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Modeling the duration and size of wildfires using joint mixture models
Environmetrics ( IF 1.7 ) Pub Date : 2021-06-14 , DOI: 10.1002/env.2685
Dexen D. Z. Xi 1 , Charmaine B. Dean 2 , Stephen W. Taylor 3
Affiliation  

Fire duration and fire size are key outcomes for quantifying the survivorship of extended attack fires, here considered to be fires with duration greater than 2 days and size greater than 4 ha. Past studies suggest that these key outcomes are correlated. As well, fire behavior, linked to hidden effects, tends to yield that fires arise from different subpopulations. Indeed, it is not unusual for fire behavior to be identified as arising from normal or extreme subpopulations, for example. Here, we embed these two concepts into a new framework for jointly modeling fire duration and fire size. We develop a bivariate finite mixture framework that can be used to model duration and size with four subpopulations of the outcomes whereby duration and size are either normal or extreme. We utilize a shared random effect model as well as a bivariate Gaussian mixture model for such mixture modeling. We also incorporate the effect of explanatory variables associated with each fire event, on the posterior probability of the component that the fire belongs to, through a Dirichlet model. In an analysis of fire outcomes from British Columbia, Canada, we find that the majority of the fires are of normal or extreme magnitude in both outcomes, with strong evidence indicating correlation between duration and size. The effect of fire center, month, and several environmental covariates are identified as key predictors and we are able to determine through these approaches how these covariates differentially affect the four subpopulations.

中文翻译:

使用联合混合模型模拟野火的持续时间和规模

火灾持续时间和火灾规模是量化长期攻击火灾幸存者的关键结果,这里被认为是持续时间超过 2 天和规模超过 4 公顷的火灾。过去的研究表明,这些关键结果是相关的。同样,与隐藏效应相关的火灾行为往往会导致火灾来自不同的亚群。事实上,例如,火灾行为被确定为由正常或极端亚群引起的情况并不少见。在这里,我们将这两个概念嵌入到一个新的框架中,用于对火灾持续时间和火灾规模进行联合建模。我们开发了一个二元有限混合框架,可用于模拟持续时间和大小与结果的四个亚群,其中持续时间和大小是正常的或极端的。我们利用共享随机效应模型以及双变量高斯混合模型进行这种混合建模。我们还通过 Dirichlet 模型结合了与每个火灾事件相关的解释变量对火灾所属组件的后验概率的影响。在对加拿大不列颠哥伦比亚省火灾结果的分析中,我们发现大多数火灾在这两种结果中都属于正常或极端规模,强有力的证据表明持续时间和规模之间存在相关性。火灾中心、月份和几个环​​境协变量的影响被确定为关键预测因素,我们能够通过这些方法确定这些协变量如何对四个亚群产生不同的影响。我们还通过 Dirichlet 模型结合了与每个火灾事件相关的解释变量对火灾所属组件的后验概率的影响。在对加拿大不列颠哥伦比亚省火灾结果的分析中,我们发现大多数火灾在这两种结果中都属于正常或极端规模,强有力的证据表明持续时间和规模之间存在相关性。火灾中心、月份和几个环​​境协变量的影响被确定为关键预测因素,我们能够通过这些方法确定这些协变量如何对四个亚群产生不同的影响。我们还通过 Dirichlet 模型结合了与每个火灾事件相关的解释变量对火灾所属组件的后验概率的影响。在对加拿大不列颠哥伦比亚省火灾结果的分析中,我们发现大多数火灾在这两种结果中都属于正常或极端规模,强有力的证据表明持续时间和规模之间存在相关性。火灾中心、月份和几个环​​境协变量的影响被确定为关键预测因素,我们能够通过这些方法确定这些协变量如何对四个亚群产生不同的影响。我们发现,在这两种结果中,大多数火灾都是正常或极端规模的,强有力的证据表明持续时间和规模之间存在相关性。火灾中心、月份和几个环​​境协变量的影响被确定为关键预测因素,我们能够通过这些方法确定这些协变量如何对四个亚群产生不同的影响。我们发现,在这两种结果中,大多数火灾都是正常或极端规模的,强有力的证据表明持续时间和规模之间存在相关性。火灾中心、月份和几个环​​境协变量的影响被确定为关键预测因素,我们能够通过这些方法确定这些协变量如何对四个亚群产生不同的影响。
更新日期:2021-06-14
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