07.03.2023

KI in der Meteorologie – so bleibst du nicht im Regen stehen

Wo ist Künstliche Intelligenz (KI) bereits heute nicht mehr wegzudenken? Brutkasten hat recherchiert und wurde auf den Einsatz der Technologie in der Meteorologie aufmerksam.
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KI ist ein wichtiges Tool in der Meteorologie.
KI ist ein wichtiges Tool in der Meteorologie. (C) AdobeStock

Wie wird das Wetter morgen? Reicht die Sonnenbrille oder sollte man doch mit Regenschirm außer Haus? Werden meine Solarpaneele genug Sonne abbekommen, oder ziehen dunkle Wolken auf? Man könnte diese Fragen ChatGPT stellen oder man vertraut auf die Vorhersagen von Meteorolog:innen der geologischen Bundesanstalt GeoSphere, die sich bei ihrer Arbeit ebenfalls auf Künstlicher Intelligenz (KI) verlässt.

KI als Unterstützung für Windkraft

So kommt KI unter anderem im Postprocessing – einer Maßnahme zur nachträglichen Verbesserung der Vorhersagequalität mithilfe von statistischen Methoden – zum Einsatz. Dabei werden physikalische Modellrechnungen mit Beobachtungsdatensätzen verknüpft, woraufhin genaue Wettervorhersagen möglich sind.

Zusätzlich hilft die KI GeoSphere dabei, Leistungen von Windturbinen und Solarpaneelen zu prognostizieren. Dafür werden Datensätze von Turbinen oder Paneelen mit Modellrechnungen in Verbindung gebracht, woraufhin die KI die Intensität von Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung berechnet. Ähnlich funktioniert das Modell, das GeoSphere verwendet, um Straßentemperaturen zu berechnen.

https://brutkasten.com/strabag-nutzt-openai/

“Der große Vorteil der KI ist, dass sie auch nicht lineare Modelle erstellen kann. Ausreißer und Extreme können somit immer besser vorhergesagt und berücksichtigt werden”, erklärt Irene Schicker von GeoSphere im brutkasten-Gespräch. Eine wichtige Hilfe in Zeiten zunehmend auftretender Wetterextreme.

Synergien werden zunehmen

Auch bei Prognosen von bevorstehenden Gewittern und Starkregen-Ereignissen ist die KI bereits ein wichtiger Partner. Dabei werden Datensätze auch Radarstationen, Satellitenbildern und vergangenen Ereignissen verknüpft. Ein umfassendes Berechnungsmodell hilft schließlich dabei, die Intensität und die Ausdehnung von Gewittern vorherzusagen.

Neu ist die Zusammenarbeit zwischen KI und Meteorolog:innen nicht. Bereits in den 1980ern gab es erste Publikationen zum Zusammenspiel von Algorithmen und physikalischen Modellen. Seither unterstützt die KI vor allem in der Rechenleistung. “Sie kann letztlich numerische Wettervorhersagemodelle bezüglich der Berücksichtigung der Wolkenphysik beschleunigen – Vorhersagen können somit schneller getroffen werden”, sagt Schicker.

Der Fortschritt im KI-Bereich wird letztlich auch die Branche der Meteorologie verändern. Die Synergien zwischen Physik und KI wird in Zukunft weiter zu nehmen, meint Schicker. Ganz ohne die Naturwissenschaft im Hintergrund würde es aber nicht gehen, so ist die KI derzeit noch mehr eine “hilfreiche Ergänzung”. Wohin die Reise geht, ist aber aufgrund der Schnelllebigkeit des Themas und den stetigen Fortschritten nicht ganz abschätzbar.

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Im Innovation Corner des Technischen Museums Wien sind aktuell SpaceTech-Innovationen aus Niederösterreich zu sehen | (c) accent/APA Fotoservice/Ben Leitner
Im Innovation Corner des Technischen Museums Wien sind aktuell SpaceTech-Innovationen aus Niederösterreich zu sehen | (c) accent/APA Fotoservice/Ben Leitner
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“Unsere Zielsetzung ist es, aus Ideen wirklich wertvolle Innovationen zu machen und dabei Startups, Forscherinnen und Forscher zu unterstützen. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, wie man das Erfundene einer breiteren Öffentlichkeit erklären und erzählen kann”, sagt Doris Agneter, Geschäftsführerin der niederösterreichischen Technologiefinanzierungsgesellschaft tecnet equity, auf einer Bühne im Technischen Museum Wien vor rund 100 Gästen. Der Anlass: Im “Innovation Corner” des Museums wurde nun eine neue Ausstellung eröffnet.

