Mercator Ocean International und der Copernicus Marine Service arbeiten an einem Projekt, das Millionen von Daten über unsere Ozeane mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) zusammenträgt und analysiert.

CMEMS/MOi

Der Copernicus Marine Service (CMEMS), der von Mercator Ocean International im Auftrag der Europäischen Kommission implementiert wird, trägt zu einer neuen, ambitionierten Initiative bei, die seine derzeitige Beobachtungskapazitäten verbessern wird. Basierend auf Daten der kontinuierlichen Meeresüberwachung und Modellierung, sowie durch Datenassimilationssysteme und künstlicher Intelligenz erstellen Wissenschaftler:innen ein dynamisches, digitales Abbild des Ozeans, einen sogenannten Digital Twin, welcher die Verhaltensweise der Weltmeere digital nachahmen kann. Dieser Digital Twin des Ozeans (DTO) soll viele Erkenntnisse liefern, unter anderem über wichtige Themen wie die Dynamik des arktischen Meereises oder marine Hitzewellen im Mittelmeer. Die Initiative wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) finanziert und vereint verschiedene Partner unter der Leitung von IFREMER.

Ziel des DTO-Projekts ist es unter anderem, maschinelles Lernen zu nutzen, um Hitzewellen im Meer besser zu verstehen. Dieses Phänomen tritt auf, wenn es zu einem vorübergehenden, aber extremen Anstieg der Meerestemperatur über einen Zeitraum von fünf Tagen oder mehr kommt. Diese Hitzewellen haben in den letzten zwei Jahrzehnten sowohl an Ausmaß als auch an Häufigkeit zugenommen und haben schwerwiegende Auswirkungen auf die Artenvielfalt. Außerdem können sie die Zerstörung von natürlichen Lebensräumen verstärken, wie etwa das Ausbleichen von Korallen, oder zu einem Massensterben von Arten führen, was wiederum die Fischerei- und Aquakulturindustrie beeinträchtigt. Vor allem das Mittelmeer war in den letzten Jahren besonders von marinen Hitzewellen betroffen und der DTO wird sich zunächst vor allem auf den westlichen Teil dieser Region konzentrieren.

“Maschinelles Lernen innerhalb eines Digital Twins des Ozeans einzusetzen, wird uns dabei helfen, Hitzewellen im Meer besser zu verstehen”, erklärt Yann Drillet, Leiter des Copernicus Marine Service Global Production Centre and Operational Oceanography bei Mercator Ocean. “Dabei trainieren wir ein neuronales Netzwerk mit unseren weit zurückreichenden Datensätzen aus Beobachtungen und Modellierungen damit es diese Ereignisse besser aufspüren, verstehen und vorhersagen kann.”

“In unserer Planung für den Digital Twin des Ozeans ist in Zukunft zudem vorgesehen, dass wir maschinelles Lernen auch für weitere Anwendungen nutzen werden. Dazu gehört die Modellierung von bestimmten Meeresvariablen basierend auf anderen Einflussfaktoren, um etwa Strömungen im Ozean und ihre Bahnen zu rekonstruieren, oder basierend auf Satellitenbeobachtungen Objekte im Meer zu klassifizieren und identifizieren – beispielsweise freischwimmende Teppiche aus Mikroplastik. Das wird uns auch bessere Informationen über Messunsicherheiten in unseren Datensätzen liefern”, fügt er hinzu.

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in Projekten wie DTO verbessert das Verständnis von Aspekten wie beispielsweise Meereseigenschaften, Meeresumwelt sowie die Auswirkungen des Klimawandels auf den Ozean. Gleichzeitig senkt KI dabei auch den Aufwand von klassischen (nicht KI-basierten) Berechnungen. Sowohl KI als auch klassische Modelle haben ihre Vorteile und ergänzen sie sich hervorragend. Beide Methoden zu kombinieren wird ein bahnbrechender Schritt dabei sein, die Daten vom Copernicus Marine Service und von vielen anderen Quellen zu interpretieren.

Wie der Copernicus Marine Service KI für den DTO nutzt, lesen Sie hier:
https://marine.copernicus.eu/news/artificial-intelligence-digital-twin-ocean

Mehr Informationen über das DTO-Projekt finden Sie hier:
https://marine.copernicus.eu/news/ocean-and-its-digital-twin-whats-copernicus-marine
https://www.mercator-ocean.fr/en/digital-twin-ocean/

Über den Copernicus Marine Service
Der Copernicus Marine Service oder Copernicus-Meeresumweltüberwachungsdienst (Copernicus Marine Environment Monitoring Service, CMEMS) widmet sich der Beobachtung und Überwachung von Ozeanen sowie Vorhersagen in diesem Bereich. Er wird von der Europäischen Kommission finanziert und von Mercator Ocean International, dem Zentrum für globale Ozeananalysen und -vorhersagen, implementiert. Der Copernicus Marine Service liefert regelmäßig systematische Referenzinformationen über den Zustand des physikalischen und biogeochemischen Ozeans auf globaler und europäischer Ebene. Er bietet zudem Informationen für EU-weite und internationale Richtlinien und Initiativen und trägt bei zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung, zum Meeresschutz, der Sicherheit im Seeverkehr und Routenplanung, für eine nachhaltige Nutzung von Meeresressourcen, zur Entwicklung der Nutzung von Meeresenergie, dem Wachstum maritimer Industrie, zur Klimaüberwachung, Wettervorhersagen und mehr. Darüber hinaus soll das Bewusstsein der Öffentlichkeit in Europa und weltweit zu meeresbezogenen Themen gestärkt werden.

Über Mercator
Mercator Ocean International implementiert für die Europäischen Kommission seit 2014 den Copernicus Marine Service. Mercator Ocean International ist eine Non-Profit-Organisation mit Sitz in Frankreich, die ozeanografische Produkte der globalen Ozeane anbietet. Die Wissenschaftler:innen von Mercator Ocean entwickeln und betreiben hochmoderne Computermodelle, die die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft unserer Ozeane in 4D beschreiben und analysieren (Reanalysen, Hindcasts, sowie Analysen und Vorhersagen in nahezu Echtzeit). Mercator Ocean ist zudem eine von drei Organisationen, die im Auftrag der Europäischen Kommission die Copernicus WEkEO DIAS Cloud Computing Plattform implementiert.

Website von Copernicus Marine Service: https://marine.copernicus.eu/
Website von Mercator Ocean International: https://www.mercator-ocean.fr/en/
Weitere Informationen über der Copernicus Programm, finden Sie hier: www.copernicus.eu

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