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Enregistrement W4414122916 · doi:10.1175/aies-d-24-0114.1

Evaluating the Robustness of PCMCI+ for Causal Discovery of Flood Drivers

2025· article· en· W4414122916 sur OpenAlexaff
Peter Miersch, W. Gunther, Jakob Runge, Jakob Zscheischler

Notice bibliographique

RevueArtificial Intelligence for the Earth Systems · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAnomaly Detection Techniques and Applications
Établissements canadiensArtificial Intelligence in Medicine (Canada)
Organismes subventionnairesHORIZON EUROPE European Research CouncilHelmholtz Artificial Intelligence Cooperation Unit
Mots-clésRobustness (evolution)Causal inferenceSpurious relationshipCausal structureFlood mythCausal modelConditional independenceMultivariate statistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Estimating causal drivers of high-impact extreme events such as floods from data is an aspiring pursuit. Time series causal discovery methods, such as the conditional-independence-based PC Momentary Conditional Independence (PCMCI) framework, are designed to identify causal relationships from complex multivariate observational time series. However, the application to extreme event data remains a challenge due to, by the nature of extremes, data length limitations, conditional independence testing for nonlinear relationships, and potential violations of the methods’ assumptions. So far, these challenges have mostly been explored on synthetic data with limited transferability to real-world applications. In this study, we evaluate causal discovery on real and pseudoreal data generated with a hydrological model across 45 catchments with varying flood-generating processes. Because no detailed causal ground truth exists, we focus on the robustness of output graphs. To this end, we simulate a large sample, identify discharge peaks, and investigate the robustness of the causal discovery algorithm PCMCI+ when applied to different realizations of the same setting for various sample sizes. We find that the robustness generally increases with sample size, yet a significant proportion of inferred causal edges remain inconsistent even for large datasets. Notably, while some flood drivers are reliably identified, other key hydrological mechanisms are systematically missed even for very large sample sizes, highlighting methodological limitations. Our study provides a blueprint for investigating the real-world performance of causal discovery methods and illustrates their current limitations for identifying causal drivers of floods. Significance Statement Revealing the causes of extremes in the Earth system, like floods, is important for climate risk assessments. Causal discovery is a modern machine learning approach aiming to find these causal drivers in ever more abundant observational data. However, the reliability of causal discovery algorithms depends on many sources of uncertainty. Here, we evaluate the robustness of causal discovery on real and pseudoreal data generated with a state-of-the-art hydrological model and find that current observational sample sizes may not be enough to reliably estimate causal drivers in such challenging settings.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,974
Score d'incertitude au seuil0,245

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,105
Tête enseignante GPT0,376
Écart entre enseignants0,271 · 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 tête enseignante, 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
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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