Memory effects of climate and vegetation affecting net ecosystem CO2 fluxes in global forests
Notice bibliographique
Résumé
Forests play a crucial role in the global carbon (C) cycle by storing and sequestering a substantial amount of C in the terrestrial biosphere. Due to temporal dynamics in climate and vegetation activity, there are significant regional variations in carbon dioxide (CO2) fluxes between the biosphere and atmosphere in forests that are affecting the global C cycle. Current forest CO2 flux dynamics are controlled by instantaneous climate, soil, and vegetation conditions, which carry legacy effects from disturbances and extreme climate events. Our level of understanding from the legacies of these processes on net CO2 fluxes is still limited due to their complexities and their long-term effects. Here, we combined remote sensing, climate, and eddy-covariance flux data to study net ecosystem CO2 exchange (NEE) at 185 forest sites globally. Instead of commonly used non-dynamic statistical methods, we employed a type of recurrent neural network (RNN), called Long Short-Term Memory network (LSTM) that captures information from the vegetation and climate's temporal dynamics. The resulting data-driven model integrates interannual and seasonal variations of climate and vegetation by using Landsat and climate data at each site. The presented LSTM algorithm was able to effectively describe the overall seasonal variability (Nash-Sutcliffe efficiency, NSE = 0.66) and across-site (NSE = 0.42) variations in NEE, while it had less success in predicting specific seasonal and interannual anomalies (NSE = 0.07). This analysis demonstrated that an LSTM approach with embedded climate and vegetation memory effects outperformed a non-dynamic statistical model (i.e. Random Forest) for estimating NEE. Additionally, it is shown that the vegetation mean seasonal cycle embeds most of the information content to realistically explain the spatial and seasonal variations in NEE. These findings show the relevance of capturing memory effects from both climate and vegetation in quantifying spatio-temporal variations in forest NEE.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».