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Enregistrement W2188606027 · doi:10.82308/34352

Short-term and long-term SPI drought forecasts using wavelet neural networks and wavelet support vector regression in the Awash river basin of Ethiopia

2012· article· en· W2188606027 sur OpenAlexfundno aff
Anteneh Belayneh

Notice bibliographique

RevueeScholarship@McGill (McGill) · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrology and Drought Analysis
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésTerm (time)WaveletArtificial neural networkSupport vector machineRegressionArtificial intelligenceGeographyComputer scienceMathematicsStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Ethiopia's climate variability coupled with the country's heavy reliance on rain-fed agriculture make it vulnerable to the impacts of drought. This vulnerability is evident in the Awash River Basin, where a significant proportion of the population is dependent on international food assistance for survival. Given this vulnerability to drought, effective drought forecasts are an essential tool for effective water resource management as well as mitigation of some of the more adverse consequences of drought. This study forecast the Standard Precipitation Index (SPI) on both short-term and long-term lead times. For short-term forecasts this study computed SPI 1 and SPI 3, short-term drought indicators which represent agricultural drought. For long-term forecasts, SPI 12 and SPI 24 were computed. These two indices are long-term drought indicators which represent hydrological drought conditions.The SPI forecasts were done using five data driven models. Forecasts were compared between two machine learning techniques: artificial neural networks (ANNs) and support vector regression (SVR). The results from these two techniques were compared to a traditional stochastic forecast model, namely an autoregressive integrated moving average (ARIMA) model. In addition, ANN and SVR models were coupled with wavelet analysis (WA) to produce wavelet-neural network (WA-ANN) and wavelet-support vector regression (WA-SVR) models. This study proposed and explored, for the first time, SVR and WA-SVR methods for short term and long term SPI drought forecasting at different lead times.Traditionally, the number of wavelet decompositions of a time series (for forecasting applications) are determined either by trial and error or using the formula L = int[log(N)], with N being the number of samples. This study found that in almost all cases the approximation series after decomposition, and not the detail series, yielded the best forecast results. The decomposition level which had the approximation that yielded the best forecast results was determined to be the appropriate decomposition.With regards to ANN model architecture, traditionally the optimal number of neurons in the hidden layer is either determined using a trial and error procedure, or is determined empirically to be log (N) or 2n+1, where n is the number of input layers. This study combined all these approaches. The empirical methods helped establish upper and lower bounds for the optimal number of neurons within the hidden layer. After an interval was determined, a trial and error procedure was used to determine the optimal number of neurons in the hidden layer.The forecasts in this study were evaluated using a measure of persistence, R2, RMSE, and MAE. The forecast results indicate that WA-ANN and WA-SVR models were the most accurate methods for forecasting the SPI on both short and long-term time scales.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
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 enseignants0,069
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 Opus0,023
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,231 · 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.

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

Citations9
Publié2012
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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