technical note: reducing the spin-up time of integrated surface water–groundwater models

مذكرة تقنية: تقليص زمن التهيئة للنماذج المتكاملة للمياه السطحية والمياه الجوفية

Clicks: 103
ID: 195593
2014
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #281 of 303 articles by views in materials research bulletin

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 303 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
One of the main challenges in the application of coupled or integrated hydrologic models is specifying a catchment's initial conditions in terms of soil moisture and depth-to-water table (DTWT) distributions. One approach to reducing uncertainty in model initialization is to run the model recursively using either a single year or multiple years of forcing data until the system equilibrates with respect to state and diagnostic variables. However, such "spin-up" approaches often require many years of simulations, making them computationally intensive. In this study, a new hybrid approach was developed to reduce the computational burden of the spin-up procedure by using a combination of model simulations and an empirical DTWT function. The methodology is examined across two distinct catchments located in a temperate region of Denmark and a semi-arid region of Australia. Our results illustrate that the hybrid approach reduced the spin-up period required for an integrated groundwater–surface water–land surface model (ParFlow.CLM) by up to 50%. To generalize results to different climate and catchment conditions, we outline a methodology that is applicable to other coupled or integrated modeling frameworks when initialization from an equilibrium state is required.
يتمثل أحد التحديات الرئيسية في تطبيق النماذج الهيدرولوجية المقترنة أو المتكاملة في تحديد الشروط الابتدائية للمستجمع المائي من حيث توزيعات رطوبة التربة والعمق حتى منسوب المياه الجوفية (DTWT). ويعد تشغيل النموذج بصورة تكرارية، باستخدام بيانات تأثير قسري (forcing data) لعام واحد أو لعدة أعوام حتى يصل النظام إلى حالة التوازن فيما يخص متغيرات الحالة والمتغيرات التشخيصية، أحد النهوج المتبعة للحد من عدم اليقين في التهيئة الأولية للنموذج. ومع ذلك، غالباً ما تتطلب نهوج "الإحماء" (spin-up) هذه سنوات عديدة من المحاكاة، مما يجعلها متطلبة حوسبياً بشكل كبير. طُوِّر في هذه الدراسة نهجٌ هجين جديد للحد من العبء الحسابي لعملية الإحماء، وذلك عبر استخدام مزيج يجمع بين محاكاة النماذج ودالة تجريبية للعمق حتى منسوب المياه الجوفية. وقد جرى اختبار هذه المنهجية في مستجمعين مائيين متباينين، أحدهما يقع في منطقة معتدلة في الدنمارك والآخر في منطقة شبه قاحلة في أستراليا. وتُظهر نتائجنا أن هذا النهج الهجين قد قلّص فترة الإحماء المطلوبة لتشغيل نموذج متكامل للمياه الجوفية والمياه السطحية وسطح الأرض (ParFlow.CLM) بنسبة تصل إلى 50%. وبغية تعميم هذه النتائج على ظروف مناخية وبيئات مستجمعات مائية متباينة، نوجز منهجيةً قابلة للتطبيق على أطر النمذجة المقترنة أو المتكاملة الأخرى عندما تتطلب الحالة إجراء التهيئة الأولية انطلاقاً من حالة توازن مستقرة.
Reference Key
ajami2014hydrologytechnical Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors H. Ajami, J. P. Evans, M. F. McCabe, S. Stisen
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal materials research bulletin
Year 2014
DOI
10.5194/hess-18-5169-2014
URL
http://www.hydrol-earth-syst-sci.net/18/5169/2014/hess-18-5169-2014.pdf
Keywords
anthropology recreationenvironmental sciences sanitary engineeringgeography technologyenvironmental technology

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.