Einsatz von KI für die Vorhersage von Starkregen und Hochwasser

Wenn Bäche oder Flüsschen wie die Ahr 2021 zu reißenden Strömen werden und über die Ufer treten, ist das nur bedingt vorhersehbar. Besonders stark betroffen sind die Anrainer an der sonst so friedlich vor sich hinplätschernden Wupper. Eine KI als Frühwarnsystem soll die Rettung bringen.

In Wuppertal ist der namensgebende Fluss kaum mehr als ein Rinnsal, dabei ist sein Einflussgebiet am meisten von Starkregen und Hochwassern betroffen. Es kommt vielleicht auch nicht von ungefähr, dass das Sprichwort „über die Wupper gehen“ an den Gang über den Jordan oder den mythischen Styx auf dem Weg zum Hades erinnert. Das haben sich vielleicht auch so manche Anwohner:innen gedacht, als in der Starkregennacht zum 15. Juli 2022 wieder Feuerwehr und DLRG ausrücken mussten, um sie wie in Kleineichen zu evakuieren.

Hochwasserschutzsystem 4.0

Für verlässliche Prognosen hat ein Projektkonsortium in NRW die Entwicklung eines KI-gestützten Frühwarnsystems angestoßen, für das die Landesregierung in Person der Wirtschafts- und Klimaschutzministerin Mona Neubaur 2,8 Millionen Euro an Fördergeldern bereitgestellt hat. 1,6 Millionen Euro gehen allein an den Wupperverband, der so wie Heinz Berger Maschinenbau, die Bergische Universität Wuppertal, die Bergische Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft, die Wuppertaler Stadtwerke und die Bergische Industrie- und Handelskammer Wuppertal-Remscheid-Solingen Teil des Projektkonsortiums ist.

„Das Hochwasserschutzsystem 4.0‘“, wie sich das Projekt nennt, „erkennt Gefahren präziser als etablierte Warnsysteme und kann somit Alarm schlagen, wenn Gewässer über die Ufer zu treten drohen,“ zitiert die Rheinische Post den Berger-Geschäftsführer Andreas Groß, der das Projekt maßgeblich angestoßen hat. Das Projekt selbst ist Teil der Initiative „Flagships powered by KI.NRW“ und ist in Zusammenarbeit mit dem Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW entstanden.

„Der Klimawandel wird auch bei uns in Nordrhein-Westfalen immer spürbarer, und die Auswirkungen können wie bei der Hochwasserkatastrophe im Sommer 2021 dramatisch sein“, sagt Grünen-Ministerin Neubaur. Umso wichtiger seien Warnsysteme für verlässlich Vorhersagen über drohende Hochwasserstände.

Das Projekt ‚Hochwasserschutzsystem 4.0‘ im Bergischen Land zeige, „wie künstliche Intelligenz im Ernstfall dazu beitragen kann, rechtzeitig notwendige Schutzmaßnahmen zu ergreifen und so größere Schäden an Gebäuden und Infrastruktur zu vermeiden“, so Neubaur. Langfristig würde das auch die Sicherheit der Unternehmen und die Industriestandorte in der Mittelgebirgsregion stärken, fügt sie hinzu.

Projekt heavyRAIN rüstet Straßenlaternen nach

Dass nicht nur NRW, Rheinland-Pfalz und Süddeutschland unter Starkregenereignissen leiden, zeigt die Mann-Stadt Lübeck. Die dortige Technische Hochschule (TH) ist an einem vom BMDV geförderten, städteübergreifenden Projekt mit dem bezeichnenden englischen Namen heavyRAIN beteiligt, dem sich auch Bochum, Hagen und Lüdenscheid angeschlossen haben. Und in der Hansestadt wurden in Zusammenarbeit mit der städtischen Abteilung für Straßenbaubeleuchtung 50 neu entwickelte IoT-Niederschlagssensoren an Straßenlaternen installiert. Diese erfassen über LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) in Echtzeit jeweils Regenstände, um sie für Vorhersagen an einen Algorithmus weiterzuleiten. Das Programm analysiert die Daten, um eine genaue Einschätzung der Niederschlagsmengen zu liefern. An dem Projekt maßgeblich beteiligt sind unter anderem das Bochumer Software-Unternehmen Okeanos Smart Data Solutions, das Lübecker Ingenieursbüro hydro & meteo und das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW.

Das Nachrüsten von Straßenlaternen erinnert an die Axians-Schwester Omexom, die als Basis für Smart-City-Infrastruktur solche Umrüstmaßnahmen vornimmt und dabei unter anderem auch mit Axians und anderen Tochtergesellschaften von VINCI Energies zusammenarbeitet. Axians selbst ist ein aktiver Partner vieler Smart-City-Projekte in Deutschland und Europa und unterstützt Städte und Kommunen auch bei der Digitalisierung ihrer Bürgerleistungen und Serviceangebote, wie es das Onlinezugangsgesetz (OZG) fordert.

Quelle Titelbild: Adobe Stock / trendobjects