Optimierung von ePIN: Pollenflugvorhersagen und Softwareanpassung (ePIN-opt)

Technische Universität München

Hintergrund und Ziel des Projekts

Der Klimawandel ist in Bayern messbar angekommen. Mit der Messung des Pollenflugs kann direkt beobachtet werden, wie sich der Pollenflug verändert. Der bislang geltende Pollenflugkalender ist nicht mehr korrekt. Im Zuge des Klimawandels haben sich Zeiten und Intensitäten des Pollenfluges verändert. Bayern hat das weltweit erste elektronische Monitoringsystem für Pollen ePIN (elektronisches Polleninformationsnetzwerk) aufgebaut. Auf der Webseite von ePIN können betroffene AllergikerInnen, ÄrztInnen, Behörden oder wissenschaftliche Einrichtungen jederzeit sowohl tagesaktuelle als auch vergangene Pollenflugdaten abrufen. Das Projekt ePIN-opt besteht aus zwei Teilprojekten:

  1. Verbesserung von Pollenflugvorhersagen: Alle bisherigen Vorhersagemodelle für den Pollenflug werden auf Basis von langjährigen Erfahrungswerten zum Pollenflug ohne Verwendung von tagesaktuellen Pollenflugdaten zum Zeitpunkt einer Anfrage berechnet. Das wird sich mit ePIN-opt ändern. Ausgangspunkt ist das Pollenflug-Vorhersagemodell SILAM (http://silam.fmi.fi/pollen.html). SILAM berechnet, ausgehend von den aktuellen Pollendaten, unter Verwendung von Wetter(vorhersage)daten die zukünftige Pollenverteilung, wobei bisher die aktuelle Verteilung mithilfe von historischen sowie phänologischen Daten berechnet wurde. Mit ePIN-opt werden in die Berechnung der Pollenflugvorhersagen zusätzlich die tagesaktuellen Messdaten aus ePIN miteinfließen. Das ermöglicht eine wesentlich genauere Pollenflugvorhersage als bisher.
  2. Erneute Analyse alter Messdaten mit aktualisierten Zähl-Algorithmen: Die Analyseverfahren zur Ermittlung des Pollenflugs anhand von Pollenbildern aus den genommenen Luftproben der elektronischen Pollenmonitore werden stetig weiterentwickelt. Inzwischen kommen auf künstlicher Intelligenz basierende Algorithmen zum Einsatz. Dadurch gibt es weniger Fehlklassifizierungen von Pollen und der Anteil der nicht identifizierten Pollen wird kleiner. Ein über mehrere Jahre verändertes und optimiertes Analyseverfahren macht es aber nahezu unmöglich, Pollendaten mehrerer Jahre miteinander zu vergleichen. Denn Pollendaten, die mit unterschiedlichen Analyseverfahren (alte und neue Algorithmen) ermittelt wurden, sind nicht direkt miteinander vergleichbar. Diese Problematik soll mit dem zweiten Teilprojekt angegangen werden. Dazu werden auf dem Supercomputer des Leibnitz-Rechenzentrums alle Pollenbilder, die in der Vergangenheit von den ePIN-Pollenmonitoren erzeugt wurden, mit dem aktuellen Zähl-Algorithmus erneut analysiert werden. Damit ist sichergestellt, dass alle erfassten Pollendaten mit demselben Algorithmus analysiert werden. Die Pollendaten verschiedener Jahre können dadurch miteinander verglichen werden, ohne dass unterschiedliche Algorithmen die Pollendaten verzerren. So stehen trotz der Weiterentwicklung der Algorithmen lange und homogene Zeitreihen von Pollenflugdaten zur Verfügung, die beispielsweise für Untersuchungen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Pollenflug verwendet werden können.