删失型野火强度与可燃物测量的时空建模及外推

《Environmental and Ecological Statistics》：Spatio-temporal modeling and extrapolation of censored wildland fire intensity and fuel measurements

　　

摘要

对佐治亚州一个生态研究中心进行的计划烧除（热温度数据）的野外火灾强度测量进行了时空分析，以更好地了解促进长叶松生态系统（Pinus palustris Mill.）中火灾蔓延的变量和环境条件。该生态系统在美国东南部很常见，计划烧除是维持该森林独特生态功能和生物多样性的关键工具。测量火灾行为（蔓延和强度）对于推进火灾行为建模、理解火灾影响和支持公共安全的举措至关重要。用于测量火灾强度的红外相机存在局限性，只能记录严格高于 300\(^{\circ }\)C 的温度，植物材料的燃烧主要发生在此处。这种对低于 300\(^{\circ }\)C 温度值的删失构成了挑战，从而引发了这项研究；该挑战通过外推温度直至当日环境温度来扩充数据集得以克服。这种外推是本分析的主要焦点。时空模型被应用于这些数据，并评估了模型的几个方面，如选定的超参数、空间协方差结构和参数的先验分布。敏感性分析测试了模型对几种启发式调节参数选择的稳健性，允许对被删失数据进行多种重建。拟合到包含外推温度的重建数据集的模型似乎提供了关于火灾行为现象的相关见解。模型中协变量的影响，如风速、风向、它们的交互作用，以及几种植被燃料变量，如粗燃料和细燃料，都是显著的。这些统计模型提供了更完整的火灾强度数据集，可用于评估基于物理的火灾 - 大气火灾行为模型。