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World File Search System碳通量
双重机器学习的因果混合建模
摘要。混合建模将机器学习与科学知识相结合，以增强对自然定律的解释性，概括和遵守。尽管如此，等于等待和正则化偏见在混合建模中构成挑战，以实现这些目的。本文介绍了一种通过因果推理框架估算混合模型的新方法，该方法专门采用双机器学习（DML）来估计因果关系。我们在两个与二氧化碳通量有关的问题上展示了它对地球科学的使用。在Q 10模型中，我们证明了基于DML的杂种建模在估计因果参数方面优于最终深度神经网络（DNN）方法，证明效率，正规化方法对偏见的稳健性以及稳固性。我们的方法应用于碳通量分配，在适应异质因果效应方面具有灵活性。这项研究强调了明确定义因果图和关系的必要性，并倡导这是一种一般的最佳实践。我们鼓励在混合模型中继续探索因果关系，以使知识指导的机器学习更加可解释和值得信赖。
这是发表的贡献的接受手稿版本，其发表为：Toepel，J.，Karande，R.，Klähn，S.，Bühler，B。（2023）：蓝细菌作为W
1摘要：蓝细菌作为光营养微生物具有很大的潜力，可以从Light和Co 2等可持续资源中产生化学物质。大多数研究都集中于应变工程或应对代谢约束。最近获得了有关内部电子和碳通量的知识，其调节为有效地将细胞资源传播到产品形成提供了新的机会。同时开发了新型的光生反应器概念，以确保足够的光供应。本评论总结了蓝细菌工程领域的最新发展，以最终建立基于光合作用的生产过程。一种整体方法可以平行解决遗传，代谢和生物化学工程，这对于将其应用转变为未来的绿色生物经济学的生态和经济可行的选择至关重要。
会计马里兰州的蓝色碳
沿海生态系统具有很高的碳封存率。这些系统包括沼泽，海草，潮汐森林湿地和红树林。会计方法仍在精炼方法。总碳通量清单通过将“排放因子”乘以“活动数据”（区域）来起作用。确定了未来的科学和数据资源需求，可以更好地为会计系统提供信息。分析和建模表明，栖息地变化会导致碳的变化，栖息地的变化是海平面上升的结果。海平面上升导致沿海地区从碳水槽切换到碳源。在SLR下对沿海栖息地和蓝色碳的管理建议：增强现有沼泽，考虑沿海计划中SLR的考虑，重新连接淡水湿地以减少甲烷排放。
为善而来：国家人工智能战略进展报告
• CONSUS：通过整合历史数据、气象学、作物和土壤特性，以及应用新颖的数据分析和机器学习技术，解决“通过感知、理解和可视化实现作物优化”的问题。• Terrain-AI：该项目由 SFI 和微软联合资助，旨在帮助了解人类活动对土地利用的影响，并最终成为气候变化的驱动因素，以实现更可持续的土地利用。该项目将提供更准确的跨尺度碳通量估计值，并更深入地了解人类活动的影响，使决策者能够制定更有效的气候缓解战略。• NexSys – 下一代能源系统：一项全岛合作，涉及 46 位领先学者与行业合作，以应对能源脱碳挑战，开发基于证据的净零能源系统途径。NexSys 已通过 SFI 获得 1600 万欧元的资金，其中有 9 个行业联合资助合作伙伴和 1 个慈善捐助者。
一个用于融合遥感数据的贝叶斯分层框架：太阳引起荧光
太阳能诱导的叶绿素荧光（SIF）已成为植被生产力和植物健康的有效指标。SIF的全球量化及其社会不确定性产生了许多重要的功能，包括改善碳通量估计，改善碳源和水槽的识别，监测各种生态系统以及评估碳序列工作。长期，区域到全球尺度监测现在是可行的，可以从多种地球观察卫星中获得SIF估计。这些努力可以通过严格的卫星SIF数据产品中存在的不确定性来源的严格核算来帮助这些努力。在本文中，我们引入了一个贝叶斯分层模型（BHM），以估算从1°×1◦分辨率分辨率分辨出具有全球覆盖的旋转碳天文台-2（OCO-2）卫星观测中的SIF和关联不确定性。我们的建模框架的层次结构允许方便模型规范，各种变异源的量化以及通过回归模型中的傅立叶项纳入季节性SIF信息。模型框架利用大多数温带土地区域的SIF可预测的季节性。所得数据产品以相同时空分辨率的现有大气二氧化碳估计值进行了补充。
通过管理系统和保护状态匈牙利森林的碳固换
《巴黎协定》和《欧洲绿色协议》设定了雄心勃勃的气候变化目标。为了实现这些目标并抵消了所有其他部门的排放，在土地使用部门中需要大量的额外碳固存。土地利用部门，尤其是森林从大气中去除二氧化碳的能力是气候变化缓解途径的关键。良好的森林行业与MEA相关的SURES可以显着增加生物量以及收获的木材产品中的碳固存。在我们的研究中，我们调查了使用森林人类生成系统和特定保护状态的森林管理系统和自然保护对匈牙利森林进行类似温室气体库存分析的气候变化效应，并仅考虑生物量池。我们的主要结论是，在相似的产量类别分布记录强度和碳封存并不是成反比的。我们观察到，在较高的记录强度下，未受保护的森林实现了较高的净碳汇。关于森林管理系统，我们观察到在过渡森林管理下的净碳汇水比所有其他管理系统所发现的要高得多。连续的覆盖管理和非生产森林管理并未显示出明显不同的碳通量。
