2022年美國大學生數學建模競賽——Problem E:林業固碳

背景

正如我們所知，氣候變化對生命構成了巨大的威脅。為了減輕氣候變化的影響，我們需要采取有力的行動來減少大氣中的溫室氣體。僅僅減少溫室氣體排放是不夠的。我們需要作出努力，以增加我們通過生物圈或機械手段從大氣中隔離出來的二氧化碳儲備。這個過程被稱為碳封存。生物圈將二氧化碳封存在植物(尤其是像樹木這樣的大型植物)、土壤和水環境中。因此，森林是任何減緩氣候變化努力的組成部分。
森林將二氧化碳封存在活的植物和樹木生產的產品中，包括家具、木材、膠合板、紙張和其他木制品。這些森林產品在其一生中都能吸收二氧化碳。一些產品的壽命很短，而另一些產品的壽命可能超過生產它們的樹木的壽命。與完全不砍伐森林所帶來的碳吸收效益相比，一些森林產品所吸收的碳，加上年輕森林的再生所吸收的碳，有可能隨著時間的推移而吸收更多的碳。
在全球一級，包括適當采伐的森林管理戰略可有利于碳固存。然而，過度采伐會限制碳封存。森林管理人員必須在從采伐中獲得的森林產品的價值與允許森林繼續生長和作為活樹隔離碳的價值之間找到平衡。在這樣做時，他們必須考慮許多因素，如樹木的年齡和類型、地理、地形和林產品的效益和壽命。
森林管理人員的關切不僅限于碳匯和森林產品。他們必須根據森林價值的許多方面作出森林管理決策。這些可能包括但不限于潛在的碳封存、保護和生物多樣性方面、娛樂用途和文化考慮。

需求

國際碳管理合作組織(ICM)的成立是為了為世界各地的森林管理者制定指導方針，以設法弄清楚如何利用和管理他們的森林。由于森林的構成、氣候、人口、利益和價值觀在世界各地差異很大，因此一刀切的指導方針是不可能的。

• 開發一個碳封存模型，以確定隨著時間的推移，森林及其產品有望封存多少二氧化碳。你的模型應該確定哪種森林管理計劃在隔離二氧化碳方面最有效。
• 考慮到森林價值的其他方面，最有利于碳封存的森林管理計劃不一定對社會最有利。開發一個決策模型，告知森林管理者如何最好地利用森林。您的模型應該確定一個森林管理計劃，該計劃平衡了森林的各種評估方式(包括碳封存)。

*您的決策模型可能建議的管理計劃的范圍是什么?
*有什么條件會導致森林不被砍伐嗎?
*在適用于所有森林的管理計劃之間是否有過渡點?
*如何利用特定森林及其位置的特征來確定管理計劃之間的過渡點?

• 將您的模型應用于各種森林。確定一個森林，您的決策模型將建議在其管理計劃中包含采伐。

*在100年里，這片森林和它的產物將吸收多少二氧化碳
*這片森林應該采用什么樣的森林管理計劃?為什么這是最好的方法？
*假設最好的管理計劃包括比目前森林實踐多10年的兩次收獲之間的時間。討論從現有時間軸向新時間軸過渡的策略，以一種對森林管理者和所有使用森林的人的需求敏感的方式進行。

您的PDF解決方案的總頁數不應超過25頁:

• 一頁摘要表。
• 表的內容。
• 你的完整的解決方案。
• 一到兩頁的報紙文章
• 參考清單。

注:ICM競賽有25頁的限制。你提交的所有方面都計入25頁的限制(摘要頁，目錄，參考書目，和任何附錄)。你必須在你的報告中引用你的想法、圖像和其他材料的來源。

詞匯表

生物圈: 地球上能發現生命的部分區域。
碳封存: 從大氣中捕獲和儲存二氧化碳的過程。
森林管理者:控制和管理森林并決定如何使用森林的實體。森林管理人可以是個人、政府、公司或其他公共或私人組織。
林產品: 由收獲的木材制成的材料，例如，包括家具、木材、膠合板、紙和木屑顆粒。
溫室氣體: 大氣中吸收熱量并使地球變暖的氣體。這些氣體包括二氧化碳、水蒸氣、甲烷和一氧化二氮。
采伐(樹木) 砍伐樹木用作森林產品的過程。
森林管理: 管理森林的過程，包括確定哪些樹木應該砍伐，哪些樹木應該保留，砍伐樹木的時間表，以及如何再生森林。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2022年美国大学生数学建模竞赛——Problem E:林业固碳的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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