Evaluating the Robustness of PCMCI+ for Causal Discovery of Flood Drivers
Notice bibliographique
Résumé
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.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».