Regression Models and Hybrid Intelligent Systems for Estimating Clear-Sky Downward Longwave Radiation in Equatorial Africa

Publish Year: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: Persian
View: 30

This Paper With 17 Page And PDF Format Ready To Download

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JESPHYS-49-4_011

تاریخ نمایه سازی: 7 اسفند 1402

Abstract:

Modelling downward longwave radiation (DLR) in Equatorial Africa is challenging due to dense cloud cover and data scarcity. In this twofold study, daily cloudless DLR in Ilorin (۸° ۳۲′ N, ۴° ۳۴′ E), Nigeria, was modelled using two atmospheric factors, namely water vapour pressure and air temperature. Firstly, four cloudless DLR models were reformed and tested with others. Secondly, both particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) were deployed to optimize the adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and artificial neural networks (ANN). The statistical measures used to evaluate the performance of the models were the coefficient of determination (r۲), the mean bias error, and the mean square error (MSE). While restructuring clear skies DLR models typically reduces the estimation errors, it may not necessarily impact r۲ positively. The regression models have r۲ values ranging from approximately ۰.۸۲ to ۰.۸۷, while MSE lies between ۵۶.۶ W/m۲ and ۷۶۷.۵ W/m۲. There are instances where MSE drastically reduces from ۶۹۲.۶ to ۷۲.۳ (W/m۲) and from ۷۶۷.۵ to ۶۶.۲ (W/m۲) after restructuring two different models. A recently developed expression for the region remains the best, possibly because of its format. During the training phase of the computationally intelligent systems, r۲ approximately ranges between ۸۸% and ۹۲% but lies between ۵۵% and ۷۶% during testing. Although reproducibility inclusion in the code can meaningfully improve ANN systems at training, GA optimizes better than PSO. Furthermore, hybrid intelligent systems had higher r۲ values than standalone computationally intelligent modes at the testing phase. Due to the efficient generalization based on r۲ during the testing phase, ANN-GA is viable for modelling cloudless DLR at this site, though ANFIS has the lowest MSE at this same stage.

Authors

Nsikan Ime Obot

Department of Physics, Faculty of Science, University of Lagos, Akoka, Lagos, Nigeria.

