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Kolumne vom Meteorologen Dominik Jung

Studie zerlegt KI-Hype: Bei Hitze, Sturm und Starkregen versagen die teuren Algorithmen

Jahre lang galten KI-Wettermodelle als die Zukunft. Eine neue Studie zeigt jetzt: Bei diesen Wetterlagen sind die alten Physik-Modelle weiterhin überlegen. Eine Wetter-Kolumne von Dominik Jung.

Drei Jahre lang dominierten Schlagzeilen über künstliche Intelligenz die Wetterbranche. Modelle aus dem Silicon Valley, aus Shenzhen und Shanghai versprachen Vorhersagen, die schneller, günstiger und in vielen Standardlagen tatsächlich präziser ausfielen als das, was die etablierten Physik-Modelle leisten.

Bei der Prognose von Extremwetterlagen haben KI-Wettermodelle oft das Nachsehen.

Erfahrene Meteorologen hatten von Anfang an einen Vorbehalt: Gut sieht eine KI im Schönwetter aus. Entscheidend ist sie aber dort, wo es um Menschenleben geht – bei den Extremen. Genau diesen Test hat sie nun bestanden, und das Ergebnis fällt ernüchternd aus. Im Mai drohen derweil schwere Regenfälle.

KI-Wettervorhersagen: Die Schwachstelle liegt im Trainingsdatensatz

Eine aktuelle Untersuchung aus Genf und Karlsruhe kommt zu einem klaren Befund: Bei Hitzewellen, Sturzfluten und Orkanböen liegen die KI-Vorhersagen systematisch unter den tatsächlichen Werten. Der Grund liegt im Konstruktionsprinzip dieser Systeme. Eine künstliche Intelligenz lernt ausschließlich aus historischen Daten. Sobald ein neuer Rekord ansteht – und im aktuellen Klimawandel ist das eher Regel als Ausnahme – stößt sie an eine unsichtbare Obergrenze.

Ein Wetterforscher fasst das treffend zusammen: Die KI rennt sich an einer Decke immer wieder den Kopf ein.“ Klassische Modelle wie das HRES vom EZMW kennen diese Decke nicht. Sie rechnen mit den Gleichungen der Atmosphärenphysik und können auch Wetterlagen abbilden, die noch nie zuvor gemessen wurden.

