Infiltration into frozen soil: From core‐scale dynamics to hillslope‐scale connectivity
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Infiltration into frozen soil is a key hydrological process in cold regions. Although the mechanisms behind point‐scale infiltration into frozen soil are relatively well understood, questions remain about upscaling point‐scale results to estimate hillslope‐scale run‐off generation. Here, we tackle this question by combining laboratory, field, and modelling experiments. Six large (0.30‐m diameter by 0.35‐m deep) soil cores were extracted from an experimental hillslope on the Canadian Prairies. In the laboratory, we measured run‐off and infiltration rates of the cores for two antecedent moisture conditions under snowmelt rates and diurnal freeze–thaw conditions observed on the same hillslope. We combined the infiltration data with spatially variable data from the hillslope, to parameterise a surface run‐off redistribution model. We used the model to determine how spatial patterns of soil water content, snowpack water equivalent (SWE), and snowmelt rates affect the spatial variability of infiltration and hydrological connectivity over frozen soil. Our experiments showed that antecedent moisture conditions of the frozen soil affected infiltration rates by limiting the initial soil storage capacity and infiltration front penetration depth. However, shallow depths of infiltration and refreezing created saturated conditions at the surface for dry and wet antecedent conditions, resulting in similar final infiltration rates (0.3 mm hr−1). On the hillslope‐scale, the spatial variability of snowmelt rates controlled the development of hydrological connectivity during the 2014 spring melt, whereas SWE and antecedent soil moisture were unimportant. Geostatistical analysis showed that this was because SWE variability and antecedent moisture variability occurred at distances shorter than that of topographic variability, whereas melt variability occurred at distances longer than that of topographic variability. The importance of spatial controls will shift for differing locations and winter conditions. Overall, our results suggest that run‐off connectivity is determined by (a) a pre‐fill phase, during which a thin surface soil layer wets up, refreezes, and saturates, before infiltration excess run‐off is generated and (b) a subsequent fill‐and‐spill phase on the surface that drives hillslope‐scale run‐off.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».