Predicting carbon dioxide and energy fluxes across global FLUXNET sites withregression algorithms
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Spatio-temporal fields of land–atmosphere fluxes derived from data-driven models can complement simulations by process-based land surface models. While a number of strategies for empirical models with eddy-covariance flux data have been applied, a systematic intercomparison of these methods has been missing so far. In this study, we performed a cross-validation experiment for predicting carbon dioxide, latent heat, sensible heat and net radiation fluxes across different ecosystem types with 11 machine learning (ML) methods from four different classes (kernel methods, neural networks, tree methods, and regression splines). We applied two complementary setups: (1) 8-day average fluxes based on remotely sensed data and (2) daily mean fluxes based on meteorological data and a mean seasonal cycle of remotely sensed variables. The patterns of predictions from different ML and experimental setups were highly consistent. There were systematic differences in performance among the fluxes, with the following ascending order: net ecosystem exchange (R2 < 0.5), ecosystem respiration (R2 > 0.6), gross primary production (R2> 0.7), latent heat (R2 > 0.7), sensible heat (R2 > 0.7), and net radiation (R2 > 0.8). The ML methods predicted the across-site variability and the mean seasonal cycle of the observed fluxes very well (R2 > 0.7), while the 8-day deviations from the mean seasonal cycle were not well predicted (R2 < 0.5). Fluxes were better predicted at forested and temperate climate sites than at sites in extreme climates or less represented by training data (e.g., the tropics). The evaluated large ensemble of ML-based models will be the basis of new global flux products.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».