Stability Analysis of Excessive Carbon Dioxide Gas Emission Model Through Following Reforestation Policy in Low-Density Forest Biomass

Abstract

Carbon dioxide is the main greenhouse gas contributing to global warming risk. Forest biomass is crucial for the sequestration of atmospheric carbon dioxide; however, the rate of decline in worldwide forest biomass is concerning and can be attributed to anthropogenic activities. Reforestation is essential in this situation to decrease the amount of in the atmosphere. Efforts at reforestation can be evaluated according to the financial investment required for their execution. This work presents a nonlinear mathematical model that examines the impact of reforestation and the implementation of reforestation initiatives on regulating atmospheric levels. The critical values of the model and their stability are found analytically. The occurrence of transcritical bifurcation around the possible critical points is performed using the Sotomayor theorem. Based on the numerical simulations, the model in the absence of reforestation would put some aspects at risk of extinction. Further, the level of in the atmosphere would decrease due to reforestation. Moreover, the numerical analysis indicates that the system experiences a loss of stability without reforestation activities. The system maintains oscillation through Hopf-bifurcation while engaging in reforestation activities.

بعتبر غاز ثاني أوكسيد الكاربون مسبب رئيسي لظاهرة الاحتباس الحراري. تعتبر الكتلة الحيوية للغابات ضرورية لاحتجاز ثاني أوكسيد الكاربون في الغلاف الجوي؛ ومع ذلك، فإن معدل الانخفاض في الكتلة الحيوية للغابات في جميع أنحاء العالم مثير للقلق ويمكن أن يعزى إلى الأنشطة البشرية. تعد إعادة التشجير أمرًا ضروريًا في هذه الحالة لتقليل كمية ثاني أوكسيد الكاربون في الغلاف الجوي. يمكن تقييم جهود إعادة التشجير وفقًا للاستثمار المالي المطلوب لتنفيذها. يقدم هذا العمل نموذجًا رياضيًا غير خطي يدرس تأثير إعادة التشجير وتنفيذ مبادرات إعادة التشجير على تنظيم مستويات غاز ثاني أوكسيد الكاربون في الغلاف الجوي. تم العثور على القيم الحرجة للنموذج وتم تحليل استقرارها . تم إجراء تحليل التشعب حول القيم الحرجة المحتملة. واستنادا إلى تحليل النموذج، فإن غياب إعادة التشجير من شأنه أن يعرض بعض الجوانب لخطر الانقراض. في حين ساهم برنامج اعادة التشجير في انخفاض مستوى ثاني أوكسيد الكاربون في الغلاف الجوي. علاوة على ذلك، يشير التحليل الرقمي إلى أن النظام يعاني من فقدان الاستقرار دون أنشطة إعادة التشجير.في حين يحافظ النظام على التذبذب من خلال تشعب هوبف أثناء الانخراط في أنشطة إعادة التشجير. - ا بعشتلا ليلحت ، نوبراكلا ديسكوا يناث زاغ جذومن ، يددع ليلحت ، ريجشتلا ةداعا ، ةيرارقتسلاا ليلحت .