The fractional energy balance equation
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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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,001 |
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 ».