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Lopez-Ballesteros, AdrianAutor o Coautor

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20 de noviembre de 2025
Publicaciones
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Artículo

Coupling SWAT+, GOTM-WET, and LSTM to predict daily DO in Mar Menor

Publicado en: Results In Engineering. 28 107907- - 2025-12-01 28(), DOI: 10.1016/j.rineng.2025.107907

Autores:

Asadi, S; Pacheco, JP; Ladwig, R; López-Ballesteros, A; Mesman, JP; Jimeno-Sáez, P; Senent-Aparicio, J
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Afiliaciones

Aarhus Univ, Dept Ecosci, DK-8000 Aarhus, Denmark - Autor o Coautor
Catholic Univ San Antonio, Dept Civil Engn, Campus Jeronimos s n, Murcia 30107, Spain - Autor o Coautor
Ctr Invest Desertificac, Consejo Super Invest Cient CIDE, CSIC UV GV, Carretera Moncada Naquera,km 10, Moncada 46113, Valencia, Spain - Autor o Coautor
Sino Danish Ctr Educ & Res SDC, Beijing 101407, Peoples R China - Autor o Coautor
Univ Politecn Valencia, Dept Comp Engn, Camino Vera S-N, Valencia 46022, Spain - Autor o Coautor
Uppsala Univ, Dept Ecol & Genet, Limnol, Norbyvagen 18D, Uppsala S-75236, Sweden - Autor o Coautor
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Resumen

Accurate dissolved oxygen (DO) modelling is crucial to better understand the drivers and timing of oxygen declines, supporting early warning and mitigation strategies. This study aims to predict DO dynamics by integrating hydrological and aquatic ecosystem modelling with advanced deep learning techniques based on Long Short-Term Memory (LSTM) networks. We focus on the Mar Menor lagoon in southern Spain, an ecosystem of high ecological and socioeconomic importance, where oxygen depletion events have caused massive fish kills with significant impacts on fisheries and tourism. We simulated 20 years (2003 - 2023) daily hydrological dynamics using SWAT+ model for Mar Menor catchment, generating discharge, nutrients and sediments outputs. These were used as inputs for GOTM-WET lagoon model, which produced daily and hourly outputs of key biogeochemical variables, with DO predictions focused on the deepest layer (6.5 m). We pre-trained an LSTM model to predict DO using combinations of meteorological data, SWAT+, and GOTM-WET outputs as inputs, using the GOTM-WET DO output as targets for model pre-training to overcome the limited availability of observed data. The model was then fine-tuned with weekly DO observed data. SHAP analysis identified water temperature, density, and macrophyte dry weight as key DO predictors. The model performance improved substantially after fine-tuning, with R2 increasing from 0.59 to 0.77 and RMSE dropping from 0.89 to 0.49 mg/L, outperforming the GOTM-WET baseline (R2 = 0.45, RMSE = 1.03 mg/L). These results highlight the potential of coupled hydrological and aquatic ecosystem modelling with advanced deep learning techniques to enhance DO modelling.
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Palabras clave

CalibrationCoupled modellingDo concentrationDynamicsEvapotranspirationGotm-wetHypoxiaImpactLakeLstmMar menor lagoonOxygen depletionPhosphorusSeSustainability

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Results in Engineering debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 6/179, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Multidisciplinary. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-03:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 10 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: China; Denmark; Sweden.

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Reconocimientos ligados al ítem

This work is part of the ThinkInAzul project supported by Ministerio de Ciencia, Innovacion y Universidades with funding from European Union NextGenerationEU (PRTR-C17.I1) and by Comunidad Autonoma de la Region de Murcia-Fundacion Seneca. Adrian Lopez-Ballesteros acknowledges the financial support received from the Juan de la Cierva Postdoc Spanish Program (JDC2023-050965-I) .
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