AI voorspelt orkaanvorming al dagen van tevoren beter dan klassiek model

Orkanen ontstaan niet uit het niets. In de zomer trekken zogeheten Afrikaanse oostelijke golven vanaf de Sahara over de Atlantische Oceaan. Een deel daarvan groeit uit tot een tropische storm of orkaan. Hoe eerder meteorologen weten welke golf dat gaat worden, hoe meer tijd kustbewoners hebben om zich voor te bereiden. Een team onder leiding van Sharan Majumdar, hoogleraar atmosferische wetenschappen aan de Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science van de University of Miami, onderzocht of kunstmatige intelligentie daarbij kan helpen.

De onderzoekers vergeleken vijf jaar aan voorspellingen, van 2020 tot en met 2024, van twee systemen van het ECMWF: het gevestigde numerieke weersvoorspellingsmodel IFS en het nieuwere, op kunstmatige intelligentie gebaseerde AIFS. Het IFS-systeem rekent al decennia met natuurkundige vergelijkingen over luchtdruk, temperatuur en windstromen. AIFS is een AI-weersvoorspellingsmodel dat patronen heeft geleerd uit enorme hoeveelheden historische weerdata, in plaats van dat het de fysica expliciet doorrekent.

Waar de AI beter scoort, en waar niet

Uit de vergelijking blijkt dat AIFS bij een vooruitblik van ongeveer 84 tot 120 uur, dus drie tot vijf dagen, vaker een hogere kans op stormvorming toekende dan het klassieke model, vooral bij sterkere tropische golven. Van de achttien orkanen die in 2024 ontstonden, signaleerde het AI-systeem dat verschil bij meerdere gevallen. Bij kortere vooruitblikken van 36 tot 48 uur gaf AIFS juist vaak lagere kansen, met name bij zwakkere systemen. Dat wijst volgens de onderzoekers op een bekend probleem in orkaanvoorspelling: het signaal dat een storm gaat ontstaan, kan vlak voor het moment zelf nog flink veranderen. Het IFS-model liet de kans op stormvorming doorgaans pas sterk oplopen wanneer de storm nog maar twee dagen weg was.

Ook in het voorspellen van de locatie waar een storm zich zou vormen, deed de AI het vaak beter. De gemiddelde afwijking van de ensemblevoorspelling van AIFS, waarbij meerdere scenario's worden doorgerekend, was kleiner dan die van zowel het enkelvoudige AIFS-scenario als de klassieke IFS-voorspellingen. Sinds 2023 werd bovendien de resolutie van het IFS-ensemble verfijnd van 18 naar 9 kilometer, wat de klassieke voorspellingen in de onderzochte periode al liet verbeteren.

Aanvulling, geen vervanging

Majumdar benadrukt dat de resultaten niet betekenen dat AI de klassieke, natuurkundig onderbouwde modellen moet vervangen. In plaats daarvan biedt het AI-systeem meteorologen een extra bron van informatie bij het inschatten van de cycloonintensiteit en de kans op tropische cyclogenese, het proces waarbij een tropische storing uitgroeit tot een orkaan. Het ECMWF maakte AIFS in 2025 operationeel, naast het bestaande fysische model. Voor de Amerikaanse orkaanseizoenen kan dat volgens Majumdar veel schelen: eerdere en scherpere signalen geven voorspellers meer tijd om verstoringen te volgen, mogelijke banen te beoordelen en risico's te communiceren. Aan het onderzoek, gepubliceerd in het vaktijdschrift Weather and Forecasting, werkten ook wetenschappers van het ECMWF, het Amerikaanse National Center for Atmospheric Research en de Universiteit van Bonn mee. De onderzoekers verwachten dat klassieke en AI-modellen elkaar in de toekomst steeds meer zullen aanvullen, of zelfs met elkaar worden gecombineerd tot één voorspelsysteem.