Modelling the terrestrial nitrogen and phosphorus cycle in the UVic ESCM
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Nitrogen (N) and phosphorus (P) biogeochemical dynamics are crucial for the regulation of the terrestrial carbon cycle. In Earth system models (ESMs) the implementation of nutrient limitations has been shown to improve the carbon cycle feedback representation and, hence, the fidelity of the response of land to simulated atmospheric CO2 rise. Here we aimed to implement a terrestrial N and P cycle in an Earth system model of intermediate complexity to improve projections of future CO2 fertilization feedbacks. The N cycle is an improved version of the Wania et al. (2012) N module, with enforcement of N mass conservation and the merger with a deep land-surface and wetland module that allows for the estimation of N2O and NO fluxes. The N cycle module estimates fluxes from three organic (litter, soil organic matter and vegetation) and two inorganic (NH4+ and NO3-) pools and accounts for inputs from biological N fixation and N deposition. The P cycle module contains the same organic pools with one inorganic P pool; it estimates influx of P from rock weathering and losses from leaching and occlusion. Two historical simulations are carried out for the different nutrient limitation setups of the model: carbon and nitrogen (CN), as well as carbon, nitrogen and phosphorus (CNP), with a baseline carbon-only simulation. The improved N cycle module now conserves mass, and the added fluxes (NO and N2O), along with the N and P pools, are within the range of other studies and literature. For the years 2001–2015 the nutrient limitation resulted in a reduction of gross primary productivity (GPP) from the carbon-only value of 143 to 130 Pg C yr−1 in the CN version and 127 Pg C yr−1 in the CNP version. This implies that the model efficiently represents a nutrient limitation over the CO2 fertilization effect. CNP simulation resulted in a reduction of 11 % of the mean GPP and a reduction of 23 % of the vegetation biomass compared to the baseline C simulation. These results are in better agreement with observations, particularly in tropical regions where P limitation is known to be important. In summary, the implementation of the N and P cycle has successfully enforced a nutrient limitation in the terrestrial system, which has now reduced the primary productivity and the capacity of land to take up atmospheric carbon, better matching observations.
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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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».