KI-Modell zur Vorhersage von Extremwetterereignissen erhält internationalen Preis
Auf einen Blick
Das Institut für KI und Datenwissenschaften erhält den European AI Excellence Award für sein KI-Modell zur Vorhersage von Extremwetterereignissen.
Das Modell kombiniert tiefe neuronale Netze mit physikalischen Klimasimulationen.
Bei der 72-Stunden-Vorhersage von Starkregenereignissen erreicht es eine bisher unerreichte Präzision.
Der Preis wurde im Rahmen der EuroAI-Konferenz in Amsterdam vergeben.
Das Modell wird bereits von zwei deutschen Wetterdiensten in der operativen Nutzung erprobt.
Das prämierte Modell
Extremwetterereignisse wie Starkregenereignisse, Sturmfluten und Hitzewellen gehören zu den folgenreichsten Auswirkungen des Klimawandels. Ihre präzise Vorhersage über Zeiträume von 48 bis 72 Stunden ist technisch anspruchsvoll, da konventionelle Wettermodelle an physikalische Auflösungsgrenzen stoßen.
Das Team um Dr. Fatima Al-Rashid hat ein hybrides Vorhersagemodell entwickelt, das Numerical Weather Prediction (NWP) mit einem tief neuronalen Netz (Transformer-Architektur) kombiniert. Während das NWP-Modell die großräumige atmosphärische Dynamik erfasst, lernt das neuronale Netz aus historischen Extremereignissen, lokale Verstärkungseffekte zu erkennen und zu antizipieren.
Leistung und Validierung
In einem unabhängigen Vergleichstest des Deutschen Wetterdienstes (DWD) erzielte das Modell bei der 72-Stunden-Vorhersage von Starkregenereignissen (> 50 mm/24h) einen Critical Success Index (CSI) von 0,74 – verglichen mit 0,59 für das bislang beste operationelle Modell. Dieser Fortschritt entspricht einer signifikanten Verbesserung der Vorwarnzeiten und kann im Katastrophenschutz Leben retten.
Das Modell wurde auf einem Datensatz von 35 Jahren europäischer Wetterdaten trainiert und auf unabhängigen Zeitreihen getestet. Die zugehörige Publikation ist bei Nature Climate Change eingereicht.
Ausblick und operative Nutzung
Zwei deutsche Landesbehörden für Katastrophenschutz und der Deutsche Wetterdienst erproben das Modell bereits im operativen Parallelbetrieb. Ein Pilotprojekt in Zusammenarbeit mit der Stadt Köln zielt darauf ab, das Modell in das städtische Hochwasserwarnsystem zu integrieren.
Für die weitere Entwicklung plant das Team die Erweiterung auf andere Extremwettertypen (Hitzewellen, Sturmsysteme) sowie die Anpassung für Regionen außerhalb Europas – insbesondere für vulnerablere Länder im globalen Süden.