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Enregistrement W4403438134 · doi:10.5194/gchron-6-503-2024

Towards the construction of regional marine radiocarbon calibration curves: an unsupervised machine learning approach

2024· article· en· W4403438134 sur OpenAlexfundno aff
Ana-Cristina Mârza, Laurie Menviel, Luke C Skinner

Notice bibliographique

RevueGeochronology · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueGeology and Paleoclimatology Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Environment Research CouncilNational Computational InfrastructureUniversity of Victoria
Mots-clésRadiocarbon datingCalibrationCalibration curveUnsupervised learningGeologyArtificial intelligenceComputer scienceEnvironmental scienceRemote sensingMathematicsStatisticsPaleontology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Radiocarbon may serve as a powerful dating tool in palaeoceanography, but its accuracy is limited by the need to calibrate radiocarbon dates to calendar ages. A key problem is that marine radiocarbon dates must be corrected for past offsets from either the contemporary atmosphere (i.e. “reservoir age” offsets) or a modelled estimate of the global average surface ocean (i.e. delta- R offsets). This presents a challenge because the spatial distribution of reservoir ages and delta- R offsets can vary significantly, particularly over periods of major marine hydrographic and/or carbon cycle change such as the last deglaciation. Modern reservoir age and delta- R estimates therefore have limited applicability. While forward modelling of past R -age variability has been proposed as a means of resolving this problem, this requires accurate a priori knowledge of past global radiocarbon budget closure (i.e. production, and cycling), which we currently lack. In this context, the construction of empirical regional marine calibration curves could provide a way forward. However, the spatial reach of such calibrations and their robustness subject to (uncertain) temporal changes in climate and ocean circulation would need to be tested. Here, we use unsupervised machine learning techniques to define distinct regions of the surface ocean that exhibit coherent behaviour in terms of their radiocarbon age offsets from the contemporary atmosphere ( R ages), regardless of the causes of R -age variability. We apply multiple algorithms ( k -means, k -medoids, and hierarchical clustering) to outputs from two different numerical models spanning a range of climate states, forcings, and timescales of adjustment. Comparisons between the cluster assignments across model runs confirm some robust regional patterns that likely stem from constraints imposed by large-scale ocean and atmospheric physics. At the coarsest scale, regions of coherent R -age variability correspond to the major ocean basins. By further dividing basin-scale shape-based clusters into amplitude-based subclusters, we recover regional associations, such as increased high-latitude R ages, or the propagation of R -age anomalies from regions of deep mixing in the Southern Ocean to upwelling sites in the eastern equatorial Pacific, which cohere with known modern oceanographic processes. We show that the medoids (i.e. the most representative locations) for these regional sub-clusters provide significantly better approximations of simulated local R -age variability than constant offsets from the global surface average. This remains true when cluster assignments obtained from one model simulation are applied to simulated R -age time series from another. Further, model-based clusters are found to be broadly consistent with existing reservoir age reconstructions that span the last ∼30 kyr. We therefore propose that machine learning provides a promising approach to the problem of defining regions for which empirical marine radiocarbon calibration curves may eventually be generated.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0040,003
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,029
Tête enseignante GPT0,240
Écart entre enseignants0,211 · 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
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2024
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Résumé présentoui

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