Nicht nur Erfindungen, sondern auch die Personen dahinter

Gezeigt werden SpaceTech-Innovationen aus Niederösterreich von Startups, FHs und Forschungseinrichtungen – mit Unterstützung von tecnet und dem Technologie-Inkubator accent. Zuvor waren bereits niederösterreichische Startups und Forschungsprojekte aus dem Bereich Landwirtschaft dort zu sehen, wie brutkasten berichtete. Präsentiert werden nicht nur die Erfindungen, sondern auch die Personen dahinter. “Das sind alles ganz tolle Persönlichkeiten, junge Forscherinnen und Forscher ebenso, wie sehr erfahrene”, so Agneter.

“Weltraum ist in Österreich ein Wirtschaftsfaktor”

Dabei geht es auch um erfolgreiche SpaceTech-Geschäftsmodelle aus Niederösterreich. “Weltraum ist in Österreich ein Wirtschaftsfaktor”, stellt Margit Mischkulnig, Abteilungsleiterin Weltraumangelegenheiten und Luftfahrttechnologien im Klimaschutzministerium in ihrem Impulsvortrag klar. Besonders im Bereich Klimaschutz spiele Weltraumtechnologie eine wichtige Rolle. Doch: “Weltraum ist für alle da: Man denke an Wetterdienste, Kommunikation und Navigation”.

Blick in die unendlichen Weiten des Weltraums

Diese große Bandbreite von SpaceTech-Innovationen wird in der neuen Schau im Innovation Corner klar, wie auch Michael Moll, Geschäftsführer des accent Inkubators betont: “In dieser Ausstellung werden Exponate aus Niederösterreich gezeigt, die deutlich machen, wie lebhaft heimische Forschung und Innovation nicht nur unsere tägliche Existenz, sondern auch den Blick in die unendlichen Weiten des Weltraums bereichern.”

200 Antriebssysteme von NÖ-Startup im Orbit

Wie weit man als niederösterreichisches SpaceTech-Startup innerhalb weniger Jahre kommen kann, beweist unter anderem ENPULSION, das ebenfalls in der Ausstellung vertreten ist. Gründer Alexander Reissner gibt während einer Podiumsdiskussion einen kleinen Einblick in aktuelle Zahlen des Unternehmens: “Wir sind in sehr kurzer Zeit vom erfolgreichen Startup zu einem weltweit agierenden Marktführer geworden, sodass wir mittlerweile 200 Antriebssysteme im Orbit haben.” Dazu beschäftige das Unternehmen, das sich weiterhin auf Wachstumskurs befindet, mittlerweile rund 70 Mitarbeiter:innen und betreibt einen weiteren Standort in den USA.

Drei Startups sind in der aktuellen Ausstellung vertreten (vlnr.) Michael Moll, GF accent Inkubator, Michael Kitzmantel, CEO AT-Space GmbH, Alexander Reissner, CEO Enpulsion GmbH, Doris Agneter, GF tecnet equity, Carsten Scharlemann, CEO R-Space GmbH | (c) accent/APA Fotoservice/Ben Leitner

Neuer Weltraum-Bereich im Museum geplant

ENPULSION, das im Innovation Corner sein Triebwerk “NEO” vorstellt, ist aber nur ein Beispiel. Insgesamt acht Startups bzw. Forschungsprojekte sind nun bis 26. Mai in der Ausstellung zu sehen (siehe unten). Und für Weltraum-Begeisterte könnte es übrigens im Technischen Museum bald noch mehr zu sehen geben. “Wir haben noch keinen großen Weltraum-Bereich im Technischen Museum. Ich darf aber verraten: Wir arbeiten daran”, sagt Generaldirektor Peter Aufreiter bei der Eröffnung.


Das sind die 8 gezeigten Projekte:

Satellitenkryptografie | Fachhochschule St. Pölten

Sichere Telekommunikation setzt eine sichere Kryptografie voraus. Bislang wurden dafür ausschließlich mathematische Methoden verwendet, demgegenüber steht eine physikalische Methode, die auf der Wechselseitigkeit der Funkübertragung und der Messung von Funkkanaleigenschaften basiert. Der Fachhochschule St. Pölten ist es gelungen, diese Technologie mithilfe der Bewegung von Satelliten auch über große Entfernungen einsetzbar zu machen.

