Ξεκαθαρίζοντας τις υποθέσεις εργασίας στον προσδιορισμό των παραμέτρων των υδρολογικών μοντέλων: η έννοια της στοχαστικής βαθμονόμησης

Στόχος αυτής της μελέτης είναι η εισαγωγή μιας πολλά υποσχόμενης στρατηγικής για την υδρολογική βαθμονόμηση, η οποία χρησιμοποιεί συνθετικά δεδομένα ως οδηγούς για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του μοντέλου και αξιολογεί την προσαρμοσμένη δομή του μοντέλου έναντι του πλήρους ιστορικού δείγματος. Αυτές οι συνθετικές χρονοσειρές ενσωματώνουν τις περιθώριες ιδιότητες και τη δομή εξάρτησης των παρατηρημένων δεδομένων σε πολλαπλές χρονικές κλίμακες. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της μεθοδολογίας έναντι των συμβατικών προσεγγίσεων μορφής διαχωρισμένου δείγματος (split-sample) είναι η εκτίμηση πιο ισχυρών και «σταθερών» συνόλων παραμέτρων. Αυτό οφείλεται στο ότι το μοντέλο εκπαιδεύεται σε ένα πολύ μεγαλύτερο σύνολο δεδομένων και εκτεταμένες υδροκλιματικές συνθήκες. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της μεθοδολογίας είναι ότι το καθορισμένο σχήμα μοντελοποίησης αξιολογείται έναντι του πλήρους συνόλου των παρατηρημένων δεδομένων, επομένως επεκτείνεται και το σύνολο των δεδομένων επαλήθευσης. Προκειμένου να αποδειχθεί ότι το προτεινόμενο πλαίσιο βαθμονόμησης είναι ανεξάρτητο από το επιλεγμένο μοντέλο, χρησιμοποιήθηκαν πέντε αδιαμέριστα υδρολογικά μοντέλα ποικίλης πολυπλοκότητας για τη δοκιμή του σχήματος βαθμονόμησης. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε μια απόδειξη της ιδέας σε μια αντιπροσωπευτική λεκάνη απορροής και σε δύο χρονικές κλίμακες, μηνιαία και ημερήσια, χρησιμοποιώντας για κάθε κλίμακα δύο υδρολογικά μοντέλα με εναλλακτική παραμετροποίηση. Η προτεινόμενη τεχνική βαθμονόμησης απέδωσε εξίσου καλά με το κλασικό σχήμα διαχωρισμού δειγμάτων στη μηνιαία χρονική κλίμακα, ενώ έδειξε ελαφρώς χαμηλότερη απόδοση στην ημερήσια κλίμακα. Αφού αποδείχθηκε η λειτουργικότητα της στοχαστικής βαθμονόμησης για αυτήν τη μελέτη περίπτωσης, η υπόψη στρατηγική δοκιμάστηκε σε ένα μεγάλο σύνολο λεκανών απορροής της βάσης δεδομένων MOPEX, σε μηνιαία κλίμακα, για να ενισχυθεί περαιτέρω η εγκυρότητα της συνιστώμενης μεθοδολογίας. Από αυτή την ανάλυση μεγάλης κλίμακας συνάγεται ότι η στοχαστική βαθμονόμηση ξεπέρασε την προσέγγιση διαχωρισμού του δείγματος σε περισσότερες από τις μισές περιπτώσεις που εξετάστηκαν, ανεξάρτητα από το επιλεγμένο υδρολογικό μοντέλο. Επιπλέον, η στοχαστική βαθμονόμηση αποδείχθηκε ότι είναι ανεξάρτητη από την πολυπλοκότητα της δομής του μοντέλου.