Projekt 1: ARCEME – Anpassung und Resilienz gegenüber Klimaextremen
Im Projekt "ARCEME" untersuchen die Wissenschaftler:innen, wie sich Klima- und Wetterextremereignisse auf das menschliche Wohlergehen und die Interaktion zwischen Mensch und Umwelt während dieser Ereignisse auswirken. Der menschengemachte Klimawandel führt dazu, dass bestimmte Arten von Wetter- und Klimaextremen häufiger und intensiver auftreten – teilweise in direkter Folge oder gleichzeitig. Welche Auswirkungen das nach sich zieht, will ARCEME aus verschiedenen Blickwinkeln und Maßstäben bewerten. Dabei setzt das Projekt auf eine innovative Kombination von Erdbeobachtungs-, klimatologischen und sozioökonomischen Daten. So untersuchen die Forscher:innen beispielsweise Situationen, in denen mehrere verschiedene Gefahren oder Naturkatastrophen gleichzeitig oder in kurzer zeitlicher Abfolge auftreten, zum Beispiel mehrere Überschwemmungen hintereinander oder Überschwemmungen nach einer Dürreperiode. Sie wollen herausfinden, unter welchen Bedingungen sie wahrscheinlich Auswirkungen auf die Gesellschaft haben werden. Die Forschung zu diesem Thema ist für die Bemühungen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels von Nutzen.
Dieses Projekt bietet eine sehr gute Gelegenheit, das Potenzial der ESA Sentinel-Daten in einer systematischen, groß angelegten Analyse zu nutzen. Die Sentinel-Satelliten sind das Flaggschiff der ESA in der Erdbeobachtung. Sie bieten Satellitenbilder mit sehr hoher räumlicher Auflösung. Es wird in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und CloudFerro, einem großen europäischen Unternehmen im Weltraumsektor, durchgeführt.
Projekt 2: DeepFeatures – Ein neuer Ansatz zur Analyse der Erddynamik
Das Projekt "DeepFeatures" zielt darauf ab, die Dynamik des Erdsystems durch die innovative Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) ganzheitlicher zu verstehen. Bisher werden einzelne spektrale Indizes, also Messwerte aus Lichtmessungen, genutzt, um spezifische Eigenschaften der Dynamik des Erdsystems wie photosynthetische Prozesse oder Vegetationsstruktur zu quantifizieren. Doch alleine können diese sehr limitiert in ihrer Aussagekraft sein. Es gibt bisher keinen ganzheitlichen datengesteuerten Ansatz, der diese Erdbeobachtungen kombiniert und ausnutzt. Die Idee von "DeepFeatures" ist es, mit KI-basierten Methoden repräsentative, aber in den Daten versteckte Strukturen zu erkennen, um mächtigere Methoden für verschiedene Anwendungen von Erdbeobachtungen zu entwickeln. Beispiele dafür sind etwa die Klassifizierung von Landbedeckungstypen oder die Schätzung der terrestrischen Bruttoprimärproduktion, also der weltweit von der Vegetation der Landoberfläche aufgenommenen Menge an CO2. Dies ist ein wichtiger Indikator für die Produktivität und das Funktionieren der Ökosysteme auf der Erde. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit Brockmann Consult GmbH, einem deutschen Unternehmen im Weltraumsektor, durchgeführt.
"Diese beiden Projekte unterstreichen unsere Ambition, mit Erdbeobachtung und künstlicher Intelligenz ein tieferes Verständnis der komplexen Dynamiken unseres Planeten zu erlangen", sagt Miguel Mahecha, Professor für Umweltdatenwissenschaften und Fernerkundung an der Universität Leipzig. Mit der Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation werden diese Projekte nicht nur wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, sondern auch praktische Anwendungen in den Bereichen Klimaanpassung, Resilienzsteigerung und nachhaltiges Ressourcenmanagement ermöglichen.
