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Enregistrement W4406070271 · doi:10.1016/j.ecoinf.2025.102995

Improving daily reference evapotranspiration forecasts: Designing AI-enabled recurrent neural networks based long short-term memory

2025· article· en· W4406070271 sur OpenAlexaff
Mumtaz Ali, Jesu Vedha Nayahi, Erfan Abdi, Mohammad Ali Ghorbani, Farzan Mohajeri, Aitazaz A. Farooque, Salman Alamery

Notice bibliographique

RevueEcological Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiquePlant Water Relations and Carbon Dynamics
Établissements canadiensUniversity of Prince Edward Island
Organismes subventionnairesKing Saud University
Mots-clésLong short term memoryTerm (time)EvapotranspirationComputer scienceArtificial neural networkRecurrent neural networkArtificial intelligenceEcologyBiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,012
Score d'incertitude au seuil0,024

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
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 Opus0,018
Tête enseignante GPT0,234
Écart entre enseignants0,215 · 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

Citations19
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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