Modelling and predicting annual rainfall over the Vietnamese Mekong Delta (VMD) using SARIMA
Creators
- 1. Can Tho University
- 2. The University of Tokyo
- 3. Institute for Global Environmental Strategies
- 4. Bangladesh Fisheries Research Institute
- 5. Central University of Punjab
- 6. Gyan Vihar University
Description
Abstract Climate and rainfall are extremely non-linear and complicated phenomena, which require numerical modelling to simulate for accurate prediction. We obtained local historical rainfall data for 12 meteorological stations in the Vietnamese Mekong Delta (VMD) for the 45-year period 1978–2022, to predict annual rainfall trends. A statistical time series predicting technique was used based on the autoregressive integrated moving average (ARIMA) model. We utilized the seasonal ARIMA process of the form (p,1,q)(P,1,Q) for our study area. The best seasonal autoregressive integrated moving average (SARIMA) models were then selected based on the autocorrelation function (ACF) and partial autocorrelation function (PACF), the minimum values of Akaike Information Criterion (AIC) and the Schwarz Bayesian Information (SBC). The seasonal autoregressive integrated moving average model with external regressors (SARIMAX) was discovered, and a series of SARIMA models of various orders were estimated and diagnosed. To evaluate model fitting, we used the Nash–Sutcliffe coefficient (Nash) and the root-mean-square error (RMSE). The study has shown that the SARIMA (1, 1, 1)(2, 1, 1) 11 and SARIMA (1, 1, 1)(2, 1, 1) 12 model were appropriate for analyzing and forecasting future rainfall patterns at particular meteorological station in the VMD. The results showed the SARIMA model is more reliable and provides more accurate projections than other commonly used statistical methods, notably interval forecasts. We found that interpretable and reliable near-term location-specific rainfall predicts can be provided by the SARIMA-based statistical predicting model.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
المناخ المجرد وهطول الأمطار ظواهر غير خطية ومعقدة للغاية، والتي تتطلب نمذجة رقمية لمحاكاتها للتنبؤ الدقيق. حصلنا على بيانات هطول الأمطار التاريخية المحلية لـ 12 محطة للأرصاد الجوية في دلتا نهر الميكونغ الفيتنامية (VMD) لفترة 45 عامًا 1978–2022، للتنبؤ باتجاهات هطول الأمطار السنوية. تم استخدام تقنية التنبؤ بالسلاسل الزمنية الإحصائية بناءً على نموذج المتوسط المتحرك المتكامل الانحداري الذاتي (ARIMA). استخدمنا عملية ARIMA الموسمية للنموذج (p، 1،q)(P، 1،Q) لمنطقة دراستنا. ثم تم اختيار أفضل نماذج المتوسط المتحرك المتكامل الانحداري الذاتي الموسمي (SARIMA) بناءً على دالة الارتباط الذاتي (ACF) ودالة الارتباط الذاتي الجزئي (PACF)، والقيم الدنيا لمعيار معلومات أكايكي (AIC) ومعلومات شوارز بايزيان (SBC). تم اكتشاف نموذج المتوسط المتحرك المتكامل الانحداري الذاتي الموسمي مع الانحدارات الخارجية (SARIMAX)، وتم تقدير وتشخيص سلسلة من نماذج SARIMA بأوامر مختلفة. لتقييم تركيب النموذج، استخدمنا معامل ناش- سوتكليف (NASH) وخطأ الجذر التربيعي (RMSE). أظهرت الدراسة أن نموذج SARIMA (1، 1، 1)(2، 1، 1) 11 و SARIMA (1، 1، 1)(2، 1، 1) 12 كانا مناسبين لتحليل والتنبؤ بأنماط هطول الأمطار المستقبلية في محطة أرصاد جوية معينة في VMD. أظهرت النتائج أن نموذج SARIMA أكثر موثوقية ويوفر توقعات أكثر دقة من الأساليب الإحصائية الأخرى الشائعة الاستخدام، ولا سيما توقعات الفواصل الزمنية. وجدنا أنه يمكن توفير تنبؤات هطول الأمطار القابلة للتفسير والموثوقة على المدى القريب من خلال نموذج التنبؤ الإحصائي القائم على SARIMA.Translated Description (French)
Résumé Le climat et les précipitations sont des phénomènes extrêmement non linéaires et compliqués, qui nécessitent une modélisation numérique pour simuler une prédiction précise. Nous avons obtenu des données historiques locales sur les précipitations pour 12 stations météorologiques dans le delta du Mékong vietnamien (VMD) pour la période de 45 ans 1978-2022, afin de prédire les tendances annuelles des précipitations. Une technique statistique de prédiction de séries temporelles a été utilisée sur la base du modèle de moyenne mobile intégrée autorégressive (ARIMA). Nous avons utilisé le processus saisonnier ARIMA du formulaire (p,1,q)(P,1,Q) pour notre zone d'étude. Les meilleurs modèles de moyenne mobile intégrée autorégressive saisonnière (SARIMA) ont ensuite été sélectionnés en fonction de la fonction d'autocorrélation (ACF) et de la fonction d'autocorrélation partielle (PACF), des valeurs minimales du critère d'information d'Akaike (AIC) et de l'information bayésienne de Schwarz (SBC). Le modèle de moyenne mobile intégrée autorégressive saisonnière avec régresseurs externes (SARIMAX) a été découvert, et une série de modèles SARIMA de différents ordres ont été estimés et diagnostiqués. Pour