KI-Systeme sagen Staubstürme in Asien mit höherer Genauigkeit voraus

Der Frühling gilt weltweit als schöne Jahreszeit, doch viele asiatische Länder stehen jedes Jahr im Frühling vor dem Problem von Staubstürmen. Im März waren einige Gebiete Chinas von demselben Problem betroffen, als den dort lebenden Menschen geraten wurde, nicht nach draußen zu gehen, da starke Winde mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Kilometern pro Stunde wehen würden.

Zuerst wurde Innere Mongolei in China von dem Staubsturm betroffen, gefolgt von Peking, wo eine Warnung herausgegeben wurde, die Fenster geschlossen zu halten und drinnen zu bleiben, als der Staub nach dem Durchziehen durch die Ebenen der Inneren Mongolei Chinas und einiger Gebiete der Mongolei die Stadt erreichte. In vielen Fällen sank die Sichtweite während der Stürme auf weniger als 90 Meter, als der Himmel gelb und düster wurde.

Chinesische Meteorologen und Wissenschaftler haben im Laufe der Jahre, beginnend in den 1990er Jahren, einige Prognosesysteme entwickelt. Doch sie intensivieren ihre Bemühungen, ein besseres Verständnis und genauere Informationen darüber zu erhalten, wo der Staub zunächst aufgenommen wird, in welcher Menge und wie er sich auf der Route verändert, während der Sturm von einem Gebiet zum anderen zieht. Die Systeme, auf die sie sich stützen, sind nicht ohne eigene Fehler, wie alle Systeme.

Asiatische Forscher und Wissenschaftler nutzen Klimamodellierung und nun künstliche Intelligenz, um bessere Schätzungen und Vorhersagen für dieses Phänomen zu erhalten, dem sie jedes Jahr gegenüberstehen. Diese klimatischen Bedingungen haben wirtschaftliche Konsequenzen, und mit besseren Vorhersagen könnten jedes Jahr Millionen von Dollar eingespart werden. Es wird geschätzt, dass die Verluste in nur einem Quartal mehr als 4 Millionen Dollar erreichen können, einschließlich Schäden an der Infrastruktur, Farmen und Wohneinheiten.

Ursachen, Quellen und Folgen

Die Sahara in Afrika, die größte Wüste der Welt, ist auch die größte Quelle für Sand für diese Stürme. In Asien ist die Wüste Gobi eine der größten Quellen, die teilweise in der Mongolei und teilweise in China liegt. Jetzt arbeiten Wissenschaftler an Lösungen zur Vorhersage von Sandstürmen, die auf künstlicher Intelligenz basieren. Chinesische Forscher verfügen bereits über bedeutende Daten über Sandstürme, die sie für die Vorhersage nutzen, und zwar durch Satelliten und Bodenbeobachtungszentren sowie Daten aus Simulationsmodellen verschiedener Arten.

Wenn schnelle Winde über trockene Gebiete wehen, heben sie Staubpartikel vom Boden in die Luft, manchmal bis zu 1500 Meter hoch, und transportieren sie von einem Gebiet in ein anderes. Laut Experten kann die schnell bewegende Kombination aus Staub und Luft quite weite Strecken zurücklegen. Sie nehmen auch Bakterien und Metallpartikel, die toxisch sind, zusammen mit dem Staub mit; diese Kombination ist sehr schädlich für die Gesundheit der Menschen und auch für die Umwelt.

Während dieser Stürme steigen die Sterberaten nicht nur durch windbedingte Unfälle, sondern auch durch Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen. Todesfälle durch Herz-Kreislauf-Probleme nehmen um 25 % zu, und diejenigen durch Atemwegsprobleme nehmen um 18 % zu.

Es gibt auch klimatische Kosten für diese Staubstürme; Schätzungen zufolge reduzieren sie die Wasser- und Bodenernährung, was zu niedrigeren Ernteerträgen führen könnte. Die Mongolei schätzt eine Reduzierung der Ernteerträge um 24 % durch diese Stürme. Global sind jedes Jahr 334 Millionen Menschen von Sandstürmen betroffen.

KI-Systeme zur Vorhersage von Staubstürmen

Chinesische KI-Systeme können Staubstürme in 13 Ländern Asiens, einschließlich China, Tadschikistan und Pakistan, 12 Stunden früher und stündlich vorhersagen. Als sie letztes Jahr mit Tests begannen, zeigten KI-basierte Systeme bessere Ergebnisse im Vergleich zu nicht-KI-basierten Systemen, mit 13 % weniger Fehlern. Forscher arbeiten auch daran, diese Systeme in mobile Apps zu integrieren, damit die Öffentlichkeit rechtzeitige Staubsturmvorhersagen und Warnungen erhalten.

Chinesische Wissenschaftler haben auch ein System namens DAPS (Dust Assimilation and Prediction System) entwickelt. Dieses System kann Vorhersagen für 48 Stunden liefern. Das System nutzt Datenassimilation, bei diesem Prozess werden Beobachtungsdaten mit KI-Modell-Berechnungen für die Genauigkeit der Vorhersagen integriert. Dieses System macht den Prozess fast automatisch. Deep-Learning-Algorithmen werden für Vorhersagen verwendet, indem Verzerrungen in den Beobachtungsdaten entfernt werden. Das System ist hilfreich bei der Bereitstellung von Vorhersagen für China, Mongolei, Japan, Südkorea und auch Nordkorea, mit Details dazu, wie dicht der Sturm sein könnte und wie sich der Staub über verschiedene Gebiete ausbreiten wird.

Der Klimawandel spielt ebenfalls eine Rolle bei der Verschlechterung der Wetterbedingungen, aber die arktische Verstärkung, die die Windzirkulationsmuster verändert und ein meteorologisches Phänomen darstellt, hat die Staubmengen in Süd- und Westasien reduziert. Dasselbe Phänomen hat die Staubbedingungen in Pakistan verschärft, wo Karachi und Lahore, zwei seiner größten Städte, unter einer Verschlechterung der Luftqualität leiden, die oft zu den giftigsten und in den Top zehn weltweit zählt.

Baumpflanzungen spielen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Wüstenbildung, die die Hauptursache für Staubstürme ist. Es wird übereinstimmend anerkannt, dass Staubstürme meist abgelegene Gebiete mit weniger Entwicklung betreffen. Die Bemühungen zur Bekämpfung der Wüstenbildung müssen mit staatlicher Unterstützung verbessert werden, um die Auswirkungen der Stürme zu reduzieren und die Staubmengen zu verringern, zusammen mit technologischen Fortschritten.