Inclusion of bedrock vadose zone in dynamic global vegetation models is key for simulating vegetation structure and function
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Across many upland environments, soils are thin and plant roots extend into fractured and weathered bedrock where moisture and nutrients can be obtained. Root water extraction from unsaturated weathered bedrock is widespread and, in many environments, can explain gradients in vegetation community composition, transpiration, and plant sensitivity to climate. Despite increasing recognition of its importance, the “rock moisture” reservoir is rarely incorporated into vegetation and Earth system models. Here, we address this weakness in a widely used dynamic global vegetation model (DGVM; LPJ-GUESS). First, we use a water flux-tracking deficit approach to more accurately parameterize plant-accessible water storage capacity across the contiguous United States, which critically includes the water in bedrock below depths typically prescribed by soil databases. Secondly, we exploit field-based knowledge of contrasting plant-available water storage capacity in weathered bedrock across two bedrock types in the Northern California Coast Ranges as a detailed case study. For the case study in Northern California, climate and soil water storage capacity are similar at the two study areas, but the site with thick weathered bedrock and ample rock moisture supports a temperate mixed broadleaf–needleleaf evergreen forest, whereas the site with thin weathered bedrock and limited rock moisture supports an oak savanna. The distinct biomes, seasonality and magnitude of transpiration and primary productivity, and baseflow magnitudes only emerge from the DGVM when a new and simple subsurface storage structure and hydrology scheme is parameterized with storage capacities extending beyond the soil into the bedrock. Across the contiguous United States, the updated hydrology and subsurface storage improve annual evapotranspiration estimates as compared to satellite-derived products, particularly in seasonally dry regions. Specifically, the updated hydrology and subsurface storage allow for enhanced evapotranspiration through the dry season that better matches actual evapotranspiration patterns. While we made changes to both the subsurface water storage capacity and the hydrology, the most important impacts on model performance derive from changes to the subsurface water storage capacity. Our findings highlight the importance of rock moisture in explaining and predicting vegetation structure and function, particularly in seasonally dry climates. These findings motivate efforts to better incorporate the rock moisture reservoir into vegetation, climate, and landscape evolution models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».