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Enregistrement W2122311299 · doi:10.5194/bg-9-2063-2012

On the uncertainty of phenological responses to climate change, and implications for a terrestrial biosphere model

2012· article· en· W2122311299 sur OpenAlexaff
Mirco Migliavacca, Oliver Sonnentag, Trevor F. Keenan, Alessandro Cescatti, John O’Keefe, Andrew D. Richardson

Notice bibliographique

RevueBiogeosciences · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiquePlant Water Relations and Carbon Dynamics
Établissements canadiensUniversité de Montréal
Organismes subventionnairesU.S. Geological SurveyU.S. Department of EnergyNational Park ServiceOffice of ScienceNational Science Foundation
Mots-clésPhenologyBiosphereEnvironmental scienceClimate changeClimatologyClimate modelAkaike information criterionBiosphere modelEcosystemAtmospheric sciencesUncertainty analysisCarbon cycleEcologyBiologyStatisticsMathematicsGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. Phenology, the timing of recurring life cycle events, controls numerous land surface feedbacks to the climate system through the regulation of exchanges of carbon, water and energy between the biosphere and atmosphere. Terrestrial biosphere models, however, are known to have systematic errors in the simulation of spring phenology, which potentially could propagate to uncertainty in modeled responses to future climate change. Here, we used the Harvard Forest phenology record to investigate and characterize sources of uncertainty in predicting phenology, and the subsequent impacts on model forecasts of carbon and water cycling. Using a model-data fusion approach, we combined information from 20 yr of phenological observations of 11 North American woody species, with 12 leaf bud-burst models that varied in complexity. Akaike's Information Criterion indicated support for spring warming models with photoperiod limitations and, to a lesser extent, models that included chilling requirements. We assessed three different sources of uncertainty in phenological forecasts: parameter uncertainty, model uncertainty, and driver uncertainty. The latter was characterized running the models to 2099 using 2 different IPCC climate scenarios (A1fi vs. B1, i.e. high CO2 emissions vs. low CO2 emissions scenario). Parameter uncertainty was the smallest (average 95% Confidence Interval – CI: 2.4 days century−1 for scenario B1 and 4.5 days century−1 for A1fi), whereas driver uncertainty was the largest (up to 8.4 days century−1 in the simulated trends). The uncertainty related to model structure is also large and the predicted bud-burst trends as well as the shape of the smoothed projections varied among models (±7.7 days century−1 for A1fi, ±3.6 days century−1 for B1). The forecast sensitivity of bud-burst to temperature (i.e. days bud-burst advanced per degree of warming) varied between 2.2 days °C−1 and 5.2 days °C−1 depending on model structure. We quantified the impact of uncertainties in bud-burst forecasts on simulated photosynthetic CO2 uptake and evapotranspiration (ET) using a process-based terrestrial biosphere model. Uncertainty in phenology model structure led to uncertainty in the description of forest seasonality, which accumulated to uncertainty in annual model estimates of gross primary productivity (GPP) and ET of 9.6% and 2.9%, respectively. A sensitivity analysis shows that a variation of ±10 days in bud-burst dates led to a variation of ±5.0% for annual GPP and about ±2.0% for ET. For phenology models, differences among future climate scenarios (i.e. driver) represent the largest source of uncertainty, followed by uncertainties related to model structure, and finally, related to model parameterization. The uncertainties we have quantified will affect the description of the seasonality of ecosystem processes and in particular the simulation of carbon uptake by forest ecosystems, with a larger impact of uncertainties related to phenology model structure, followed by uncertainties related to phenological model parameterization.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,014
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,021
Score d'incertitude au seuil0,042

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,014
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,065
Tête enseignante GPT0,279
Écart entre enseignants0,214 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations173
Publié2012
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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