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Enregistrement W3091313945 · doi:10.5194/egusphere-egu2020-20211

An uncertainty-based framework for incorporating sediment source fingerprinting into spatially-distributed soil erosion model testing

2020· article· en· W3091313945 sur OpenAlexaff
Pedro Velloso Gomes Batista, J. Patrick Laceby, Jessica Davies, Teotônio Soares de Carvalho, Diego Tassinari, Marx Leandro Naves Silva, John Quinton

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineAgricultural and Biological Sciences
ThématiqueSoil erosion and sediment transport
Établissements canadiensAlberta Environment and Protected Areas
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSedimentHydrology (agriculture)Environmental scienceTributaryErosionDrainage basinSampling (signal processing)Uncertainty analysisMonte Carlo methodChannel (broadcasting)Soil scienceGeologyStatisticsGeotechnical engineeringComputer scienceMathematicsGeomorphologyGeography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Evaluating the usefulness of spatially-distributed soil erosion and sediment delivery models is inherently difficult. Complications stem from the uncertainty in models and measurements of system responses, as well as from the scarcity of commensurable spatial data for model testing. Here, we present an approach for evaluating distributed soil erosion and sediment delivery models, which incorporates sediment source fingerprinting into model testing within a stochastic framework. We applied the Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) methodology to the Sediment Delivery Distributed (SEDD) model for the Mortes River catchment (~6600 km²) in Southeast Brazil. Sediment concentration measurements were used to estimate long-term sediment loads with a sediment rating curve. Regression uncertainty was propagated with posterior simulations of model coefficients. A Monte Carlo simulation was used to generate SEDD model realizations, which were compared against limits of acceptability of model errors derived from the uncertainty in the curve-estimated sediment loads. The models usefulness for identifying the sediment sources in the catchment was assessed by evaluating behavioral model realizations against sediment fingerprinting source apportionments. Accordingly, we developed a hierarchical tributary sampling design, in which sink sediments were sampled from multiple nodes in the main river channel. The relative contributions of the main sub-catchments in the basin were subsequently estimated by solving the fingerprinting un-mixing model with a Monte Carlo simulation. Results indicated that gauging station measurements of sediment loads were fairly uncertain (average annual specific sediment yields = 0.47 – 11.95 ton ha-1 yr-1). This led to 23.4 % of SEDD model realizations being considered behavioral system representations. Spatially-distributed estimates of sediment delivery to water courses were also highly uncertain, as grid-based absolute errors of SEDD results were hundredfold the median of the predictions. A comparison of SEDD outputs and fingerprinting source apportionments revealed an overall agreement between modeled contributions from individual sub-catchments to sediment loads, although some large discrepancies were found in a specific tributary. From a falsificationist perspective, the SEDD model could not be rejected, as many model realizations were behavioral. The partial agreement between fingerprinting and SEDD results provide some conditional corroboration of the models capability to identify the sources of sediments in the catchment, at least with some degree of spatial aggregation. However, the uncertainty in the grid-based outputs might dispute the models usefulness for actually quantifying sediment dynamics under the testing conditions. For management purposes, both SEDD and fingerprinting results indicated that most of the sediments reaching the hydroelectric power plant reservoir located at the outlet of the Mortes River originated from mid and upper catchment tributaries. The convergence of model results therefore evince that reducing reservoir sedimentation rates requires widespread soil conservation efforts throughout the catchment, instead of local/proximal interventions. Ultimately, we have shown how sediment source fingerprinting can be incorporated into the evaluation of spatially-distributed soil erosion and sediment delivery models while considering the uncertainty in both models and observational data.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,015
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,045
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,080

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0150,045
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0030,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0030,004
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,053
Tête enseignante GPT0,256
Écart entre enseignants0,203 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

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

Citations0
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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