Gasverteiler- und Gasdruckdosierungssystem | RHP Space

Das Gasverteiler- und Gasdruckdosierungssystem des Unternehmens RHP Space ist Teil des Antriebssystems, mit dem seit einigen Jahren die Satellitenkonstellation OneWeb ausgestattet wird. In der Raumfahrt setzen sich diese normalerweise aus vielen verschiedenen Teilen zusammen, welche die Systeme sehr groß und unhandlich machen sowie einen enormen Prüfaufwand verlangen. RHP Space hat diesen Aufbau komprimiert und durch einen 3D-Block mit innenliegenden Verbindungsstrukturen ersetzt, was nicht zuletzt eine sehr effiziente und kostenreduzierte technische Überprüfung ermöglicht.

CLIMB | Fachhochschule Wiener Neustadt Aerospace Engineering

Das Satellitenprojekt CLIMB ist Teil der praxisnahen Ausbildung des Master-Studiengangs Aerospace Engineering der FH Wiener Neustadt und verknüpft innovative Forschungsarbeit und internationale Vernetzung. Ziel der CLIMB-Mission ist es, die elektronischen Komponenten gezielt auf ihre Strahlungsresistenz im Van-Allen-Gürtel zu testen. Dieser gehört zum Magnetfeld der Erde und schützt sie vor hochenergetischer Strahlung aus dem All, die für die Elektronik von Raumfahrzeugen extrem gefährlich sein kann.

Transportdrohne Trogon | Fachhochschule Wiener Neustadt Aerospace Engineering

Das Institut für Aerospace Engineering der FH Wiener Neustadt arbeitet an neuen Konzepten für Fluggeräte und deren Aerodynamik, Stabilität und Strukturauslegung. Der ausgestellte Demonstrator im Maßstab 1:4 basiert auf dem Konzept einer schnellen Transportdrohne mit einer Spannweite von 14 Metern und einer Nutzlast von 500 kg, die eine Reichweite von 1.500 Kilometern bei einer Geschwindigkeit von 300 km/h erzielen soll und im Inneren Platz für Europaletten hat.

ASPOC-Messinstrument | FOTEC Forschungs- und Technologietransfer GmbH

Das ausgestellte ASPOC-Instrument (Active Spacecraft Potential Control) des Forschungsunternehmens FOTEC der Fachhochschule Wiener Neustadt dient dazu, die elektrische Aufladung eines Satelliten durch Einflüsse wie UV-Licht oder Sonnenwind zu verhindern, was die sensiblen Messinstrumente des Satelliten stören oder beschädigen könnte. Durch die Fertigung des Instruments im 3D-Druck wird u. a. die Zusammenführung von Einzelteilen ermöglicht, wodurch Montagetätigkeiten entfallen und Gewicht reduziert wird.

ENPULSION NEO-Triebwerk | ENPULSION

Der elektrische Feldemissionsantrieb (Field Effect Electric Propulsion) erzeugt Schub durch Ionen und ein angelegtes elektrostatisches Feld. ENPULSION entwickelte das bisher leistungsstärkste FEEP-Triebwerk, das für eine einfache Integration in Raumfahrzeugen ausgelegt ist. Der Triebwerkskopf kombiniert Emissionsoberflächen und Treibstofftanks in einem einzigen Bauteil und verwendet als Festmetalltreibstoff das ungiftige, nicht unter Druck stehende Indium, wodurch die Triebwerke – im Vergleich zu anderen Treibstoffen für Raumfahrtantriebe – vollbeladen und ohne besondere Vorkehrungen an Kunden verschickt werden können.

Black Eye | R-Space

Das Start-up R-Space arbeitet an der Durchführung von In-Orbit-Demonstrationsmissionen (IOD), die von entscheidender Bedeutung sind, wenn nachgewiesen werden soll, ob eine neue Weltraumtechnologie den Umgebungsbedingungen wie Strahlung, Hitze, Kälte und Vakuum standhalten kann. Die Konzeptstudie Black Eye von R-Space zielt darauf ab, die ausschlaggebenden technischen Anforderungen für den ersten österreichischen Satelliten, der auf Erdbeobachtung bzw. Aufklärung spezialisiert ist, zu sammeln und daraus ein vorläufiges Design abzuleiten.

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