Water ages in the critical zone of long-term experimental sites in northern latitudes
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. As northern environments undergo intense respond due to a warming climate and altered land use practices, there is an urgent need for improved understanding of the impact of atmospheric forcing and vegetation on water storage and flux dynamics in the critical zone. We therefore assess the age dynamics of water stored in the upper 50 cm of soil, and in evaporation, transpiration or recharge fluxes at four soil-vegetation units of podzolic soils in the northern latitudes with either heather or tree vegetation (Bruntland Burn in Scotland, Dorset in Canada, and Krycklan in Sweden). We derived the age dynamics with the physically based SWIS (Soil Water Isotope Simulator) model, which has been successfully used to simulate the hydrometric and isotopic dynamics in the upper 50 cm of soils at the study sites. The modelled subsurface was divided into interacting fast and slow flow domains. We tracked each day's infiltrated water through the critical zone and derived forward median travel times (which show how long the water takes to leave the soil via evaporation, transpiration or recharge), and median water ages (to estimate the median age of water in soil storage or the evaporation, transpiration and recharge fluxes). Resulting median travel times were time-variant, mainly governed by major recharge events during snow melt in Dorset and Krycklan or during the wetter winter conditions in Bruntland Burn. Transpiration travel times were driven by the vegetation growth period with longest travel times (200 days) for waters infiltrated in early dormancy and shortest travel times during the vegetation period. However, long tails of the travel time distributions in evaporation and transpiration revealed that these fluxes comprised waters older than 100 days. At each study site, water ages of soil storage, evaporation, transpiration and recharge were all inversely related to the storage volume of the critical zone: water ages generally decreased exponentially with increasing soil water storage. During wet periods, young soil waters were more likely to be evapotranspired and recharged than during drier periods. While the water in the slow flow domain showed long-term seasonal dynamics and generally old water ages, the water ages of the fast flow domain were generally younger and much flashier. Our results provide new insights into the mixing and transport processes of soil water in the upper layer of the critical zone, which is relevant for hydrological modelling at the plot to catchment scales as the common assumption of a well-mixed system in the subsurface neither holds for the evaporation, transpiration nor recharge.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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.
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 ».