Soil organic carbon models need independent time-series validation for reliable prediction
2023
Le Noë, Julia | Manzoni, Stefano | Abramoff, Rose, Z | Bölscher, Tobias | Bruni, Elisa | Cardinael, Rémi | Ciais, Philippe | Chenu, Claire | Clivot, Hugues | Derrien, Delphine | Ferchaud, Fabien | Garnier, Patricia | Goll, Daniel | Lashermes, Gwenaëlle | Martin, Manuel | Rasse, Daniel | Rees, Frédéric | Sainte-Marie, Julien | Salmon, Elodie | Schiedung, Marcus | Schimel, Josh | Wieder, William | Abiven, Samuel | Barré, Pierre | Cécillon, Lauric | Guenet, Bertrand | Laboratoire de géologie de l'ENS (LGENS) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS-PSL ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL) | Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Department of Physical Geography [Stockholm] ; Stockholm University | Bolin Centre for Climate Research ; Stockholm University | Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL) | Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (ECOSYS) ; AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Agroécologie et intensification durables des cultures annuelles (UPR AIDA) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | University of Zimbabwe (UZ) | Fractionnement des AgroRessources et Environnement (FARE) ; Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Unité de recherche Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers (BEF) ; Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | BioEcoAgro - UMR transfrontalière INRAe - UMRT1158 ; Université d'Artois (UA)-Université de Liège = University of Liège = Universiteit van Luik = Universität Lüttich (ULiège)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-JUNIA (JUNIA) ; Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL) | Contrôles des cycles biogéochimiques terrestres (BIOGEO) ; Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Info&Sols (Info&Sols) ; Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Norsk institutt for bioøkonomi=Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO) | SILVA (SILVA) ; AgroParisTech-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge] (ORNL) ; UT-Battelle, LLC | Universität Zürich [Zürich] = University of Zurich (UZH) | Department of Ecology, Evolution and Marine Biology [Santa Barbara] (EEMB) ; University of California [Santa Barbara] (UC Santa Barbara) ; University of California (UC)-University of California (UC) | Climate and Global Dynamics Division [Boulder] (CGD) ; National Center for Atmospheric Research [Boulder] (NCAR) | Institute of Arctic Alpine Research [University of Colorado Boulder] (INSTAAR) ; University of Colorado [Boulder] | École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL) | Etude et Compréhension de la biodiversité (ECODIV) ; Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU) | This contribution has been partly supported by the grant “Holistic management practices,modelling and monitoring for European forest soils” (HoliSoils) (Horizon 2020Grant 101000289), by CLand programme (ANR-16-CONV-0003). S.M. has receivedfunding from the European Research Council under the European Union’s Horizon 2020Research and Innovation Programme (Grant 101001608). D.S.G. has benefited from theFrench state aid managed by the ANR under the “Investissements d’avenir” programmewith the reference ANR-16-CONV-0003. C.C. has received support from French AgenceNationale de la Recherche (StoreSoilC project, grant ANR- 17-CE32-0005) and from EUH2020 European Joint programme EJP SOIL (grant agreement no. 869625). W.R.W.would like to acknowledge United States Department of Agriculture award #2020-67019-31395 and US National Science Foundation award #1926413. | ANR-16-CONV-0003,CLAND,CLAND : Changement climatique et usage des terres(2016) | ANR-17-CE32-0005,StoreSoilC,Potentiel et durabilité du stockage de carbone dans les sols agricoles(2017)
International audience
Show more [+] Less [-]English. Abstract Numerical models are crucial to understand and/or predict past and future soil organic carbon dynamics. For those models aiming at prediction, validation is a critical step to gain confidence in projections. With a comprehensive review of ~250 models, we assess how models are validated depending on their objectives and features, discuss how validation of predictive models can be improved. We find a critical lack of independent validation using observed time series. Conducting such validations should be a priority to improve the model reliability. Approximately 60% of the models we analysed are not designed for predictions, but rather for conceptual understanding of soil processes. These models provide important insights by identifying key processes and alternative formalisms that can be relevant for predictive models. We argue that combining independent validation based on observed time series and improved information flow between predictive and conceptual models will increase reliability in predictions.
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This bibliographic record has been provided by Institut national de la recherche agronomique