Fortschrittliche Wettervorhersage für militärische Planung

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die präzise Vorhersage von Wetterbedingungen spielt eine entscheidende Rolle in der militärischen Planung. Dank der innovativen Entwicklungen des Nationalen Zentrums für Atmosphärenforschung (NCAR) der National Science Foundation (NSF) können US-Militärplaner nun auf ein hochentwickeltes System zugreifen, das detaillierte Wetterprognosen in halben Meilen Schritten weltweit ermöglicht.

Die Fähigkeit, Wetterbedingungen präzise vorherzusagen, ist für militärische Operationen von entscheidender Bedeutung. Das Global Climatology Analysis Tool (GCAT), entwickelt von Wissenschaftlern des Nationalen Zentrums für Atmosphärenforschung (NCAR) der National Science Foundation (NSF), bietet den US-Militärplanern ein leistungsstarkes Werkzeug, um detaillierte atmosphärische Bedingungen Wochen oder Monate im Voraus vorherzusagen. Diese Technologie ermöglicht es, sowohl Truppen als auch Zivilisten vor potenziellen Gefahren durch in die Atmosphäre freigesetzte Toxine zu schützen.

Das GCAT-System nutzt 30 Jahre an globalen Beobachtungen und Simulationen, die von einigen der fortschrittlichsten Wetter- und Klimamodelle der Nation stammen. In den letzten Jahren haben die Wissenschaftler spezialisierte maschinelle Lerntechniken integriert, die es dem System ermöglichen, in Notfällen schnell Simulationen zu generieren, während weniger Rechenleistung benötigt wird.

Stefano Alessandrini, ein führender Wissenschaftler bei NSF NCAR, betont die Bedeutung von Wetterinformationen für den Erfolg militärischer Operationen. Durch das detaillierte Wissen über atmosphärische Bedingungen an jedem Punkt der Erde erhalten militärische Kommandanten einen wichtigen Vorteil. GCAT ist eines von mehreren bemerkenswerten Projekten, die NSF NCAR für das Pentagon durchgeführt hat, darunter auch die Verbesserung der Vorhersagen an Testgeländen der US-Armee und die Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Space Force-Infrastruktur gegen Wetter- und Klimagefahren.

Die Geschichte zeigt, dass Wetter schon immer einen Einfluss auf militärische Operationen hatte. Ein berühmtes Beispiel ist die erfolgreiche Evakuierung der Kontinentalarmee von George Washington im Jahr 1776, die durch einen “göttlichen Nebel” ermöglicht wurde. Heute, Jahrhunderte später, bietet GCAT eine beispiellose Genauigkeit und Detailtiefe in der Wettervorhersage, die auf einer massiven Datenbank von 30 Jahren weltweiter Beobachtungen basiert.

Um die Lücken in den Beobachtungen zu schließen und lokale Vorhersagen zu liefern, verwenden die Wissenschaftler das Weather Research and Forecasting (WRF) Modell, das lokale und regionale atmosphärische Bedingungen simuliert. Durch statistische Techniken, bekannt als “Downscaling”, können sie hochlokalisierte Wetterbedingungen ableiten. Diese Methode ermöglicht es, die wahrscheinlichsten atmosphärischen Bedingungen rund um die Uhr für jeden Quadratkilometer der Welt zu erfassen.

Zusätzlich zu Temperatur und Niederschlag schätzt das System auch Variablen wie Luftfeuchtigkeit, horizontale und vertikale Winde, Turbulenzen und Strahlungsflüsse. Diese Informationen sind entscheidend für spezialisierte militärische Anwendungen oder die Projektion der Bewegung toxischer Wolken. In den letzten Jahren hat das Forschungsteam auch ein spezialisiertes saisonales Vorhersagesystem implementiert, das auf einem Ensemble von Simulationen basiert und aktuelle ozean-atmosphärische Muster wie El Niño und La Niña berücksichtigt.

Um die Effizienz des Modells zu steigern, haben Alessandrini und sein Team eine maschinelle Lerntechnik namens selbstorganisierende Karten integriert. Diese Technik ermöglicht es, typische Tage aus 30 Jahren meteorologischer Aufzeichnungen zu extrahieren und mit der Wahrscheinlichkeit bestimmter atmosphärischer Variablen zu verknüpfen. Diese Methode ermöglicht es, Simulationen nur für jene Tage durchzuführen, die unter eine bestimmte Klassifikation fallen, anstatt den gesamten 30-jährigen meteorologischen Datensatz zu verwenden.

GCAT ist nur eines von mehreren Projekten, die NSF NCAR für das US-Militär durchführt. Dazu gehört auch ein System zur schnellen Verfolgung der Freisetzung von Lufttoxinen, das von der Defense Threat Reduction Agency finanziert wird. Dieses System verwendet inverse Computersimulationen, um die Quelle eines hypothetischen Toxins fast augenblicklich zu lokalisieren. Eine langjährige Zusammenarbeit mit der US-Armee zielt darauf ab, die Vorhersagen an Testgeländen zu verbessern und die Widerstandsfähigkeit der Space Force-Infrastruktur gegen Wetter- und Klimagefahren zu erhöhen.

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