DWD AICON

Der Lehrling von ICON

Als neuronale Netze 2022 begannen, mit physikbasierten Vorhersagen zu konkurrieren, lernten die meisten aus demselben Lehrbuch: ERA5, der Reanalyse des vergangenen Wetters des ECMWF, genutzt mit einem Punkt etwa alle 31 km und einem Bild alle 6 Stunden. Der Deutsche Wetterdienst, der nationale Wetterdienst Deutschlands, entschied sich, sein eigenes Netz mit seinen eigenen Daten zu trainieren. Sein Name, AI vor ICON, sagt es bereits: ICON ist das physikbasierte Modell, aus dessen Ausgaben es gelernt hat.

Diese Daten sind ICON-DREAM, eine Reanalyse, in der der DWD das Wetter des ganzen Globus ab 2010 mit seinem ICON-Vorhersagesystem im Stand von März 2024 neu gerechnet hat: die vergangene Atmosphäre alle 3 Stunden auf den 13-km-Dreiecken von ICON rekonstruiert, aus den Beobachtungen der jeweiligen Zeit. AICON wurde auf fünfzehn Jahren davon trainiert. Was über die Qualität einer KI-Methode entscheidet, sind die Daten, auf denen sie trainiert wird, wie die Präsidentin des DWD, Sarah Jones, es beim Start formulierte. Das Netz selbst baut auf Anemoi auf, dem Open-Source-Framework, das das ECMWF und mehrere europäische Wetterdienste 2024 ins Leben riefen und dem der DWD die Bausteine hinzufügte, die für die Arbeit auf den Gittern von ICON nötig sind.

AICON-Global lief ab dem 3. September 2025 rund um die Uhr, in einer sechsmonatigen Probephase, in der die Meteorologen des DWD es fast täglich mit ICON und mit anderen physikalischen und lernenden Modellen verglichen. Am 2. März 2026 nahm Bundesverkehrsminister Patrick Schnieder es in der Zentrale des DWD in Offenbach in Betrieb, womit der DWD zu einem der ersten nationalen Wetterdienste mit einem vollständig operationellen lernenden Modell wurde. AICON ergänzt ICON, das der Kern der Vorhersage des DWD bleibt, und seine Vorhersagen gehören nun zur Grundlage der Wetterwarnungen des DWD.

Zwei Änderungen folgten. Seit dem 6. Mai 2026 startet AICON von der initialisierten Fassung der ICON-Analyse, derjenigen, auf der es trainiert wurde, statt von der rohen, eine Korrektur, deren einzige nennenswerte Wirkung den Bodendruck in den ersten Stunden betraf. Am 30. Juni 2026 fügte der DWD AICON-EU hinzu, eine regionale Version auf dem Gitter von ICON-EU mit etwa 6,5 km über Europa. Im August 2026 veröffentlichten zwölf Forschende des DWD die vollständige Beschreibung des Globalmodells, seines Trainings und eines Jahres Verifikation.

Ein Netz auf den Dreiecken von ICON

AICON löst keine Gleichung. Aus dem Zustand der Atmosphäre von jetzt und dem von vor 3 Stunden sagt es den Zustand in 3 Stunden voraus; dann speist es seine eigene Vorhersage wieder ein und wiederholt das, sechzigmal für einen Lauf über 180 Stunden. Jeder früh gemachte Fehler wird in die folgenden Schritte weitergetragen, wie bei jedem Modell, das so arbeitet.

Was es auszeichnet, ist sein Graph, der direkt aus dem Gitter von ICON gezeichnet ist. Dessen 2.949.120 Dreiecke von etwa 13 km sind die Punkte, die das Netz liest und schreibt. Jedes ist mit den drei Ecken darüber auf einem gröberen verborgenen Gitter von 368.642 Punkten verbunden, auf dem die Vorhersage tatsächlich gerechnet wird; dieses Gitter verbindet die Kanten aller Verfeinerungsstufen des ICON-Gitters, von der gröbsten bis zur feinsten, sodass Information in einem Schritt ebenso über einen Ozean wandern kann wie zur nächsten Zelle. Das Netz ist ein Graph-Transformer: eine Attention-Schicht, um die Dreiecke auf dem verborgenen Gitter zu sammeln, 16, um die Atmosphäre weiterzuführen, eine, um sie zurückzubringen, jede mit 16 Attention-Köpfen.

Es arbeitet auf den eigenen Modellschichten von ICON statt auf Druckflächen: 13 der geländefolgenden Schichten, die sich an Land und Meer anschmiegen und mit der Höhe flacher werden, von nahe dem Boden bis etwa 50 hPa. Auf ihnen sagt es Wind, Temperatur, Feuchte und Druck vorher; an der Oberfläche den Wind in 10 m Höhe, Temperatur und Feuchte in 2 m Höhe, den Bodendruck, die Oberflächentemperatur (über Wasser die des Meeres), Schnee und zwei Bodenschichten. Der Niederschlag ist die einzige Ausgabe, die nie wieder eingespeist wird.

