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Enregistrement W4408440186 · doi:10.5194/egusphere-egu25-4387

Runoff Forecasting in Unmeasured Catchments and Rapid Flash Flood Prediction Based on Deep Learning.

2025· preprint· en· W4408440186 sur OpenAlexaboutno aff
Binlan Zhang, Qingsong Xu, Chaojun Ouyang

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrological Forecasting Using AI
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFlash floodSurface runoffFlood forecastingFlood mythEnvironmental scienceDeep learningFlash (photography)Computer scienceMeteorologyPredictive modellingMachine learningHydrology (agriculture)Artificial intelligenceGeographyGeologyGeotechnical engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Runoff forecasting is a long-standing challenge in hydrology, particularly in unmeasured catchments and rapid flash flood prediction. For unmeasured catchment forecasting, we introduce the encoder-decoder-based dual-layer long short-term memory (ED-DLSTM) model[1]. This model fuses static spatial granularity attributes with temporal dynamic variables to achieve streamflow forecasting at a global scale. ED-DLSTM reaches an average Nash efficiency coefficient (NSE) of 0.75 across more than 2000 catchments from historical datasets in the United States, Canada, Central Europe, and the United Kingdom. Additionally, ED-DLSTM is applied to 150 fully ungauged catchments in Chile, achieving a high NSE of 0.65. The interpretability of the transfer capacities of ED-DLSTM is effectively tracked through the cell state induced by adding a spatial attribute encoding module, which can spontaneously form hydrological regionalization effects after performing spatial coding for different catchments.Moreover, rapid flood prediction with daily resolution is challenged to capture changes in runoff over short periods. To address this, we also propose a benchmark evaluation for runoff and flood forecasting based on deep learning (RF-Bench) at an hourly scale. We introduce the Mamba model to hydrology for the first time. The benchmark also includes Dlinear, LSTM, Transformer, and its improved versions (Informer, Autoformer, Patch Transformer). Results indicate that the Patch Transformer exhibits optimal predictive capability across multiple lead times, while the traditional LSTM model demonstrates stable performance, and the Mamba model strikes a good balance between performance and stability. We reveal the attention patterns of Transformer models in hydrological modeling, finding that attention is time-sensitive and that the attention scores for dynamic variables are higher than those for static attributes.Our work [2,3] provides the hydrological community with an open-source, scalable platform, contributing to the advancement of deep learning in the field of hydrology. [1] Zhang, B., Ouyang, C., Cui, P., Xu, Q., Wang, D., Zhang, F., Li, Z., Fan, L., Lovati, M., Liu, Y., Zhang, Q., 2024. Deep learning for cross-region streamflow and flood forecasting at a global scale. The Innovation 5, 100617. https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100617[2] Zhang, B., Ouyang, C., Wang, D., Wang, F., Xu, Q., 2023. A PANN-Based Grid Downscaling Technology and Its Application in Landslide and Flood Modeling. Remote Sensing 15, 5075. https://doi.org/10.3390/rs15205075[3] Xu, Q., Shi, Y., Bamber, J.L., Ouyang, C., Zhu, X.X., 2024. Large-scale flood modeling and forecasting with FloodCast. Water Research 264, 122162. https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122162

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)0,002
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: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,031

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
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 Opus0,024
Tête enseignante GPT0,233
Écart entre enseignants0,209 · 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
GenreMéthodes

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
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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