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Enregistrement W4414997109 · doi:10.1016/j.ecoinf.2025.103468

Advancing long-term precipitation pattern forecasting in Atlantic Canada using successive variational mode decomposition, recursive LSTM, and graph-based feature selection

2025· article· en· W4414997109 sur OpenAlexafffundabout
Mehdi Jamei, Mumtaz Ali, Masoud Karbasi, Aitazaz A. Farooque, Saad Javed Cheema, Gurjit S. Randhawa, Syed Omer Gilani, Zaher Mundher Yaseen‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬

Notice bibliographique

RevueEcological Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueMeteorological Phenomena and Simulations
Établissements canadiensUniversity of GuelphUniversity of Prince Edward Island
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésHyperparameterFeature selectionScalabilityBenchmark (surveying)AutocorrelationMetric (unit)Mode (computer interface)Convolutional neural networkGaussian processPerformance metric

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Precipitation forecasting is crucial in Canada's Maritime provinces, given their unique geography and susceptibility to precipitation impacts. Accurate forecasts aid farmers, transportation authorities, and climate change adaptation efforts, ecosystems, and infrastructure. This study introduces a groundbreaking multi-temporal deep-learning framework for forecasting monthly precipitation in Canada's Maritime region, encompassing Charlottetown and St. John's, distinguishing it as a trailblazing innovation among cutting-edge complementary deep-learning algorithms. This pioneering research unveils, for the first time, a cutting-edge hybrid framework that synergizes successive variational mode decomposition (SVMD), recursive long short-term memory (RLSTM), graph feature selection, and Borda count-based multi-criteria decision-making (BORDA). The innovative aspect lies in the recursive architecture of RLSTM, which sets it apart from traditional SVMD-LSTM hybrids by enabling multi-horizon memory feedback loops that improve long-range temporal learning. Integrating graph-based feature selection with partial autocorrelation function (PACF) analysis enhances the extraction of the most informative SVMD components, enhancing prediction accuracy and reducing model complexity. Furthermore, the framework is distinguished by its precise and efficient performance, facilitated by intuitive hyperparameter configurations during both the decomposition and training stages. It provides a pragmatic and scalable alternative to other leading complementary deep-learning methods. To benchmark the performance of the primary model, it is compared against a convolutional neural network-long short-term memory (CNN-LSTM), random vector functional link (RVFL), and a light gradient-boosting machine (LightGBM), with a rigorous evaluation of both standalone and hybrid counterparts. To assess the accuracy of the model, a single metric comprising six statistical indices, including correlation coefficient (R), Nash–Sutcliffe efficiency (NSE), and Kling–Gupta efficiency (KGE), consolidated via BORDA, was employed to simplify the identification of superior frameworks. An accuracy assessment in Charlottetown reveals that SVMD–RLSTM, owing to optimal metrics (BORDA 0.95, R = 0.9508, and RMSE = 15.6567 mm|T + 1; BORDA = 0.7834, R = 0.9297, and RMSE = 18.7170; |T + 3, BORDA = 0.6855, R = 0.906, and RMSE = 21.3539|T + 7), outperformed SVMD–RVFL (BORDA|T + 1 = 0.927 and BORDA), SVMD-CNN-LSTM (BORDA|T + 1 = 0.8037), and SVMD-LightGBM (BORDA|T + 1 = 0.713); whereas a diagnostic assessment in St. John's station confirms the superiority of SVMD–RLSTM (BORDA = 0.9171, R = 0.9337, and RMSE = 19.0093 mm|T + 1; BORDA = 0.5951, R = 0.9251, and RMSE = 23.6887; |T + 3, BORDA = 0.6898, R = 0.9157, and RMSE = 21.3299 mm|T + 7) over the other hybrid frameworks. • A new SVMD-RLSTM model improves precipitation forecasting in Atlantic Canada • Graph feature selection enhances prediction by finding key rainfall patterns • Hybrid model surpasses CNN-LSTM and RVFL in multi-temporal forecasting • Easy-to-tune parameters for both decomposition and training phases • First use of SVMD for Maritime precipitation forecast yields superior results

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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,220
Score d'incertitude au seuil0,442

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
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,263
Écart entre enseignants0,249 · 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

Citations2
Publié2025
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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