Generative Künstliche Intelligenz soll Städte künftig besser auf Starkregen und Überflutungen vorbereiten. Wissenschaftler des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern entwickeln Verfahren, mit denen synthetische Daten extreme Wetterereignisse realistisch simulieren, bevor sie eintreten. Damit sollen Abwassersysteme, die zwar für Extremsituationen ausgelegt sind, aber bisher mit Durchschnittsdaten betrieben werden, deutlich robuster werden.
Die Wasserwirtschaft hat in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte bei Sensorik und Prognosemodellen gemacht. Historische Messdaten bilden jedoch seltene Extremereignisse wie Starkregen kaum ab. Messkampagnen sind teuer und oft nicht öffentlich zugänglich. Generative KI-Modelle lösen dieses Problem, indem sie aus realen Verteilungen synthetische Zeitreihen erzeugen, die auch seltene Extremereignisse plausibel abbilden. Studien zeigen, dass solche Daten die Genauigkeit von Abfluss- und Überflutungsprognosen deutlich steigern – in manchen Fällen erreichen sie die Qualität echter Messreihen.
Prof. Andreas Dengel, Geschäftsführender Direktor des DFKI Kaiserslautern und Leiter des Bereichs Smart Data & Knowledge Services, treibt diese Ansätze federführend voran. Die Forscher testen die KI-Systeme direkt am städtischen Abwassernetz und haben kürzlich ein Transferlabor mit dem Bundesinstitut für Wasserwirtschaft (BfG) gestartet. Die Technologie verbessere nicht nur Hydrologie und Wasserqualität, sondern liefere Kommunen auch konkrete Handlungsoptionen für den Klimawandel.
Infrastrukturen seien zwar für extreme Bedingungen ausgelegt, würden aber mit Durchschnittsdaten gesteuert. Künstliche Intelligenz ermögliche die Simulation solcher Ereignisse im Voraus und sei ein entscheidender Schritt zu klimaresilienten Städten, so Dengel. Die KI ersetze keine Ingenieure, gleiche jedoch fehlende Daten aus und mache digitale Zwillinge widerstandsfähiger gegenüber Klimabelastungen. Synthetische Daten statten auch Kommunen mit knappen Budgets besser aus.
Angesichts zunehmender Starkregenereignisse und überlasteter Kanalnetze sehen die Forscher in der KI-gestützten Simulation eine Pflicht für proaktive statt reaktive Stadtplanung. Die Arbeiten sollen langfristig zu einer zuverlässigeren Wasserversorgung und einem besseren Schutz vor Überflutungen beitragen.
Quelle Lando Michael Lehmann
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