Corrected ERA5 Precipitation by Machine Learning Significantly Improved Flow Simulations for the Third Pole Basins
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Precipitation is one of the most important atmospheric inputs to hydrological models. However, existing precipitation datasets for the Third Pole (TP) basins show large discrepancies in precipitation magnitudes and spatiotemporal patterns, which poses a great challenge to hydrological simulations in the TP basins. In this study, a gridded (10 km × 10 km) daily precipitation dataset is constructed through a random-forest-based machine learning algorithm (RF algorithm) correction of the ERA5 precipitation estimates based on 940 gauges in 11 upper basins of TP for 1951–2020. The dataset is evaluated by gauge observations at point scale and is inversely evaluated by the Variable Infiltration Capacity (VIC) hydrological model linked with a glacier melt algorithm (VIC-Glacier). The corrected ERA5 (ERA5_cor) agrees well with gauge observations after eliminating the severe overestimation in the original ERA5 precipitation. The corrections greatly reduce the original ERA5 precipitation estimates by 10%–50% in 11 basins of the TP and present more details on precipitation spatial variability. The inverse hydrological model evaluation demonstrates the accuracy and rationality, and we provide an updated estimate of runoff components contribution to total runoff in seven upper basins in the TP based on the VIC-Glacier model simulations with the ERA5_cor precipitation. This study provides good precipitation estimates with high spatiotemporal resolution for 11 upper basins in the TP, which are expected to facilitate the hydrological modeling and prediction studies in this high mountainous region. Significance Statement The Third Pole (TP) is the source of water to the people living in the areas downstream. Precipitation is the key driver of the terrestrial hydrological cycle and the most important atmospheric input to land surface hydrological models. However, none of the current precipitation data are equally good for all the TP basins because of high variabilities in their magnitudes and spatiotemporal patterns, posing a great challenge to the hydrological simulation. Therefore, in this study, a gridded daily precipitation dataset (10 km × 10 km) is reconstructed through a random-forest-based machine learning algorithm correction of ERA5 precipitation estimates based on 940 gauges in 11 TP basins for 1951–2020. The data eliminate the severe overestimation of original ERA5 precipitation estimates and present more reasonable spatial variability, and also exhibit a high potential for hydrological application in the TP basins. This study provides long-term precipitation data for climate and hydrological studies and a reference for deriving precipitation in high mountainous regions with complex terrain and limited observations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
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 tête enseignante, 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 ».