Kierownik: dr hab. Piotr Baranowski, porf. IA PAS

Zespół: prof. dr hab. Cezary Sławiński; dr Wojciech Mazurek; dr Jaromin Krzyszczak; mgr Anna Siedliska

Założeniem proponowanych badań jest to, że zmiany klimatu wpływają na rośliny i płody rolne oraz inne systemy naturalne w złożony sposób, a modyfikacje takich parametrów jak temperatura czy opad mogą w radykalny sposób rzutować na produkcję rolniczą. W umiarkowanej strefie klimatycznej naszego kraju badanie wyłącznie zmian średniej temperatury powietrza lub średniego opadu nie jest wystarczające do zrozumienia występujących w atmosferze trendów i konsekwencji tych zmian dla żywych organizmów. Dlatego konieczne jest szukanie bardziej wyrafinowanych metod analizy wieloletnich szeregów meteorologicznych aby móc określić korelacje długo-zasięgowe, które wiązać można również ze zmianami klimatu. Takimi metodami są analiza multifraktalna i teoria chaosu, które jak sądzimy na podstawie wstępnych badań, pozwolą wyznaczyć parametry dające się łatwo powiązać z dynamiką procesów w atmosferze odpowiedzialnych za zmiany klimatu.
Celem zadania jest rozwijanie matematyczno-fizycznych metod opisu stanu środowiska wzrostu roślin i płodów rolnych, uwzględniających zmiany klimatyczne i wybrane czynniki odpowiedzialne za produkcję bezpiecznej żywności. W szczególności planuje się:
- zastosowanie analizy multifraktalnej i teorii chaosu do opisu korelacji długo-zasięgowych w szeregach czasowych wielkości agro-meteorologicznych (rys. 1);
- modelowanie, na podstawie danych historycznych i aktualnych, wpływu różnych scenariuszy zmian klimatu na plonowania zbóż (rys. 2);
- monitoring i modelowanie emisji gazów cieplarnianych z ekosystemów rolniczych (rys. 3);
- opracowanie wczesnych metod detekcji infekcji grzybowych liści roślin i owoców z uwzględnieniem  rodzajów infekcji pojawiających się jako skutek zmiany klimatu.
Efektem realizacji zadania będzie opracowanie matematycznych metod opisu elementów systemu gleba-roślina atmosfera i jakości wybranych płodów rolnych, uwzględniających możliwe scenariusze zmian klimatu. Dokonana zostanie analiza czułości wybranych modeli wzrostu i plonowania roślin na zmiany parametrów agrometeorologicznych zgodnie z istniejącymi scenariuszami zmian klimatu. Rozwinięta zostanie metoda hiperspektralna wczesnego wykrywania, od niedawna występujących w Polsce, infekcji grzybowych roślin. Wiele ośrodków badawczych na całym świecie jest zainteresowanych rozwiązaniem tych problemów, a pozytywne wyniki realizacji zadania mogą stanowić znaczący wkład do tych badań.
Metodologiczne i praktyczne wyniki badań w postaci gotowych do użycia procedur identyfikacji i klasyfikacji niektórych infekcji grzybowych w tkankach owoców miękkich będą wykorzystane w  pracach wdrożeniowych, które będą przedmiotem osobnych projektów składanych do NCBiR.

Rys. 1. Właściwości multifraktalne: asymetria i szerokość spektrum 30-letnich szeregów czasowych temperatury powietrza w woj. lubelskim.	Rys. 2. Predykcja strumieni CO2 na polu pszenicy

Rys. 3. Modelowanie wpływu zmian klimatu na produkcję zboża z wykorzystaniem powierzchni odpowiedzi (IRS) i modelu DNDC.