In Deutschland selten, aber möglich: Die faszinierendsten Wetterphänomene

Eine Superzelle am Himmel.
Superzellen gehören zu den gefährlichsten Gewitterformen in Europa und können schwere Windböen, große Hagelkörner und Tornados hervorbringen. Diese rotierenden Gewitterzellen entstehen durch extreme Temperaturunterschiede und starke Windscherung. In Deutschland treten sie besonders häufig in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen auf, wobei der rotierende Aufwind über mehrere Stunden bestehen bleiben kann. © IMAGO / Panthermedia
Katastrophale Unwetter sind in den Nachmittagsstunden über das Erzgebirge hinweg gezogen
Superzellen können durch ihre extremen rotierenden Aufwinde besonders große Hagelkörner produzieren, die teilweise Tennisballgröße erreichen. Die Eisbrocken entstehen, wenn Wassertröpfchen mehrfach im Aufwind nach oben getragen und gefroren werden. In Deutschland treten solche Extremereignisse vor allem im Sommer auf und können massive Schäden anrichten. © Bernd März/Imago
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Tornados sind in Deutschland keineswegs selten – regelmäßig ziehen die Wirbelstürme vor allem durch Nord- und Mitteldeutschland. Sie entstehen meist aus Superzellen mit rotierenden Aufwinden und haben selten eine Lebensdauer von mehr als wenigen Minuten. Besonders in den Sommermonaten steigt die Gefahr dieser Extremereignisse, die Windgeschwindigkeiten von über 200 km/h erreichen können. © IMAGO
Unwetter-Alarm in Deutschland: Sturmtief Jitka ist im Anmarsch. Der DWD warnt vor einer „ausgewachsenen Sturmlage“ am Mittwoch (24. Januar).
Orkane bezeichnen extreme Windgeschwindigkeiten ab 118 km/h (Windstärke 12 auf der Beaufort-Skala) und entstehen meist aus Sturmtiefs über dem Atlantik. Schwere Winterstürme treten statistisch etwa alle zehn Jahre auf, wobei extreme Orkane wie Lothar oder Kyrill seltener vorkommen. Die gewaltigen Windkräfte knicken Bäume wie Streichhölzer um, decken Dächer ab und verursachen regelmäßig Schäden in Milliardenhöhe. © IMAGO/Christian Ohde
Blitze über einem Wohnblock in der Nacht.
Gewitter mit intensiver Blitzaktivität treten besonders im Sommer auf, wenn warme, feuchte Luft auf kältere Luftmassen trifft. Deutschland verzeichnet jährlich mehrere Millionen Blitzeinschläge, wobei die Entladungen Spannungen von bis zu 100 Millionen Volt erreichen können. Ein einziger Blitz kann heißer als die Sonnenoberfläche werden. © Panthermedia/Imago
Nach den kühleren Tagen ist der Sommer zurück jedoch mit Abstrichen. Böenfront und Starkregen
Eine Böenfront ist ein großräumiges, linienförmiges Gewittersystem, bei dem sich an der Vorderseite ständig neue Gewitterzellen bilden und extreme geradlinige Windböen verursachen. Diese Systeme können mehrere hundert Kilometer lang werden und über Stunden andauern. In Deutschland sind solche Böenfronten zwar seltener als in den USA, können aber bei ihrem Durchzug schwere Sturmschäden in breiten Schneisen hinterlassen. © IMAGO/Bernd März
Eine so genannte „Shelf Cloud“, zu Deutsch: Böenwalze, rollt angetrieben vom starken Föhn über das Alpenvorland.
Shelf Clouds sind horizontale, walzenförmige Wolkenformationen am Rand einer herannahenden Gewitterfront. Sie markieren die Grenze zwischen kalter Gewitterluft und warmer Umgebungsluft und können sich über Dutzende Kilometer erstrecken. Das imposante Schauspiel kündigt oft heftige Unwetter mit Starkregen und Sturmböen an. © Hartl/Imago
Gewitter vom 05.09.2025 bei Hövel Fallstreifen (Virga) im Sonnenuntergang
Fallstreifen, auch Virga genannt, bezeichnet Niederschlag, der aus einer Wolke fällt, aber den Boden nicht erreicht. Die Regentropfen oder Schneeflocken verdunsten in trockener Luft unterhalb der Wolke und hinterlassen charakteristische, vorhangähnliche Schleppen am Himmel. Dieses eindrucksvolle Wetterphänomen ist besonders an heißen Sommertagen zu beobachten und zeigt sehr trockene Luftschichten an. © IMAGO/Chantal Anders
Koeln, Deutschland, 14.07.2021: Der Rheinboulevard in Köln Deutz ist durch das Hochwasser des Rheins überschwemmt. Hoch
Extremer Dauerregen lässt Flüsse wie Elbe, Rhein oder Donau regelmäßig über die Ufer treten. Die Wassermassen können ganze Ortschaften unter Wasser setzen und verursachen Schäden in Milliardenhöhe. Solche Hochwasserereignisse werden durch den Klimawandel voraussichtlich häufiger und intensiver. © Juergen Schwarz via www.imago-images.de
Wellen prallen auf Steine entlang der Ostseeküste.
Bei Sturmtiefs in Kombination mit Springflut kann es an Nord- und Ostsee zu gefährlichen Sturmfluten kommen. Meterhohe Wellen bedrohen Küstenregionen und Inseln, wobei der Wasserstand mehrere Meter über dem normalen Hochwasser liegen kann. Historische Sturmfluten haben in Norddeutschland immer wieder zu Katastrophen geführt. © IMAGO / Susanne Hübner
Starkregen auf der Autobahn
