Bremer Computer-Experten helfen bei Erforschung der Erde / TV-Dokumentation schildert Aufgaben Wege durchs Datenmeer

Bremen. „Big Earth Data – Die digitalisierte Erde“: So lautet der Titel einer Fernseh-Dokumentation, die der Sender Arte am kommenden Freitag um 21.45 Uhr ausstrahlt.
03.02.2015, 00:00
Lesedauer: 3 Min
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Wege durchs Datenmeer
Von Jürgen Wendler

„Big Earth Data – Die digitalisierte Erde“: So lautet der Titel einer Fernseh-Dokumentation, die der Sender Arte am kommenden Freitag um 21.45 Uhr ausstrahlt. Die Idee zu dem 53-minütigen Film stammt von Computerwissenschaftler

n um Professor Peter Baumann von der Jacobs University. Im Mittelpunkt ihrer Arbeit steht seit Jahren die Frage, wie sich aus gewaltigen Datenmengen in möglichst kurzer Zeit genau das heraussuchen lässt, was benötigt wird. Nützlich ist diese Fähigkeit zum Beispiel bei Naturkatastrophen wie Erdbeben oder Überschwemmungen. Wer schnell alle verfügbaren Informationen über das betroffene Gebiet, etwa die Geländeverhältnisse, sammeln kann, ist zugleich in der Lage, den Menschen der Gegend besser zu helfen.

Dass die Fähigkeit, große Datenmengen auszuwerten, die Forschung erleichtert, zeigt laut Baumann nicht zuletzt das Beispiel der sogenannten Monsterwellen, die Höhen von weit mehr als 20 Metern erreichen können. Mithilfe von Radardaten zur Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen und Satelliteninformationen zu den Wetterbedingungen sei es gelungen, die Entstehung solcher extrem hohen Wellen zu rekonstruieren. Eine entscheidende Rolle spiele dabei das Verhältnis zwischen der Windgeschwindigkeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen.

Zahlreiche Satelliten sammeln heute eine Vielzahl von Daten über die Erde, so etwa über Stoffe in der Atmosphäre, Wolken, die Eisbedeckung, die Vegetation und Wasservorkommen im Untergrund. Baumann erläutert das Problem der Nutzung und Auswertung am Beispiel der Aufnahmen, die ein Satellit von einem bestimmten Gebiet, etwa dem Mittelmeerraum, macht. Wer sich beispielsweise ein Bild von der Entwicklung der Vegetation machen wolle, habe die Möglichkeit, die zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen Bilder zu vergleichen. Dies, so der Computerwissenschaftler, sei jedoch ungeheuer aufwendig. Baumann und seine Mitarbeiter verfolgen deshalb einen anderen Ansatz, den der sogenannten Datenwürfel. Dabei werden alle vom Satelliten gemachten Aufnahmen übereinandergelegt, sodass ein dreidimensionaler Würfel entsteht. Die gewünschten Informationen zu Bereichen dieses Würfels, etwa zum Wandel der Vegetation an einem bestimmten Ort, lassen sich gezielt abfragen. Die Forscher haben dazu eine Software namens „rasdaman“ entwickelt. Sie erlaubt es, Datensätze wie die von Erdbeobachtungssatelliten in Datenwürfel zu verwandeln. Mithilfe gezielter Anfragen können Forscher binnen kürzester Zeit, das heißt binnen Sekundenbruchteilen, Informationen zu dem Teil des Würfels erhalten, der sie interessiert.

Viele neue Fragen

Baumann und seine Mitarbeiter arbeiten unter anderem mit den Raumfahrtbehörden der USA und Europas – NASA und ESA – sowie dem Deutschen Wetterdienst zusammen. Ziel sei es, so der Bremer Professor, Datenwürfel mit mindestens einem Petabyte aufzubauen. Ein Byte besteht aus acht Zeichen. Heute gibt es Festplatten mit einem Speichervolumen von einem Terabyte, das heißt einer Billion Bytes. Ein Petabyte ist 1000 Mal so viel.

Nach den Worten von Baumann ist die Computertechnik inzwischen so weit entwickelt, dass auch neue rechtliche und moralische Fragen auftauchen. Was hinter dieser Aussage steckt, veranschaulicht er am Beispiel der Fähigkeit, mithilfe von Satellitendaten Grundwassermengen in den US-amerikanischen Great Plains, einer landwirtschaftlich besonders wichtigen Region, zu ermitteln und diese Informationen mit Wettervorhersagen zu verbinden. „Für Landwirte könnten schlechte Daten beziehungsweise drohende Schwierigkeiten bei der Wasserversorgung bedeuten, dass sie keine Kredite mehr bekommen“, erklärt der Wissenschaftler. Andererseits könne es passieren, dass einzelne Gebiete wegen günstiger Grundwasserbedingungen plötzlich an Wert gewönnen.

Um das Wetter der nächsten Tage oder gar das Klima künftiger Jahrzehnte vorherzusagen, verarbeiten Forscher große Datenmengen. Wie Baumann betont, werden die Simulationen der Klimaentwicklung immer besser. Inzwischen lasse sich sogar für bestimmte Gebiete relativ gut vorhersagen, was passieren werde. Was aber bedeutet das für die betroffenen Menschen? Welche Schlüsse lassen sich aus solchen Erkenntnissen ziehen? Der Computerwissenschaftler geht davon aus, dass Wasser und fruchtbarer Boden zu den begehrtesten Ressourcen werden.

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