Hoewel de zoetwatervoorraden van de aarde eindig zijn, de uitdaging om ze effectief en duurzaam te beheren terwijl we een warmere toekomst tegemoet gaan met een groeiende menselijke bevolking, betekent het in de gaten houden van een schijnbaar eindeloos netwerk van boven- en ondergrondse waterwegen.

Voor de Verenigde Staten, er zijn twee enorme modellen ontwikkeld die hydrologische processen vastleggen - van het voorspellen van overstromingen tot het voorspellen van grondwaterstanden - voor het hele continent. Nutsvoorzieningen, een project onder leiding van onderzoekers van Princeton University heeft de enorme taak op zich genomen om die twee modellen met elkaar te vergelijken om ervoor te zorgen dat wetenschappers en beleidsmakers werken vanuit consistente, nauwkeurige gegevens als het gaat om het beheer van het waterbudget van het land.

Onderzoekers uit Princeton, het Nationaal Centrum voor Atmosferisch Onderzoek (NCAR), de Universiteit van Arizona (UA), en NASA publiceerden de resultaten van de eerste fase van het Continental Hydrologic Intercomparison Project (CHIP). Het team heeft een jaar lang supercomputersimulaties uitgevoerd en grote datasets geanalyseerd terwijl ze de twee continentale modellen - bekend als WRF-Hydro en ParFlow-CLM - met elkaar en met bijna 3, 000 streamflow-waarnemingen, volgens een bericht in het tijdschrift Onderzoek naar waterbronnen .

De onderzoekers probeerden de componenten en processen binnen elk model te onderzoeken en eventuele vooroordelen en discrepanties daartussen op te lossen. Het project is de eerste model-tot-model vergelijking van deze schaal en biedt een belangrijk proof-of-concept voor het rigoureus vergelijken van zeer grootschalige hydrologische modellen, meldden de onderzoekers.

De resultaten van het onderzoek vergroten niet alleen de kennis van wetenschappers over het modelleren van hydrologische processen, maar ook over hoe toekomstige prognoses kunnen worden verbeterd, zei eerste corresponderende auteur Danielle Tijerina, een doctoraatsstudent in civiele en milieutechniek aan Princeton.

"Omdat alle modellen inherente vooroordelen hebben, een van onze hoofddoelen was om de prestaties van modelstroomstromen te gebruiken om specifieke vooroordelen te isoleren, die modelontwikkelaars vervolgens een platform geeft om bepaalde aspecten van deze modellen te verbeteren, Tijerina zei. "We willen benadrukken dat dit een enorme samenwerking was tussen verschillende modellengroepen, wat essentieel is voor de ontwikkeling en verbetering van deze gemeenschapsmodellen."

Door de verschillen tussen elk model te onderzoeken en op te lossen, de onderzoekers hebben ook bijgedragen aan het opbouwen van wetenschappelijk en publiek vertrouwen in de transparantie en nauwkeurigheid van hydrologische modellering, zei co-corresponderende auteur Reed Maxwell, Princeton hoogleraar civiele techniek en milieutechniek en het High Meadows Environmental Institute (HMEI).

Dit vertrouwen is cruciaal als wetenschappers, beleidsmakers en de gemeenschap werken samen om de watervoorraden van het land te behouden en te beschermen, hij zei. Maxwell is co-hoofdonderzoeker van HydroGEN, een project gefinancierd met een Convergence Accelerator-subsidie ​​van $ 1 miljoen van de National Science Foundation (NSF) dat kunstmatige intelligentie zal gebruiken om het natuurlijke grondwatersysteem van het land te simuleren in een poging het waterbeheer te verbeteren en mensen te helpen zich beter voor te bereiden op overstromingen en droogte.

"De schaal en diepte van dit project helpt het vertrouwen van de gemeenschap op te bouwen - en het inzicht te verschaffen in de modellering van stroomgebieden - die nodig is om brede samenwerkingen te smeden die de hydrologische modellering van stroomgebieden in de Verenigde Staten zullen verbeteren, " zei Maxwell, die directeur is van het Integrated GroundWater Modeling Center in HMEI.

De krant, "Continentaal hydrologisch intercomparisonproject, Fase 1:een grootschalige hydrologische modelvergelijking over de continentale Verenigde Staten, " werd gepubliceerd in de editie van juli 2021 van Onderzoek naar waterbronnen .