science >> Wetenschap >  >> Natuur

Vertrouwen opbouwen in hydrologische modellen

Oppervlakteverhoging voor een van de drie onderlinge vergelijkingsproblemen in gekoppelde oppervlakte/ondergrondse hydrologie. Dit probleem was gericht op het vergelijken van resultaten voor een regen-/afvoerexperiment in een kleine afwateringsgreppel met de deelnemende modeloplossingen. Krediet:S. Kollet et al.

Om de beschikbaarheid en kwaliteit van water voor grootschalige oppervlakte- en grondwatersystemen te begrijpen, is simulatie vereist. Wetenschappers hebben veel numerieke modellen ontwikkeld om aan deze simulatiebehoeften te voldoen. Hoe verschillen deze modellen in hun weergave van deze op water gebaseerde systemen? Om die vraag te beantwoorden, zeven verschillende modelleringsteams uit de Verenigde Staten en Europa hebben hun modellen gebruikt om een ​​gemeenschappelijke reeks benchmarks te ontwikkelen. Met de maatstaven, ze kunnen beter begrijpen hoe elk van de modellen overeenstemt en verschilt.

Uitdagingen voor de onderlinge vergelijking van benchmarks wekken vertrouwen in de keuze van het model dat wordt gebruikt om een ​​specifieke wetenschappelijke vraag te beantwoorden. De uitdagingen belichten ook de implicaties van de modelkeuze. Hoe? Ze dwingen modelleringsteams om de sterke en zwakke punten van hun eigen en concurrerende modellen te kennen. Dit inzicht leidt tot betrouwbaardere simulaties en verbetert de geïntegreerde hydrologische modellering.

In navolging van een eerste geïntegreerd hydrologisch model-intervergelijkingsproject enkele jaren geleden, zeven teams van modelbouwers, waaronder twee teams die worden ondersteund door het project Interoperable Design for Extreme-scale Application Software (IDEAS), deelgenomen aan een tweede onderlinge vergelijkingsproject. Teams ontmoetten elkaar tijdens een workshop in Bonn, Duitsland, en ontwierp een reeks van drie benchmarkuitdagingen voor het vergelijken van modellen. De uitdagingen waren gericht op verschillende aspecten van geïntegreerde hydrologie, inclusief een stroomgebied op hellingen, ondergrondse structurele insluitsels en gelaagdheid, en een veldstudie van hydrologie op een kleine sloot met eenvoudige maar data-geïnformeerde topografie. Parameters werden gestandaardiseerd, maar elk team gebruikte zijn eigen model, inclusief verschillen in modelfysica, koppelen, en algoritmen.

Er werden resultaten verzameld, het stimuleren van gedetailleerde gesprekken om overeenkomsten en verschillen tussen de reeks modellen uit te leggen. Hoewel elk van de modellen een gemeenschappelijke onderliggende kerncapaciteit heeft, ze zijn gericht op verschillende toepassingen en schalen, en hebben hun eigen sterke en zwakke punten. Dit soort inspanningen leidt tot verbetering van alle codes. Het verbetert ook het begrip van de modelleergemeenschap over het simuleren van geïntegreerde hydrologie van oppervlakte- en grondwatersystemen.