Comparative Evaluation of Machine Learning Algorithms for Evaporation Estimation in Shahrood Region

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 10

فایل این مقاله در 14 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JHWE-2-2_005

تاریخ نمایه سازی: 28 آبان 1404

چکیده مقاله:

Accurate prediction of evaporation is critical for effective water resource management, particularly in arid and semi-arid regions. This research evaluates the performance of five machine learning algorithms Decision Tree, K-Nearest Neighbors, Support Vector Regression, Random Forest, and Artificial Neural Network in estimating monthly evaporation rates using meteorological data collected at Shahrood Synoptic Station from ۱۹۹۲ to April ۲۰۲۵. The dataset includes key climatic parameters such as average temperature, wind speed, precipitation, and relative humidity. Model performance was assessed through four metrics: Mean Absolute Error, Coefficient of Determination, Kling-Gupta Efficiency, and Average Absolute Relative Deviation. Results indicate that the Random Forest model outperformed all others, achieving the lowest MAE of ۱۹.۹۴ mm, highest KGE of ۰.۹۷۳, and lowest AARD of ۰.۵۲۱, reflecting superior accuracy and stability. The Artificial Neural Network model also demonstrated strong predictive capability, closely followed by Support Vector Regression, while simpler models like Decision Tree and K-Nearest Neighbors showed comparatively weaker performance due to their limited ability to capture complex evaporation dynamics. Temporal analysis revealed that all models effectively captured seasonal evaporation patterns, with Random Forest and Artificial Neural Network most accurately tracing peak and trough fluctuations. The results demonstrate that machine learning models possess strong predictive accuracy for evaporation estimation and offer a reliable approach for assessing evaporation and water loss.

نویسندگان

Ali Ebrahimi

Ph.D., Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

Abbas Pourdeilami

Assistant Professor, School of Engineering, Damghan University, Damghan, Iran

Sina Khoshnevisan

MSc Student, Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

Mohammadreza Asli Charandabi

Ph.D. Student, Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Aghelpour, P., Bagheri-Khalili, Z., Varshavian, V., & Mohammadi, B. (۲۰۲۲). ...
  • Al Sudani, Z. A., & Salem, G. S. A. (۲۰۲۲). ...
  • Ali, J., & Saraf, S. (۲۰۱۵). Evaporation modelling by using ...
  • Amer, Z., & Farah, B. (۲۰۲۵). Evaporation forecasting using different ...
  • Deo, R., Samui, P., & Kim, D. (۲۰۱۶). Estimation of ...
  • Deswal, S., & Pal, M. (۲۰۰۸). Modeling Pan Evaporation Using ...
  • Dong, H., Geng, Y., Sarkis, J., Fujita, T., Okadera, T., ...
  • Ehteram, M., Barzegari Banadkooki, F., & Afshari Nia, M. (۲۰۲۴). ...
  • Emamgholizadeh, S., Bahman, K., Bateni, S. M., Ghorbani, H., Marofpoor, ...
  • Emamgholizadeh, S., & Demneh, R. K. (۲۰۱۹). A comparison of ...
  • Emamgholizadeh, S., Parsaeian, M., & Baradaran, M. (۲۰۱۵). Seed yield ...
  • Emamgholizadeh, S., & Rahimi, M. A. (۲۰۲۲). Prediction of the ...
  • Ercin, A. E., & Hoekstra, A. Y. (۲۰۱۴). Water footprint ...
  • Falkenmark, M. (۱۹۹۵). Land–water linkages: a synopsis. In Land and ...
  • Gelete, G., & Yaseen, Z. M. (۲۰۲۴). Hybridization of deep ...
  • Hashemi, G., Mirheidari, S. P., & Santivanez, C. G. D. ...
  • Hoekstra, A. Y., & Chapagain, A. K. (۲۰۰۸). Globalization of ...
  • Kisi, O., Mirboluki, A., Naganna, S. R., Malik, A., Kuriqi, ...
  • Latif, S. D. (۲۰۲۴). Evaluating deep learning and machine learning ...
  • Moghaddamnia, A., Ghafari, M., Piri, J., & Han, D. (۲۰۰۹). ...
  • Shabani, S., Samadianfard, S., Sattari, M. T., Mosavi, A., Shamshirband, ...
  • Sudheer, K. P., Gosain, A. K., Mohana Rangan, D., & ...
  • Tezel, G., & Buyukyildiz, M. (۲۰۱۶). Monthly evaporation forecasting using ...
  • Wu, L., Huang, G., Fan, J., Ma, X., Zhou, H., ...
  • Yang, Y., & Chui, T. F. M. (۲۰۲۱). Modeling and ...
  • نمایش کامل مراجع