Ground surface boundary condition methods for analysis of climate-driven permafrost thaw: A comparative study and long-term projections for Nunavik, Canada
Notice bibliographique
Résumé
Infrastructure in northern regions is increasingly threatened by climate change, mainly due to permafrost thaw. Prediction of permafrost stability is essential for assessing the long-term stability of such infrastructure. A key aspect of geotechnical problems subject to climate change is addressing the surface energy balance (SEB). In this study, we evaluated three methodologies for applying surface boundary conditions in long-term thermal geotechnical analyses, including SEB heat flux, n-factors, and machine learning (ML) models by using ERA5-Land climate reanalysis data until 2100. We aimed to determine the most effective approach for accurately predicting ground surface temperatures for climate-resilient design of northern infrastructure. The evaluation results indicated that the ML-based approach outperformed both the SEB heat flux and n-factors methods, demonstrating significantly lower prediction errors. The feasibility of long-term thermal analysis of geotechnical problems using ML-predicted ground surface temperatures was then demonstrated through a permafrost case study in the community of Salluit in northern Canada, for which the thickness of the active layer and talik were calculated under moderate and extreme climate scenarios by the end of the 21st century. Finally, we discussed the application and limitations of surface boundary condition methodologies, such as the limited applicability of the n-factors in long-term analysis and the sensitivity of the SEB heat flux to inputs and thermal imbalance. The findings highlight the importance of selecting suitable boundary condition methodologies in enhancing the reliability of thermal geotechnical analyses in cold regions. • Three surface boundary condition methodologies were evaluated. • Machine learning achieved lowest errors in ground surface temperature predictions. • The proposed approach integrates climate projections for multi-decadal analysis. • Case study reveals active-layer and potential talik formation under climate change. • Site data remain critical for validating permafrost thermal analysis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
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 | 0,001 | 0,003 |
| 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) | 0,000 | 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 ».