Machine learning models development for accurate multi-months ahead drought forecasting: Case study of the Great Lakes, North America ... : تطوير نماذج التعلم الآلي للتنبؤ الدقيق بالجفاف قبل عدة أشهر: دراسة حالة للبحيرات العظمى، أمريكا الشمالية ...

• Main Authors: Mohammed Majeed Hameed, Siti Fatin Mohd Razali, Wan Hanna Melini Wan Mohtar, Norliza Abd Rahman, Zaher Mundher Yaseen‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
• Format: Text
• Language: English
• Published: OpenAlex 2023
• Subjects: Global Drought Monitoring and Assessment; Global and Planetary Change; Environmental Science; Physical Sciences; Global Flood Risk Assessment and Management; Optimal Operation of Water Resources Systems; Ocean Engineering; Engineering; Flood Inundation Modeling; Hydrological Modeling; Hydro-Economic Models; Surface Water Mapping; Beluga Whale; Extreme learning machine; Whale; Environmental science; Beluga; Climatology; Meteorology; Computer science; Fishery; Geography; Machine learning; Artificial neural network; Arctic; Oceanography; FOS Earth and related environmental sciences; Geology; Biology; Beluga whale; Beluga*; Climate change
• Online Access: https://dx.doi.org/10.60692/3whmc-j6g95; https://gresis.osc.int//doi/10.60692/3whmc-j6g95

The Great Lakes are critical freshwater sources, supporting millions of people, agriculture, and ecosystems. However, climate change has worsened droughts, leading to significant economic and social consequences. Accurate multi-month drought forecasting is, therefore, essential for effective water management and mitigating these impacts. This study introduces the Multivariate Standardized Lake Water Level Index (MSWI), a modified drought index that utilizes water level data collected from 1920 to 2020. Four hybrid models are developed: Support Vector Regression with Beluga whale optimization (SVR-BWO), Random Forest with Beluga whale optimization (RF-BWO), Extreme Learning Machine with Beluga whale optimization (ELM-BWO), and Regularized ELM with Beluga whale optimization (RELM-BWO). The models forecast droughts up to six months ahead for Lake Superior and Lake Michigan-Huron. The best-performing model is then selected to forecast droughts for the remaining three lakes, which have not experienced severe ... : تعد البحيرات العظمى مصادر مهمة للمياه العذبة، حيث تدعم ملايين الأشخاص والزراعة والنظم الإيكولوجية. ومع ذلك، فقد أدى تغير المناخ إلى تفاقم حالات الجفاف، مما أدى إلى عواقب اقتصادية واجتماعية كبيرة. وبالتالي، فإن التنبؤ الدقيق بالجفاف لعدة أشهر أمر ضروري للإدارة الفعالة للمياه والتخفيف من هذه الآثار. تقدم هذه الدراسة مؤشر مستوى مياه البحيرة الموحد متعدد المتغيرات (MSWI)، وهو مؤشر جفاف معدل يستخدم بيانات مستوى المياه التي تم جمعها من عام 1920 إلى عام 2020. تم تطوير أربعة نماذج هجينة: دعم انحدار المتجهات مع تحسين الحيتان البيضاء (SVR - BWO)، والغابة العشوائية مع تحسين الحيتان البيضاء (RF - BWO)، وآلة التعلم المتطرف مع تحسين الحيتان البيضاء (ELM - BWO)، والدردار المنتظم مع تحسين الحيتان البيضاء (RELM - BWO). وتتوقع النماذج حدوث جفاف قبل ستة أشهر في بحيرة سوبيريور وبحيرة ميشيغان- هورون. ثم يتم اختيار النموذج الأفضل أداءً للتنبؤ بموجات الجفاف للبحيرات الثلاث المتبقية، والتي لم تشهد موجات جفاف شديدة في السنوات الخمسين الماضية. تظهر النتائج أن دمج BWO يحسن دقة جميع النماذج الكلاسيكية، لا سيما في التنبؤ بالجفاف والنقاط ...