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Enregistrement W4392604621 · doi:10.5194/egusphere-egu24-12485

Beyond streamflow predictions: A continental scale hydrologic model intercomparison experiment

2024· preprint· en· W4392604621 sur OpenAlexaffabout
Juliane Mai, N. B. Basu

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrology and Watershed Management Studies
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésStreamflowScale (ratio)Environmental scienceClimatologyHydrological modellingGeologyGeographyCartographyDrainage basin

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Conducting highly standardized model intercomparison studies of hydrologic models across large scales is beneficial in various aspects such as improving model accuracy and robustness, informing decision making, addressing uncertainties, enhancing educational and outreach opportunities and facilitating model benchmarking among others. However, looking beyond streamflow for hydrologic models is required to ensure that models simulate the right results for the right reasons. Continental scale analyses provide further insights into which systematic limitations a model has.In this study, seven models (GR4J-CemaNeige, HMETS, Blended-v1, Blended-v2, HBV-EC, HYPR, SAC-SMA) have been setup for more than 2500 watersheds across Canada and the US using the RAVEN modeling framework. The models are setup using a standardized set of meteorologic and geophysical datasets to inform the model regarding forcings, soil, landcover, and terrain. All models are calibrated with respect to daily streamflow (2001-2015) and are subsequently validated on an independent time period (1986-2000). Calibration was performed using 10 independent trials of the Dynamically Dimensioned Search algorithm each using a budget of 2000 model evaluations and Kling-Gupta Efficiency (KGE) as the objective function. Additional variables such as actual evapotranspiration (AET), surface soil moisture (SSM), and snow water equivalent (SWE) for the calibrated model setups were recorded and compared against independent gridded reference datasets (AET and SSM from GLEAM, SWE from ERA5-Land). The results (surprisingly) show that all tested models perform equally well for streamflow prediction (range of median KGE values across all sites during calibration period is [0.83, 0.87] and validation period is [0.46, 0.54]). Differences between models are most apparent for the auxiliary variables analyzed, i.e. AET, SSM, and SWE. The most interesting differences between the models lie in their abilities to predict AET, with median KGE being the highest for SAC-SMA (0.71), followed by GR4J-CemaNeige (0.65), while the lowest values were observed for HMETS (0.37) and HBC-EC (0.17). Indeed SAC-SMA showed highest performances across 51% of locations while the second-best model is GR4J-CemaNeige with best performance at 13% of locations. The SSM, evaluated using the Pearson correlation (r) coefficient, was predicted relatively well by all models (r ranging between 0.62 and 0.72); however, while most models had poorer predictions in the Rocky mountains and at higher latitudes, the SAC-SMA was definitely a better predictor of the temporal dynamics in SSM in these regions.While the median performance for SWE prediction was relatively low across all models (median KGE between 0.23 and 0.40), poorer predictions mostly occurred in regions with low annual SWE, and predictions improved with increasing annual snow amounts. The study reveals novel insights regarding the consistent ability of a suite of models to predict streamflow, while clear ranking of models was apparent based on their ability to simulate spatially distributed variables like AET. Such differences likely arise due to model equifinality highlighting the value of model evaluation against multiple spatially distributed and lumped metrics, generating the correct streamflow for the right reasons.

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)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
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
Métarecherche0,0060,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
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 Opus0,015
Tête enseignante GPT0,252
Écart entre enseignants0,237 · 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

Citations1
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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