SeaCast ist ein innovatives, hochauflösendes Vorhersagesystem für das Mittelmeer, das mithilfe von KI schnellere und energieeffizientere Prognosen als herkömmliche Modelle liefert. Im Gegensatz zu bestehenden globalen KI-Modellen, die mit geringerer Auflösung arbeiten und sich primär auf Ozeandaten stützen, integriert SeaCast sowohl ozeanische als auch atmosphärische Variablen und erfasst so komplexe regionale Dynamiken . Sein graphenbasiertes neuronales Netzwerk berücksichtigt komplexe Küstenlinien und seitliche Randbedingungen und überwindet damit eine der größten Herausforderungen der regionalen Ozeanvorhersage.
Das Modell arbeitet mit einer hohen Auflösung von etwa 4 km (1/24°) , der gleichen Auflösung wie das operationelle Vorhersagesystem MedFS des CMCC-Mittelmeerraums (das mit einem Wellenmodell gekoppelt ist und die gesamte Meerestiefe abdeckt), das über den Copernicus Marine Service bereitgestellt wird , und erstellt Vorhersagen bis zu einer Tiefe von 200 Metern . Dies wird durch das Training des Modells mit CMCC-Mittelmeer-Reanalysedaten ermöglicht , die in der gleichen Auflösung vorliegen und frei über die Website von Copernicus Marine verfügbar sind .
SeaCast übertrifft das operationelle Copernicus-Modell im Standard -Vorhersagehorizont von 10 Tagen durchweg und erweitert die Vorhersagen auf 15 Tage . Die Effizienzgewinne sind bemerkenswert: Während das operationelle numerische System für die Erstellung einer 10-Tage-Vorhersage rund 70 Minuten auf 89 CPUs ( Zentraleinheiten , herkömmliche Prozessoren, die in den meisten Computern verwendet werden) benötigt, kann SeaCast eine 15-Tage-Vorhersage in etwa 20 Sekunden mit einer einzigen GPU generieren – einem hocheffizienten Prozessor, der für parallele Berechnungen entwickelt wurde und in der maschinellen Lernforschung weit verbreitet ist.
Diese Fortschritte sind entscheidend für die Ozean- und Klimaforschung. So ermöglicht beispielsweise die verbesserte Rechengeschwindigkeit von SeaCast schnelle „ Was-wäre-wenn “-Szenario-Tests und probabilistische Ensemble-Vorhersagen, bei denen mehrere Simulationen verwendet werden, um die Vorhersageunsicherheit besser abzuschätzen – wissenschaftliche Werkzeuge, die nicht nur für die Forschung, sondern auch für das Küstenmanagement und die Entscheidungsfindung von unschätzbarem Wert sind.
Genaue Ozeanvorhersagen sind für praktische Anwendungen wie Schifffahrt, Aquakultur, Umweltüberwachung und Küstenrisikomanagement unerlässlich. Die Fähigkeit von SeaCast, schnelle, zuverlässige und hochauflösende Vorhersagen zu liefern, trägt dazu bei, Auswirkungen vorherzusehen, die Planung zu optimieren und proaktive Maßnahmen im Mittelmeerraum zu unterstützen.
„Dieser Erfolg beweist, wie die Kombination von Ozeanographie, Atmosphärenwissenschaft und KI-Expertise konkrete Ergebnisse liefert und eine neue Generation regionaler Ozeanvorhersagen ermöglicht“, sagt Emanuela Clementi , Forscherin am CMCC und Mitautorin der Studie. „Die Verbindung physikalischer Erkenntnisse mit fortschrittlicher KI erlaubt es uns, die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern und gleichzeitig den Rechenaufwand drastisch zu reduzieren. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit war unerlässlich, um Probleme anzugehen, die keine der beiden Disziplinen allein lösen konnte.“
