Global blue and green water cycles exit from pre-industrial variation – freshwater change planetary boundary exceeded?
Notice bibliographique
Résumé
Cycling of water supports a wide array of Earth system functions ranging from ecosystem provision to regulating greenhouse gas fluxes. While justifiably included in the planetary boundaries framework, the current freshwater planetary boundary fails in recognising the interplay between local and global drivers modifying the water cycle. Building on recent conceptual work and considering an extended selection of Earth system functions, we propose quantitative indicators for blue and green water to measure and monitor water cycle modifications. These indicators can capture changes at local, regional, or planetary scales, offering a robust and easily measurable way of determining alterations in the water cycle. Our data consisted of discharge (blue water) and root-zone soil moisture (green water) simulated by state-of-the-art gridded global hydrological models in ISIMIP 2b. Initiating our analysis at the 30-arcmin grid scale, we set cell-wise dry (5th percentile) and wet (95th percentile) local bounds based on pre-industrial (1681–1860) data, separately for blue and green water. We then determined cell-wise exits from these local bounds of baseline variability and aggregated them at the global scale. This resulted in a time series of the percentage of global land area where blue or green water anomalies exit local bounds of baseline variability. The 95th percentile of these global baseline departures was then set as the safe limit of water cycle modifications. Finally, to estimate the state of the water cycle, we compared the recent past (1881–2005) blue and green water conditions to the pre-industrial conditions. First, we determined cell-wise exits from the local bounds and then aggregated the global baseline departures to compare those with the safe limits. We show that in all aspects - blue and green water and dry and wet anomalies - the global water cycle has undergone substantial changes and transgressed the safe limits. This is a result of a gradual change throughout the 20th century. For blue water, drying conditions dominate along the mid-latitudes, whereas for green water, large-scale wetting prevails in the Northern Hemisphere boreal regions. Major changes in both blue and green water conditions co-occur commonly around regions with the highest anthropogenic pressures. Overall, global changes especially towards drier blue water conditions and wetter green water conditions have gone far beyond the pre-industrial levels - therefore placing the water cycle in a state unknown to modern societies. Our results underline the necessity and urgency to update the freshwater change planetary boundary. As both blue and green water cycles have entered an unprecedented state following a long and gradual change, Earth system functions upkept by the water cycle may already be or become compromised. While further studies are required to assess the status of the freshwater change planetary boundary alongside other boundaries to provide a comprehensive analysis on total Earth system resilience, our results clearly show that the global water cycle is changing towards the unknown.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 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 ».