WISSENSCHAFT : Thunfische im Datenmeer

Wo trocknet der Aralsee am schnellsten aus? Wie gierig wächst die Zockermetropole Las Vegas in die Wüste? Wie schnell fallen die Bäume des Amazonas-Regenwaldes im brasilianischen Bundesstaat Rondônia? Mit Hilfe von Satellitendaten lassen sich all diese Fragen im Prinzip gut beantworten - wenn man Zugang zu den entsprechenden Informationen hat. Ein Projekt des Suchmaschinenriesen Google, die "Earth Engine", soll diese nun für jedermann bereitstellen. Es ist nur ein Beispiel dafür, wie Big Data die Umweltforschung in den kommenden Jahren revolutionieren wird: Kraftvolle IT ermöglicht Analysen von Daten aus verschiedenen Quellen. Forscher, Behörden und Zivilgesellschaft können dem Pulsschlag unseres Planeten in Echtzeit nachspüren.

"Seit Jahrzehnten haben Satelliten Erdbeobachtungsdaten gesammelt", sagt Google-Manager Dave Thau in einem Promo-Video der Firma. "Aber es war schwierig, Zugang dazu zu bekommen. Außerdem gibt so es viele Daten, dass sie nur schwer zu analysieren wären, selbst wenn man Zugang zu Ihnen hätte." Um das Problem zu lösen, bietet Google nun seine Dienste an. Das Unternehmen hat Petabytes an Satellitendaten zur Atmosphärenzusammensetzung, zur Waldbedeckung oder zur Lichtverschmutzung gesammelt. Die Informationen können von Interessierten auf den Rechnern im gigantischen Netzwerk der Firma analysiert werden.

Zu den bereits nutzbaren Datensätzen gehören: die Entwicklung der Weltbevölkerung, Verbreitung der Malaria, Oberflächenbedeckung, Temperaturen, Winde, Bilder der Nasa-Satelliten "Landsat", "Aqua" und Terra sowie vom "Sentinel 1" der europäischen Weltraumbehörde Esa.

Esa und EU wollen mit einer gemeinsamen Initiative, dem Copernicus-Programm, diese und andere Anwendungen ermöglichen. Die Daten sind kostenlos nutzbar - und sie werden aus Sicht von Vincent-Henri Peuch, bei Copernicus für die Überwachung der Atmosphäre verantwortlich, die Art und Weise revolutionieren, wie sich Regierungen, Unternehmen und Privatpersonen auf Veränderungen der Umwelt einrichten können.

Auf Googles "Earth Engine" greift auch ein Vorzeigeprojekt des World Resources Institute in den USA zurück: "Global Forrest Watch" liefert gebündelte Informationen zur Abholzung von Wäldern, quasi in Echtzeit. Neben Satellitendaten zu Waldbedeckung oder Rauchentwicklung werden Augenzeugenberichte genutzt. So sollen auch Unternehmen Informationen darüber erhalten, ob ihre Lieferketten auf problematisches Holz aus Raubbau setzen. Die Daten werden frei zur Verfügung gestellt, auch für den kommerziellen Einsatz.

Bei Microsoft sowie dem Uno-Umweltprogramm wiederum blickt man in die Zukunft: mit einer Simulation allen Lebens auf der Erde. Das "Madingley Model" nimmt die Idee der bereits existierenden Klimamodelle auf und erweitert sie auf Ökosysteme. Das soll unter anderem dabei helfen, Antworten auf die Frage zu finden, wie der Klimawandel die Nahrungsketten unseres Planeten verändern wird. Schon mehr als drei Jahre lang haben die Forscher von Microsofts Computational Science Lab in Cambridge an der Entwicklung gearbeitet. Modelliert haben sie bereits das tierische Leben an Land und im Ozean. Was passiert, wenn es keine Bienen mehr gibt? Oder keine Pandabären, Thunfische oder Tiger? So lauten nur einige der Fragen, die sich mit Hilfe der Rechnungen beantworten lassen sollen.

Klassische Klimasimulationen, etwa am Center for Climate Simulation der Nasa in Maryland oder dem Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ) in Hamburg - basieren interessanterweise ist nicht per se auf Big Data: "Wir produzieren riesige Datenmengen, die aber vergleichsweise langweilig sind", sagt der Informatiker Thomas Ludwig, der das DKRZ leitet. Die Ergebnisse der Klimamodellierungen seien ziemlich homogen. "Spannend wird es, wenn man Daten aus anderen Quellen damit zusammenführt."

Genau das versucht ein Team um Anders Levermann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) mit der Plattform Zeean.net. "Die Wissenschaft ist schon sehr weit gekommen im Verständnis der großskaligen Klimawandelfolgen", erklärt Levermann. "Was wir bisher nicht vorhersagen können, sind aber Veränderungen in den Wetterextremen."

Zeean soll helfen, die wirtschaftlichen Folgen von Extremereignissen zu analysieren. Dabei geht es um ganz konkrete Fragen: Der Taifun Haiyan zum Beispiel verwüstete im November 2013 die Philippinen. Dort werden 60 Prozent des weltweiten Kokosöls produziert. Das wiederum ist eines von nur zwei pflanzlichen Fetten in unseren Lebensmitteln - und damit extrem begehrt. Was also passiert nach solch einem Sturm mit der deutschen Lebensmittelwirtschaft? "Mit Zeean versuchen wir, die Wirtschaftsvernetzung der Welt zu erfassen", sagt Levermann.

Sein Ziel ist es, eine Art Wikipedia für Daten aufzubauen. Dafür brauchen seine Kollegen und er aber die Hilfe der Bevölkerung. Verwendet werden nur öffentlich zugängliche Informationen, andere Nutzer können deren Qualität bewerten. Mit den Daten wird dann das Modell gefüttert, von dem es im kommenden Jahr eine stark verfeinerte Version geben soll.

"Die Arbeit ist kompliziert und wir brauchen alle Hilfe, die wir kriegen können", sagt Levermann.

Der Autor ist Wissenschaftsredakteur bei "Spiegel Online".