доступно через
- gibs.earthdata.nasa.gov, только после того как вы разрешите интерактивную карту
Об этом слое
- Доказательная база
- Смоделировано (последний 8-дневный период, публикуемый GIBS)
- Источник
- MODIS Aqua GPP (MYD17) (NASA LP DAAC)
- Поставщик
- NASA LP DAAC
- Лицензия
- Открытые данные NASA
- Год выпуска
- 8 дней; модель на основе спутниковых данных; последний 8-дневный период, публикуемый GIBS
- Новейшие на момент сборки
- 2026-09-30
- Разрешение
- сетка около 500 м
- Неопределённость
- Модельная оценка углерода, поглощённого растениями за указанный 8-дневный период; показатель роста, а не урожая или продукции.
- Доступно через
- gibs.earthdata.nasa.gov, только после того как вы разрешите интерактивную карту
Об этом слое
- Доказательная база
- Наблюдаемые данные
- Источник
- Скорректированная отражательная способность VIIRS NOAA-20 (NASA LANCE)
- Поставщик
- NASA LANCE
- Лицензия
- Открытые данные NASA
- Год выпуска
- ежедневно; спутниковое изображение
- Новейшие на момент сборки
- 2026-10-14
- Разрешение
- сетка около 250 м
- Неопределённость
- Спутниковое изображение. Спутниковый или модельный растр в том виде, в каком его публикует поставщик. Облачность, пропуски в полосе обзора и ошибки восстановления параметров оставляют пропуски и шум; значения являются показателями, а не измерениями в конкретном месте.
- Доступно через
- gibs.earthdata.nasa.gov, только после того как вы разрешите интерактивную карту
Об этом слое
- Доказательная база
- Наблюдаемые данные (облачность и время пролёта спутника оставляют пропуски)
- Источник
- VIIRS NOAA-20 375 м (FIRMS) (NASA LANCE FIRMS)
- Поставщик
- NASA LANCE FIRMS
- Лицензия
- Открытые данные NASA
- Год выпуска
- ежедневно; спутниковое обнаружение; облачность и время пролёта спутника оставляют пропуски
- Новейшие на момент сборки
- 2026-10-13
- Разрешение
- сетка около 500 м
- Неопределённость
- Спутниковые обнаружения горячих точек за указанный день, включая газовые факелы и промышленное тепло; это не подтверждённый пожар, не донесение об инциденте и не предупреждение.
- Доступно через
- gibs.earthdata.nasa.gov, только после того как вы разрешите интерактивную карту
Об этом слое
- Доказательная база
- Оценка
- Источник
- Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Колумбийский университет))
- Поставщик
- NASA SEDAC (CIESIN, Колумбийский университет)
- Лицензия
- CC BY 4.0
- Год выпуска
- null; оценка на основе переписи, статическая (2020)
- Разрешение
- сетка около 1 км
- Неопределённость
- Оценка на основе переписи числа людей на квадратный километр в 2020 году, показанная как контекст подверженности; не является подсчётом людей, пострадавших от какой-либо опасности.
- Доступно через
- gibs.earthdata.nasa.gov, только после того как вы разрешите интерактивную карту
Клавиатура при фокусе на карте
Удерживайте Ctrl или ⌘ и прокручивайте для масштабирования
Последние доступные
NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © участники OpenStreetMap (ODbL) · Natural Earth
Загрузка последних снимков NASA.
Перетаскивайте для перемещения. Для масштабирования используйте Ctrl или ⌘ с прокруткой, жест щипка или кнопки; наведите курсор, чтобы увидеть значения под указателем; сброс возвращает к региону.
Состояние сред обитания на примере бассейна Амазонки.Спутниковые и модельные продукты в том виде, в каком их публикует NASA, каждый со своей датой. Это показатели, а не оценки какого-либо места.
