A benchmark for probabilistic seasonal streamflow forecasting over North America
Notice bibliographique
Résumé
Seasonal streamflow forecasts represent critical operational inputs for water sectors and society, for instance for spring flood early warning, water supply, hydropower generation, and irrigation scheduling. Initial hydrological conditions (e.g., snow cover and soil moisture) are an important driver of hydrological predictions on these timescales. In high-latitude and/or high-altitude basins across North America, and the basins downstream of these headwaters, snow is one of the main sources of runoff generation. As a result, data-driven forecasting from snow observations is a well-established approach for operational seasonal streamflow forecasting in the USA (Fleming et al., 2021) and Canada (Zahmatkesh et al., 2019). As part of the Global Water Futures programme (GWF), we are advancing capabilities for probabilistic streamflow forecasting over North America. The first aim of this work is to benchmark probabilistic seasonal streamflow predictability across the continent. To this end, a data-driven probabilistic seasonal streamflow hindcasting system is being developed and implemented for basins with a nival regime across North America. It uses snow water equivalent measurements from the recent update of the Canadian historical Snow Water Equivalent dataset (CanSWE, 1928–2020; Vionnet et al., 2021) and the Natural Resources Conservation Service (NRCS) manual snow surveys and the SNOTEL automatic snow pillow in the USA. These datasets are gap filled using quantile mapping based on neighbouring snow and precipitation stations (SCDNA dataset; Tang et al., 2020), and subsequently transformed into principal components. These principal components are then used as predictors into a regression model, to generate ensemble hindcasts of streamflow volumes for basins across North America. Preliminary results indicate that this approach is skilful (i.e., better than streamflow climatology) for basins across the Canadian Rockies during the snowmelt season. References Fleming, S. W., Garen, D. C., Goodbody, A. G., McCarthy, C. S., and Landers, L. C.: Assessing the new Natural Resources Conservation Service water supply forecast model for the American West: A challenging test of explainable, automated, ensemble artificial intelligence. Journal of Hydrology, 602, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126782, 2021. Tang, G., Clark, M. P., Newman, A. J., Wood, A. W., Papalexiou, S. M., Vionnet, V., and Whitfield, P. H.: SCDNA: a serially complete precipitation and temperature dataset for North America from 1979 to 2018, Earth Syst. Sci. Data, 12, 2381–2409, https://doi.org/10.5194/essd-12-2381-2020, 2020. Vionnet, V., Mortimer, C., Brady, M., Arnal, L., and Brown, R.: Canadian historical Snow Water Equivalent dataset (CanSWE, 1928–2020), Earth Syst. Sci. Data, 13, 4603–4619, https://doi.org/10.5194/essd-13-4603-2021, 2021. Zahmatkesh, Z., Sanjeev Kumar, J., Coulibaly, P., and Stadnyk, T.: An overview of river flood forecasting procedures in Canadian watersheds, Canadian Water Resources Journal / Revue canadienne des ressources hydriques, 44, 3, https://doi.org/10.1080/07011784.2019.1601598, 2019.
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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 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,002 | 0,001 |
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 ».