Ответ А.В. Смагину: IV. Поверхностная диффузия или случайный шум?
Глаголев М.В.1,2,3,4,5), Сабреков А.Ф. 2,3,4,5), Терентьева И.Е.

1) Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
2) Югорский государственный университет, Ханты-Мансийск
3) Томский государственный университет
4) Институт лесоведения РАН, с. Успенское (Московская обл.)
5) Институт водных проблем РАН, Москва

m_glagolev@mail.ru


Анализируется эксперимент проф. А.В. Смагина, из которого он получает численное значение коэффициента поверхностной диффузии газов в почве. Нами предпринята попытка оценить погрешность этого коэффициента. Обосновывается пессимистическая точка зрения: поскольку погрешность оказалась во много раз больше самого коэффициента диффузии, то не имеет смысла говорить о поверхностной диффузии – из рассмотренного эксперимента мы ничего не можем заключить о ее интенсивности, ибо статистически значимо она не отличается от нуля.

Ключевые слова: диффузионный транспорт метана в почве, погрешность коэффициентов регрессии, статистическое моделирование.

Цитирование: Глаголев М.В., Сабреков А.Ф., Терентьева И.Е. 2017. Ответ А.В. Смагину: IV. Поверхностная диффузия или случайный шум? // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 8. № 1. С. 55-65.
Citation: Glagolev M.V., Sabrekov A.F., Terentieva I.E. 2017. Reply to A.V. Smagin: IV. Surface diffusion or random noise? // Environmental dynamics and global climate change. V. 8. N. 1. P. 55-65.


REPLY TO A.V. SMAGIN: IV. SURFACE DIFFUSION OR RANDOM NOISE?


Glagolev M.V., Sabrekov A.F., Terentieva I.E.

In this paper, we analyze experimental estimate of surface diffusion coefficient of gas in soil conducted by prof. A.V. Smagin. The experiment consisted of methane diffusion coefficient determination under different soil saturation conditions. Regression analysis was made basing on obtained dataset to determine third-power polynomial coefficients, where soil air-filled porosity is a single independent variable and methane diffusion coefficient is a single dependent variable. Free term of the polynomial was suggested to be diffusion coefficient of gas in water-saturated soil. After the regression free term was found to be several times higher than methane diffusion coefficient in water. Based on this fact A.V. Smagin made a suggestion that surface diffusion had significant impact on methane diffusive transport in soil. In this paper, we estimate the error of this approach.
It was revealed that based on original experimental data of A.V. Smagin, free term of third-power polynomial was statistically insignificant (p=0.05). Moreover, its error was order of magnitude higher than its absolute value. After its exclusion from the regression polynomial, the rest of coefficients stayed statistically significant. Furthermore, statistical modelling was used to estimate the influence of measurement uncertainty of methane diffusion coefficient in soil on regression between diffusion coefficient and soil air-filled porosity. Results of statistical modelling indicated that even basing on typical error of diffusion coefficient measurements (about 10%), the error of cubical polynomial free term calculation reached more than 100%. Therefore, it can be concluded that since the regression uncertainty is considerably higher than the absolute value of diffusion coefficient, we can't make any speculations about surface diffusion because statistically it doesn't differ from zero.
Besides that, in this paper we consider questions of gas transport in soil, e.g. the inclusion of porosity in mass balance equations and importance of sorption on different timescales. Finally, we discuss several problems of scientific ethics.

Key words: methane diffusion in soil, regression coefficient uncertainty, statistical modelling.

Citation: Glagolev M.V., Sabrekov A.F., Terentieva I.E. 2017. Reply to A.V. Smagin: IV. Surface diffusion or random noise? // Environmental dynamics and global climate change. V. 8. N. 1. P. 55-65.


Скачать полный текст статьи (Full text)