Camps-Valls, Gustau and Fernández-Torres, Miguel-Ángel and Cohrs, Kai-Hendrik and Höhl, Adrian and Castelletti, Andrea and Pacal, Aytac and Robin, Claire and Martinuzzi, Francesco and Papoutsis, Ioannis and Prapas, Ioannis and Pérez-Aracil, Jorge and Weigel, Katja and Gonzalez-Calabuig, Maria and Reichstein, Markus and Rabel, Martin and Giuliani, Matteo and Mahecha, Miguel D. and Popescu, Oana-Iuliana and Pellicer-Valero, Oscar J. and Ouala, Said and Salcedo-Sanz, Sancho and Sippel, Sebastian and Kondylatos, Spyros and Happé, Tamara and Williams, Tristan (2025) Artificial intelligence for modeling and understanding extreme weather and climate events. Nature Communications, 16 (1). Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41467-025-56573-8. ISSN 2041-1723.
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Official URL: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-025-56573-8
Abstract
In recent years, artificial intelligence (AI) has deeply impacted various fields, including Earth system sciences, by improving weather forecasting, model emulation, parameter estimation, and the prediction of extreme events. The latter comes with specific challenges, such as developing accurate predictors from noisy, heterogeneous, small sample sizes and data with limited annotations. This paper reviews how AI is being used to analyze extreme climate events (like floods, droughts, wildfires, and heatwaves), highlighting the importance of creating accurate, transparent, and reliable AI models. We discuss the hurdles of dealing with limited data, integrating real-time information, and deploying understandable models, all crucial steps for gaining stakeholder trust and meeting regulatory needs. We provide an overview of how AI can help identify and explain extreme events more effectively, improving disaster response and communication. We emphasize the need for collaboration across different fields to create AI solutions that are practical, understandable, and trustworthy to enhance disaster readiness and risk reduction.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/213222/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Artificial intelligence for modeling and understanding extreme weather and climate events | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 24 February 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Nature Communications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1038/s41467-025-56573-8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Nature Publishing Group | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2041-1723 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Climate sciences, Natural hazards, artificial intelligence | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R EO - Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Atmospheric and climate research | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Jena , Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Earth System Model Evaluation and Analysis Institute of Data Science | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Weigel, Katja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 18 Mar 2025 14:28 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 18 Mar 2025 14:28 |
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