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Enregistrement W7117217742

Evaluating climate model ensembles design for hydrological impact assessment: uncertainty attribution, transferability, and weighting

2025· other· en· W7117217742 sur OpenAlexaboutno aff
Mehrad Rahimpour Asenjan

Notice bibliographique

RevueEspace École de technologie supérieure (École de technologie supérieure) · 2025
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésWeightingClimate changeClimate modelUncertainty analysisWater resourcesPrecipitationStreamflowHydrological modellingTransient climate simulationSelection (genetic algorithm)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Understanding the impacts of climate change on water availability and hydrological extremes is critical for effective water resources planning. Hydrological impact assessments rely heavily on global climate model (GCM) ensembles to quantify future changes and their associated uncertainties. The use of multi-model ensembles (MMEs), however, presents several methodological challenges, including model selection, uncertainty attribution, and ensemble weighting. Selecting a reduced subset from an ever-growing pool of GCMs introduces methodological trade-offs between computational feasibility and ensemble representativeness. Similarly, weighting the individual GCMs by performance or by independence affects the outcome as well as its uncertainty limits. Yet, despite the critical role of these decisions, there is little consensus on best practices, and the influence of these design strategies on hydrological projections remains underexplored. To tackle these issues, three specific research objectives are pursued in this thesis: (1) to quantify the impact of GCM selection based on climate indices on uncertainty transferability to hydrological projections; (2) to examine the hydrological implications of including or excluding high-sensitivity climate models in multi-model ensembles; and (3) to compare the effects of different GCM weighting schemes on the uncertainty of future streamflow projections. Rather than promoting a single optimal strategy, the objective is to understand how different ensemble design choices affect the propagation of climate uncertainty into hydrological space. The first analysis investigates the transferability of climate uncertainty to hydrological outputs by applying sampling methods such as the KKZ algorithm to sub-select climate models based on temperature and precipitation indices. This experiment was conducted across 3,540 North American catchments using 20 CMIP5 GCMs, two bias correction methods and three conceptual hydrological models. Results show that when carefully designed, reduced ensembles can retain most of the spread observed in streamflow projections derived from the full ensemble. However, the translation of uncertainty is non-uniform and nonlinear, meaning small differences in climate inputs, particularly precipitation, may result in large variations in streamflow, especially for high and low flow regimes. Secondly, the thesis examines the effect of excluding high Equilibrium Climate Sensitivity (ECS) models, referred to as “hot” models, on projected streamflow. Exclusion of these models reduces the spread of projected streamflow changes in some regions such as Alaska, southwestern U.S., and parts of Canada, but increased it in others, highlighting the need to evaluate GCMs using region-specific, rather than global, criteria. Finally, the thesis assesses the performance of weighting schemes in GCMs through a pseudoreality experiment, where each of the GCMs is, in turn, simulated as the “true” future. This allows an objective comparison of weighting performance against a known target in future where the true reality is unknown. The analysis applies six weighting approaches to an ensemble of 22 CMIP6 GCMs, coupled with a hydrological model across 3,107 North American catchments. Results indicate that unequal weighting by historical temperature and precipitation improves climate variable projections' quality. But for streamflow, these improvements are blunted, particularly if bias correction has been applied to inputs. This thesis provides new insights into the design of climate model ensembles for hydrological impact assessments. It emphasizes that ensemble construction should not be based solely on climate performance metrics, but must incorporate impact-relevant behavior such as streamflow variability and seasonality. The findings advocate for a more pragmatic approach to ensemble design, balancing model diversity, computational efficiency, and relevance to the intended application.

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)0,014
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,039
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 enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,072

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0140,039
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,002
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 Opus0,057
Tête enseignante GPT0,385
Écart entre enseignants0,328 · 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

Citations0
Publié2025
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