Reproduction Using the LAKE Model of the Temperature of the Surface of the Earth’s Largest Lakes: an Automatic Calibration System based on MODIS Data
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Due to their computational efficiency, one-dimensional models of land reservoirs are used in a wide range of applications from studies of thermohydrodynamics and lake ecology to weather forecasting and assessment of future climate change. This paper presents a system for optimizing well-known one-dimensional LAKE model in terms of reproducing surface temperature using meteorological variables from the ERA5 (ECMWF Reanalysis v.5) reanalysis and satellite data for the lakes Baikal, Balkhash, Great Bear, Superior, Victoria, Winnipeg, Ladoga, Onega, and Tanganyika. Optimization of the background diffusion coefficient (thermal diffusivity) and the absorption coefficient of photosynthetically active radiation in the water column is carried out by the ROPE (RObust Parameter Estimation) method, implemented in the SPOTPY (Statistical Parameter Optimization Tool for PYthon) library. The LAKE reservoir model satisfactorily reproduces the time course of average monthly surface temperature, with standard deviation in the range of 1–2°C after parameter calibration. The coefficients of absorption and background diffusion regulate the vertical distribution of heat in a reservoir; this leads to the effect of “equifinality,” i.e., nonuniqueness of the optimal combination of these parameters. Calibration of the selected parameters makes it possible to effectively reduce the annual amplitude of surface temperature; at the same time, the problem of the model underestimating the surface temperature in summer, caused by the delayed melting of the ice cover in the model, is not solved by varying these parameters. The model systematically overestimates the surface temperature of the tropical lakes Victoria and Tanganyika by 2–3°C. The prospects for the development of this work lie in the elaboration of new physically correct parameterizations of the vertical transfer of momentum and scalar quantities in the meta- and hypolimnion of water bodies. In addition, in the LAKE model it is advisable to revise the model of radiation transfer in snow and ice cover and include the parameters of this model in the calibration system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».