Das Training verlief von grob zu fein: zuerst auf ICON-DREAM, auf 52 km ausgedünnt, dann auf 26 km, dann auf den vollen 13 km, wobei das Netz behielt, was es auf jeder Stufe gelernt hatte. Die im Fachartikel aufgeführten Stufen ergeben zusammen etwa 2.900 Stunden Grafikprozessorzeit auf einem einzigen Knoten mit acht NVIDIA A100. Die Fehler werden als gewichteter mittlerer quadratischer Fehler bewertet, wobei bodennahe Schichten fünfmal so viel wiegen wie die oberste, was zeigt, wo die Prioritäten des DWD liegen.

Seine zentrale Entscheidung ist, nur auf einen einzigen 3-Stunden-Schritt zu trainieren. Die meisten lernenden Modelle werden auf Vorhersagen über einen Tag oder mehr trainiert, Schritt für Schritt verkettet, was ihre wichtigsten Gütemaße verbessert, sie aber lehrt, alles zu verwischen, was sie nicht vorhersagen können. Der DWD hat es versucht: Eine 52-km-Testversion, auf 24-Stunden-Sequenzen trainiert, schlug ICON bei vielen der wichtigsten Gütemaße, verlor aber kleinräumige Details, sodass der DWD sie verwarf. AICON glättet dennoch, da ein mittlerer quadratischer Fehler es belohnt, sich zwischen möglichen Ausgängen abzusichern, doch der DWD findet seine Felder weniger verschwommen als die anderer deterministischer Modelle, die auf ERA5 trainiert wurden.

Acht Läufe am Tag, vier davon frei verfügbar

AICON liest selbst keine Beobachtungen. Jeder Lauf startet von der globalen ICON-Analyse, der besten Schätzung des aktuellen Zustands der Atmosphäre, die der DWD alle 3 Stunden erstellt, indem er eine kurze ICON-Vorhersage mit den neuesten Beobachtungen von Satelliten, Flugzeugen, Schiffen, Bojen und Wetterstationen verbindet, mit einem hybriden ensemble-variationellen Verfahren. Diese Analyse wird auf die 13 Schichten von AICON reduziert. AICON und das globale ICON starten daher jeden Lauf von derselben Analyse.

Es läuft im selben Takt wie ICON: alle 3 Stunden, bis 180 Stunden für die Läufe von 00 und 12 UTC, bis 120 Stunden für die von 06 und 18 UTC und bis 48 Stunden für die dazwischenliegenden, mit einer Vorhersage alle 3 Stunden. Beim Start hob der Minister diesen Rhythmus hervor, denn eine Vorhersage alle 3 Stunden ist doppelt so häufig wie bei anderen Globalmodellen. Das Modell und seine gesamte Softwarekette laufen in einem Container, eine Premiere im Vorhersagesystem des DWD.

Die vier Hauptläufe, um 00, 06, 12 und 18 UTC, werden etwa 3 Stunden nach ihrem Starttermin in GRIB2 auf dem Open-Data-Server des DWD, opendata.dwd.de, veröffentlicht, auf denselben nativen Dreiecken wie das globale ICON. Sie enthalten den Wind in 10 m Höhe, Temperatur und Feuchte in 2 m Höhe, den Bodendruck und den Luftdruck auf Meereshöhe, den Niederschlag sowie Wind, Temperatur, Feuchte und Druck auf den 13 Schichten. Wie alle offenen Daten des DWD stehen sie unter der Lizenz Creative Commons CC BY 4.0, die Weiterverbreitung und kommerzielle Nutzung erlaubt, sofern der DWD genannt wird.

AICON-EU, die regionale Version, läuft alle 3 Stunden, angetrieben von AICON-Global, bis 120 Stunden für seine Hauptläufe, auf dem Gitter von ICON-EU mit etwa 6,5 km über Europa. Es ist nicht auf dem Open-Data-Server, und Saily WR nutzt nur das Globalmodell.

Auf See richtig lesen

AICON wurde für das bodennahe Wetter der ersten Tage gebaut, und dort ist es am besten. Über ein Jahr Verifikation gegen Wetterstationen schlug es ICON bei den meisten Bodengrößen in den ersten Tagen der Vorhersage, im Sommer deutlicher als im Winter. Der DWD gibt an, dass es für bodennahe Größen in den ersten drei Tagen genauer ist als jedes andere lernende Modell, das er getestet hat.

