Spatial characterization of long-term hydrological change in the Arkavathy watershed adjacent to Bangalore, India
Notice bibliographique
Résumé
The complexity and heterogeneity of human water use over large spatial areas and decadal timescales can impede the understanding of hydrological change, particularly in regions with sparse monitoring of the water cycle. In the Arkavathy watershed in southern India, surface water inflows to major reservoirs decreased over a 40-year period during which urbanization, groundwater depletion, modification of the river network, and changes in agricultural practices also occurred. These multiple, interacting drivers combined with limited hydrological monitoring make attribution of the causes of diminishing water resources in the watershed challenging and impede effective policy responses. To mitigate these challenges, we developed a novel, spatially distributed dataset to understand hydrological change by characterizing the residual trends in surface water extent that remain after controlling for precipitation variations and comparing the trends with historical land use maps to assess human drivers of change. Using an automated classification approach with subpixel unmixing, we classified water extent in nearly 1700 man-made lakes, or tanks, in Landsat images from 1973 to 2010. The classification results compared well with a reference dataset of water extent of tanks ( R 2 = 0.95). We modeled the water extent of 42 clusters of tanks in a multiple regression on simple hydrological covariates (including precipitation) and time. Inter-annual variability in precipitation accounted for 63 % of the predicted variability in water extent. However, precipitation did not exhibit statistically significant trends in any part of the watershed. After controlling for precipitation variability, we found statistically significant temporal trends in water extent, both positive and negative, in 13 of the clusters. Based on a water balance argument, we inferred that these trends likely reflect a non-stationary relationship between precipitation and watershed runoff. Independently of precipitation, water extent increased in a region downstream of Bangalore, likely due to increased urban effluents, and declined in the northern portion of the Arkavathy. Comparison of the drying trends with land use indicated that they were most strongly associated with irrigated agriculture, sourced almost exclusively by groundwater. This suggests that groundwater abstraction was a major driver of hydrological change in this watershed. Disaggregating the watershed-scale hydrological response via remote sensing of surface water bodies over multiple decades yielded a spatially resolved characterization of hydrological change in an otherwise poorly monitored watershed. This approach presents an opportunity to understand hydrological change in heavily managed watersheds where surface water bodies integrate upstream runoff and can be delineated using satellite imagery.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».