KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen

Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?

Seegraswiesen gehören zu den wichtigsten CO₂-Speichern in Küstenregionen und sind gleichzeitig Hotspots der Biodiversität. Jedoch sind die Bestände in der Ostsee infolge erhöhter Nährstoffeinträge, Trübung durch Nährstoffanreicherung, Klimaveränderungen und anderer menschlicher Einflüsse stark zurückgegangen. Diese Rückgänge wirken sich nicht nur auf die biologische Vielfalt aus, sondern verringern auch die CO₂-Speicherkapazität mariner Ökosysteme. Gleichzeitig fehlen verlässliche, räumlich hochaufgelöste Informationen darüber, wo eine Wiederansiedlung von Seegras künftig erfolgreich und klimaresilient durchgeführt werden könnte. Bisherige Modellierungen sind häufig zu grob aufgelöst oder berücksichtigen keine Unsicherheiten durch verschiedene Klima- und Nährstoffszenarien, da die dafür notwendige Rechenleistung extrem hoch ist. Damit fehlen belastbare Entscheidungsgrundlagen für eine langfristige, effektive Seegras-Restaurierung.

Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?

Das KI-Leuchtturmprojekt SEAGUARD nutzt künstliche Intelligenz, um die Komplexität ökologischer Zusammenhänge in der Ostsee besser abzubilden und modellgestützte Vorhersagen zu verbessern. Die KI kann auf Basis vorhandener Modellläufe, Fernerkundungsdaten und Messwerten, wie z.B. die Trübung des Wassers, potenziell geeignete Standorte für Seegraswiesen identifizieren und dabei verschiedene Klima- und Nährstoffszenarien berücksichtigen. So wird es möglich, die Wiederansiedlung von Seegraswiesen gezielt auf klimaresiliente Flächen auszurichten. Gleichzeitig ersetzt KI aufwendige Modellläufe durch Ersatzmodelle. Auf diese Weise werden Energie- und Ressourcenverbrauch bei der Simulation drastisch reduziert. Durch den Einsatz von KI wird also nicht nur der ökologische Fußabdruck rechenintensiver Modellierungen verringert, indem aufwendige numerische Modelle durch ein KI-Surrogat ersetzt werden. Auch wird durch die Kombination der verschiedenen KI-Module die Realisierung zukünftiger Renaturierungsvorhaben effizienter gestaltet und vereinfacht.

Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?

SEAGUARD verknüpft Modellierung, Datenanalyse und Fernerkundung mit praxistauglicher Umsetzung. Das Projekt zeigt, dass KI nicht nur zur besseren wissenschaftlichen Analyse, sondern auch zur politischen Entscheidungsunterstützung beitragen kann. So können die Ergebnisse anschließend in Umweltmanagement-Systeme und EU-Richtlinien integriert werden. 
Die entwickelten Methoden und Tools, darunter eine Web-App zur Visualisierung potenzieller Seegrasflächen, lassen sich auf andere Küstenregionen übertragen und werden offen zugänglich gemacht. Das Landesamt für Umwelt des Landes Schleswig-Holstein sowie das Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Energie Mecklenburg-Vorpommern haben bereits im Vorfeld Interesse und Kooperationsbereitschaft angekündigt, die aus dem Projekt resultierenden Daten für ihre Aufgabenbereiche, wie Umweltmonitoring und Abschätzung von Zukunftsszenarien mariner Habitate, zu nutzen und aktiv an Synergien zu bereits bestehenden Projekten zu arbeiten.