Данные: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © участники OpenStreetMap · Natural Earth · NASA EONET · NASA JPL OPERA DIST-ALERTИсточники и лицензии
- 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). Открытые данные NASA
- 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). Открытые данные NASA
- Продукты MODIS по суше (вегетационные индексы, валовая первичная продукция, земной покров), NASA LP DAAC и LANCE; изображения через NASA GIBS. Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; там, где показано, значения усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). Открытые данные NASA
- Продукты VIIRS почти реального времени (наводнения, температура поверхности суши, снежный покров, скорректированная отражательная способность), NASA LANCE; изображения через NASA GIBS. Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; там, где показано, значения усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). Открытые данные NASA
- NASA Fire Information for Resource Management System (FIRMS), продукт VIIRS по активным пожарам с разрешением 375 м, NASA LANCE; векторные плитки через NASA GIBS. Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; там, где показано, значения усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). Открытые данные NASA
- 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). Лицензия CC BY 4.0. Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; там, где показано, значения усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
- ASTER GDEM является продуктом METI и NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC); изображения через NASA GIBS. Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; там, где показано, значения усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). Ссылка: 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. Открытые данные NASA
- Создано с использованием Natural Earth. Бесплатные векторные и растровые картографические данные @ naturalearthdata.com. Общественное достояние
- © участники OpenStreetMap (ODbL), через NASA GIBS (береговые линии, границы, дороги и названия мест). Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; значения, где показано, усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). ODbL
- Blue Marble, NASA Earth Observatory; изображения через NASA GIBS. Цвета перерисованы по опубликованной цветовой шкале; там, где показано, значения усреднены по шестиугольным ячейкам (изменено). Открытые данные NASA
- Контекст на глобусе и плоской карте: береговые линии, границы, дороги и названия мест из справочных слоёв NASA GIBS (данные OpenStreetMap, ODbL, © участники OpenStreetMap); снимки Blue Marble как дополнительная подложка; 3D-рельеф и показания высоты по цветовому индексу высот ASTER GDEM (классы от 5 м до 200 м, с преувеличением для наглядности). Границы показаны в опубликованном виде и не выражают позиции в отношении какой-либо территории.
- События в реальном времени: NASA Earth Observatory Natural Event Tracker (EONET). События носят ориентировочный характер и сохраняют ссылки на первоначальный источник.
- Текущие данные: события NASA EONET носят ориентировочный характер и не являются официальными предупреждениями.
- 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).
- Дополнительные слои (источников в списке слоёв: 6; оперативные, прогнозные, наблюдаемые и контекстные) при включении указывают своего поставщика на карте и здесь; прогнозы представляют собой результаты моделей, а производные индексы являются оценками.
Слои и даты
- Тип земного покрова (IGBP), ежегодно: MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
- Расширенный индекс растительности, скользящее среднее за 8 дней: MODIS Terra EVI, NASA LANCE · 13 окт. 2026
- Валовая первичная продукция, сумма за 8 дней: MODIS Aqua GPP (MYD17), NASA LP DAAC · 30 сент. 2026
- Естественные цвета: скорректированная отражательная способность VIIRS NOAA-20, NASA LANCE · 13 окт. 2026
- Активные пожары и термические аномалии: VIIRS NOAA-20 375 м (FIRMS), NASA LANCE FIRMS · 13 окт. 2026
- Плотность населения, 2020: население: CIESIN, Колумбийский университет, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · статично
04Данные
Что потребляет метод.
Datasets and records used by complex системы and agent-based modelling on this platform, with the role each plays and the label its values carry. Sources are listed in реестре источников.
| Данные | Роль | Метка |
|---|---|---|
| Long-term ecological time series | Раннее предупреждение показатели | НАБЛЮДАЕМО |
| Species interaction networks | Network structure | НАБЛЮДАЕМО |
| Land-use and fisheries surveys | Calibration of agent behaviour | СООБЩЕНО |
| Model ensembles | Structural uncertainty | СМОДЕЛИРОВАНО |
05Мониторинг
Agent-based simulation.
Экран, который команда использовала бы для следования этому методу: его показатели, состояния и решения. Названия приведены для примера, а значения иллюстративны.
Agent-based simulation
Biodiversity · Complex systems in ecology · Run R-7901
323 runsGCRI · Biodiversity Nexus
Outcome across runs
Карточка метода
- Метод
- Сложные системы и агентное моделирование
- Агенты
- 17,896
- Калибровка
- pattern-oriented
- Метка
- СМОДЕЛИРОВАНО
Behavioural rules
| Орган управления охраняемыми территориями | adapts after 5 losses | 0.2 | survey, labelled |
| Environment ministry | adapts after 5 losses | 0.2 | survey, labelled |
| Indigenous and local community council | adapts after 2 losses | 0.4 | survey, labelled |
06Валидация
Как проверяются результаты.
Models are evaluated by matching multiple stylised facts and patterns at different scales. Sensitivity and robustness analysis test dependence on assumptions.
| Проверка | Как это делается |
|---|---|
| Pattern-oriented validation | Models must reproduce several observed patterns at different scales, not a single target |
| Sensitivity and robustness | Conclusions are tested across parameter ranges and alternative model structures |
| False alarm testing | Раннее предупреждение 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.
07Симулятор
Запасы, потоки, задержки и порог перелома.
Два запаса, давление и адаптивная способность, 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.
