Millionenzuschuss vom Bund: KI soll Schutz vor Hochwasser an Flüssen verbessern
Das Bundesforschungsministerium hat ein Projekt mit einem Millionenzuschuss von 1,8 Millionen Euro bewilligt, das die Zukunft des Hochwasserschutzes in Deutschland revolutionieren könnte. Das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte Projekt zielt darauf ab, die Vorhersage von Überschwemmungen in kleinen Flusseinzugsgebieten mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) maßgeblich zu verbessern. Dieses Vorhaben, das unter dem Namen KI-HopE-De bekannt ist, verspricht nicht nur eine bessere Warnzeit, sondern auch eine höhere Genauigkeit bei der Vorhersage von Hochwasserereignissen.
Die Herausforderungen des Hochwasserschutzes
Starkregen und daraus resultierende Hochwasser und Flutwellen gehören zu den größten Naturgefahren, die unsere Gesellschaft und Infrastruktur bedrohen. Besonders in kleinen und mittleren Flusseinzugsgebieten, die in Mitteleuropa häufig vorkommen, treten diese Ereignisse schnell und lokal auf. Dies verkürzt die Vorwarnzeiten und erhöht die Unsicherheiten der meteorologischen und hydrologischen Vorhersagen. Die Bundesländer reagieren darauf, indem sie für kleinere Flüsse meist nur regionale Warnstufen veröffentlichen, die auf Einzugsgebiete oder Landkreis bezogen sind. Detaillierte Prognosen für solche Ereignisse sind derzeit noch schwer zu bekommen.
Die Rolle der KI im Hochwasserschutz
Das Projekt KI-HopE-De setzt auf die Potenziale der Künstlichen Intelligenz, um diese Herausforderungen zu überwinden. Durch die Verwendung moderner Methoden des Maschinellen Lernens sollen die Forschenden ein nationales, probabilistisches Hochwasservorhersagemodell entwickeln, das eine konsistente und zuverlässige Vorhersage für das gesamte Bundesgebiet ermöglicht. Dieses Modell soll nicht nur die Genauigkeit der Hochwasservorhersage verbessern, sondern auch die Effizienz, Robustheit und Flexibilität der Vorhersagen erhöhen.
Die Entwicklung des Datensatzes
Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die Erstellung eines umfassenden hydro-meteorologischen Datensatzes, der weltweit öffentlich zugänglich sein soll. Dieser Datensatz soll sowohl Mess- als auch Vorhersagedaten enthalten und aus eigenen Quellen sowie vom Deutschen Wetterdienst und verschiedenen Landesumweltämtern aus ganz Deutschland stammen. Der Datensatz wird die Grundlage bilden, um künftig hydrologische Vorhersagemodelle zu trainieren und zu vergleichen.
Die Stärken der KI-Modelle
Die Forschung zeigt, dass die KI-Modelle in der Lage sind, komplexe Zusammenhänge in hydrologischen Datensätzen zu erlernen und robuste und recheneffiziente Simulationen auf Basis hydro-meteorologischer Messdaten und numerischer Wettervorhersagen zu generieren. Diese Modelle sind mindestens ebenbürtig und teilweise bereits überlegen gegenüber den physikalisch basierten Modellen, die derzeit in der Hochwasservorhersage eingesetzt werden.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit
Das Projekt KI-HopE-De ist interdisziplinär und institutionenübergreifend angelegt. Es bündelt Expertise aus Hydrologie, Meteorologie sowie Maschinellem Lernen und verbindet Universitäten, nationale Großforschungseinrichtungen sowie Landes- und Bundesbehörden. Neben dem KIT sind der Deutsche Wetterdienst (DWD), das Landesamt für Umwelt Rheinland-Pfalz (LfU RP) und das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV NRW) Projektpartner. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglicht es, die Modelle von Anfang an gemeinsam mit den späteren Anwendern zu entwickeln und so den Praxistransfer zu erleichtern.
Anwendungsorientierte Entwicklung
Die Forschenden im Projekt KI-HopE-De erforschen und entwickeln die Modelle von Anfang an gemeinsam mit den späteren Anwendern – in diesem Fall den Landesbehörden. Dies stellt eine anwendungsorientierte Prototypenentwicklung sowie den Kompetenzaufbau bei den späteren Nutzern sicher. Durch diese enge Zusammenarbeit können die Forschenden sicherstellen, dass die entwickelten Modelle direkt in die Praxis übernommen werden können und somit einen direkten Nutzen für die öffentliche Sicherheit und den Hochwasserschutz bieten.
Innovatives Vorhersagemodell
Mit KI-HopE-De schaffen die Forschenden eine innovative, prototypische Plattform, die potenziell von allen Hochwasservorhersagezentren in Deutschland übernommen werden könnte. Diese Plattform bietet eine umfassende und zuverlässige Vorhersage für das gesamte Bundesgebiet, was eine erhebliche Verbesserung der öffentlichen Sicherheit darstellt. Durch die Verwendung von KI können die Forschenden die Komplexität und Genauigkeit in der Wettervorhersage und Abflussbildung besser erfassen und so die Genauigkeit der Hochwasservorhersagen erheblich verbessern.
Zukunftsperspektiven
Das Projekt KI-HopE-De bietet nicht nur eine Lösung für die aktuellen Herausforderungen im Hochwasserschutz, sondern auch eine Vision für die Zukunft. Durch die Integration von KI in die hydrologische und meteorologische Forschung können wir in Zukunft noch präzisere und effizientere Vorhersagemodelle entwickeln. Dies könnte nicht nur die öffentliche Sicherheit erhöhen, sondern auch die Infrastruktur und die Umwelt schützen.
Insgesamt zeigt das Projekt KI-HopE-De, dass KI nicht nur ein Zukunftsthema ist, sondern bereits heute eine realistische Lösung für aktuelle Herausforderungen bietet. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen Forschung und Praxis können wir die Möglichkeiten der KI voll ausschöpfen und so einen besseren Schutz vor Hochwasser in Deutschland sicherstellen.
