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Enregistrement W4406580365 · doi:10.1016/j.watres.2025.123156

Establishing performance criteria for evaluating watershed-scale sediment and nutrient models at fine temporal scales

2025· review· en· W4406580365 sur OpenAlexaff
Sarah B. Hogan, David Tyler Mahoney, William I. Ford, James F. Fox, Christopher Wellen, Admin Husic

Notice bibliographique

RevueWater Research · 2025
Typereview
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrology and Watershed Management Studies
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésWatershedEnvironmental scienceSedimentScale (ratio)NutrientTemporal scalesHydrology (agriculture)GeologyComputer scienceGeomorphologyEcologyGeotechnical engineeringGeographyCartographyMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Watershed water quality models are mathematical tools used to simulate processes related to water, sediment, and nutrients. These models provide a framework that can be used to inform decision-making and the allocation of resources for watershed management. Therefore, it is critical to answer the question "when is a model good enough?" Established performance evaluation criteria, or thresholds for what is considered a 'good' model, provide common benchmarks against which model performance can be compared. Since the publication of prior meta-analyses on this topic, developments in the last decade necessitate further investigation, such as the advancement in high performance computing, the proliferation of aquatic sensors, and the development of machine learning algorithms. We surveyed the literature for quantitative model performance measures, including the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), with a particular focus on process-based models operating at fine temporal scales as their performance evaluation criteria are presently underdeveloped. The synthesis dataset was used to assess the influence of temporal resolution (sub-daily, daily, and monthly), calibration duration (< 3 years, 3 to 8 years, and > 8 years), and constituent target units (concentration, load, and yield) on model performance. The synthesis dataset includes 229 model applications, from which we use bootstrapping and personal modeling experience to establish sub-daily and daily performance evaluation criteria for flow, sediment, total nutrient, and dissolved nutrient models. For daily model evaluation, the NSE for sediment, total nutrient, and dissolved nutrient models should exceed 0.45, 0.30, and 0.35, respectively, for 'satisfactory' performance. Model performance generally improved when transitioning from short (< 3 years) to medium (3 to 8 years) calibration durations, but no additional gain was observed with longer (> 8 years) calibration. Dissolved nutrient models calibrated to load (e.g., kg/s) out-performed those calibrated to concentration (e.g., mg/L), whereas selection of target units was not significant for sediment and total nutrient models. We recommend the use of concentration rather than load as a water quality modeling target, as load may be biased by strong flow model performance whereas concentration provides a flow-independent measure of performance. Although the performance criteria developed herein are based on process-based models, they may be useful in assessing machine learning model performance. We demonstrate one such assessment on a recent deep learning model of daily nitrate prediction across the United States. The guidance presented here is intended to be used alongside, rather than to replace, the experience and modeling judgement of engineers and scientist who work to maintain our collective water resources.

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)0,063
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,132
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: Synthèse · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,063
Score d'incertitude au seuil0,331

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0630,132
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,005
Bibliométrie0,0060,005
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0040,004
Science ouverte0,0030,003
Intégrité de la recherche0,0020,002
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 Opus0,152
Tête enseignante GPT0,411
Écart entre enseignants0,260 · 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
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations15
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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