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Enregistrement W3109303619 · doi:10.5194/egusphere-egu2020-11825

Using the fractional energy balance equation for accurate temperature projections through 2100

2020· article· en· W3109303619 sur OpenAlexaff
Roman Procyk, S. Lovejoy, Lenin Del Rio Amador

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Thermodynamics and Statistical Mechanics
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésScalingChemistryPhysicsThermodynamicsMathematicsGeometry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The conventional energy balance equation (EBE) is a first order linear differential equation driven by solar, volcanic and anthropogenic forcings. The differential term accounts for energy storage usually modelled as one or two “boxes”. Each box obeys Newton’s law of cooling, so that when perturbed, the Earth’s temperature relaxes exponentially to a thermodynamic equilibrium. However, the spatial scaling obeyed by the atmosphere and its numerical models implies that the energy storage process is a scaling, power law process, a consequence largely of turbulent, hierarchically organized oceans currents but also hierarchies of land ice, soil moisture and other processes whose rates depend on size. Scaling storage leads to power law relaxation and can be modelled via a seemingly trivial change - from integer to fractional order derivatives - the Fractional EBE (FEBE): with temperature derivatives order 0 < H < 1 rather than the EBE value H = 1. Mathematically the FEBE is a past value problem, not an initial value problem. Recent support for the FEBE comes from [Lovejoy, 2019a] who shows that the special H = 1/2 case (close to observations), the “Half-order EBE” (HEBE), can be analytically obtained from classical Budyko-Sellers energy balance models by improving the boundary conditions. The FEBE simultaneously models the deterministic forced response to external (e.g. anthropogenic) forcing as well as the stochastic response to internal forcing (variability) [Lovejoy, 2019b]. We directly exploit both aspects to make projections based on historical data estimating the parameters using Bayesian inference. Using global instrumental temperature series, alongside CMIP5 and CMIP6 standard forcings, the basic FEBE parameters are H ≈ 0.4 with a relaxation time ≈ 4 years. This observation-based model also produces projections for the coming century with forcings prescribed by the CMIP5 Representative Concentration Pathways scenarios and the CMIP6 Shared Socioeconomic Pathways. We compare both generations of General Circulation Models (GCMs) outputs from CMIP5/6 alongside with the projections produced by the FEBE model which are entirely independent from GCMs, contributing to our understanding of forced climate variability in the past, present and future. When comparing to CMIP5 projections, we find that the mean projections are about 10- 15% lower while the uncertainties are roughly half as large. Our global temperature projections are therefore within the CMIP5 90% confidence limits and thus give them strong, independent support. References Lovejoy, S., The half-order energy balance equation, J. Geophys. Res. (Atmos.), (submitted, Nov. 2019), 2019a. Lovejoy, S., Fractional Relaxation noises, motions and the stochastic fractional relxation equation Nonlinear Proc. in Geophys. Disc., https://doi.org/10.5194/npg-2019-39, 2019b.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,035
Score d'incertitude au seuil0,069

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0110,005

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.

Tête enseignante Opus0,067
Tête enseignante GPT0,328
Écart entre enseignants0,260 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2020
Routes d'admission1
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