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Enregistrement W4200581894 · doi:10.36334/modsim.2021.g3.masoudian

Stochastic modelling of wind and its implication for wildfire spread predictions

2021· article· en· W4200581894 sur OpenAlexaboutno aff
Sahar Masoudian, Jason J. Sharples, Zlatko Jovanoski, Simon Watt, Isaac Towers

Notice bibliographique

RevueMODSIM2021, 24th International Congress on Modelling and Simulation. · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueFire effects on ecosystems
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésStochastic processComputer scienceStochastic modellingMeteorologyEnvironmental scienceAtmospheric sciencesGeologyMathematicsGeographyStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Wildfire events have received much attention recently due to their serious socioeconomic impacts in countries like Australia, Canada, the United States and Greece.To tackle wildfire c rises, authorities and decision makers rely on a capability to obtain accurate and informative predictions of wildfire spread to support real time decision making, often with life or death consequences.However, the uncertainty inherent in wildfire model inputs, such as wind speed and direction, makes accurate prediction of wildfire s pread a c hallenging t ask.T o a ccommodate t he i nherent u ncertainties o f t he wildfire environment, wildfire m odellers a re i ncreasingly d rawing u pon p robabilistic o r e nsemble-based approaches to modelling fire s pread.For instance, Cruz [2010] used a Gaussian probability distribution function (PDF), with ensemble members sampled using a Monte Carlo approach, to simulate the variation of wind speed over a range of 27-78 km h -1 .In such simulations, spread prediction relies on different probable scenarios rather than a single set of input values.For example, the FireDST framework [French et al., 2014] samples input weather conditions from a uniform distribution, then visualizes the simulator output using burn probability maps, which provide useful information on the likelihood of different parts of the landscape being impacted by fire over a specific period of time [Pinto et al., 2016].Although ensemble-based approaches can potentially capture the uncertainty in the process of fire modelling, all of the approaches currently in use rely on deterministic simulators to derive burn probability maps.Deterministic simulators provide a single output from a given set of input conditions, and so do not faithfully represent the inherent stochasticity of real fire p ropagation.In this study, we consider an alternate modelling approach that better acknowledges the intrinsic uncertainties associated with wildfire spread.Wind speed and direction are critical inputs for bushfire simulation as a significant portion of the uncertainty in the wildfire modelling is caused by spatial and temporal variations in the wind.To capture this uncertainty, one can treat wind speed and direction as stochastic variables; this permits more faithful incorporation of the stochasticity of input variables into the simulation process, and provides a way of obtaining burn probability maps that better reflect the inherent uncertainties of wildfire prediction.A variety of stochastic processes can be used to model wind speed and direction.While it is still not known which process is the best to use in the context of wildfire simulation, we focused on two that have previously appeared in the wind and fire m odelling l iterature.T he Wiener p rocess h as u sed b y Z azali e t a l.[ 2017] to model fire s pread, w hile t he F irst-Order G auss-Markov p rocess ( also c alled t he O rnstein-Uhlenbeck (OU) process) has received a lot of attention in wind forecasting and for many other environmental factors [Edwards and Hurst, 2001].In this study, the Wiener and First-Order Gauss-Markov (FOGM) process models are employed to model wind speed and wind direction.The process noise δ of each process is calibrated using a series of data collected from eleven Davis Vantage Pro2 automatic weather stations that were set up at an experimental field site [Quill, 2017].The wind vector is then simulated by the two stochastic processes using the estimated values of the process noise for each of the two processes.In the final step, we evaluated the models by calculating the root mean square error (RMSE) and the standard deviation of the error (SDE), and compare the distributions of simulated data by stochastic models and the observed data.Finally, the stochastic wind models were incorporated within the SPARK fire simulation framework [Hilton et al., 2015], to produce representations of fire s pread b ased o n s tochastic w ind fi elds wi th th e calibrated process noise levels.The outcomes of the stochastic fire spread simulations provided a different interpretation of fire spread compared to simulations based on deterministic ensembles.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,024
Score d'incertitude au seuil0,048

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,035
Tête enseignante GPT0,275
Écart entre enseignants0,240 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
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Résumé présentoui

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