Bias-Corrected Gridded Soil Temperatures (North of 30°N) Between 1982-2023 at 0.05° Resolution
Notice bibliographique
Résumé
ECMWF Reanalysis 5th Generation Land (ERA5-Land) and Famine Early Warning Systems Network Land Data Assimilation System (FLDAS) both provide gridded soil temperatures globally at a resolution of ~9 kilometers (km). However, ERA5-Land soil temperatures exhibit warm biases over permafrost regions, and a median Root Mean Squared Error (RMSE) of between 1.6 Kelvin (K) and 2.3K, while FLDAS exhibits cold biases, and a median RMSE of between 2.5K and 4.5K. Thus in an uncorrected form, their soil temperatures are unsuitable for permafrost applications, or as boundary conditions for hydrological models. Here we investigated the use of a hierarchy of bias-correction techniques including mean bias subtraction (MBS), multiple linear regression (MLR), and random forest regression (RF) to bias-correct ERA5-Land and FLDAS soil temperatures. The MLR and RF models incorporated 10 predictors including soil depth, soil temperatures, 2 meter (m) air temperatures and snow water equivalent (SWE) from the reanalysis product, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), the month of the year, as well as geospatial information such as elevation, latitude and longitude. MLR and RF models were used to predict the observed soil temperature for each grid cell, and metrics were compared against in-situ soil temperature measurements from 2686 stations. It was found that RF greatly outperformed MBS and MLR, providing an average RMSE reduction of between 46 percent (%) to 77% relative to the uncorrected product soil temperatures. This dataset accompanies Herrington, T., Erler, A. and Fletcher, C. (in Review), Theoretical and Applied Climatology. It includes two datasets of 0.05° bias-corrected gridded soil temperatures over the extratropical northern hemisphere for all land areas north of 30 degrees North (°N). The first dataset includes bias-corrected ERA5-Land soil temperatures for each of the Hydrology Tiled ECMWF Scheme for Surface Exchanges over Land (HTESSEL) model layers, between 1981-2023. The second dataset includes bias-corrected FLDAS soil temperatures for each of the Noah LSM model layers, between 1982-2023. The bias-correction utilizes random forest regression and 10 predictors including soil depth, the reanalysis soil temperature, sine and cosine transformations of the month of the year, the reanalysis air temperature, MODIS NDVI, reanalysis snow water equivalent (SWE), along with elevation, latitude and longitude.
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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 | 0,001 | 0,071 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,006 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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.
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 ».