Unsere Städte werden zunehmend von Ereignissen getroffen, die früher als Ausnahme galten: Starkregen, Überflutungen, überlastete Kanalisationen. Bundesweit wiederholen sich solche Szenen – und legen ein Paradox offen. Abwassersysteme sind für Extremfälle konzipiert, werden jedoch meist mit Durchschnittsdaten gesteuert. KI simuliert realistische Extremereignisse, bevor sie zuschlagen. Wissenschaftler vom DFKI weißen den Weg.
Die Wasserwirtschaft hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte bei Digitalisierung und Automatisierung gemacht. Sensoren erfassen Pegelstände, Modelle prognostizieren Abflüsse – alles funktioniert einwandfrei, solange Normalbetrieb herrscht. Doch historische Daten spiegeln Extremereignisse wie Starkregen nur selten wider. Messkampagnen sind kostspielig, die Ergebnisse oft nicht öffentlich zugänglich. So manövrieren Kommunen im Blindflug durch wachsende Klimarisiken – und tragen die Konsequenzen.
Generative KI-Modelle lösen dieses Datenrätsel. Sie lernen reale Verteilungen und generieren synthetische Zeitreihen, die auch seltene Extreme plausibel abbilden. Forschungsergebnisse zeigen: Solche Daten steigern die Präzision von Vorhersagemodellen deutlich. Manche erreichen mit ausschließlich KI-generierten Daten gar die Qualität realer Messreihen. Für Städte bedeutet das: Zuverlässigere Vorsorge.
Am DFKI in Kaiserslautern treibt Prof. Andreas Dengel als Geschäftsführender Direktor und Leiter des Bereichs „Smarte Daten & Wissensdienste“ diese Ansätze voran, gemeinsam mit den anderen ansässigen Forschungsbereichen. So testen Forschende KI-Systeme direkt am Abwassersystem der Stadt und knüpfen Kooperationen wie das kürzlich gestartete Transferlab mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG).
„Infrastrukturen werden für Extreme gebaut, aber mit Durchschnittsdaten betrieben. KI ermöglicht die Simulation solcher Ereignisse vorab – ein entscheidender Schritt zu klimaresistenten Städten“, so Dengel.
Dies stärkt nicht nur Hydrologie und Gewässergüte, sondern liefert auch Politik und Verwaltung handfeste Handlungsoptionen.
KI ersetzt keine Ingenieure, wohl aber fehlende Daten. Sie macht digitale Zwillinge resilienter gegen Klimastress. Die eigentliche Frage ist politischer Natur: Sollen Städte reaktiv aus Schaden lernen – oder vorausschauend aus simulierten Szenarien planen? Synthetische Daten rüsten Kommunen auch bei knappen Budgets besser aus. Im Klimawandel ist das keine Option, sondern Pflicht.