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Enregistrement W7161956007 · doi:10.82308/22584

Predicting Future Winter Subsurface Drainage Dynamics for Subsurface-Drained Croplands in Cold Climates under Climate

2024· dissertation· en· W7161956007 sur OpenAlexaboutno aff
Ziwei Li

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueClimate change and permafrost
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDrainageWater balanceClimate changeHydrology (agriculture)SnowmeltDrainage basinSoil waterEvapotranspirationSurface runoffSnow

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Subsurface drainage is a commonly practiced agricultural management practice in North America to improve crop yield by removing excess water from the field. However, previous studies also discovered that the nutrient leached from the subsurface drainage was a leading contributor to the nutrient loss to surface water bodies. Recent in-situ experiments in subsurface-drained croplands in Eastern Canada revealed that winter is critical in determining the region's annual subsurface drainage flow and associated nutrient loss. However, it has been observed that the winter meteorological conditions are continuously changing in Canada. This thesis investigates the impact of warmer winter on winter subsurface drainage dynamics in Eastern Canada's subsurface-drained croplands by using one of the most detailly described process-based bio-physical models, namely the Root Zone Water Quality-Simultaneous Heat and Water (RZ-SHAW) model. Through a multifaceted research approach, the study explores soil freezing dynamics for croplands in Canada under warmer winters, optimizes the RZ-SHAW model simulation time via a custom parallel-distributed computing framework (RS-DPCF), evaluates the model's winter subsurface drainage simulation accuracy, and predicts future winter subsurface drainage dynamics under climate change scenarios.Key findings reveal the nuanced response of soil freezing to warmer winters, highlighting an increase in soil frozen depth with rising temperatures in specific scenarios where the energy gained from reduced snow insulation outweighs the energy gained through increasing air temperature. This dynamic underscore the critical balance between snow cover reduction and soil energy balance alterations due to climate change. The development of the parallel-distributed RS-DPCF significantly improved model efficiency, enabling faster, scalable calibrations and simulations across multiple sites. The RZ-SHAW model was calibrated and validated and was evaluated to deliver satisfactory performance in simulating winter subsurface drainage for two croplands in Eastern Canada. Comparative analyses of the RZ-SHAW model with machine learning models identified the Cubist and SVM-RBF as efficient alternatives for short-term simulations. However, long-term projections underscored the challenge of temporal limited and unbalanced winter subsurface drainage data in capturing winter hydrology’s full complexity for subsurface-drained croplands in cold climates.Future projections indicate a substantial increase in winter subsurface drainage volume and frequency, with a shift towards a more evenly distributed drainage pattern closely aligning with the monthly precipitation pattern. These shifts, driven by the simulated shorter snow coverage, advanced snowmelt timing, and reduced soil freezing periods, suggest February will emerge as a peak drainage month, reversing traditional patterns and highlighting the evolving challenge of managing winter subsurface drainage under climate change.This research contributes to the broader understanding of agricultural hydrology's response to climate change during winter, offering valuable insights for developing adaptive management strategies in cold climate regions

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
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: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,691
Score d'incertitude au seuil0,622

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,256
Écart entre enseignants0,241 · 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations0
Publié2024
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