Het onvoorspelbare voorspellen: AI in strijd tegen overstromingen
Twee experts van SAS leggen uit hoe AI wordt ingezet tijdens overstromingen.
Published on December 16, 2024
Alles wat nieuw is, is razend interessant! Dat is het motto van onze DATA+ expert Elcke Vels. Ze schrijft verhalen over AI en hoe dat onze maatschappij beïnvloedt, heeft een serie over cyber security en interviewt Nederlandse innovatie maestro’s. Ook onderzoekt ze in haar ‘What if…’ column intrigerende scenario's die afwijken van de status quo.
Door klimaatverandering komen overstromingen wereldwijd steeds vaker voor. Ze hebben steeds vaker verwoestende gevolgen in landen als Spanje, Zwitserland en de Verenigde Staten. Nauwkeurige voorspellingen en tijdige waarschuwingen kunnen levens redden, en AI wordt daarbij steeds belangrijker. Experts Katy Salamati en Remi Verdiesen van SAS, een toonaangevend bedrijf op het gebied van AI en geavanceerde analyse, leggen uit hoe AI overstromingsbeheer verbetert.
In oktober werden de straten van Spanje overspoeld. Drijvende auto's, en reddingswerkers die touwen gebruikten om bewoners uit een modderstroom te redden: het waren trieste beelden. De overstromingen in de regio Valencia eisten meer dan 200 levens. Deze tragedie staat niet op zichzelf. De effecten van klimaatverandering worden steeds duidelijker. Vergelijkbare gebeurtenissen in Europa, zoals in Duitsland en België in 2021, onderstrepen ook de toenemende dreiging van natuurrampen.
De cruciale rol van AI in overstromingsbeheer
In het verleden was het bijna onmogelijk om te voorspellen waar en wanneer overstromingen zouden plaatsvinden. We waren grotendeels afhankelijk van meldingen van bewoners van het gebied. Tegenwoordig krijgen we echter steeds meer controle dankzij geavanceerde AI-systemen, simulaties en IoT-oplossingen. Deze technologieën maken nauwkeurigere voorspellingen mogelijk, legt Katy Salamati uit. Ze heeft een PhD in civiele techniek en is adjunct-assistent professor aan de North Carolina State University. Salamati leidt ook de ontwikkeling van IoT-oplossingen voor overheid en infrastructuur bij SAS, waaronder de SAS Flood-oplossing.
“Er zijn drie hoofdfasen waarin AI een rol kan spelen”, legt ze uit. “Voordat natuurrampen plaatsvinden, helpt AI ons om ze beter te voorspellen en ons erop voor te bereiden; tijdens de gebeurtenissen maakt het effectievere reacties mogelijk door betere coördinatie, optimalisatie van middelen en snellere reacties; en na de rampen stelt AI ons in staat om beter te plannen."
Vooral AI-gebaseerde simulaties zijn zeer waardevol. Verdiesen, een onderzoeksstagiaire bij SAS, gespecialiseerd in extreme neerslagpatronen: “Extreme weersomstandigheden zijn zeldzaam, waardoor ze moeilijk te bestuderen zijn via traditionele observatie. Er zijn simpelweg niet veel historische gegevens beschikbaar.” Hij legt echter uit dat AI en machine learning deze leemte kunnen opvullen. “Met behulp van geavanceerde modelleringstechnieken kan AI deze schaarse momenten genereren en simuleren, waardoor waardevolle inzichten worden verkregen in hoe dergelijke gebeurtenissen zich onder verschillende omstandigheden zouden kunnen ontvouwen. Dit is cruciaal voor het verbeteren van voorbereidings- en responsstrategieën.”
Recente vooruitgang in AI
Er komen steeds meer gegevens beschikbaar en daardoor ontwikkelt AI zich ook steeds sneller. Salamati: “Toegang tot zowel realtime sensorgegevens als historische informatie is cruciaal voor het trainen van AI-modellen en het verbeteren van hun nauwkeurigheid. Naarmate er meer gegevens worden gegenereerd en opgeslagen - vooral via IoT-sensoren - worden AI en machine learning-algoritmen beter in het voorspellen van toekomstige gebeurtenissen.” Maar, voegt ze daar als kritische noot aan toe, ”echt zeker weten doen we nooit. De toekomst wordt ook vormgegeven door onvoorziene externe factoren.”
Het succesverhaal van North Carolina
Wereldwijd wordt steeds duidelijker hoe AI overstromingsvoorspellings- en beheersystemen kan transformeren. Een goed voorbeeld is de stad Cary, North Carolina, die haar aanpak heeft veranderd. North Carolina heeft regelmatig te maken met overstromingen, voornamelijk als gevolg van orkanen en tropische stormen. Cary maakt nu gebruik van geavanceerde analyses van SAS en de IoT-mogelijkheden van Microsoft om gegevens uit verschillende bronnen te consolideren, waardoor proactief en voorspellend kan worden gereageerd op overstromingen.
Van oudsher was het overstromingsbeheer van Cary afhankelijk van handmatige processen en burgerrapporten. “Nu bieden geïntegreerde sensoren en cloud-gebaseerde analyses real-time inzichten in rivierniveaus, regenval en stormwaterdynamiek. Dit uniforme systeem zorgt voor tijdige besluitvorming en snelle actie om burgers en eigendommen te beschermen”, aldus Salamati.
Hoe Nederland AI inzet voor overstromingspreventie
In Nederland werkt Rijkswaterstaat samen met SAS om de functionaliteit van kritieke infrastructuur te verbeteren. Rijkswaterstaat gebruikt bijvoorbeeld SAS Viya. Dat zijn gegevens van duizenden sensoren die in het hele land zijn geïnstalleerd. Deze sensoren monitoren waterniveaus, structurele integriteit en andere belangrijke indicatoren, waardoor geavanceerde detectie van afwijkingen mogelijk is.
Hoewel het platform zich niet uitsluitend richt op het voorspellen van overstromingen, speelt het een essentiële rol in het beschermen van het uitgebreide Nederlandse netwerk van dijken, bruggen en waterwegen.
Uitdagingen overwinnen
In veel opzichten is AI dus bruikbaar tijdens overstromingen. Er blijven echter belangrijke uitdagingen. Verdiesen: “Traditionele AI-modellen gaan vaak voorbij aan de veranderende dynamiek van klimaatverandering, zoals de toegenomen capaciteit van warmere lucht om vocht vast te houden in convectieve wolken, wat leidt tot intensere regenval. Het integreren van deze principes in modellen maakt betere voorspellingen mogelijk."
Tot slot, hoewel AI en machine learning zeker waardevolle hulpmiddelen zijn, blijft efficiënte communicatie van cruciaal belang. De recente gebeurtenissen in Spanje onderstrepen dit punt: ondanks dat de storm accuraat was voorspeld, zorgde het ontbreken van gedeelde informatie met lokale overheden voor een gebrekkige voorbereiding.
Salamati concludeert dat er nog genoeg te overwinnen valt. “Uiteindelijk kunnen we ons zo beter voorbereiden op toekomstige overstromingen, waardoor we mogelijk levens kunnen redden en schade voorkomen.”
Overstromingen in Europa: innovaties tegen klimaatverandering
“De omvang van deze gebeurtenissen is ongekend”, zegt Niko Wanders, docent hydrologie aan de Universiteit Utrecht.