实现空间监测局部二氧化碳排放
摘要：《联合国气候变化框架公约》要求世界各国报告其二氧化碳 (CO 2 ) 排放量。对这些报告的排放量进行独立核查是推进《巴黎协定》中商定的排放核算和减排措施的基石。在本文中，我们介绍了一种紧凑型星载成像光谱仪的概念和首次性能评估，其空间分辨率为 50 × 50 平方米，可为全球二氧化碳排放的“监测、核查和报告”（MVR）做出贡献。中型发电厂（1-10 MtCO 2 yr −1）的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放预算的很大一部分，目前其他星载任务尚未针对这些排放量。在本文中，我们表明，所提出的仪器概念能够解决来自此类局部源的排放羽流，这是获得相应的二氧化碳通量估算的第一步。通过辐射传输模拟，包括真实的仪器噪声模型和涵盖各种地球物理情景的全球试验集合，结果表明，在反演柱平均干空气 CO 2 摩尔分数 (XCO 2 ) 时，仪器噪声误差可以达到 1.1 ppm (1 σ)。尽管来自单个光谱窗口的信息量有限，光谱分辨率相对较粗，但大气气溶胶和卷云的散射可以在 XCO 2 反演中得到部分解释，偏差
是什么解释了全球变暖与累积碳排放的比例？
全球变暖与累积CO 2排放的恒定比率为将剩余的碳预算用作政策工具的使用，以及达到净零CO 2排放以稳定全球平均温度的需求。对这种比例的要求是，对CO 2的脉冲发射的温度响应与背景排放场景无关，并且该特性是通过辐射强迫对CO 2浓度的对数依赖性与CO 2下水道在较高CO 2水平下的饱和度之间的平衡来解释的。几项研究认为，这种比例性也出现了，因为通过类似的物理过程将热量和碳混合到海洋中，并且在气候变化六次评估报告的政府间小组中，这一论点得到了回应。然而，与这一假设相反，在五个地球系统模型中，热和碳的大气 - 海洋通量相互差异，彼此之间的发展非常不同，大气，海洋和陆碳池的变化都有助于使变暖与累积发射成比例。此外，一个分析模型仅表现出比例的热量和碳通量，如果忽略了土地和大气池，以及其他不切实际的假设，则与累积排放量成比例的变暖。这些结果强烈表明这种比例性不适合简单的物理解释，而是由于多个物理和生物地球化学过程的复杂相互作用而产生的。
土壤二氧化碳排放的全球模式 - CORE
摘要我们使用半机械的、基于经验的统计模型来预测全球陆地土壤二氧化碳排放的空间和时间模式。排放包括土壤生物和植物根部的呼吸作用。在全球范围内，土壤二氧化碳流出速率与温度和降水量有显著相关性；它们与土壤碳库、土壤氮库或土壤碳氮的相关性不强。湿地覆盖了大约 3% 的陆地面积，但仅使预测的二氧化碳排放量减少约 1%。估计每年从土壤到大气的二氧化碳通量为 76.5 Pg C yr−1，比之前的全球估计值高 1-9 Pg，比陆地净初级生产力高 30-60%。与未受干扰的植被覆盖相比，历史土地覆盖变化估计已使当前土壤 CO2 年度排放量减少了 0.2–2.0 Pg C yr−1。土壤 CO2 通量在大多数地区具有明显的季节性模式，最大排放量与植物活跃生长期相吻合。我们的模型表明，土壤全年都会产生 CO2，从而导致冬季大气 CO2 浓度升高。我们以 0.5° 纬度经度空间和月时间分辨率推导出基于统计的土壤 CO2 排放量估计值，这是迄今为止对土壤全球 CO2 通量的最佳估计，应该有助于研究大气和陆地生物圈之间的净碳交换。
海冰覆盖对南极陆架沉积物微生物群落的影响
摘要：南极半岛 (AP) 周围地区正面临快速的气候和环境变化，目前尚不清楚这对大陆架底栖微生物群落的影响。在本研究中，我们使用 16S 核糖体 RNA (rRNA) 基因测序研究了对比海冰覆盖对 AP 东部大陆架沿线五个站点表面沉积物中微生物群落组成的影响。无冰期较长的沉积物中的氧化还原条件以普遍存在的含铁区为特征，而冰层覆盖严重的站点则存在相对较宽的上部含氧区。低冰盖站位主要由脱硫杆菌门（主要是 Sva1033 、脱硫杆菌和脱硫球菌）、粘球菌和 Sva0485 微生物群落组成，而重冰盖站位则以伽马变形菌、α变形菌、拟杆菌和 NB1-j 为主。在含铁区，Sva1033 是所有站位脱硫单胞菌目中的优势成员，与其他 11 个分类单元一起，与溶解铁浓度呈现显著的正相关，表明其在铁还原中发挥重要作用或与铁还原剂存在生态关系。我们的研究结果表明，海冰覆盖及其对有机碳通量的影响是底栖微生物群落变化的主要驱动因素，有利于有机物通量增加的站位出现潜在的铁还原剂。