Towards understanding predictability in ecology: A forest gap model case study
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Underestimation of uncertainty in ecology runs the risk of producing precise, but inaccurate predictions. Most predictions from ecological models account for only a subset of the various components of uncertainty, making it diffcult to determine which uncertainties drive inaccurate predictions. To address this issue, we leveraged the forecast-analysis cycle and created a new state data assimilation algorithm that accommodates non-normal datasets and incorporates a commonly left-out uncertainty, process error covariance. We evaluated this novel algorithm with a case study where we assimilated 50 years of tree-ring-estimated aboveground biomass data into a forest gap model. To test assumptions about which uncertainties dominate forecasts of forest community and carbon dynamics, we partitioned hindcast variance into five uncertainty components. Contrary to the assumption that demographic stochasticity dominates forest gap dynamics, we found that demographic stochasticity alone massively underestimated forecast uncertainty (0.09% of the total uncertainty) and resulted in overconfident, biased model predictions. Similarly, despite decades of reliance on unconstrained “spin-ups” to initialize models, initial condition uncertainty declined very little over the forecast period and constraining initial conditions with data led to large increases in prediction accuracy. Process uncertainty, which up until now had been diffcult to estimate in mechanistic ecosystem model projections, dominated the prediction uncertainty over the forecast time period (49.1%), followed by meteorological uncertainty (32.5%). Parameter uncertainty, a recent focus of the modeling community, contributed 18.3%. These findings call into question our conventional wisdom about how to improve forest community and carbon cycle projections. This foundation can be used to test long standing modeling assumptions across fields in global change biology and specifically challenges the conventional wisdom regarding which aspects dominate uncertainty in the forest gap models.
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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 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».