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper 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 Paper لینک شده اند :
  • Aggarwal, C. C. (۲۰۱۸). Neural networks and deep learning. Springer, ...
  • Alam, M. N. (۲۰۱۶). Codes in MATLAB for training artificial ...
  • Alvarez, C. C., & Garcia, C. G. (۱۹۹۰). Calculation and ...
  • Anuforom, A. C., Akeh, L. E., Okeke, P. N., & ...
  • Azad, A., Manoochehri, M., Kashi, H., Farzin, S., Karami, H., ...
  • Bede-Ojimadu, O., & Orisakwe, O. E. (۲۰۲۰). Exposure to wood ...
  • Bilbao, J., & De Miguel, A. H. (۲۰۰۷). Estimation of ...
  • Brunt, D. (۱۹۳۲). Notes on radiations in the atmosphere. Q. ...
  • Brutsaert, W. (۱۹۷۵). On a derivable formula for long-wave radiation ...
  • Efimova, N. A. (۱۹۶۱). On methods of calculating monthly values ...
  • Fraser, A. S. (۱۹۵۷). Simulation of genetic systems by automatic ...
  • Guest, P. B. (۱۹۹۹). Surface longwave radiation conditions in the ...
  • Gueymard, C. A. (۲۰۰۳). Direct solar transmittance and irradiance predictions ...
  • Halabi, L. M., Mekhilef, S., & Hossain, M. (۲۰۱۸). Performance ...
  • Hebb, D. O. (۱۹۴۹). The organization of behavior, Wiley, New ...
  • Heris, S. M. K. (۲۰۱۵). Evolutionary ANFIS training in MATLAB, ...
  • Hınçal, O., Altan-Sakarya, A. B., & Metin Ger, A. (۲۰۱۱). ...
  • Holland, J. H. (۱۹۷۵). Adaptation in natural and artificial systems, ...
  • Hopfield, J. J. (۱۹۸۲). Neural networks and physical systems with ...
  • Idso, S. B. (۱۹۸۱). A set of equations for full ...
  • Iziomon, M. G., Mayerb, H., & Matzarakisb, A. (۲۰۰۳). Downward ...
  • Jacobs, J. M., Anderson, M. C., Friess, L. C., & ...
  • Jang, J. S. R. (۱۹۹۳). ANFIS: adaptive-network-based fuzzy inference system. ...
  • Jimenez, J. I., Alados-Arboledas, L., Castro-Diezy, Y., & Ballester, G. ...
  • Jones, H.G., Archer, N., Rotenberg, E., & Casa, R. (۲۰۰۳). ...
  • Juszak, I., & Pellicciotti, F. A. (۲۰۱۳). Comparison of parameterizations ...
  • Kamp, R. G., & Savenije, H. H. G. (۲۰۰۶). Optimising ...
  • Kano, M., Suzuki, M., & Miyanchi, M. (۱۹۷۵). On the ...
  • Kennedy, J., & Eberhart, R. (۱۹۹۵). Particle swarm optimization. Proceedings ...
  • Kohonen, T. (۱۹۸۲). Self-organized formation of topologically correct feature maps. ...
  • Konzelmann, T., Van de Wal, R. S. W., Greuell, W., ...
  • Koopialipoor, M., Armaghani, D. J., Hedayat, A., Marto, A., & ...
  • Krause, J., Ruxton, G. D., & Krause, S. (۲۰۱۰). Swarm ...
  • Le, T. L., Nguyen, H., Dou, J., & Zhou, J. ...
  • Lhomme, J. P., Vacher, J. J., & Rocheteau, A. (۲۰۰۷). ...
  • Li, M., Jiang, Y., & Coimbra, C. F. M. (۲۰۱۷). ...
  • Marty, C., & Philipona, R. (۲۰۰۰). The clear-sky index to ...
  • McCulloch, W. S., & Pitts, W. (۱۹۴۳). A logical calculus ...
  • Minsky, M. L., & Papert, S. A. (۱۹۶۹). Perceptrons, MIT ...
  • Mirjalili, S. (۲۰۱۹). Genetic algorithm, in: Evolutionary algorithms and neural ...
  • Miskolczi, F., Aro, T. O., Iziomon, M., & Pinker, R. ...
  • Obot, N. I. (۲۰۱۹). Comparison between ground measured and satellite ...
  • Obot, N. I., Humphrey, I., Chendo, M. A. C., & ...
  • Obot, N. I., Humphrey, I., Chendo, M. A. C., Oyeyemi, ...
  • Pavlakis, K. G., Hatzidimitrion, D., Drakakis, E., Matsoukas, C., Fotiadi, ...
  • Pluss, C., & Ohmura, A. (۱۹۹۷). Longwave radiation on snow-covered ...
  • Prata, A. J. (۱۹۹۶). A new long-wave formula for estimating ...
  • Ramanathan, V., Cess, R. D., Harrison, E. F., Minnis, P., ...
  • Rosenblatt, F. (۱۹۵۸). The perceptron: a probabilistic model for information ...
  • Rumelhart, D. E., Hinton, G. E., & Williams, R. J. ...
  • Satterlund, D. R. (۱۹۷۹). An improved equation for estimating long-wave ...
  • Scherba, A., Sailor, D. J., Rosenstiel, T. N., & Wamser, ...
  • Schmetz, J. (۱۹۸۹). Towards a surface radiation climatology: retrieval of ...
  • Shariati, M., Mafipour, M. S., Mehrabi, P., Bahadori, A., Zandi, ...
  • Singh, N. H., & Thongam, K. (۲۰۲۰). Mobile robot navigation ...
  • Swinbank, W. C. (۱۹۶۳). Long-wave radiation from clear skies. Q. ...
  • Udo, S. O., & Aro, T. O. (۱۹۹۹). Technical note ...
  • Udo, S. O. (۲۰۰۰). Quantification of solar heating of the ...
  • Udo, S. O. (۲۰۰۳). Modeling of infrared radiation for all ...
  • Wang, T., Yan, G., & Chen, L. (۲۰۱۲). Consistent retrieval ...
  • Werbos, P. J. (۱۹۷۴). Beyond regression: new tools for prediction ...
  • Widrow, B., & Hoff, M. E. (۱۹۶۰). Adaptive switching circuits. ...
  • Zadeh, L. A. (۱۹۶۵). Fuzzy sets, Info. Control, ۸, ۳۳۸–۳۵۵ ...
  • Zhang, G. P. (۲۰۰۷). Neural networks for data mining, in: ...
  • Zhang, S., Lee, C. K. M., Chan, H. K., Choy, ...
  • Zimmermann, H. J. (۲۰۰۱). Fuzzy set theory – and its ...
  • نمایش کامل مراجع