2.2. Основні методи прогнозування.

У прогностиці та математиці розроблено багато методів прогнозування. Однак внаслідок специфіки ландшафтно-екологічного аналізу (часто обмежений об’єм інформації, її ймовірність та нечітка визначеність, стохастичність зовнішнього середовища тощо) далеко не всі з них вдається застосувати. Найбільш відповідають цій специфіці такі методи: логічних розумових висновків, експертних оцінок, ландшафтно-екологічних аналогів, балансовий, статистичні (аналіз часових рядів, регресійний аналаз тощо), імітаційного моделювання, прогнозування за сукцесій ними рядами геосистем, прогнозування за допомогою матриць Маркова.

Вибір методу прогнозування залежить від наявної інформації про геосистеми та зовнішні впливи на них, а також від просторово-часового масштабу прогнозу. Розглянемо найбільш відповідні для ландшафтної екології методи прогнозування. З іншими можна ознайомитись по підручнику В .С. Аношко та ін (1985).

Метод логічних розумових висновків (його також називають методом наукової спекуляції) ґрунтується на знанні загальних закономірностей змін геосистем при дії на них певних природних або антропогенних факторів. Інформаційне забезпечення прогнозування складають загальні відомості про природу регіону і теоретичні положення ландшафтної екології та інших наук. Оскільки фактологічна забезпеченість прогнозування слабка, роль інтуїції, наукової грамотності дослідника мають вирішальне значення для обґрунтованості прогнозу. Прогноз, складений за цим методом, попередній, його слід деталізувати більш досконалими методами.

Методи експертного оцінювання досить різноманітні. Суть їх полягає в підборі групи експертів, їх опитуванні за спеціально складеними анкетами, в яких чітко сформульовані питання щодо майбутніх станів геосистем, та статистичній обробці отриманих даних (експертних оцінок). В результаті цієї обробки обґрунтовується деякий єдиний прогнозний висновок. Виділяються дві групи експертних методів – індивідуальні та колективні експертні методи.

Експертні методи доцільно застосовувати у випадках, коли: немає достатнього фактологічного матеріалу для прогнозування іншими методами; прогноз необхідно скласти в стислий строк, за який не вдається провести польових ландшафтно-екологічних досліджень; прогнозуються зміни геосистем до принципово нових видів антропогенних впливів, яких раніше геосистеми не зазнавали.

Метод ландшафтно-екологічних аналогів полягає в пошуку для геосистеми, для якої складається прогноз, її аналогів – геосистем аналогічного виду, але таких, які деякий час знаходилися під впливом фактора, зміни в результаті дії якого необхідно прогнозувати. Оскільки абсолютно ідентичних геосистем відшукати практично неможливо, результати прогнозу орієнтовані, хоч їх і можна представити в кількісній формі. За геосистеми-аналоги слід обирати такі, що мають близькі значення критеріїв подібності. Відношення цих критеріїв є перехідним коефіцієнтом, на який слід помножити значення геосистеми-аналога з тим, щоб перенести ці відкоректовані значення на геосистему-об’єкт прогнозування.

Статистичні методи прогнозування (регресійного та факторного аналізів, екстраполяції, часових рядів) дають вірогідні результати при наявності вибірки великого об’єму. Їх можна використовувати і при обробці малих вибірок (N<30), але в цьому випадку результати оцінок досить широкі.

Прогнозування за схемами ландшафтної сукцесії –специфічний метод ландшафтної екології. Знаючи позиції геосистеми на сукцесійному ряду та напрям сукцесії вздовж нього, для будь-якої геосистеми можна визначити можливу послідовність її змін на інші. Якщо для досліджуваного регіону сукцесійні схеми побудовані, то для отримання прогнозу необхідно лише визначити для кожного ландшафтно-сукцесійного ряду, в якому напрямі при певному впливі на геосистеми відбуватимуться їх зміни – в бік клімаксової геосистеми чи ініціальної.

Визначення цього напряму ґрунтується на знанні загальних закономірностей змін геосистем при їх функціональному використанні, що проектується, або при прогнозованих змінах зовнішнього середовища (потепління чи похолодання клімату тощо). Суттєве обмеження методу прогнозування за сукцесійними схемами полягає в тому, що за ними можна встановити лише послідовність змін геосистем, але не час, через який одна геосистема зміниться іншою.

Прогнозування за матрицями Маркова полягає у визначенні для кожної геосистеми ймовірностей її перебування в різних станах (або заміни геосистеми одного виду іншими) на кожний з m моментів часу послідовно заданих через m часових інтервалів t. Це завдання вирішується аналізом матриць Маркова, для побудови яких використовуються оцінки ймовірностей відмов різних видів та відновлення геосистем після них за час t. Наприклад, зміна геосистеми елювіального водного режиму з незасоленими грунтами на гігроморфну геосистему із засоленими солонцюватими грунтами матиме місце, якщо за час відбудуться три види відмов – гігроморфна, галоморфна та алкаломорфна (відмова осолонцювання). Ймовірність такого переходу розраховують як добуток ймовірностей одночасного за час виникнення цих трьох відмов. Ймовірність зміни гігроморфної геосистеми елювіальною відповідає ймовірності відновлення відмови гігроморфного виду. Таким чином можна розраховувати всі можливі варіанти змін однієї геосистеми іншими за час. Якщо значення цих ймовірностей розраховані для всіх геосистем досліджуваного регіону, отримуємо матрицю перехідних ймовірностей – важливий результат ландшафтно-екологічного прогнозу. На її основі можна вирішувати широкий комплекс прогнозованих завдань.

Серія матриць ймовірностей переходу геосистем до різних станів на різні строки упередження прогнозу є важливим багатим матеріалом ландшафтно-екологічного прогнозування. Проте їх деякий недолік пов’язаний із складністю інтерпретації та поганою наочністю отриманих результатів. Тому на основі матриці Маркова будується серія прогнозованих карт, а також графи прогнозованих змін геосистем.