An ecohydrological journey of 4500+ years reveals a surprisingly stable precipitation-aquifer recharge relation in the Jerusalem region
Notice bibliographique
Résumé
The analyses of ecosystem response to climatic variability have been primarily concentrated on the last decades, due mainly to the lack of long-term meteorological records. Here, we assessed long-term precipitation-aquifer recharge dynamics in the Jerusalem region by exploring a unique 4500 years reconstructed annual precipitation time series (Morin et al 2019) and proxy information on air temperature, solar radiation, and atmospheric CO2 concentration [CO2]. We combined these data to reconstruct continuous hourly time series of climatic variables from 2500 B.C. to present using a weather generator model. The reconstructed climatic variables were then used to force the T&C mechanistic ecohydrological model (Fatichi and Pappas, 2017). Simulation results quantified the change in groundwater recharge, a key variable for water resource management in the region, which is simulated as deep drainage from the soil profile. For the recent years, modeled vegetation dynamics were evaluated with remote sensing observations of Leaf Area Index (LAI) while modeled recharge was validated with observed discharge from a number of local springs. The 4500 years of simulations revealed that groundwater recharge was strongly affected by precipitation not only at the annual scale, as expected, but also by a multi-decadal average, suggesting an important memory effect of soil moisture conditions on recharge. Almost the entire variability in groundwater recharge over 4500 years was explained by precipitation alone, with minor effects of temperature and [CO2], which both displayed significant changes in the last 50 years. The compensating biophysical and ecophysiological effects of [CO2] increase on plants could explain this pattern: while an increase in [CO2] stimulates productivity and LAI, increasing also evapotranspiration (ET) and decreasing recharge, it also improves water use efficiency, thus largely cancelling the aforementioned effect on ET. A sensitivity analysis to expected future levels of [CO2] and temperature clearly showed that elevated CO2 contributes to maintain current groundwater recharge values also in the future by closing stomata. However, a +2-3°C air temperature increase could reduce groundwater recharge of 30-40% due to enhanced ground evaporation and evaporation from interception, but also because of larger transpiration due to higher vapor pressure deficit, despite an enhanced plant water stress. The link between groundwater recharge and precipitation in the Jerusalem region has been very stable in the last 4500 years, but this stability is jeopardized in a warmer future, with potentially strong implications for water resources management. Morin, E., Ryb, T., Gavrieli, I., & Enzel, Y. (2019). Mean, variance, and trends of Levant precipitation over the past 4500 years from reconstructed Dead Sea levels and stochastic modeling. Quaternary Research, 91(2), 751-767. doi:10.1017/qua.2018.98 Fatichi S., and C. Pappas (2017). Constrained variability of modeled T:ET ratio across biomes. Geophysical Research Letters. 44(13), 6795-6803, doi:10.1002/2017GL074041
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 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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».