マグパイ

MAgPIE
パルスパワージェネレーターについては、MAGPIEを参照してください
MAgPIE は、コスト最小化の目的関数を備えた、非線形、再帰的、動的最適化、グローバルな土地および水利用モデルです。 MAgPIEは、ポツダム気候影響研究所(PIK)で働く土地利用グループによって開発され、採用されています。これは、地域の経済情報を、動的植生および水文学モデルLPJmLによってシミュレートされたグリッドベースの生物物理学的制約とリンクします。 MAgPIEは、さまざまな世界の地域における生産、土地利用の変化、および水の制約の空間的に明示的なパターンを考慮し、経済発展を食料およびエネルギー需要と一貫して結び付けています。
内容
1 モデル
2 要求する
3 生物物理学的入力
4 コストタイプ
5 参考文献
モデル
  MAgPIEの入力データと出力パラメータ
このモデルは、潜在的な作物の生産性とそれに関連する水の使用をモデル化するために、静的収量関数に基づいています。生物物理学的供給シミュレーションでは、空間的に明示的な0.5°データが一貫した数のクラスターに集約されます。10の世界地域は、モデルの需要側を表しています。需要カテゴリ(食品および非食品エネルギー摂取量)に必要なカロリーは、人口と収入の予測に基づく国の横断的な回帰によって決定されます。需要を満たすために、モデルは、資源、管理、およびコストの制約に従って、19の作付活動と5つの家畜活動を空間的に明示された土地と水資源に割り当てます。1995年から、MAgPIEは10年のタイムステップをシミュレートします。各期間について、前の期間からの最適な土地利用パターンが出発点として使用されます。
要求する
農産物の需要は、すべての地域とすべてのタイムステップで固定されています。農業需要の原動力は、時間、収入、人口増加です。総需要は、食料需要、資材需要、飼料需要、種子需要で構成されています。食料需要は、食料エネルギー需要、および食事における作物および畜産物の割合に依存します。畜産物内では、さまざまな製品(反芻動物の肉、鶏肉、その他の肉、牛乳、卵)の割合は1995年のレベルに固定されています。同じことが、総食料カロリーと材料需要に占める作物の割合にも当てはまります。総消費食品カロリーに占める畜産物の割合は、土地利用部門の重要な推進力です。さまざまな統計モデルを使用して、もっともらしい将来のシナリオを推定します。キャリブレーションは、各地域の1995年の食品バランスシートの家畜シェアに到達するために使用されます。
家畜用飼料は、濃縮物、飼料、家畜製品(骨粉など)、牧草地、作物残渣、および変換副産物(菜種ケーキなど)を事前に定義された比率で混合して生産されます。家畜システムにおけるこれらの違いは、家畜からの異なる排出レベルを引き起こします。
生物物理学的入力
シミュレーションの生物物理学的入力は、グリッドベースのモデルLPJmLから取得されます。管理された土地(LPJmL)を使用したグローバル植生モデルは、各グリッドセルの水利用可能性と要件、およびさまざまな植生タイプの炭素含有量の値も提供します。農地、牧草地、および灌漑用水は、各グリッドセルの限られた供給量の固定入力です。
コストタイプ
MAgPIEは、作物と家畜の生産のための生産コスト、技術変化への投資、土地転換コスト、および地域内輸送コストの4つの異なるコストタイプを考慮に入れています。これらの4つのコスト要素を現在のタイムステップのグローバルスケールで最小化することにより、モデルソリューションが得られます。MAgPIEの生産コストは、人件費、資本コスト、および中間投入コストを意味します。これらはすべての作物と家畜の種類に固有であり、作物の面積あたりのコスト(US $ / ha)および家畜の生産単位あたりのコスト(US $ / ton)として実装されます。
MAgPIEには、追加コストで農業の総生産量を増やすための2つのオプションが土地の拡張と強化です。MAgPIEでは、後者は技術変化(TC)への投資によって達成できます。技術の変化に投資すると、収量が増加し、総生産量が増加します。同時に、農地利用強度の対応する増加は、さらなる収量増加のためのコストを上昇させます。その理由は、すでに集中的に使用されている土地での強化は、広く使用されている土地での強化よりも費用がかかるためです。
生産を増やすための別の選択肢は、農地を非農地に拡大することです。転換は、新しい土地の準備と基本的なインフラ投資のための追加費用を引き起こし、それらも考慮に入れられます。地域内輸送コストは、地域内市場までの距離の関数として商品単位ごとに発生するため、MAgPIEの土地拡張を制限します。これは、インフラストラクチャの品質とアクセス可能性に依存します。地域内の輸送コストは、アクセスしやすい地域よりもアクセスしにくい地域の方が高くなります。これらの場合、これは耕作地拡大の全体的なコストの上昇につながります。
参考文献
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