The fractional energy balance equation
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract Classical Energy Balance Equations (EBEs) are differential equations of integer order ( h = 1), here we generalize this to fractional orders: the Fractional EBE (FEBE, 0 < h ≤ 1). In the FEBE, when the Earth is perturbed by a forcing, the temperature relaxes to equilibrium via a slow power‐law process: h = 1 is the exceptional (but standard) exponential case. Our FEBE derivation is phenomenological, it complements derivations based on the classical continuum mechanics heat equation (that imply h = 1/2 for the surface temperature) and of the more general Fractional Heat Equation which allows for 0 < h < 2. Unlike some of the earlier “scale free” models based purely on scaling, the FEBE has an extra blackbody radiation term that allows for energy balance. It therefore has two scaling regimes (not one), it has the advantage of being stable to infinitesimal step‐function perturbations and it has a finite Equilibrium Climate Sensitivity. We solve the FEBE using Green's functions, whose high‐ and low‐frequency limits are power laws with a relaxation scale transition (several years). When stochastically forced, the high‐frequency parts of the internal variability are fractional Gaussian noises that can be used for monthly and seasonal forecasts; when deterministically forced, the low‐frequency response describes the consequences of anthropogenic forcing, it has been used for climate projections. The FEBE introduces complex climate sensitivities that are convenient for handling periodic (especially annual) forcing. The FEBE obeys Newton's law of cooling, but the heat flux crossing a surface nonetheless depends on the fractional time derivative of the temperature. The FEBE's ratio of transient to equilibrium climate sensitivity is compatible with GCM estimates. A simple ramp forcing model of the industrial‐epoch warming combining deterministic (external) with stochastic (internal) forcing is statistically validated against centennial‐scale temperature series.
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Prédiction distillée sur la base complète
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 | 0,001 | 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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.
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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 découle