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Enregistrement W4392239955 · doi:10.3390/w16050707

Dissolved Oxygen Forecasting for Lake Erie’s Central Basin Using Hybrid Long Short-Term Memory and Gated Recurrent Unit Networks

2024· article· en· W4392239955 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.
fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.

Notice bibliographique

RevueWater · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrological Forecasting Using AI
Établissements canadiensLakes Environmental (Canada)University of Guelph
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésEnvironmental scienceWater qualitySurface runoffFreshwater ecosystemPollutionStormwaterHydrology (agriculture)Drainage basinEcosystemEcologyCartographyGeographyEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Dissolved oxygen (DO) concentration is a pivotal determinant of water quality in freshwater lake ecosystems. However, rapid population growth and discharge of polluted wastewater, urban stormwater runoff, and agricultural non-point source pollution runoff have triggered a significant decline in DO levels in Lake Erie and other freshwater lakes located in populated temperate regions of the globe. Over eleven million people rely on Lake Erie, which has been adversely impacted by anthropogenic stressors resulting in deficient DO concentrations near the bottom of Lake Erie’s Central Basin for extended periods. In the past, hybrid long short-term memory (LSTM) models have been successfully used for the time-series forecasting of water quality in rivers and ponds. However, the prediction errors tend to grow significantly with the forecasting period. Therefore, this research aimed to improve the accuracy of DO forecasting models by taking advantage of Lake Erie’s real-time water quality (water temperature and DO concentration) monitoring network to establish temporal and spatial links between adjacent monitoring stations. We developed hybrid LSTM models that combine LSTM, convolutional neuron network LSTM (CNN-LSTM), hybrid CNN with gated recurrent unit (CNN-GRU) models, and convolutional LSTM (ConvLSTM) to forecast near-bottom DO concentrations in Lake Erie’s Central Basin. These hybrid LSTM models improve their capacity to handle complicated datasets with spatial and temporal variability. These models can serve as accurate and reliable tools for forecasting DO concentrations in freshwater lakes to help environmental protection agencies better access and manage the health of these vital ecosystems. Following analysis of a 21-site Lake Erie dataset for 2020 and 2021, the ConvLSTM model emerged as the most accurate and reliable, boasting an MSE of 0.51 mg/L, MAE of 0.42 mg/L, and an R-squared of 0.95 over the 12 h prediction range. The model foresees future hypoxia in Lake Erie. Notably, the temperature near site 713 holds significance for Central Basin DO forecasting in Lake Erie, as indicated by outcomes derived from the Shapley additive explanations (SHAP).

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.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
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 enseignants0,593
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,046
Tête enseignante GPT0,259
Écart entre enseignants0,213 · 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