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Enregistrement W4213043896 · doi:10.1016/j.ecoinf.2022.101601

PermaBN: A Bayesian Network framework to help predict permafrost thaw in the Arctic

2022· article· en· W4213043896 sur OpenAlexaboutno aff
Katherine Beall, Julie Loisel, Zenon Medina‐Cetina

Notice bibliographique

RevueEcological Informatics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueClimate change and permafrost
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesTexas A and M UniversityNational Science Foundation
Mots-clésPermafrostEnvironmental scienceArcticBayesian networkSnowClimate changeCryosphereVegetation (pathology)Bayesian inferenceClimatologyPhysical geographyBayesian probabilityComputer scienceEcologyMeteorologyMachine learningSea iceGeologyArtificial intelligenceGeography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Rising global temperatures are a threat to the current state of the Arctic. In particular, permafrost degradation has been impacting the terrestrial cryosphere in many ways, including effects on carbon cycling and the global climate, regional hydrological connectivity and ecosystem dynamics, as well as human health and infrastructure. However, the ability to simulate permafrost dynamics under future climate projections is limited, and model outputs are often associated with large uncertainties. A model structured on a Bayesian Network is presented to address existing limitations in the representation of physically complex processes and the limited availability of observational data. A strength of Bayesian methods over more traditional modeling methods is the ability to integrate various types of evidence (i.e., observations, model outputs, expert assessments) into a single model by mapping the evidence into probability distributions. Here, we outline PermaBN, a new modeling framework, to simulate permafrost thaw in the continuous permafrost region of the Arctic. Pre-validation and expert assessment validation results show that the model produces estimations of permafrost thaw depth that are consistent with current research, i.e., thaw depth increases during the snow-free season under initial conditions favoring warming temperatures, lowered soil moisture conditions, and low active layer ice content. Using a case study from northwestern Canada to evaluate PermaBN, we show that model performance is enhanced when certainty about the system components increases for known scenarios described by observations directly integrated into the model; in this case, insulation properties from vegetation were integrated to the model. Overall, PermaBN could provide informative predictions about permafrost dynamics without high computational cost and with the ability to integrate multiple types of evidence that traditional physics-based models sometimes do not account for, allowing PermaBN to be applied to carbon modeling studies, infrastructure hazard assessments, and policy decisions aimed at mitigation of, and adaptation to, permafrost degradation.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
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 enseignants0,123
Score d'incertitude au seuil0,245

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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.

Tête enseignante Opus0,031
Tête enseignante GPT0,245
Écart entre enseignants0,214 · 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

Citations4
Publié2022
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Résumé présentoui

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