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BGR und KIT setzen auf neue Technologien

Klimawandel – Künstliche Intelligenz hilft bei Vorhersagen von Grundwasserständen in der Zukunft

Vor dem Hintergrund des Klimawandels entwickeln die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in einem neuen Projekt Methoden zur bundesweiten Vorhersage von Grundwasserständen in der Zukunft. Dabei setzen die Forscherinnen und Forscher auf Künstliche Intelligenz (KI).

Zur Anwendung kommen künstliche neuronale Netze (KNN), die ihre Eignung zur Modellierung und Vorhersage von Grundwasserständen bereits vielfach unter Beweis gestellt haben. Die Technologie weist einige Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen numerisch-physikalischen Modellierungsansätzen auf, vor allem für überregionale Betrachtungen. Neue Entwicklungen, vor allem auf dem Gebiet des Deep Learning, versprechen hierbei noch eine deutliche Verbesserung bereits existierender Ansätze für Vorhersagen.

Eine zuverlässige Vorhersage des Grundwasserspiegels ist unter anderem Grundlage für die Ableitung von Wasserverfügbarkeit zur Trinkwasserversorgung und Bewässerung in der Landwirtschaft. Sie ist zudem wichtig für die Abgrenzung potenzieller Landsetzungszonen durch extrem niedrige Grundwasserspiegel im Zusammenhang mit Dürren und Wasserentnahmen sowie von Gebieten potentieller Grundwasserhöchststände mit Auswirkungen auf die Verkehrsinfrastruktur, Gebäude und landwirtschaftliche Flächen. Auf diese Weise lassen sich geeignete Vermeidungs- und Anpassungsstrategien konzipieren.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Methode, die insbesondere im Hinblick auf Extremereignisse wie Dürren, Hitzewellen oder extreme Niederschläge bundesweit flächendeckende Prognosen von Grundwasserständen und Quellschüttungen ermöglicht. Die in der Vorhersage betrachteten Zeiträume reichen dabei bis zum Jahr 2100, um auch die Entwicklung der Grundwasserstände im Zuge des Klimawandels auf Basis der vom Weltklimarat festgelegten Szenarien abschätzen zu können. Datengrundlage sind neben Grundwasserdaten der Landesmessnetze auch Wetter- und Klimavorhersagen sowie Klimaprojektionen des Deutschen Wetterdienstes (DWD).

Die Vorhersagen werden nutzergruppenspezifisch über eine Fachanwendung auf der BGR-Website bereitgestellt.

Weitere Informationen zum Projekt:
https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Wasser/Projekte/laufend/F+E/Mentor/mentor_projektbeschr.html?nn=1542276

© Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe