Numerical daemons of hydrological models are summoned by extreme precipitation
Notice bibliographique
Résumé
Hydrological models are usually systems of nonlinear differential equations for which no analytical solutions exist and thus rely on numerical solutions. While some studies have investigated the relationship between numerical method choice and model error, the extent to which extreme precipitation such as that observed during hurricanes Harvey and Katrina impacts numerical error of hydrological models is still unknown. This knowledge is relevant in light of climate change, where many regions will likely experience more intense precipitation. In this experiment, a large number of hydrographs are generated with the modular modeling framework FUSE (Framework for Understanding Structural Errors), using eight numerical techniques across a variety of forcing data sets. All constructed models are conceptual and lumped. Multiple model structures, parameter sets, and initial conditions are incorporated for generality. The computational cost and numerical error associated with each hydrograph were recorded. Numerical error is assessed via root mean square error and normalized root mean square error. It was found that the root mean square error usually increases with precipitation intensity and decreases with event duration. Some numerical methods constrain errors much more effectively than others, sometimes by many orders of magnitude. Of the tested numerical methods, a second-order adaptive explicit method is found to be the most efficient because it has both a small numerical error and a low computational cost. A small literature review indicates that many popular modeling codes use numerical techniques that were suggested by this experiment to be suboptimal. We conclude that relatively large numerical errors may be common in current models, highlighting the need for robust numerical techniques, in particular in the face of increasing precipitation extremes.
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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 | 0,002 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,010 | 0,004 |
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 ».