Es ist auch von einem Lauf zum nächsten beständiger als ICON: Bei Windgeschwindigkeit, Feuchte, Druck und Regen springen seine aufeinanderfolgenden Vorhersagen für denselben Zeitpunkt deutlich weniger hin und her. Für einen Skipper, der die Vorhersage vor einer Abfahrt über mehrere Tage verfolgt, lässt sich mit einem Modell, das nicht ständig umschwenkt, leichter planen, und mit einem Bild alle 3 statt alle 6 Stunden wird eine Front, die zwischen zwei Schritten durchzieht, zeitlich enger eingegrenzt.

Seine Schwäche ist Starkwind. Die Meteorologen des DWD stellten fest, dass es Starkwindlagen tendenziell unterschätzt, und bei einem Taifun der Kategorie 5, Sinlaku im April 2026, war der Sturm von AICON schwächer als der von ICON, der seinerseits nicht so tief war wie beobachtet: Seine Dauerwinde waren erheblich zu niedrig. Der Zugbahn folgte es gut, solange der Taifun schwach war, weniger gut, als er sich rasch verstärkte. Bei Sturm, in der Nähe eines tropischen Wirbelsturms oder entlang einer scharfen Front lesen Sie seine Windgeschwindigkeit als wahrscheinlich zu niedrig und sein Timing und seine Position als den brauchbaren Teil.

Weiter voraus verliert es an Boden: Jenseits von etwa zwei Tagen sagt es den Bodendruck schlechter vorher als ICON, und die Höhe seiner Druckflächen in der freien Atmosphäre ist sein schwächstes Gütemaß, sodass die Lage der großen Wettersysteme spät in einem Lauf weniger Vertrauen verdienen mag als sein Bodenwind in den ersten Tagen. Jenseits von drei Tagen kann es außerdem falschen Regen erzeugen, der an einigen küstennahen Gitterpunkten hängen bleibt. Und mit 13 km löst es keine Seebrise, keine Beschleunigung um ein Kap und keine Böenlinie auf: Für das Küstensegeln sagt ein feinmaschiges Regionalmodell weit mehr.

Am besten nutzen Sie es neben ICON. Beide starten von genau derselben Analyse; gehen sie auseinander, stammt der Unterschied also allein von den Modellen, ein klares Signal, dass die Vorhersage unsicher ist. Stimmen AICON, ICON und ein Modell eines anderen Zentrums bei einer Route überein, ist das Vertrauen hoch; zeigt AICON bei Starkwind weniger Wind als die anderen, glättet es höchstwahrscheinlich eine Spitze, die die anderen scharf halten.

AICON in Saily WR

Saily WR lädt jeden neuen Lauf von AICON aus den offenen Daten des DWD herunter, sobald er vollständig ist, etwa 3 Stunden nach seinem Starttermin, viermal täglich: den Wind in 10 m Höhe, als Ost-West- und Nord-Süd-Komponente, alle 3 Stunden, bis 180 Stunden für die Läufe von 00 und 12 UTC und bis 120 Stunden für die von 06 und 18 UTC. Da das Modell global ist, erhält jede Route eine AICON-Version, wo auch immer sie beginnt und endet.

Die Dateien kommen auf den nativen Dreiecken von ICON, denselben 2.949.120 Zellen von etwa 13 km wie beim globalen ICON. Wie beim globalen ICON überträgt die App sie selbst auf ein regelmäßiges 0,25°-Gitter, wobei jeder Punkt den Wert des nächstgelegenen Dreiecks erhält: Nichts wird geglättet, doch mit einem Punkt alle 0,25°, etwa 28 km in Breitenrichtung, geht ein Teil der Details des 13-km-Gitters verloren.

Die Isochronenroute wird mit der Polare Ihres Bootes in diesem Wind gesegelt, räumlich zwischen den Gitterpunkten und zeitlich zwischen den 3-stündlichen Schritten interpoliert, und endet mit dem Ende des Laufs oder, nach einem Lauf von 06 oder 18 UTC, mit dem Ende des vorangehenden Laufs von 00 oder 12 UTC, in dem sie weitergeht. Sie wird neben den Routen der anderen Modelle gezeichnet, die dasselbe Seegebiet abdecken, darunter ICON, sodass ein Unterschied zwischen der AICON- und der ICON-Route auf einen Blick zeigt, wo die beiden Vorhersagen auseinandergehen. Die Strömung und die Landvermeidung, die Sie wählen, gelten für sie genau wie für die anderen.

Rechnen Sie bei Starkwind damit, dass die AICON-Route zu optimistisch ist, was den Komfort der Überfahrt angeht. Die Seite „Daten“ zeigt live, mit welchem AICON-Lauf die App arbeitet und wie weit er reicht.