Comparison of non-parametric and parametric water temperature models on the Nivelle River, France

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Abstract
Water temperature is an important abiotic variable in aquatic habitat studies and may be one of the factors limiting the potential fish habitat (e.g. salmonids) in a stream. Stream water temperatures are modelled using statistical approaches with air temperature and streamflow as exogenous variables in the Nivelle River, southern France. Two different models are used to model mean weekly maximum temperature data: a non-parametric approach, the k-nearest neighbours method (k-NN) and a parametric approach, the periodic autoregressive model with exogenous variables (PARX). The k-NN is a data-driven method, which consists of finding, at each point of interest, a small number of neighbours nearest to this value, and the prediction is estimated based on these neighbours. The PARX model is an extension of commonly-used autoregressive models in which parameters are estimated for each period within the years. Different variants of air temperature and flow are used in the model development. In order to tes... Résumé La température de l'eau est une variable très importante pour les études d'habitat aquatique. Elle peut être un facteur limitant pour plusieurs espèces de poisson, telles que les salmonidés. Cet article présente une modélisation statistique de la température de l'eau en utilisant la température de l'air et le débit comme variables explicatives. Les données utilisées dans la modélisation numérique sont les températures hebdomadaires de la rivière Nivelle (France). Deux modèles de température de l'eau sont alors proposés et comparés, soit la méthode non-paramétrique des k plus proches voisins (VPP) et le modèle périodique autorégressif avec variables exogènes (PARX). La méthode des VPP consiste à chercher dans tout l'historique, les k plus proches voisins qui serviront à estimer la température actuelle. Le modèle PARX est un modèle autorégressif dont les paramètres de chaque variable explicative sont estimés indépendamment pour chaque période de l'année. Plusieurs attributs de température de l'eau et...

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