With climate change intensifying fire weather conditions globally, accurate seasonal wildfire forecasting has become critical for disaster preparedness and ecosystem management. We introduce FireCastNet, a novel deep learning architecture that combines 3D convolutional encoding with GraphCast-based Graph Neural Networks (GNNs) to model complex spatio-temporal dependencies for global wildfire prediction. Our approach leverages the SeasFire dataset, a comprehensive multivariate Earth system datacube containing climate, vegetation, and human-related variables, to forecast burned area patterns up to six months in advance. FireCastNet treats the Earth as an interconnected graph, enabling it to capture both local fire dynamics and long-range teleconnections that influence wildfire behavior across different spatial and temporal scales. Through comprehensive benchmarking against state-of-the-art models including GRU, Conv-GRU, Conv-LSTM, U-TAE, and TeleViT, we demonstrate that FireCastNet achieves superior performance in global burned area forecasting, with particularly strong results in fire-prone regions such as Africa, South America, and Southeast Asia. Our analysis reveals that longer input time-series significantly improve prediction robustness, while spatial context integration enhances model performance across extended forecasting horizons. Additionally, we implement local area modeling techniques that provide enhanced spatial resolution and accuracy for region-specific predictions. These findings highlight the importance of modeling Earth system interactions for long-term wildfire prediction.


翻译:随着气候变化加剧全球火灾天气条件,准确的季节性野火预测对于灾害防范和生态系统管理变得至关重要。我们提出了FireCastNet,一种新颖的深度学习架构,它将三维卷积编码与基于GraphCast的图神经网络(GNNs)相结合,以建模全球野火预测中复杂的时空依赖关系。我们的方法利用SeasFire数据集——一个包含气候、植被和人类相关变量的综合多元地球系统数据立方体,来提前六个月预测燃烧面积模式。FireCastNet将地球视为一个相互连接的图,使其能够捕捉局部火灾动态以及影响不同时空尺度野火行为的远程遥相关。通过对包括GRU、Conv-GRU、Conv-LSTM、U-TAE和TeleViT在内的先进模型进行全面基准测试,我们证明FireCastNet在全球燃烧面积预测中实现了卓越性能,在非洲、南美洲和东南亚等火灾易发地区表现尤为突出。我们的分析表明,更长的输入时间序列显著提高了预测的鲁棒性,而空间上下文整合则增强了模型在较长预测时间范围内的性能。此外,我们实施了局部区域建模技术,为特定区域预测提供了更高的空间分辨率和准确性。这些发现凸显了建模地球系统相互作用对于长期野火预测的重要性。

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地球(Earth),是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第三颗。地球是太阳系的第三颗行星,也是太阳系中直径、质量和密度第一的类地行星。地球上71%为海洋,29%为陆地,所以太空上看地球呈蓝色。地球是目前发现的星球中人类生存的唯一星球。
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