जलवायु परिवर्तन के अध्ययन क्षेत्र का अवलोकन

कजाकिस्तान यूरेशिया के केंद्र में स्थित है और 2.72 × 106 किमी 2 के क्षेत्र को कवर करता है। वर्तमान में, कजाकिस्तान में 14 राज्य और 3 शहर हैं। कजाकिस्तान व्यापक कृषि उत्पादन प्रबंधन लागू करता है। रासायनिक उर्वरकों और कीटनाशकों का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है; हालाँकि, देश की सिंचाई सुविधाएँ अपूर्ण हैं।

कजाकिस्तान में गेहूं, जौ और आलू मुख्य फसलें हैं। गेहूं और जौ मुख्य रूप से अकमोला, उत्तरी कजाकिस्तान और कोस्टाने में उत्पादित होते हैं। इसके अतिरिक्त, जौ को अल्माटी और ज़ाम्बिल में गहनता से उगाया जाता है। आलू का उत्पादन मुख्य रूप से पूर्वी कजाकिस्तान, पावलोडर, अल्माटी, उत्तरी कजाकिस्तान और कारागांडी में हुआ।

2003-2020 के लिए खाद्य फसलों के आंकड़े कजाकिस्तान गणराज्य में कृषि, वानिकी और मत्स्य पालन से प्राप्त किए गए थे, और वर्षा के आंकड़े कजाकिस्तान गणराज्य में पर्यावरण संरक्षण से प्राप्त किए गए थे। 1990–2020 के लिए तापमान और हवा की गति के आंकड़े राष्ट्रीय समुद्री और वायुमंडलीय प्रशासन (एनओएए) के राष्ट्रीय पर्यावरण सूचना केंद्र (एनसीईआई) की वेबसाइट से प्राप्त किए गए थे। सभी डेटा को राज्य द्वारा औसत किया गया था, और कुल 36 जलवायु कारकों को स्वतंत्र चर (12-महीने का तापमान, वर्षा और हवा की गति: T1-T12, P1-P12, और W1-W12,) और 3 मुख्य खाद्य उपज के रूप में पहचाना गया था। कारक (गेहूं, जौ और आलू की पैदावार क्रमशः WY, BY और PY के रूप में)। इस अध्ययन में कुल 281 उपलब्ध नमूनों के साथ 17 क्षेत्रों (14 राज्यों और 3 शहरों) से 18 साल (2003-2020) डेटा शामिल है।

यादृच्छिक वन (आरएफ) महत्व रैंकिंग

RF एक मशीन लर्निंग एल्गोरिथम है जो निर्णय पेड़ों के एक सेट पर आधारित होता है जो एक प्रशिक्षण सेट और एक परीक्षण सेट बनाने के लिए एक निश्चित अनुपात (आमतौर पर 7:3) के अनुसार नमूनों का चयन करता है। डिसीजन ट्री डेटासेट के आवर्ती बाइनरी विभाजन के माध्यम से उत्पन्न होता है, जिसमें प्रत्येक विभाजन सुविधाओं के एक अलग उपसमुच्चय (पूर्वानुमान चर का हिस्सा) पर आधारित होता है। प्रत्येक ट्री नोड पर, एक विशेषता के आधार पर डेटासेट का विभाजन किया जाता है। जब भी नोड्स एक पूर्व-परिभाषित वर्ग शुद्धता स्तर तक पहुँचते हैं (नोड में आउटपुट का एक वर्ग मौजूद होता है) तो इसे समाप्त कर दिया जाता है और परीक्षण समाप्त हो जाता है।

जलवायु परिवर्तन के अध्ययन के परिणाम

प्रधान खाद्य उपज में जलवायु और परिवर्तन

एमके सेन के साथ अच्छे समझौते में था (चित्र 3): (1) अल्माटी में तापमान में स्पष्ट गिरावट देखी गई; (2) प्रत्येक राज्य में वर्षा की कोई महत्वपूर्ण प्रवृत्ति नहीं थी; (3) केवल अलमाटी और पूर्वी कजाकिस्तान ने हवा की गति के लिए कोई महत्वपूर्ण प्रवृत्ति नहीं दिखाई; (5) अलमाटी में जौ की उत्पादकता (0.04 t ha−1 वर्ष−1), पूर्वी कजाकिस्तान (0.04 t ha−1 वर्ष−1), और करागांडा (0.05 t ha−1 वर्ष−1) में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि हुई; इसके अतिरिक्त, ज़ानबिल में सेन अत्यधिक महत्वपूर्ण था (पी = 0.01), लेकिन एमके (पी = 0.06) नहीं था; (6) मंगिस्टाऊ, उत्तर-कजाकिस्तान (जहां सेन महत्वपूर्ण था) और कोस्तानय (जहां एमके महत्वपूर्ण था और सेन अत्यधिक महत्वपूर्ण था) को छोड़कर, अन्य राज्यों में आलू उत्पादकता में अत्यधिक महत्वपूर्ण वृद्धि हुई थी।

