Daily Data-Driven Emulation of the Fire Weather Index: Deep Learning Solutions for Wildfire Risk Prediction
Notice bibliographique
Résumé
Wildfires are an intensifying global challenge, driven by climate change, which increases their frequency, severity, and spatial extent. Accurate wildfire risk assessment and forecasting are essential for effective mitigation, resource allocation, and long-term planning. The Canadian Fire Weather Index (FWI) is a widely used fire danger rating system that integrates four primary daily meteorological variables—24-hour accumulated precipitation, wind speed, relative humidity, and temperature—into six components representing fuel moisture, ignition probability, and fire spread potential. Its temporal "memory" feature, which tracks moisture changes over time, makes it particularly valuable for capturing wildfire dynamics.However, the FWI reliance on specific daily input data at noon poses challenges for its application in regions or scenarios lacking such precise temporal measurements. To address this limitation, FWI proxies computed using daily mean data offer a practical alternative. Yet, these proxies often lack the fidelity required to fully replicate the FWI values.This study focuses on enhancing the emulation of the original FWI using daily mean data and other proxy variables by leveraging advanced deep learning techniques. We explore a spectrum of architectures, ranging from conventional machine learning models to state-of-the-art approaches like convolutional neural networks (CNNs) and Convolutional Long Short-Term Memory (ConvLSTM) networks. These models are tailored to capture the spatial and temporal complexities of wildfire behavior while maintaining robustness in the face of variable data availability.Our research centers on the Iberian Peninsula, a Mediterranean region highly vulnerable to extreme wildfire events. By utilizing high-resolution, geo-referenced datasets, we validate the ability of these models to emulate the original FWI with high accuracy. To enhance model interpretability, we integrate eXplainable Artificial Intelligence (XAI) techniques, providing actionable insights into the decision-making processes and addressing concerns about the "black box" nature of deep learning.This work demonstrates how daily data, combined with cutting-edge deep learning methods, can effectively emulate the FWI, offering a scalable and reliable solution for wildfire risk prediction in regions where traditional inputs are unavailable. The proposed models bridge the gap between limited data availability and the growing need for precise fire danger indices, enabling improved assessment and planning for wildfire-prone regions.By advancing the science of wildfire modeling through daily data-driven approaches, this study contributes to a deeper understanding of spatial and temporal wildfire dynamics. It highlights the potential of integrating geoscience, climatology, and artificial intelligence to develop practical tools for wildfire risk mitigation, resilience, and decision-making in a rapidly changing climate. Acknowledgments: This research work is part of R+D+i project CORDyS (PID2020-116595RB-I00) with funding from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities MCIN/AEI/10.13039/501100011033. O.M. has received the research grant PRE2021-100292 funded by MCIN/AEI /10.13039/501100011033.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».