évaluer l'ajustement du modèle, nous avons utilisé le coefficient de Nash–Sutcliffe (Nash) et l'erreur quadratique moyenne (RMSE). L'étude a montré que le modèle SARIMA (1, 1, 1)(2, 1, 1) 11 et SARIMA (1, 1, 1)(2, 1, 1) 12 étaient appropriés pour analyser et prévoir les modèles de précipitations futures à une station météorologique particulière dans le VMD. Les résultats ont montré que le modèle SARIMA est plus fiable et fournit des projections plus précises que les autres méthodes statistiques couramment utilisées, notamment les prévisions par intervalles. Nous avons constaté que les prévisions de précipitations spécifiques à un emplacement à court terme interprétables et fiables peuvent être fournies par le modèle de prévision statistique basé sur SARIMA.Translated Description (Spanish)
Resumen El clima y las precipitaciones son fenómenos extremadamente no lineales y complicados, que requieren modelos numéricos para simular para una predicción precisa. Obtuvimos datos históricos locales de precipitación para 12 estaciones meteorológicas en el delta del Mekong vietnamita (VMD) para el período de 45 años 1978-2022, para predecir las tendencias anuales de precipitación. Se utilizó una técnica estadística de predicción de series temporales basada en el modelo de media móvil integrada autorregresiva (ARIMA). Utilizamos el proceso ARIMA estacional de la forma (p,1,q)(P,1,Q) para nuestra área de estudio. Los mejores modelos de promedio móvil integrado autorregresivo estacional (SARIMA) se seleccionaron en función de la función de autocorrelación (ACF) y la función de autocorrelación parcial (PACF), los valores mínimos del Criterio de Información de Akaike (AIC) y la Información Bayesiana de Schwarz (SBC). Se descubrió el modelo de media móvil integrada autorregresiva estacional con regresores externos (SARIMAX), y se estimaron y diagnosticaron una serie de modelos SARIMA de diversos órdenes. Para evaluar el ajuste del modelo, utilizamos el coeficiente de Nash–Sutcliffe (Nash) y el error cuadrático medio (RMSE). El estudio ha demostrado que el modelo SARIMA (1, 1, 1)(2, 1, 1) 11 y SARIMA (1, 1, 1)(2, 1, 1) 12 eran apropiados para analizar y pronosticar futuros patrones de lluvia en una estación meteorológica particular en el VMD. Los resultados mostraron que el modelo SARIMA es más confiable y proporciona proyecciones más precisas que otros métodos estadísticos comúnmente utilizados, en particular los pronósticos de intervalos. Descubrimos que el modelo de predicción estadística basado en SARIMA puede proporcionar predicciones de lluvia interpretables y confiables específicas de la ubicación a corto plazo.Files
s44288-024-00018-0.pdf.pdf
Files
(2.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d89df0f90639681814273d9c089b0b37
|
2.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نمذجة وتوقع هطول الأمطار السنوي على دلتا نهر الميكونغ الفيتنامية (VMD) باستخدام SARIMA
- Translated title (French)
- Modélisation et prévision des précipitations annuelles sur le delta du Mékong vietnamien (VMD) à l'aide de SARIMA
- Translated title (Spanish)
- Modelado y predicción de precipitaciones anuales sobre el delta del Mekong vietnamita (VMD) utilizando SARIMA
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4399859879
- DOI
- 10.1007/s44288-024-00018-0
References
- https://openalex.org/W1981158641
- https://openalex.org/W1981944578
- https://openalex.org/W1983137163
- https://openalex.org/W1984231257
- https://openalex.org/W1986143844
- https://openalex.org/W1991256623
- https://openalex.org/W1993196883
- https://openalex.org/W1997273393
- https://openalex.org/W1999687643
- https://openalex.org/W2003949238
- https://openalex.org/W2018280852
- https://openalex.org/W2033904036
- https://openalex.org/W2054158562
- https://openalex.org/W2075151178
- https://openalex.org/W251816126
- https://openalex.org/W2751199820
- https://openalex.org/W2796104303
- https://openalex.org/W2809866037
- https://openalex.org/W2810279840
- https://openalex.org/W2979393384
- https://openalex.org/W3012396288
- https://openalex.org/W3015236006
- https://openalex.org/W3033895586
- https://openalex.org/W3037450813
- https://openalex.org/W3093709774
- https://openalex.org/W3135532383
- https://openalex.org/W3156159649
- https://openalex.org/W4210616753
- https://openalex.org/W4283751860
- https://openalex.org/W4289346102
- https://openalex.org/W4306730147
- https://openalex.org/W4310154167
- https://openalex.org/W4311160905
- https://openalex.org/W4367182224
- https://openalex.org/W4379015544
- https://openalex.org/W4382283025
- https://openalex.org/W4385197911
- https://openalex.org/W4391752920
- https://openalex.org/W4392041230