Interactions of Water and Energy Mediate Responses of High-Latitude Terrestrial Ecosystems to Climate Change
Notice bibliographique
Résumé
Both biogeophysical and biogeochemical feedbacks to climate change from high-latitude terrestrial ecosystems may be mediated by permafrost thaw. For instance, lakes may expand as relatively intact permafrost begins to thaw but experience drainage with continued permafrost degradation; thawing permafrost also increases the vulnerability of soil carbon to decomposition. In order to quantify these feedbacks, Earth System Models (ESMs) need to adequately represent a number of sub-surface processes.I improved the lake model in the land-surface component (CLM4) of an ESM by including the physics of snow, ice, and underlying sediment, allowing shallow high-latitude lakes to be adequately simulated. After evaluating the model, I investigated the sensitivity of regional surface fluxes to included lake model processes. The inclusion of snow insulation and lake water phase change each cause 15-30 W m-2 changes in seasonal surface fluxes, altering the forcing of lakes on the atmosphere. With realistic inclusion of these processes, I predict that the presence of high-latitude lakes causes little net change in mean annual air temperature. However, due to increased sub-surface thermal inertia, lakes moderate the seasonal and diurnal cycle in regions of large lake area like the Canadian Shield. Consequently, the loss of lake area in areas of disappearing permafrost could exacerbate increases in summer daily maximum temperatures due to climate warming by up to 1 °C.Snow insulation has long been recognized as a key control on permafrost soil thermal regime. I show that the snow thermal rectifier can interact with hydrology to cause significant changes in soil temperature associated with non-thermal anthropogenic forcings. Elevated CO2 or increased summer rainfall could increase soil water-filled pore space by 0.1-0.2 in some permafrost areas, associated with 1-2 °C increases in mean soil temperature. This warming results from both the increased thermal conductivity of the soil and the increased latent heat of fusion. Because these mechanisms saturate once soils are relatively saturated, the initial soil moisture state is crucial in determining susceptibility to these warming mechanisms. In this model, these warming mechanisms were not effective in substantially increasing permafrost vulnerability to thaw in a severe 21st century transient warming scenario.In summary, I have shown that explicit representation of snow insulation and of freezing and thawing in lakes and soils can alter the predicted responses of soil and air temperatures to changes in climate.
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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 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».