Using the maximum entropy production approach to integrate energy budget modelling in a hydrological model
Notice bibliographique
Résumé
Total terrestrial evaporation, also referred to as evapotranspiration, is a key process for understanding the hydrological impacts of climate change given that warmer surface temperatures translate into an increase in the atmospheric evaporative demand. To simulate this flux, many hydrological models rely on the concept of potential evaporation (PET), although large differences have been observed in the response of PET models to climate change. The maximum entropy production (MEP) model of land surface fluxes offers an alternative approach for simulating terrestrial evaporation in a simple way while fulfilling the physical constraint of energy budget closure and providing a distinct estimation of evaporation and transpiration. The objective of this work is to use the MEP model to integrate energy budget modelling within a hydrological model. We coupled the MEP model with HydroGeoSphere (HGS), an integrated surface and subsurface hydrologic model. As a proof of concept, we performed one-dimensional soil column simulations at three sites of the AmeriFlux network. The coupled model (HGS-MEP) produced realistic simulations of soil water content (root-mean-square error – RMSE – between 0.03 and 0.05 m 3 m −3 ; NSE – Nash–Sutcliffe efficiency – between 0.30 and 0.92) and terrestrial evaporation (RMSE between 0.31 and 0.71 mm d −1 ; NSE between 0.65 and 0.88) under semi-arid, Mediterranean and temperate climates. At the daily timescale, HGS-MEP outperformed the stand-alone HGS model where total terrestrial evaporation is derived from potential evaporation, which we computed using the Penman–Monteith equation, although both models had comparable performance at the half-hourly timescale. This research demonstrated the potential of the MEP model to improve the simulation of total terrestrial evaporation in hydrological models, including for hydrological projections under climate change.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».