Меры контроля
- Рост давления
- 6.0% в год
- Эффективность способности в снижении давления
- 4.0% в год
- Инвестиционная реакция на воспринимаемое давление
- 20%
- Задержка восприятия
- 4.0 года
- Порог перелома давления
- индекс 60
- Усиление после прохождения порога
- 2.0 раза
- Смоделированные годы
- Лет: 50
Показания
- Пиковое давление
- 113 индекс
- Мощность в конце
- индекс 186
- Лет выше порога
- 15.8 года
Числа, методы и источники
| Год | Давление | Мощность | Воспринимаемое |
|---|---|---|---|
| 0 | 20.0 | 50.0 | 20.0 |
| 4 | 23.3 | 44.9 | 21.2 |
| 8 | 27.2 | 42.2 | 24.0 |
| 12 | 31.7 | 42.3 | 27.7 |
| 16 | 36.8 | 45.5 | 32.2 |
| 20 | 42.3 | 51.5 | 37.2 |
| 24 | 47.9 | 60.3 | 42.6 |
| 28 | 53.2 | 71.3 | 48.0 |
| 32 | 57.8 | 84.3 | 53.1 |
| 36 | 66.4 | 98.4 | 58.4 |
| 40 | 82.7 | 115.9 | 69.7 |
| 44 | 97.8 | 139.7 | 83.8 |
| 48 | 109.1 | 169.4 | 97.3 |
Методы
- Системная динамика Forrester (1961), Industrial Dynamics, MIT Press; Sterman (2000), Business Dynamics
- Критические переходы и точки перелома Scheffer and others (2009), Early-warning signals for critical transitions, Nature 461
- Диаграмма причинно-следственных петель Sterman (2000), Business Dynamics, McGraw-Hill
- Веер неопределённости (параметрический метод Монте-Карло) Spiegelhalter, Pearson and Short (2011), Visualising uncertainty about the future, Science 333
- Анализ чувствительности по одному фактору (торнадо) Saltelli and others (2008), Global Sensitivity Analysis: The Primer, Wiley
Данные
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.
По шести опорам, под руководством Nexus Consortium
- Эксперименты Лаборатории
- Построено в Biodiversity Nexus в Foundry
- Проверено в Biodiversity Nexus в Universe
- Закреплено в Климат и системы Земли в Standards
- Опубликовано в Biodiversity Nexus в Reports
- Преподаётся в Факультет наук о Земле и окружающей среде в Academy
08Связи
Темы, опирающиеся на этот метод.
09Симулятор двойника и каскадов
Model complex systems in ecology as a system. Run the cascade.
Составлена на основе профиля области Nexus Standards профиль территории Стандарты рисков для биоразнообразия и природы: названные в нём опасные явления, системы и секторы, которые несут ущерб, меры, которые его смягчают, и данные, которые за ним наблюдают. Выберите компоненты, укажите исходное опасное явление и пройдите каскад шаг за шагом. Вид «Карта» помещает прогон на примерную географию с открытыми данными. Вес каждой связи это заявленное допущение, которое можно изменить. Учебная модель, а не прогноз, не оценка и не сертификация. Чтобы смоделировать выбранное вами место, откройте полный Конструктор систем.
Опасности
- Обезлесение
- Утрата биоразнообразия (вызванный ниже по цепочке)
- Soil erosion (вызванный ниже по цепочке)
- Превышение границы изменения земельных систем (запущено ниже по цепочке)
- Усыхание тропических лесов Амазонии (запущено ниже по цепочке)
- Оползень склона (запущен ниже по цепочке)
- Внезапный паводок (запущено далее по цепочке)
- Событие зоонозного переноса (запущено ниже по цепочке)
- Природные пожары (вызванный ниже по цепочке)
- Вспышка нового арбовируса (запущена ниже по цепочке)
- Возвращение малярии (запущено ниже по цепочке)
Системы и связи
- Стандарты рисков для биоразнообразия и природы
- Стандарты климатических рисков Обратная связь
- Стандарты рисков для здоровья Каскад
- Стандарты рисков для продовольствия и сельского хозяйства Зависимость
- Стандарты в отношении опасностей деградации окружающей среды Общие записи об опасных явлениях
Меры контроля
NS-0Устав и принципыNS-1Observatory UNI и каталог артефактов (грамматика v0.2: сегменты области, сектора, региона и среды)NS-3UNI записей о рисках (грамматика, сопоставление с прежней системой, полномочия на присвоение)NS-3bПрофиль метаданных наборов данных и продуктов (STAC, DCAT, PROV-O)NS-5Стандарт рисунков, карт и визуализаций (с набором UI/UX)NS-9Контекстные UNI (развертывания, экземпляры, экземпляры программ)NS-11Верификация и мониторинг (доказательства, подтверждения, наблюдение за соответствием принципу нулевого доверия)NRS-N5Риск и устойчивость биоразнообразия и природыNRS-H65Семейство опасностей: нарушение планетарных границ (NHS-1 planet.boundary)NRS-H27Семейство опасностей: стресс биоразнообразия и видов (NHS-1 eco.species)NRS-H26Семейство опасностей: деградация земель и водно-болотных угодий (NHS-1 eco.land)NRS-H28Семейство опасностей: сдвиги состояния климата (NHS-1 eco.climate-state)NRS-H64Семейство опасностей: смена режимов экосистем (NHS-1 eco.regime-shift)
Наблюдение
- API и выгрузки GBIF по встречаемости видов (приведены для справки)
- Всемирная база данных по охраняемым и сохраняемым территориям (приведена для справки)
- Потеря лесного покрова Global Forest Watch (Hansen/UMD) и оповещения (приведены для справки)
- Земной покров ESA WorldCover 10 м (приведён для справки)
- Продукты Службы мониторинга земель Copernicus (приведены для справки)
- Индекс Красного списка
- Площадь лесов как доля от общей площади суши
- Доля важных участков для наземного и пресноводного биоразнообразия, охваченных охраняемыми территориями
Пример географии
- Малые островные государства Тихого океана: 150 шестиугольных ячеек
- Оповещения о нарушениях растительного покрова, 30 м (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
- Влажность поверхностного слоя почвы (SMAP), NASA GIBS
- Ночные огни сегодня, отключения (VIIRS Day/Night Band), NASA GIBS
- Интенсивность осадков за последние полчаса (IMERG), NASA GIBS
10Ведение и сопровождение
Кто ведёт метод.
