Resiliente Versorgungsinfrastruktur und Warenströme im Kontext küstennaher Extremwetterereignisse
RESIKOAST
Der Klimawandel stellt die Nord- und Ostseeküsten wie auch die angrenzenden Regionen vor neue Herausforderungen. Neben einem prognostizierten Anstieg des Meeresspiegels rechnen Klimaforscher mit einer zunehmenden Anzahl an Extremwetterereignissen wie Sturmfluten, Stürmen oder Starkregen. Um diesen Gefahren adäquat begegnen zu können, ist es unerlässlich, die Resilienz der Küstenregionen zu stärken.
Das DLR-Projekt RESIKOAST entwickelt Strategien für eine langfristige Adaption an sich ändernde Klimabedingungen und Werkzeuge, die eine frühzeitige Erkennung der eintretenden Risiken ermöglichen. In dem Projekt arbeiten zehn DLR-Institute mit Modellregionen im Küstenbereich und mit nationalen Ämtern und Einrichtungen im Bereich der Infrastruktur, des Klimaschutzes und der Wettervorhersage zusammen.
Das Institut für Softwaretechnologie entwickelt und nutzt in RESIKOAST KI-Methoden, um eine frühzeitige Erkennung von Risiken im Küstenbereich von Nord- und Ostsee zu ermöglichen. Hierfür werden große Erdbeobachtungsdatensätze auf Großrechnern analysiert. Die Herausforderungen für uns liegen einerseits in der Größe der zu betrachtenden Datenmengen und andererseits in der Bewertung von detektierten Auffälligkeiten auf ihr Risiko. Im Küstenbereich gibt es viele natürliche Veränderungen, die aber keine Gefährdung für die Anwohner darstellen.
Zur Detektion von Anomalien nutzen wir zwei unterschiedliche Ansätze. Einerseits klassische Techniken aus dem Bereich der dichtebasierten Anomaliedetektion und andererseits moderne tiefe neuronale Netze auf Basis von Autoencodern oder Vision Transformern. Durch den kombinierten Einsatz unterschiedlicher Methoden lassen sich die Robustheit und Zuverlässigkeit der Vorhersage verbessern und falsch positive Detektion vermeiden. Für die schnelle und effiziente Verarbeitung der riesigen Datenmengen wird das vom Institut mitentwickelte hochparallele Helmholtz Analytics Toolkit (Heat) eingesetzt.
Detektion von Anomalien im Projekt RESIKOAST (Resiliente Versorgungsinfrastruktur und Warenströme im Kontext küstennaher Extremwetterereignisse)
Detektion von Anomalien mithilfe von KI an der Küste der Ostseeinsel Fehmarn am 7. Dezember 2020. Die detektierten Anomalien an der Küste wurden im Bild rot eingefärbt.
W. Koslow, K. Rack, A. Rüttgers, L. Dell’Amore, P. Rizzoli. "Artifact dection in SAR images with AI methods”, Accepted for publication at EUSAR 2024 conference (2024)
