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Inverting Topography for Landscape Evolution Model Process Representation: 3. Determining Parameter Ranges for Select Mature Geomorphic Transport Laws and Connecting Changes in Fluvial Erodibility to Changes in Climate
Journal of Geophysical Research: Earth Surface ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-02-18 , DOI: 10.1029/2019jf005287
Katherine R. Barnhart 1, 2 , Gregory E. Tucker 1, 2 , Sandra G. Doty 3 , Charles M. Shobe 1, 2, 4 , Rachel C. Glade 1, 5, 6 , Matthew W. Rossi 7 , Mary C. Hill 8
Affiliation  

We review select mature geomorphic transport laws for use in temperate ridge and valley landscapes and compile parameter estimates for use in applications. This work is motivated by a case study of sensitivity analysis, calibration, validation, multimodel comparison, and prediction under uncertainty, which required bounding values for parameter ranges. Considered geomorphic transport formulae span hillslope sediment transport, soil production, and erosion by surface water. We compile or derive estimates for the parameters in these transport formulae. Additionally, we address a common challenge—connecting changes in precipitation distribution to changes in effective erodibility—by using a simple hydrologic model and a method to estimate precipitation distribution parameters using commonly available data. While some parameters are reasonably well constrained, others span orders of magnitude. Some, such as soil infiltration capacity, have a direct physical meaning but are challenging to measure on geologically relevant timescales. Through the process of compiling these ranges we identify common challenges in parameter determination. The issue of comparable units derives from considering an exponent as an empirically inferred coefficient rather than as an expression of a fundamental relationship. The issue of appropriate timescales derives from the mismatch between human measurement and geologic timescales. This contribution thus serves both as a practical compilation for applications and as a synthesis of outstanding challenges in parameter selection for geomorphic transport laws.

中文翻译:

用于景观演化模型过程表示的逆地形:3.确定选定成熟地貌运移规律的参数范围,并将河流侵蚀性的变化与气候变化联系起来

我们回顾了用于温岭和山谷景观的精选成熟地貌运移规律,并汇编了用于应用的参数估计。这项工作是通过对不确定性下的灵敏度分析,校准,验证,多模型比较和预测的案例研究进行的,这需要参数范围的边界值。考虑的地貌运移公式涵盖了山坡沉积物的运移,土壤生产和地表水的侵蚀。我们编译或导出这些运输公式中参数的估计值。此外,我们通过使用简单的水文模型和一种使用常用数据估算降水分布参数的方法来应对一个共同的挑战-将降水分布的变化与有效侵蚀性的变化联系起来。尽管某些参数受到了很好的约束,但其他参数却跨越了几个数量级。其中一些功能(例如土壤入渗能力)具有直接的物理意义,但要在地质相关的时标上进行测量就具有挑战性。通过汇编这些范围的过程,我们确定了参数确定中的常见挑战。可比单位的问题源于将指数视为经验推断的系数,而不是基本关系的表达。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。例如土壤的渗透能力,具有直接的物理意义,但要在地质相关的时标上进行测量就具有挑战性。通过汇编这些范围的过程,我们确定了参数确定中的常见挑战。可比单位的问题源于将指数视为经验推断的系数,而不是基本关系的表达。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。例如土壤的渗透能力,具有直接的物理意义,但要在地质相关的时标上进行测量就具有挑战性。通过汇编这些范围的过程,我们确定了参数确定中的常见挑战。可比单位的问题源于将指数视为经验推断的系数,而不是基本关系的表达。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。通过汇编这些范围的过程,我们确定了参数确定中的常见挑战。可比单位的问题源于将指数视为经验推断的系数,而不是基本关系的表达。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。通过编译这些范围的过程,我们确定了参数确定中的常见挑战。可比单位的问题源于将指数视为经验推断的系数,而不是基本关系的表达。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。合适的时标的问题源于人类测量与地质时标之间的不匹配。因此,该贡献既可以作为应用的实用汇编,也可以作为地貌运输法参数选择中的突出挑战的综合。
更新日期:2020-02-18
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