Wetterprognose auf Knopfdruck: Bessere Vorhersagen mit Physik und KI

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Der Wetterbericht begegnet den meisten Menschen mehrmals täglich auf dem Startbildschirm ihres Smartphones. Auf die Minute genau lässt sich das Wetter verfolgen. Doch mitnichten ist die Wettervorhersage ein abgeschlossenes Forschungsgebiet. Ganz im Gegenteil wird bis heute aktiv daran geforscht, Vorhersagen präziser und weiter im Voraus zu treffen.

Künstliche Intelligenz scheint wie geschaffen dafür, Wettervorhersagen zu verbessern. Einmal mit Wetterdaten der letzten Jahrzehnte trainiert, sollen solche Wetter-KIs aus den aktuellen Wetterbedingungen das Wetter der nächsten Tage vorhersagen – und das mit wesentlich weniger Rechenressourcen als traditionelle Methoden.

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• KI-Modelle beginnen erst langsam, das Wetter so genau und so langfristig vorhersagen zu können wie herkömmliche numerische Verfahren.
• Die Vorhersage erledigen KI-Verfahren schnell und energieeffizient, sie verschlingen aber schon fürs Training eine Menge Ressourcen.
• Von einer Kombination beider Ansätze erhoffen sich Google-Forscher nicht nur schnelle, kurzfristige Wettervorhersagen, sondern auch Aussagen über die Klimaentwicklung.

Klima: Forschung und Künstliche Intelligenz (KI)

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Die grundsätzliche Idee von traditionellen Wettervorhersagen ist es, aus dem aktuellen Zustand der Atmosphäre den Zustand zu einem späteren Zeitpunkt zu berechnen. Die Rechnung basiert auf physikalischen Prinzipien, etwa der Navier-Stokes-Gleichung. Sie beschreibt, wie Flüssigkeiten und Gase strömen. Hinzu kommen diverse Gesetze aus der Thermodynamik. Diese beschreiben nicht nur den Zusammenhang atmosphärischer Größen – wie Temperatur, Luftdruck, Windrichtung und -geschwindigkeit –, sondern auch, wie sie sich mit der Zeit verändern. Das Ergebnis ist ein System komplizierter, gekoppelter Gleichungen.

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