Earth System Data Exploration

Wie können wir die immer höher werdende KI-Welle nutzen, um bessere Wetter- und Klimamodelle zu entwickeln?

Die Forschungsgruppe Earth System Data Exploration (ESDE) entwickelt Methoden des maschinellen Lernens sowie großskalige Daten-Workflows, um die Analyse und Vorhersage von Luftqualität, Wetter und Klima zu verbessern. Mit unserer Forschung unterstützten wir somit Entscheidungen, die während extremer Naturereignisse Leben retten, Ökosysteme schützen und die Resilienz in einem sich wandelnden Klima stärken.

Wir kombinieren Atmosphärenwissenschaft, maschinelles Lernen und Hochleistungsrechner, um Infrastrukturen zu entwerfen, die den FAIR-Prinzipien folgen — also Daten auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar machen. Von der Verarbeitung von Rohdaten bis hin zu realen Anwendungen arbeiten wir an End-to-End-Lösungen für die Klima-, Wetter- und Luftqualitätsforschung.

ESDE ist zweitgrößter Partner des Europäischen WeatherGenerator Konsortiums, welches 21 Experts aus ganz Europa zusammenbringt, um die Zukunft der KI-gestützten Wettervorhersage voranzutreiben. Wir leiten das vom BMFTR geförderte RAINA-Projekt, welches sich auf Starkniederschläge und Hochwasserereignisse fokussiert, und koordinieren das HFMI-Projekt HClimRep, welches Foundation Models auf längere Zeitskalen — dem Klimasystem — ausrichtet.

Darüber hinaus sind wir aktiv an den BMFTR-geförderten Projekten WarmWorld Smarter und Easier beteiligt und halten einen Unterauftrag in der DestinationEarth-Initiative DE393, welche darauf abzielt, einen KI-basierten digitalen Zwilling für das Klima zu entwickeln.

Innerhalb des Jülich Supercomputing Centre (JSC) arbeiten wir eng mit den Simulation and Data Laboratories für Klima- und terrestrische Systeme, dem AI for Remote Sensing Lab, dem Applied AI Lab sowie ATML für großskaliges Datenmanagement und Analytik zusammen.

ESDE ein integraler Bestandteil des Center for Earth System Observations and Computational Analysis (CESOC), wobei Prof. Dr. Martin Schultz als CESOC-Direktor und Dr. Florentine Weber als CESOC-Koordinatorin fungieren. Das Center ist eine gemeinsame Initiative der Universitäten Bonn und Köln zusammen mit dem Forschungszentrum Jülich. CESOC arbeitet eng zusammen mit dem European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) sowie weiteren nationalen und internationalen Institutionen, um Expertise zu bündeln und die drängenden Herausforderungen des globalen Wandels anzugehen.

Die ESDE-Forschungsgruppe wird von Prof. Dr. Martin Schultz geleitet und vereint ein internationales, vielfältiges Team von Forschenden aus allen Karrierestufen und Disziplinen. Uns verbindet die gemeinsame Motivation, die KI-gestützte Erdsystemforschung voranzubringen und modernste Forschung in reale Wirkung zu überführen!