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Enregistrement W1937370143 · doi:10.1029/2007wr005862

Addressing equifinality and uncertainty in eutrophication models

2008· article· en· W1937370143 sur OpenAlexafffund
George B. Arhonditsis, Gurbir Perhar, Weitao Zhang, Evangelia Massos, Molu Shi, Argho Das

Notice bibliographique

RevueWater Resources Research · 2008
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueGroundwater flow and contamination studies
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésEquifinalityMarkov chain Monte CarloUncertainty analysisSensitivity analysisBayesian probabilityComputer scienceMonte Carlo methodEconometricsStatisticsMathematicsArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Large simulation models of eutrophication processes are commonly used to aid scientific understanding and to guide management decisions. Confidence in models for these purposes depends on uncertainty in model equations (structural uncertainty) and on effects of input uncertainties (model parameters, initial conditions, and forcing functions) on model outputs. Our objective herein is to illustrate two strategies, a generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) approach combined with a simple Monte Carlo sampling scheme and a Bayesian methodological framework along with Markov Chain Monte Carlo (MCMC) simulations, for elucidating the propagation of uncertainty in the high‐dimensional parameter spaces of mechanistic eutrophication models. We examine the ability of the two approaches to offer insights into the degree of information about model inputs that the data contain, to quantify the correlation structure among parameter estimates, and to obtain predictions along with uncertainty bounds for modeled output variables. Our analysis is based on a four‐state‐variable (phosphate‐detritus‐phytoplankton‐zooplankton) model and the mesotrophic Lake Washington (Washington State, United States) as a case study. Scientific knowledge, expert judgment, and observational data were used to formulate prior probability distributions and characterize the uncertainty pertaining to 14 model parameters. Despite the conceptual differences for addressing model equifinality, that is, wide ranges of parameter values subject to complex multivariate relationships that result in plausible observed behaviors and produce equivalently accurate predictions, we found that the two strategies provided fairly consistent estimates of the posterior parameter correlation structure and output uncertainty. Nonetheless, our analysis also shows that MCMC can more efficiently quantify the joint probability distribution of model parameters and make inference about this distribution. The latter finding can be explained by the basic idea underlying the MCMC methodology, that is, the configuration of a Markov process whose stationary distribution approximates the joint posterior distribution of all the stochastic model nodes; as a result, Monte Carlo samples are not drawn from the prior parameter space, and problems of wide or highly correlated prior distributions can be overcome. Finally, our study stresses the lack of perfect simulators of natural system dynamics and introduces two statistical formulations that can explicitly account for the discrepancy between mathematical models and environmental systems.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,221
Score d'incertitude au seuil0,463

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,210
Tête enseignante GPT0,355
Écart entre enseignants0,145 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
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

Citations85
Publié2008
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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