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Urbanisierung, Landwirtschaft und schmelzende Gletscher

Heute wurde zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) ein Kooperationsvertrag unterzeichnet. Ihre Zusammenarbeit ermöglicht es künftig, riesige Datenmengen mit neuesten Methoden hoch effizient und unabhängig zum Verständnis globaler Trends und deren Folgen zu analysieren.

Eines der größten europäischen Höchstleistungsrechenzentren - das LRZ der Bayerischen Akademie der Wissenschaften - und die größte Raumfahrtforschungseinrichtung Europas - das DLR - kooperieren in Zukunft bei der Auswertung der enormen Datenmengen, die Erdbeobachtungssatelliten im Zusammenspiel mit weiteren globalen Datenquellen wie den sozialen Netzwerken täglich über den Zustand unseres Planeten erfassen.

Die Zusammenarbeit sei ein Meilenstein für die Münchner Wissenschaftslandschaft und den Forschungsstandort Bayern, betonte Bayerns Wissenschaftsminister Bernd Sibler anlässlich der Unterzeichnung eines Kooperationsvertrages der beteiligten Partnereinrichtungen am 27. Mai 2019 in Garching bei München. Diese Kooperation verdeutliche, wie groß die Potenziale der Forschungseinrichtungen in Garching und Oberpfaffenhofen seien.

Wenn man Prozesse des globalen Wandels verstehen und seine Entwicklung nachvollziehen wolle, müsse man in der Lage sein, die Daten der Satelliten im All bestmöglich auszuwerten, sagte Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie. Die Kooperation zwischen DLR und LRZ werde es uns künftig ermöglichen, riesige Datenmengen mit neuesten Methoden hocheffizient und unabhängig zum Verständnis globaler Trends und deren Folgen zu analysieren. Beispiele dafür seien die international zunehmende Urbanisierung und Ausweitung der landwirtschaftlichen Nutzung zu Lasten naturbelassener Ökosysteme oder die rasanten Veränderungen in den polaren Gebieten der Erde und in der Atmosphäre.

Riesige Datenmengen der Erdbeobachtung

Täglich liefern Erdbeobachtungssatelliten riesige Datenmengen in so hoher Auflösung, dass konventionelle Auswerteverfahren längst an ihre Grenzen gekommen sind. Nur eine Kombination aus Online-Verfügbarkeit verschiedenster historischer und aktueller Datenbestände in Verbindung mit modernsten Höchstleistungsrechensystemen versetzt die Forscher in die Lage, globale Informationen in höchster Auflösung abzuleiten, die Aussagen über die Entwicklung des Planeten Erde ermöglichen. Bei der vollautomatischen Analyse spielen Verfahren der Künstlichen Intelligenz eine zunehmend entscheidende Rolle. Somit kann man Phänomene und Entwicklungen erkennen, wie es auf konventionellem Weg nur schwer möglich wäre. Für die an der satellitengestützten Erdbeobachtung forschenden Institute des DLR in Oberpfaffenhofen besitzt diese Kooperation entscheidende Bedeutung. Man könne nun eine Vielfalt an methodischen und geowissenschaftlichen globalen Analysen durchführen, die bislang aufgrund der Datenmengen und limitierter Rechnerleistung nur exemplarisch möglich war.

Herausforderung für die Datenanalyse

Schon jetzt haben beispielsweise die Daten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus die Schwelle von 10 Petabytes überschritten. Ein Petabyte entspricht dem Inhalt von etwa 223.000 DVDs - einer Menge, die ungefähr 3,5 Tonnen wiegen würde. Bis 2024 werden die Sentinel-Satelliten des Copernicus-Programms schon mehr als 40 Petabytes an Daten erzeugt haben. Diese werden ergänzt durch weitere Petabytes der nationalen Erdbeobachtungsmissionen wie die DLR-Radarsatelliten Terrasar-X und Tandem-X oder der amerikanischen Landsat-Daten. Doch nicht nur die großen Datenmengen der Satellitenmissionen stellen die Wissenschaftler derzeit vor Herausforderungen, auch Daten zum globalen Wandel, die in den sozialen Netzwerken veröffentlicht werden, sind wertvolle Quellen. Diese bringen allerdings neue Herausforderungen mit sich, da diese Daten sehr heterogen sind, ihr Wahrheitsgehalt nicht eindeutig ist und sie nicht in unbegrenzter Dauer zur Verfügung stehen.

Forscher des DLR setzen daher zunehmend Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens ein, um Trends des globalen Wandels und Analysen von Naturkatastrophen und ökologischen Zusammenhängen in globalen und regionalen Zeitreihen zu finden, die sich über Dekaden hinweg erstrecken. Diese Methoden erfordern es jedoch, dass die dazu notwenigen Daten auf hoch performanten Datenanalyse-Plattformen (HPDA = High Performance Data Analytics) online zur Verfügung stehen. Das technische Ziel der Kooperation ist deshalb der Aufbau einer solchen Plattform, die über das Deutsche Satellitendatenarchiv (D-SDA) des DLR in Oberpfaffenhofen und Daten-Verteilpunkte verschiedener Anbieter frei verfügbarer Satellitendaten Zugriff auf alle für die Forschung notwendigen Erdbeobachtungsdaten hat.

Weitere Informationen unter www.dlr.de

2979 - Urbanisierung, Landwirtschaft und schmelzende Gletscher
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