संक्षेप में, कुछ पूर्वी राज्यों को छोड़कर, कजाकिस्तान के पूरे क्षेत्र ने हवा की गति में ऊपर की ओर रुझान प्रदर्शित किया। इसलिए, भविष्य में हवा के कटाव से कृषि योग्य भूमि को भारी नुकसान हो सकता है। हालांकि पूर्व में पहाड़ हैं, मध्य, उत्तरी और दक्षिणी क्षेत्र मैदानी हैं, जबकि पश्चिम तराई है और इस प्रकार कमजोर हवा के कटाव प्रतिरोध की विशेषता है। दक्षिण-पूर्वी क्षेत्रों में गेहूं और जौ की उत्पादकता में वृद्धि हुई, जबकि पूरे देश में आलू की उत्पादकता में वृद्धि हुई।

महत्वपूर्ण जलवायु कारक और विभाजन

दो महत्व विधियों की रैंकिंग आंशिक रूप से सुसंगत थी, और शीर्ष 8 कारकों (दो एल्गोरिदम) का सारांश इस प्रकार था (चित्र 4): T1, T2, T3, T6, T10, W3, W4, P4, और P5 WY पर अधिक प्रभाव; T2, T5, T6, T7, T8, W3, W4, W5, P4 और P5 का BY पर अधिक प्रभाव पड़ा; और T1, T2, T3, T6, T10, W3, W4, P4, और P5 का PY पर अधिक प्रभाव पड़ा। मुख्य फसलों की उपज को प्रभावित करने वाले 13 जलवायु संकेतक ज्ञात हैं।

क्लस्टरिंग परिणाम प्रदर्शित करते हैं कि भौगोलिक वितरण में जलवायु अंतर की स्थानिक निरंतरता है। जलवायु विशेषताओं के अनुसार, कजाकिस्तान के क्षेत्रों को दो समूहों (चित्र 5) में विभाजित किया गया है: उच्च-अक्षांश क्षेत्र (अकमोला, उत्तर-कजाकिस्तान, पावलोडर, करागांडी, कोस्तानय और पूर्व-कजाखस्तान) और निम्न-अक्षांश क्षेत्र (ज़ाम्बिल, तुर्केस्तान), अल्माटी, अकतोबे, अत्राऊ, मंगिस्टाऊ, पश्चिम-कजाकिस्तान, और क्यज़िलोर्डा)।

पैनल रिग्रेशन के परिणाम और विकल्प

पूरे क्षेत्र में पीवाई विश्लेषण को ध्यान में रखते हुए, हवा की गति और पीवाई में बड़े बदलाव की प्रवृत्ति के कारण, एफई मॉडल में टी और पी का फिटिंग प्रभाव असंतोषजनक था। इसके अलावा, बड़े क्षेत्रीय अंतरों के कारण पूरे क्षेत्र के विश्लेषण का R2 आम तौर पर कम होता है। उच्च अक्षांश और निम्न अक्षांश क्षेत्रों की समूह चर्चा के बाद, फिटिंग प्रभाव में काफी सुधार हुआ।

समय के साथ PY की भिन्नता प्रवृत्ति महत्वपूर्ण थी; इस प्रकार, आरई मॉडल का उपयोग उच्च-अक्षांश और निम्न-अक्षांश क्षेत्रों के लिए किया गया था। बाकी को हौसमैन परीक्षण के लिए अनुशंसित के रूप में चुना गया था। मॉडल सिद्धांत को बेहतर ढंग से फिट करने के लिए, FE मॉडल R2 के भीतर प्रस्तुत किए गए, जबकि RE मॉडल समग्र R2 को चुनिंदा रूप से प्रस्तुत करते हैं।

पूर्वी और दक्षिणी क्षेत्रों में, सर्दियों के गेहूं की बड़े पैमाने पर बुवाई अक्टूबर में शुरू होती है, मुख्य रूप से संकीर्ण-पंक्ति और क्रॉस-बुवाई के तरीकों का उपयोग करते हुए, और कटाई जून-जुलाई से होती है। गर्म सर्दियां गेहूं में ठंढ प्रतिरोध को कमजोर कर सकती हैं; हालांकि, उच्च अक्षांशों में मार्च में तापमान अभी भी इतना कम है कि कभी-कभार शीतदंश हो सकता है।

इस बीच, निम्न अक्षांश क्षेत्रों में तापमान तेजी से बढ़ता है, जिससे यह घटना लगभग न के बराबर हो जाती है। गेहूँ के हरे होने के बाद उच्च तापमान, गेहूँ के युवा कानों के विभेदन को तेज करके, तनाव प्रतिरोध को कमजोर करके और अनाज भरने की अवधि को छोटा करके इसकी उपज को कम कर देता है, जिससे अनाज का वजन कम हो जाता है। इस प्रकार, फसल चक्र छोटा होता है, और जुलाई में WY में उच्च तापमान-प्रेरित कमी से बचने के लिए, निम्न-अक्षांश क्षेत्रों में कटाई पहले की जाती है।

इसके अलावा, कम अक्षांशों में गर्मियों की वर्षा प्रचुर मात्रा में होती है, जो उच्च तापमान और सूखे के कारण सर्दियों में गेहूं की उपज में कमी को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है।