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Enregistrement W4220743752 · doi:10.1002/essoar.10510778.1

Using near-term forecasts and uncertainty partitioning to improve predictions of low- frequency cyanobacterial events

2022· preprint· en· W4220743752 sur OpenAlexaff
Mary E. Lofton, Jennifer A. Brentrup, Whitney S. Beck, Jacob A. Zwart, Ruchi Bhattacharya, Ludmila Silva Brighenti, Sarah H. Burnet, Ian M. McCullough, Bethel G. Steele, Cayelan C. Carey, Kathryn L. Cottingham, Michael C. Dietze, Holly A. Ewing, Kathleen C. Weathers, Shannon L. LaDeau

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueGeochemistry and Geologic Mapping
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNational Science Foundation
Mots-clésEmail authenticationWorld Wide WebElectronic mailComputer scienceKey (lock)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Near-term ecological forecasts provide resource managers advance notice of changes in ecosystem services, such as fisheries stocks, timber yields, or water and air quality. Importantly, ecological forecasts can identify where uncertainty enters the forecasting system, which is necessary to refine and improve forecast skill and guide interpretation of forecast results. Uncertainty partitioning identifies the relative contributions to total forecast variance (uncertainty) introduced by different sources, including specification of the model structure, errors in driver data, and estimation of initial state conditions. Uncertainty partitioning could be particularly useful in improving forecasts of high-density cyanobacterial events, which are difficult to predict and present a persistent challenge for lake managers. Cyanobacteria can produce toxic or unsightly surface scums and advance warning of these events could help managers mitigate water quality issues. Here, we calibrate fourteen Bayesian state-space models to evaluate different hypotheses about cyanobacterial growth using data from eight summers of weekly cyanobacteria density samples in an oligotrophic (low nutrient) lake that experiences sporadic surface scums of the toxin-producing cyanobacterium, Gloeotrichia echinulata. We identify dominant sources of uncertainty for near-term (one-week to four-week) forecasts of G. echinulata densities over two years. Water temperature was an important predictor in calibration and at the four-week forecast horizon. However, no environmental covariates improved over a simple autoregressive (AR) model at the one-week horizon. Even the best fit models exhibited large variance in forecasted cyanobacterial densities and often did not capture rare peak density occurrences, indicating that significant explanatory variables in calibration are not always effective for near-term forecasting of low-frequency events. Uncertainty partitioning revealed that model process specification and initial conditions uncertainty dominated forecasts at both time horizons. These findings suggest that observed densities result from both growth and movement of G. echinulata, and that imperfect observations as well as spatial misalignment of environmental data and cyanobacteria observations affect forecast skill. Future research efforts should prioritize long-term studies to refine process understanding and increased sampling frequency and replication to better define initial conditions. Our results emphasize the importance of ecological forecasting principles and uncertainty partitioning to refine and understand predictive capacity across ecosystems.

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)0,011
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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,034
Score d'incertitude au seuil0,068

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,011
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,029
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,239 · 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
Publié2022
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