Nutzung der Leistungsfähigkeit künstlicher Intelligenz zur Beurteilung der Auswirkungen des Klimawandels

Da der Klimawandel immer stärker voranschreitet, nehmen die Zahl und Intensität klima- und wetterbedingter Katastrophen weltweit zu. Die UN-Mitgliedsstaaten müssen dringende Maßnahmen zur Eindämmung und Anpassung entwickeln, die auf verlässlichen Klimaprognosen basieren.

Allerdings kann es schwierig sein, diese Prognosen zu erhalten. Modelle zur Beurteilung der Auswirkungen des Klimawandels – das wichtigste Mittel zur Schätzung zukünftiger klimabedingter Auswirkungen – sind komplexe Computermodelle, deren Ausführung und Interpretation spezielle Kenntnisse erfordern.

Dieses Fachwissen und die erforderlichen Computerkenntnisse sind in vielen Regionen und Gemeinden eine Seltenheit. Der Mangel an tragfähigen Folgenabschätzungen benachteiligt die Gemeinden und macht sie anfälliger für den Klimawandel.

Ein neues Bericht von UN-Wissenschaftlern ermutigt die globale Klimaschutzgemeinschaft und die UN-Mitgliedsstaaten, künstliche Intelligenz (KI) als vielversprechende Lösung für dieses Problem in Betracht zu ziehen. KI ist flexibel, rechnerisch effizient und kann in web- und cloudbasierten Diensten ausgeführt werden.

Da KI für eine Vielzahl von Anwendungen immer beliebter wird, ist es wahrscheinlich, dass schon bald mehr Menschen in der Lage sein werden, KI-Ergebnisse zu bedienen und zu interpretieren als herkömmliche Modelle zur Beurteilung der Auswirkungen des Klimawandels.

Dennoch wird KI im Bereich der Klimafolgenabschätzung noch nicht vollumfänglich genutzt. Dies motivierte die Forscher des Instituts für Wasser, Umwelt und Gesundheit der Universität der Vereinten Nationen (UNU-INWEH), die Möglichkeiten der KI zu untersuchen, indem sie eine schnelle, flexible und zuverlässige Klimafolgenabschätzung für 46 Städte in den Vereinigten Staaten durchführten.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass diese Technik herkömmliche rechen- und zeitintensive Methoden zur Beurteilung der Auswirkungen des Klimawandels auf lokaler Ebene ersetzen kann.

„KI ist ein mächtiges Werkzeug, das in nahezu allen Bereichen eingesetzt wird, von der Bilderzeugung bis hin zur Medizin. Es gibt keinen Grund, warum sie nicht auch genutzt werden kann, um die Widerstandsfähigkeit der Gesellschaft gegenüber dem Klimawandel zu stärken“, sagt Dr. Renee Obringer, wissenschaftliche Mitarbeiterin für städtische und voneinander abhängige Infrastruktursysteme am UNU-INWEH, die diese Studie leitete.

Sie berichten von Prognosen, wonach der Wasserbedarf in den 46 modellierten Städten um bis zu 15 % und der Strombedarf um bis zu 20 % steigen könnte. Städte im Mittleren Westen der USA werden wahrscheinlich einen mittleren Anstieg des Stromverbrauchs um 20 % erleben, wenn die globale Erwärmung 2,0 °C über dem vorindustriellen Niveau überschreitet. Für die Stadt Chicago entspricht dies 745.000 MWh/Monat, was dem jährlichen Stromverbrauch von über 26.000 Einwohnern Großbritanniens, 98.000 Einwohnern Indiens oder 292.000 Einwohnern Nigerias entspricht.

