Deutsche Städte steuern ihre Kanalnetze mit Durchschnittswerten, obwohl sie für Extremereignisse gebaut wurden. Forscher des DFKI in Kaiserslautern wollen diesen Widerspruch mit generativer KI auflösen. Synthetische Daten simulieren Starkregenereignisse, für die es bisher kaum reale Messwerte gibt.
Szenen von überlasteten Kanalisationen und überfluteten Straßen wiederholen sich bundesweit immer häufiger. Diese Ereignisse legen ein Paradoxon in der Infrastrukturplanung offen, da Abwassersysteme zwar für Extremfälle konzipiert sind, ihre Steuerung im Alltag jedoch größtenteils auf Durchschnittswerten basiert. Wissenschaftler warnen davor, dass dieser Mangel an präzisen Informationen eine effektive Vorsorge in Zeiten wachsender Klimarisiken nahezu unmöglich macht.
Denn: Kommunen steuern lebenswichtigen Wasserinfrastrukturen bisher weitgehend ohne detaillierte Kenntnisse über seltene, aber verheerende Extremereignisse. Historische Daten spiegeln solche Starkregenereignisse nur selten wider, und großflächige Messkampagnen gelten oft als zu kostspielig oder sind für die Öffentlichkeit nicht zugänglich. Dieser Zustand gleicht einem Blindflug, bei dem Städte die Konsequenzen unvorhersehbarer Wetterumschwünge tragen müssen.
Du willst nicht abgehängt werden, wenn es um KI, Green Tech und die Tech-Themen von Morgen geht? Über 12.000 Vordenker bekommen jeden Tag die wichtigsten News direkt in die Inbox und sichern sich ihren Vorsprung.
Nur für kurze Zeit: Anmelden und mit etwas Glück 50€ Amazon-Guthaben gewinnen!
Mit deiner Anmeldung bestätigst du unsere Datenschutzerklärung. Beim Gewinnspiel gelten die AGB.
Wie synthetische KI-Daten die Vorhersage von Starkregen verbessern
Generative KI-Modelle bieten laut Experten des Deutschen Zentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) einen Ausweg aus diesem Datenrätsel. Die Systeme würden reale Verteilungen erlernen und daraus synthetische Zeitreihen generieren, die auch seltene Extremfälle plausibel abbilden könnten.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass solche künstlich erzeugten Daten die Präzision von Vorhersagemodellen massiv steigern würden. Manche Modelle schaffen es laut Untersuchung bereits jetzt, ausschließlich mit KI-generierten Daten die Qualität von realen Messreihen zu erreichen. Für Städte und Kommunen würde das bedeuten, dass sie auf eine wesentlich verlässlichere Grundlage für ihre Vorsorgemaßnahmen zugreifen könnten.
DFKI testet KI-Modelle direkt am Abwassersystem Kaiserslautern
Am DFKI in Kaiserslautern treibt Andreas Dengel dieses Vorhaben als geschäftsführender Direktor und Leiter des Bereichs „Smarte Daten & Wissensdienste“ maßgeblich voran. Gemeinsam mit verschiedenen Forschungsbereichen testen die Wissenschaftler ihre KI-Systeme unter realen Bedingungen direkt am Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern.
Dieser praxisnahe Ansatz soll sicherstellen, dass die theoretischen Modelle den harten Anforderungen der städtischen Infrastruktur standhalten. Wichtig für diese Entwicklung ist das am 13. Januar 2026 gestartete Transferlab mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG).
Im Ramen dieser Kooperation bündeln die Experten ihre Kompetenzen, um den digitalen Wandel in der Wasserwirtschaft zu beschleunigen. Ein Kernziel der Zusammenarbeit ist die langfristige Stärkung der Hydrologie sowie der Gewässergüte, um fundierte Handlungsoptionen für Politik und Verwaltung zu schaffen.
Was digitale Zwillinge bei Starkregen leisten können
Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz werden sogenannte digitale Zwillinge der städtischen Infrastruktur deutlich resilienter gegen den Klimastress. KI ersetzt dabei zwar keine Ingenieure, füllt jedoch die kritischen Lücken in der Datengrundlage auf. Die simulierten Modelle erlauben es, die Belastungsgrenzen von Kanalsystemen bei Starkregen präzise zu analysieren und Schwachstellen frühzeitig zu identifizieren.
Die Simulation von Extremszenarien gilt als entscheidender Schritt auf dem Weg zu einer klimaresistenten Stadt. Andreas Dengel, Geschäftsführender Direktor des DFKI Kaiserslautern, dazu:
Infrastrukturen werden für Extreme gebaut, aber mit Durchschnittsdaten betrieben. KI ermöglicht die Simulation solcher Ereignisse vorab – ein entscheidender Schritt zu klimaresistenten Städten.
Reagieren oder vorsorgen: Warum Kommunen jetzt handeln müssen
Letztlich ist die Frage nach der Nutzung dieser Technologien laut den Experten von politischer Natur. Städte müssen entscheiden, ob sie weiterhin reaktiv aus bereits eingetretenen Schäden lernen oder vorausschauend auf Basis simulierter Szenarien planen wollen.
In Zeiten knapper kommunaler Budgets bieten synthetische Daten eine kosteneffiziente Methode, um die eigene Infrastruktur gegen die Folgen des Klimawandels zu rüsten. Die Umsetzung einer vorausschauenden Planung sei im Angesicht des Klimawandels keine bloße Option mehr, sondern eine zwingende Pflicht für die Verantwortlichen. Durch den Einsatz von KI könnten Kommunen ihre Handlungsfähigkeit zurückgewinnen und ihre Bürger besser vor Naturgefahren schützen.
Auch interessant:
