Nieuw AI-model voorspelt wolken beter dan bestaande weersystemen
Je kijkt weleens naar de lucht en probeert in te schatten of het gaat regenen. Meteorologen doen dat op grote schaal, met satellieten en computermodellen. Maar wolken zijn lastig te voorspellen, vooral als het gaat om buien en onweer die snel ontstaan. Een groep onderzoekers heeft nu een nieuw AI-model ontwikkeld dat daar verandering in kan brengen.
Wolken bepalen veel meer dan alleen of je een paraplu nodig hebt. Ze zijn belangrijk voor vliegverkeer, voor het voorspellen van zware stormen, en voor zonne-energie. Zonnepanelen leveren immers minder op als er onverwacht wolken voor de zon schuiven. Toch zijn wolken notoir moeilijk te voorspellen, omdat ze ontstaan door processen die zich afspelen op heel verschillende schalen: van een paar minuten tot dagen, en van enkele kilometers tot duizenden kilometers.
De bestaande methodes hebben allemaal hun beperkingen. Traditionele weermodellen (numerieke weersvoorspelling, oftewel het doorrekenen van natuurkundige wetten in een supercomputer) zijn vaak te grof voor lokale buien. Simpele extrapolatiemethodes, waarbij je een bewegend wolkendek gewoon doortrekt in de tijd, werken alleen kort. En eerdere AI-modellen waren beperkt in nauwkeurigheid, gebied, of hoe vaak ze een voorspelling konden maken.
Het nieuwe model heet DOP+. Het is getraind op infraroodbeelden van de GOES-East satelliet, die continu de temperatuur van wolkentoppen meet boven een gebied van ongeveer 100 miljoen vierkante kilometer. Dat is grofweg een vijfde van het hele aardoppervlak, en omvat tropische gebieden, gematigde streken en oceanen. Het model voorspelt elke 10 minuten hoe de wolken zich verder ontwikkelen, tot 6 uur vooruit.
Uit de tests blijkt dat DOP+ beter presteert dan drie andere methodes: gewoon aannemen dat het weer hetzelfde blijft (persistentie), de klassieke grootschalige weermodellen, en een eerdere, eenvoudigere versie van hetzelfde AI-systeem. Het model scoorde beter op twee technische maatstaven voor nauwkeurigheid. Opvallend is dat DOP+ ook de fijne details van onweersbuien, de zogeheten convectieve structuur, nog 2 tot 3 uur vooruit goed weet te behouden. Dat is precies het tijdvenster waarin dit soort voorspellingen voor mensen het nuttigst is, bijvoorbeeld om te weten of een bui er over een uur al is.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is één onderzoek van één onderzoeksteam, nog niet breed getoetst door de rest van de wetenschap. Het model werkt nu op een vijfde van de aarde, niet wereldwijd. Het is ook geen kant-en-klaar systeem dat morgen je weerbericht vervangt: het is een technische stap die laat zien dat het mogelijk is. De onderzoekers noemen het zelf een fundament voor toekomstige wereldwijde toepassingen, niet het eindresultaat.
Voor de praktijk kan dit soort technologie op termijn betekenen dat weerwaarschuwingen voor buien en onweer preciezer worden, en dat zonne-energiebedrijven beter kunnen inschatten wanneer hun panelen minder opleveren. Maar dat vraagt nog wel vervolgonderzoek, bijvoorbeeld om het model wereldwijd te laten werken en te testen in de praktijk.
Bron: GOES-East full-disk AI nowcasting of cloud evolution in observation space