Was den Wasserverbrauch angeht, so ergab die Studie, dass Städte im Mittleren Westen der USA einen Anstieg von 7,5 % verzeichnen könnten, wenn die Erderwärmung 2,0 °C über dem vorindustriellen Niveau liegt. Da ein durchschnittlicher US-Haushalt über 1.100 Liter Wasser pro Tag verbraucht, würde eine Erhöhung um 7,5 % zu einem zusätzlichen Wasserverbrauch von 85 Litern pro Haushalt oder 57 Millionen Litern pro Tag für die gesamte Stadt führen. Dies entspricht fast 23 olympischen Schwimmbecken – an nur einem Tag für nur eine Stadt.

In kalifornischen Städten wird mit einem deutlichen Anstieg des Strombedarfs gerechnet, der Wasserbedarf hingegen mit relativ geringem Anstieg. In einigen Städten im Süden der USA könnte der Wasserbedarf im Sommer jedoch aufgrund der steigenden Niederschläge und Luftfeuchtigkeit aufgrund der Klimaerwärmung zurückgehen.

In ihrem Bericht zeigen die Wissenschaftler der UN-Universität, wie das Konzept der „Klimaanaloga“ genutzt werden kann, um kostengünstige und verständliche Prognosen zu erstellen. Basierend auf diesem Konzept verglichen sie jede untersuchte US-Stadt mit einer anderen nordamerikanischen Stadt, deren aktuelles Klima der besten Schätzung für das zukünftige Klima der US-Stadt entsprach.

Ihre Ergebnisse zeigen beispielsweise, dass das zukünftige Klima von New York City dem aktuellen Klima von Jonesboro, Arkansas, einer Stadt im Süden der USA, am nächsten kommt. Durch die Nutzung dieser Analogien konnten die Forscher auf komplexe Klimamodelle verzichten, was zu weiteren Verbesserungen bei der Zugänglichkeit ihres KI-Ansatzes führte.

Die Verwendung dieser Analoga ist ein neuartiger Ansatz, der den Prozess rationalisiert und insbesondere für lokale Studien zu den Auswirkungen des Klimawandels hilfreich sein kann. „Die Analoga reduzieren den Rechenaufwand des KI-Folgenabschätzungsprozesses und machen es für die Benutzer überflüssig, große, komplexe zukünftige Klimaprognosen zu erstellen. Dies ist eine ideale Möglichkeit für Länder, Regionen und Städte, Kosten und Aufwand zu minimieren, wenn ihnen das Fachwissen und die Kapazität für Klimasimulationen fehlen“, sagte Dr. Obringer.

Die Autoren machen mehrere Empfehlungen, um den Einsatz von KI bei der Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels auszuweiten, darunter die Entwicklung web- und cloudbasierter Dienste, die insbesondere in Entwicklungsländern nützlich sein können. Der Bericht warnt jedoch davor, dass KI auf qualitativ hochwertige, leicht verfügbare Daten angewiesen ist – ein Problem in vielen Teilen der Welt.

Während die Gesellschaft versucht, durch gerechte Milderungs- und Anpassungsstrategien die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel zu stärken, muss zugleich sichergestellt werden, dass die relevanten Daten und Modelle offen und frei zugänglich bleiben, damit die Gemeinschaften die Auswirkungen des Klimawandels auf ihre lokale Situation verstehen können.

„Dieser Bericht ist nur ein kleines Beispiel dafür, wie die Welt von den technologischen Innovationen der vierten industriellen Revolution profitieren kann, um die Herausforderungen in Bezug auf Gerechtigkeit und Nachhaltigkeit zu bewältigen“, sagte UNU-INWEH-Direktor Prof. Kaveh Madani.

„KI hat ihre eigenen Risiken und Grenzen, aber auch große Vorteile, die nicht außer Acht gelassen werden dürfen, insbesondere wenn es darum geht, die digitale Kluft und Ungleichheit zu überwinden. Der Mangel an Computerinfrastruktur sollte die Nationen nicht davon abhalten, angemessene Klimaschutzmaßnahmen zu ergreifen. KI kann dem globalen Süden und unterversorgten Gemeinschaften helfen, eine große Barriere zu überwinden und ihre Pläne zur Bewältigung des Klimawandels und extremer Ereignisse zu verbessern.“