Reactive transport modelling of greenhouse gas cycling and emissions from macroporous agricultural soils
Notice bibliographique
Résumé
Agricultural lands are important anthropogenic sources of greenhouse gases (GHG) and play a vital role in affecting global climate change. GHGs (i.e., CO₂, N₂O and CH₄) are all produced (or consumed) as a result of microbial processes; however, the size of the concentrations and fluxes depends heavily on soil structure characteristics. Macroporous agricultural soils have a multitude of pore domains (e.g., macropores, soil matrix, soil aggregates) leading to varying degrees of fluid flow, solute and gas transport. Consequently, a spectrum of biogeochemical C-N processes may occur in macroporous soils that collectively, and coupled with flow and mass transport, determine GHG cycling. In this work, various modeling approaches were developed to assess the mechanisms of GHG production, consumption, transport and emissions, and interpret the simulation results in the context of observations at a field site in Ontario, Canada, featuring macroporous agricultural soil. The modeling approaches include a classical uniform reactive transport model, a dual-permeability reactive transport model with an emphasis on non-equilibrium gas transport and exchange, a discrete macropore model, and a more complex hybrid multi-domain model. Simulation results from all modeling approaches suggest that spatial distributions (e.g., hotspots) of GHG emissions can be attributed to differences in soil characteristics, soil nutrient supply, and organic C availability, whereas short- (hot moments) and long-term (seasonal) temporal variations are strongly affected by environmental factors including seasonal temperature and in-season acute precipitation events. In addition, results showed that all modeling approaches were successful in reproducing observed spatial and long-term temporal variations in pore gas GHG concentrations and fluxes; however, the hybrid multi-domain model clearly improved the simulation of hot moment N₂O emissions related to acute precipitation events compared to other approaches, which highlights the potential of improving the simulation of N₂O hot moments through accounting for three interconnected subdomains. The strengths and weaknesses of modeling approaches for simulating GHG cycling and emissions from macroporous agricultural soil were compared and evaluated. All modeling approaches showed promise for future studies with the aim to develop a more complete understanding of how complex soil structure affects the spatiotemporal variations of GHG cycling from macroporous agricultural soils.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».