Системная наука и моделирование stewards complex системы and agent-based modelling for the Consortium and reviews how it is applied across platforms.
11Методы и доказательная база
How complex systems in ecology is modelled, measured and tested.
Модель, её допущения, данные и неопределённость в том виде, в каком их проверил бы учёный или инженер. Структуры следуют опубликованным методам. Показанные значения являются иллюстративными, а не результатами.
Цепочка наблюдения Земли
How a satellite or sensor record becomes evidence on complex systems in ecology, and where each step adds uncertainty.
- 01 · Получениеорбита, датчик и периодичность повторного наблюденияНеопределённость: пропуски из-за облачности и орбиты
- 02 · Калибровкарадиометрические и геометрическиеНеопределённость: дрейф датчиков
- 03 · Исправлениеатмосфера и рельефНеопределённость: допущения об аэрозолях и уклонах
- 04 · Поиск или классификацияпеременная или классНеопределённость: ошибка модели и обучения
- 05 · Проверкапо сравнению с наземными даннымиНеопределённость: дизайн и объём выборки
- 06 · Публикацияс интервалами погрешности и происхождением данныхНеопределённость: указана, а не скрыта
Руководящие принципы FAIR · GO FAIR и FORCE11W3C PROV · Консорциум Всемирной паутиныРуководство по единообразному учёту неопределённостей · МГЭИКCEOS Analysis Ready Data · Комитет по спутникам наблюдения Земли
12Связано
Куда ведёт эта страница в рамках Консорциума.
13Вопросы
Вопросы и ответы.
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.
Как проверяются результаты?
Models are evaluated by matching multiple stylised facts and patterns at different scales. Sensitivity and robustness analysis test dependence on assumptions.
Значения на этой странице реальные?
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.
Где ещё применяется этот метод?
Observatory Каноническая страница метода перечисляет все применяющие его платформы.
ОтчётыВнести вклад
Поделитесь доказательствами с этой страницы.
Отчёты 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 NexusГлобальные отраслевые риски и устойчивостьСигнал Observatory
- Электронная почтаШлюз GW-GCRIОтправьте с этой страницыДоказательная база, исправление, случай, метод, рецензия, перевод или вклад в профиль. Материал приходит с пометкой этой страницы, поэтому его получает редактор, отвечающий за неё.
- ZenodoОткрытый депозитДепонируйте и подайте в сообществоОпубликуйте собственную запись на Zenodo со своим идентификатором ORCID iD, затем подайте её в сообщество Reports. Кураторы проверяют её; DOI остаётся за вами.
- ОтчётыGCRIВсе способы внести вкладВиды вклада, порядок рецензирования каждого из них, указание авторства, лицензия и то, что никогда не принимается.
Никогда не отправляйте персональные данные, сведения о чувствительной инфраструктуре или то, чем вы не вправе делиться. Материал проходит рассмотрение перед использованием; его отправка не дает авторских или редакционных прав, а спонсорство никогда не покупает выводы.
Biodiversity Nexus
Предложите метод, набор данных или вопрос.
Информация и запросы открыты уже сегодня. Запрос получает номер и указывает следующий шаг; заявки, платежи, выделение вычислительных ресурсов и регистрации открываются только тогда, когда существуют их команда, условия и возможности для проверки.
Правовая информация
Юридические документы.
Карты, данные и рисунки на этом сайте приводятся для контекста и общей информации. Они не являются советом, прогнозом или предупреждением; ограничения информации изложены в Оговорках и уведомлениях о данных.