Starkregen: Wenn innerhalb kürzester Zeit extreme Niederschlagsmengen fallen, können Kanalisationen die Wassermassen nicht mehr aufnehmen. Besonders in urbanen Gebieten führt dies zu gefährlichen Situationen, bei denen Straßen zu reißenden Flüssen werden. Keller werden überflutet, parkende Autos weggespült und Unterführungen zu tödlichen Fallen. © Wolfgang Maria Weber/Imago
Staubteufel auf einer Baustelle in Essen.
Staubteufel, auch Kleintromben genannt, sind kleine Wirbelwinde, die besonders an heißen Sommertagen über trockenen, offenen Flächen wie Baustellen, Feldern oder Parkplätzen entstehen. Im Gegensatz zu Tornados stehen sie nicht in Verbindung mit Gewitterwolken, sondern bilden sich durch aufsteigende heiße Luftblasen am Boden. In Deutschland treten wahrscheinlich Hunderte bis Tausende dieser meist harmlosen Staubwirbel pro Jahr auf, die nur wenige Sekunden bis mehrere Minuten bestehen bleiben. © Gottfried Czepluch/IMAGO
Mammatus Wolken ein seltenes Naturschauspiel ziehen am Dienstag 21 10 2014 über Saarbrücken
Mammatus-Wolken: Diese spektakulären, beutelförmigen Wolkenformationen entstehen, wenn kalte Luft aus dem Gewitteramboss nach unten sinkt und sich dabei charakteristische Säcke bilden. Mammatus-Wolken sind oft ein Zeichen für besonders intensive Gewitter und können über mehrere Stunden am Himmel sichtbar bleiben. Der Anblick wirkt surreal und fast außerirdisch. © IMAGO
Eine unheimliche Lichtstimmung: Eine Sahara-Staubwolke verdunkelt den Himmel über München.
Sahara-Staub über Deutschland: Wenn warme Luftmassen aus Nordafrika nach Mitteleuropa strömen, transportieren sie mineralischen Sahara-Staub über tausende Kilometer mit. Der Staub legt sich wie ein Filter vor die Sonne und erzeugt spektakuläre orangefarbene bis rötliche Lichtstimmungen. Gleichzeitig wirkt der Himmel häufig milchig oder leicht getrübt, selbst wenn kaum Wolken vorhanden sind.  © IMAGO/Rolf Poss
Sahara-Staub auf einem schwarzen Auto im Frühling 2022 im Siegerland. (Archivfoto)
Das Phänomen „Blutregen“ entsteht, wenn Regentropfen sich während einer Saharastaub-Welle mit den feinen Partikeln vermischen. Die Niederschläge hinterlassen charakteristische rotbraune Schlieren auf Autos, Fenstern und Gartenmöbeln. Dieser Effekt tritt mehrmals jährlich in Deutschland auf und ist ein beeindruckendes Zeichen für den atmosphärischen Ferntransport von Partikeln. © Rene Traut/Imago
Massiver Eisregen hat in Bayern und hier vor allem in Oberfranken zu zahlreichen Problemen geführt. Auf einigen Strecken
Eisregen entsteht, wenn unterkühlte Regentropfen auf gefrorenen Boden oder kalte Oberflächen treffen und dort sofort gefrieren. Straßen verwandeln sich in lebensgefährliche Eisflächen, Bäume werden von zentimeterdicken Eispanzern überzogen. Besonders im Winter sorgt dieses Wetterphänomen für zahlreiche Unfälle und kann ganze Regionen zum Erliegen bringen. © IMAGO / Bernd März
Der Winter hat Bayern bereits fest im Griff. Bald soll es aber neuen Schnee und noch niedrigere Temperaturen geben. (Symbolbild)
Wenn Schnee und Sturm zusammentreffen, wird es dramatisch: Schneestürme mit Windgeschwindigkeiten ab 75 km/h und meterhohen Verwehungen sind in Deutschland selten – schwere Ereignisse wie 1978/79 oder 2010 ereignen sich nur alle 10 bis 20 Jahre. Die meisten Winterstürme vom Atlantik bringen Regen statt Schnee, doch bei polarer Kaltluft kann die Sicht binnen Minuten auf wenige Meter sinken. Die extremste Steigerung, der Blizzard mit besonders starken Winden und extrem eingeschränkter Sicht, tritt hierzulande nur äußerst selten auf. © IMAGO / Anadolu Agency
Rissiger, ausgetrockneter Boden, wasserloser Forggensee im Frühling,, dahinter Tegelbergmassiv und Säuling,
Hitzewelle mit Trockenrissen: Längere Hitzeperioden mit Temperaturen über 35 Grad lassen den Boden austrocknen und aufbrechen. Tiefe Risse entstehen, wenn dem Erdreich das Wasser entzogen wird und es schrumpft. Landwirtschaftliche Flächen leiden massiv unter der Dürre, Ernten fallen aus und die Waldbrandgefahr steigt extrem. © IMAGO/Walter G. Allgöwer
Halo-Erscheinung mit Zirkumzenitalbogen und Nebensonnen auf dem Weg zum Fichtelberg am Hotel Sachs.
Halos um die Sonne entstehen, wenn Sonnenlicht an Eiskristallen in hohen Cirrus-Wolken gebrochen und reflektiert wird. Der häufigste Effekt ist ein leuchtender 22-Grad-Ring um die Sonne, seltener treten auch sogenannte Nebensonnen auf. In Kombination mit anderen atmosphärischen Bedingungen können komplexe Lichtmuster am Himmel entstehen. © Hanke / IMAGO
Polarlichter über Baden-Württemberg.
Bei starken Sonnenstürmen können Polarlichter ausnahmsweise auch in Mitteleuropa sichtbar werden. Geladene Teilchen der Sonne interagieren mit der Erdatmosphäre und erzeugen grüne, violette oder rote Lichterscheinungen am Nachthimmel. Polarlichter sind streng genommen kein Wetterphänomen, sondern ein geophysikalisches Phänomen durch Sonnenaktivität. In Deutschland ist dies ein extrem seltenes Ereignis, das nur bei besonders starker Sonnenaktivität auftritt.  © IMAGO/Alexander Wolf

