Most of the existing coastal flood Forecast and Early-Warning Systems do not model the flood, but instead, rely on the prediction of hydrodynamic conditions at the coast and on expert judgment. Recent scientific contributions are now capable to precisely model flood events, even in situations where wave overtopping plays a significant role. Such models are nevertheless costly-to-evaluate and surrogate ones need to be exploited for substantial computational savings. For the latter models, the hydro-meteorological forcing conditions (inputs) or flood events (outputs) are conveniently parametrised into scalar representations. However, they neglect the fact that inputs are actually functions (more precisely, time series), and that floods spatially propagate inland. Here, we introduce a multi-output Gaussian process model accounting for both criteria. On various examples, we test its versatility for both learning spatial maps and inferring unobserved ones. We demonstrate that efficient implementations are obtained by considering tensor-structured data and/or sparse-variational approximations. Finally, the proposed framework is applied on a coastal application aiming at predicting flood events. We conclude that accurate predictions are obtained in the order of minutes rather than the couples of days required by dedicated hydrodynamic simulators.


翻译:现有的大多数沿海洪水预报和早期警报系统并不模拟洪水,而是依赖对沿海水力动力条件的预测和专家判断。最近的科学贡献现在能够精确地模拟洪水事件,即使是在波覆起重要作用的情况下也是如此。这些模型是昂贵的、要评估的成本和代孕模型,需要加以利用,以节省大量计算费用。对于后一种模型,水文气象强迫条件(投入)或洪涝事件(产出)容易地被分解成星座表示。然而,它们忽略了以下事实:投入实际上功能(更确切地说,时间序列),洪水在内陆地区传播。在这里,我们采用了多输出的高斯进程模型来计算这两种标准。在各种例子中,我们测试其多功能性,既用于学习空间地图,又用于推断未观测到的空间地图。我们证明,通过考虑高或结构数据和/或微量变化近似数来获得高效的执行。最后,拟议的框架用于海岸应用,目的是预测洪水事件。我们的结论是,精确的预测是需要的时段,而不是由热力调节者在需要的历日内取得的。我们的结论是,准确的预测是按需要的时的时段测算。

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