Algorithmus sagt Blitzeinschläge voraus


Roman Spirig
Schweiz / 08.11.19 11:00

Niemand weiss, wo genau ein Blitz einschlägt. Aber Forschende können die Wahrscheinlichkeit für eine bestimmte Region und bestimmte Zeiträume berechnen. Mit einem System aus Standard-Wetterdaten und künstlicher Intelligenz sollen die Berechnungen nun besser werden.

Algorithmus sagt Blitzeinschläge voraus (Foto: KEYSTONE / DPA / JULIAN STRATENSCHULTE)
Algorithmus sagt Blitzeinschläge voraus (Foto: KEYSTONE / DPA / JULIAN STRATENSCHULTE)

Blitze gehören zu den unberechenbarsten Phänomenen der Natur. Und doch wollen Forschende ihnen mit Berechnungen zu Leibe rücken: Ein Team um Farhad Rachidi von der ETH Lausanne (EPFL) hat eine Methode entwickelt, um Blitzeinschläge für die nächsten 10 bis 30 Minuten in einem Radius von 30 Kilometern zu berechnen. Das System nutzt Standard-Wetterdaten und künstliche Intelligenz, wie die EPFL am Freitag mitteilte.

"Bisherige Systeme sind langsam und sehr komplex, und sie benötigen teure externe Daten aus Radar- und Satellitenmessungen", erklärte Amirhossein Mostajabi, der die Technik entwickelt hat, in der Mitteilung. "Unsere Methode hingegen nutzt Daten, die man mit jeder Wetterstation sammeln kann." So liessen sich auch abgelegene Regionen abdecken, die ausserhalb der Reichweite von Radar und Satelliten liegen. Zudem mache das Verfahren frühzeitige Warnungen möglich, weil die Daten und die Analyse in kürzester Zeit zur Verfügung stehen.

Hinter der Methode steckt ein lernender Algorithmus, den die Forschenden mit Daten von zwölf Schweizer Wetterstationen aus einem zehnjährigen Zeitraum trainierten. Im Fokus standen Luftdruck, Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit. Hinzu kamen Aufzeichnungen über Blitzeinschläge. Die Daten stammten dabei sowohl aus den Bergen als auch aus Stadtgebieten.

Anhand dieses Datensatzes lernte der Algorithmus, welche Bedingungen eng mit Blitzeinschlägen zusammenhängen. Nach diesem Training testeten die Forschenden die Vorhersagekraft anhand von weiteren Daten, die nicht Teil des Trainings waren. Auf Basis der Wetterdaten machte das System Vorhersagen für Blitzeinschläge, die in 80 Prozent der Fälle richtig lagen, wie die Forschenden im Fachblatt "Climate and Atmospheric Science" berichten.

In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden das System im Rahmen eines europäischen Projekts mit dem Titel "Laser Lightning Rod" (auf Deutsch "Laser-Blitzableiter") einsetzen. Ziel des seit 2017 laufenden Projekts ist, ein System zum Schutz vor Blitzeinschlägen zu entwickeln.

Dabei wollen die Projektbeteiligten in Gewittern extrem starke und kurze Laserpulse einsetzen, um Blitze gezielt auszulösen und von gefährdeter Infrastruktur abzulenken. Der Algorithmus des EPFL-Teams soll hierzu mit Vorhersagen über Blitzeinschläge beitragen.

(sda)

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