Systematische Unterschätzung bis zu zehn Tage

Die Zahlen der Studie sind eindeutig. Bei extremen Temperaturen und Windgeschwindigkeiten unterschätzten die geprüften KI-Modelle die zu erwartenden Werte bis zu zehn Tage im Voraus. Übertragen auf den Alltag bedeutet das: Wer im Sommer eine reine KI-Prognose nutzt, plant zu niedrige Hitze ein.

Wer im Winter darauf vertraut, kalkuliert mit zu schwachen Sturmwarnungen. Im Warndienst, der über die Vorbereitung von Rettungskräften und Bevölkerung entscheidet, ist eine solche Unterschätzung nicht nur ärgerlich, sondern hochgefährlich.

Wettervorhersagen der Zukunft: Physik-Modelle bleiben das Rückgrat

Die Konsequenz aus der Studie ist deutlich: Im operativen Wetterdienst sind die alten, rechenintensiven Physik-Modelle weiterhin unverzichtbar. Sie liefern die Sicherheit, die ein KI-System derzeit prinzipbedingt nicht bieten kann – die Fähigkeit, auch Wetterlagen jenseits aller bisherigen Erfahrungswerte zu rechnen.

Mit jedem neuen Klimarekord steigt die Bedeutung dieser Eigenschaft. Die KI bleibt ein wertvolles Werkzeug für die Standardvorhersage. Bei den Extremen, die in den kommenden Jahren häufiger und stärker werden, führt jedoch kein Weg an Erfahrung, Atmosphärenphysik und dem geschulten Blick des Meteorologen vorbei.

Rubriklistenbild: © IMAGO / Anadolu Agency

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