KI warnt anhand von Schallwellen vor Tsunamis

Mit Unterwassermikrofonen und KI-Software haben Forscher der University of California in Los Angeles und der Cardiff University ein Tsunami-Frühwarnsystem entwickelt. Es soll schneller und zuverlässiger sein als die bisher eingesetzten Versionen. Es beruht darauf, dass Unterwasserbeben als Auslöser von Springfluten, Schallwellen erzeugen, die sich im Wasser etwa sechsmal schneller ausbreiten als die Energie des Wassers selbst. Dies führt in flachen Küstengewässern zu gewaltigen Wellen.

Signatur von Atombombentests

“Die Schallwellen enthalten Informationen über den Ausgangsort. Sie können an entfernten Orten, sogar Tausende von Kilometern von der Quelle entfernt, aufgezeichnet werden. Die Ableitung analytischer Lösungen für das Druckfeld ist ein Schlüsselfaktor in der Echtzeitanalyse”, sagt Usama Kadri, Mathematiker und Ingenieurswissenschaftler in Cardiff. Unterwassermikrofone, auch Hydrophone genannt, sind in großer Zahl weltweit installiert, um Atombombentests zu erfassen.

Das Zentrum des Erdbebens wird mithilfe der Triangulation von mindestens drei Mikrofonen ermittelt. KI-Algorithmen ermitteln daraus die Stärke des Bebens und die auf das Wasser übertragene Energie, die entscheidend für die Bildung eines Tsunamis ist. Denn nicht jedes Seebeben löst eine katastrophale Flutwelle aus. Die Erfassung der Schallwellen verringert zudem die Zahl der Fehlalarme, heißt es.

KI identifiziert Tsunamigefahr

Die Forscher haben ihren Algorithmus anhand von früher erfassten Schalldaten getestet und dabei festgestellt, dass dieser die Erdbebenparameter fast augenblicklich mit geringem Rechenaufwand beschreibt. Die Ingenieure haben daraufhin das Modell verbessert, indem sie zusätzliche Informationen einbezogen, um die Genauigkeit der Tsunami-Charakterisierung zu erhöhen.

Die Arbeit zur Vorhersage des Tsunami-Risikos ist Teil eines größeren Projekts zur Verbesserung von Gefahrenwarnsystemen. Die Tsunami-Klassifizierung ist ein Backend-Aspekt einer Software, die die Sicherheit von Offshore-Plattformen und Schiffen verbessern kann.

In besonders gefährdeten Regionen wie dem Indischen Ozean sind bereits zahlreiche Sensoren installiert, die die Ausbreitung von Erdbebenwellen, Wellenbewegungen und Wasserpegel an den Küsten aufzeichnen. Die Vorwarnzeit liegt jedoch lediglich im Bereich von einigen Minuten, was für wirkungsvolle Evakuierungsmaßnahmen meist nicht ausreicht.