Big Data für mehr Klimaschutz.
Big Data

Mit Big Data Gletscher schmelzen sehen

Der Klimawandel lässt sich mit Zahlen und Analysen nüchtern beschreiben oder in animierter Form aufbereiten – so ist auf einen Blick ersichtlich, wie sich mit große Datenmengen Veränderungen unseres Planeten visualisieren lassen.
Gletscherwasser tröpfelt von der Decke der tiefblauen Eishöhle herab, winzige Schneeflocken wirbeln am Eingang der Höhle umher, in der Ferne ertönt das laute Kalben des Gletschers: Der Vatnajökull auf Island ist mit mehr als 8.000 Quadratkilometern Fläche und einer Eisdicke von bis zu 900 Metern der größte Gletscher in Europa – und hat seit Ende des 19. Jahrhunderts rund 300 Kubikmeter an Volumen verloren.

Big Data Beispiel: Satellitendaten aus dem All

Was Besuchern des Nationalparks in Island beim bloßen Betrachten des Jahrtausende alten Eismassivs wohl kaum auffallen dürfte, hat der Landsat-5-Satellit der NASA akribisch dokumentiert. Das Ergebnis können Nutzer auf der Webseite www.earthtime.org in einem Zeitraffervideo bestaunen: Innerhalb weniger Sekunden schmilzt der Vatnajökull dahin. Das frei zugängliche Online-Tool visualisiert mittels Big Data aus dem All, wie sich die Erde zwischen 1984 und 2016 aufgrund des Klimawandels und folgenreicher menschlicher Eingriffe in die Natur verändert hat: Tropenwälder werden zu Ackerflächen gerodet, Großstädte sprießen in der Wüste aus dem Boden, der Meeresspiegel steigt, Korallenriffe sterben. Alles festgehalten von Landsat – Klimawandel im Zeitraffer, ermöglicht durch Big-Data-Technologien.
Diese werden immer wichtiger, um unseren Planeten zu verstehen, Schäden zu dokumentieren, Frühwarnsysteme zu installieren und Modelle zu basteln, die einen Blick in die Zukunft erlauben. Nur mit modernen Analyse-Tools können Forscher genau verstehen, was mit unserem Planeten geschieht und was die Ursachen für die Umweltveränderungen sind. Mithilfe dieser Erkenntnisse lassen sich schließlich die Auswirkungen des Klimawandels abschwächen oder gar verhindern.

Messdaten aus aller Welt

Das Tool ist eine Initiative des CREATE Lab, ein Zusammenschluss von Wissenschaftlern der US-amerikanischen Carnegie Mellon University in Kooperation mit dem Weltwirtschaftsforum. Die Daten für die Animationen stammen aus verschiedenen Quellen: Neben Bildern der NASA speist sich das Programm aus Daten der Bundesbehörde United States Census Bureau, des brasilianischen Igarapé Instituts, der Vereinten Nationen, Forschungsprogrammen verschiedener Universitäten, darunter Oxford und Harvard, und weiteren Informationen.
Für die Zeitraffervideos legt EarthTime Kartendaten mit historischen und aktuellen Massendaten etwa zu Rodungen, Bränden oder Gletscherschmelze zusammen und baut daraus komplexe Animationen. Für solche Bildanalysen ist eine enorme Menge an Rechenleistung notwendig, weswegen EarthTime auf Graphic Processor Units (GPUs) setzt, um große Datenmengen in kurzer Zeit zu analysieren und komplexe Zusammenhänge so zu visualisieren, dass sie auf den ersten Blick verständlich sind.

Manhattan unter Wasser

Historische Daten sind dabei genauso wichtig wie aktuelle – nur durch Vergleiche von früher und heute lassen sich verlässliche Muster erstellen, die einen Blick in die Zukunft erlauben. EarthTime zeigt an, welche Landmassen vom steigenden Meeresspiegel verschluckt werden – demnach könnte etwa der Meeresspiegel in den nächsten 100 Jahren schon bei einem Temperaturanstieg von  2 Grad Celsius so stark ansteigen, dass Manhattan unter Wasser stünde. Das Tool zeigt aber nicht nur die negativen Auswirkungen des Klimawandels: Nutzer können in dem Drop-down-Menü auch eine Karte zu erneuerbaren Energien aufrufen und etwa sehen, wie sich in den letzten 30 Jahren Wind- und Solarkraftanlagen in den USA entwickelt haben. "EarthTime ist ein Tool, um Geschichten zu erzählen“, sagt Illah Nourbakhsh, Direktor von CREATE Lab. „Die Auswirkungen der Menschheit sind global zu beobachten. Wir können den Klimawandel, die Migration oder wichtige soziale und politische Trends nicht wirklich verstehen, ohne ihre Zusammenhänge über die Zeit hinweg zu untersuchen. Mit EarthTime ist das endlich möglich.“

CO2-Ausstoß mit Big Data senken

Was in anderen Bereichen wie etwa im E-Commerce oder der industriellen Fertigung schon fast selbstverständlich ist, steckt beim Umweltschutz noch in den Kinderschuhen. Erst nach und nach erkennt die Forschung, dass Big Data ein enormes Potenzial hat, um neue Erkenntnisse über den Klimawandel zu gewinnen und negative Auswirkungen abzuwenden. So tragen etwa in der Logistikbranche Big-Data-Anwendungen bereits dazu bei, Ressourcen zu schonen: Ein Container-Schiff, das nicht zur geplanten Uhrzeit im Hafen anlegen darf, weil sich andere Schiffe verspätet haben, kann dank Informationen aus einem Frühwarnsystem nur mit halber Kraft fahren und so eine große Menge Diesel einsparen. Fuhrparks wiederum können mit Telematiksystemen Fahrstrecken optimieren und weniger Kraftstoff verbrauchen.
Für das Erdbeobachtungsprogramm Copernicus der europäischen Weltraumbehörde ESA wiederum haben Satelliten Land- und Wassermassen rund um die Uhr im Blick und liefern dabei zahlreiche Daten über den Zustand unseres Planeten. 20 Terabyte Daten kommen so jeden Tag zusammen, so viel wie 4.000 HD-Spielfilme. Die Daten werden im Object Based Storage der Open Telekom Cloud gespeichert und sind für jeden kostenlos zugänglich. Mit diesen Bildern können etwa Reedereien genau verfolgen, wie sich Eisschollen in den Ozeanen bewegen und und ihre Schiffsrouten optimal darauf abstimmen, was sich positiv auf die CO2 Bilan der großen Tanker auswirkt. Selbst Waldbrände oder illegale Rodungen ließen sich mit Big-Data-Technologien frühzeitig aufdecken.

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