Improving daily reference evapotranspiration forecasts: Designing AI-enabled recurrent neural networks based long short-term memory
Notice bibliographique
Résumé
Predicting daily reference evapotranspiration (ETo) plays a significant role in numerous environmental and agricultural applications. It aids in optimizing agricultural practices, enhancing drought resilience, supporting environmental conservation efforts, and providing critical data for research. By leveraging advanced technologies and accurate modeling techniques, stakeholders can make informed decisions that promote sustainability and resilience in the face of changing climatic conditions. The main purpose of this investigation was to forecast the daily ETo trends at Melbourne and Sydney stations in Australia, where several cutting-edge machine learning methodologies were employed. The modeling approach encompassed the implementation of Neural Network (NN), Deep Learning (DL), Recurrent Neural Networks (RNN), RNN based Long Short-Term Memory (RNN-LSTM), and Convolutional Neural Network based LSTM (CNN-LSTM) to forecast daily ETo using historical meteorology data. During the model development stage, the optimal variables were determined successfully via heatmaps for precise assessment of ETo in both stations. The predictive models were built by incorporating both the training subset (80 %, covering the years 2009 to 2020) and the testing subset (20 %, ranging from 2021 to 2024) independently to forecast ETo. The results confirmed that the RNN-LSTM attained higher prediction accuracy as compared to NN, DL, RNN, and CNN-LSTM models. Conversely, based on the visual representations and assessments, one can grasp the significant resemblance between the forecasts of the RNN-LSTM model and the actual data. By combining RNNs with LSTM units, models can leverage the strengths of both approaches to improve their ability to process sequential data effectively. This integration allows for better capturing of both short-term and long-term dependencies in the input sequences. Upon careful evaluation, it became clear that the error values associated with the RNN-LSTM models were negligible at the designated stations during the testing phase, with an RMSE of 0.0011 mm for Melbourne, and 0.022 mm for Sydney, followed by RNN, DL, and NN respectively. The proposed modeling approach can be beneficial in monitoring and managing water and crop planning which relies on precise ETo predictions. • Reference evapotranspiration predictions plays a significant role in environmental and agricultural applications. • Novel cutting-edge deep learning methodology was designed to forecast the daily trends in Reference evapotranspiration. • The Recurrent Neural Networks based Long Short-Term Memory (RNN-LSTM) model was constructed. • The proposed model is evaluated in Melbourne and Sydney stations, Australia as a reliable decision-support system.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».