MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3165551827 · doi:10.5194/egusphere-egu21-10152

Exploring the potential of transfer entropy for identifying similarity of catchment dynamics

2021· article· en· W3165551827 sur OpenAlexaff
Mattia Neri, Paulin Coulibaly, Elena Toth

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrological Forecasting Using AI
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésStreamflowRegionalisationSurface runoffEnvironmental scienceDrainage basinSimilarity (geometry)PrecipitationHydrology (agriculture)MathematicsComputer scienceGeographyMeteorologyEcologyGeologyCartography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Catchment classification is one of the essential steps for transferring information between similar watersheds, through the identification of the dominant hydrological processes and their main characteristics. The delineation of similar groups of basins is required for several regionalisation applications and how to assess the hydrological similarity generally depends on the specific purpose of the study and on the features to be regionalised. In some analyses, such as for example the regionalisation of rainfall-runoff models, the similarity should reflect the interaction between meteorological forcings and river streamflow time series, in particular at fine temporal scale, in order to reproduce the catchment behaviour in the rainfall-runoff transformation processes. Previous hydrological research has identified basins with similar meteorological forcings (i.e. similarity of climate) or with similar streamflow time-series (i.e. similarity of runoff response), but no studies have so far considered the interaction between the entire time-series of forcing data (e.g. precipitation) and streamflow, quantifying it through measures to be used as similarity metrics. One of the approaches that may be applied for this purpose is the use of the concepts belonging to information theory, that are based on the notion of entropy, i.e. the content of information of a signal (as a time-series), or, in the multivariate case, the content of information shared between more variables. The present study proposes the use of a multi-variate entropy-based measure, the so-called transfer entropy, a time-asymmetric quantity which analyses the interaction between different signals. In this study, the concept of transfer entropy is applied for identifying the dominant hydrological processes occurring in a catchment, measuring the transfer of information from different meteorological forcings over the catchment (such as rainfall, snowmelt and evapotranspiration) to the corresponding streamflow time-series at the basin outlet. The resulting similarity measure is then used for grouping catchments with similar dynamics. In a first step, the different amounts of information transferred from the meteorological forcing variables to observed runoff are estimated through the computation of the transfer entropy. The transfer entropy values are then used as signatures to characterise catchment dynamics, and a classification of the basins inside a study region is obtained assuming that similar values of transfer entropy for the considered forcing variables identify similar basins. The methodology is tested for two study regions: the first is Austria, where a very densely-gauged set of catchments is available; the second is the conterminous US (CAMELS dataset), characterised by sparser gauging stations and a much higher hydroclimatic variability. The outcomes of the approach are evaluated against a set of “traditional” catchment signatures, demonstrating the potential of transfer entropy as an additional promising instrument for assessing hydrological similarity and for quantifying the connection between different governing processes.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,019
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 enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,019
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0000,002
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,088
Tête enseignante GPT0,269
Écart entre enseignants0,182 · 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
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même sujetHydrological Forecasting Using AITravaux en français237 207