Künstliche Intelligenz revolutioniert globale Kohlendioxid-Überwachung

Bei Waldbränden wird Kohlendioxid emittiert. Mit dem neuen SpT-Modell kann das fast in Echtzeit registriert werden.

(Bild: Toa55 / Shutterstock.com)

Neues KI-Modell ermöglicht Kohlendioxid-Messung in Echtzeit. Satellitendaten werden blitzschnell ausgewertet. Wie kann das den Kampf gegen den Klimawandel unterstützen?

Kohlendioxid (CO2) ist ein Treibhausgas, das maßgeblich zum Klimawandel beiträgt. Um den Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre zu überwachen und geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen, ist eine genaue und zeitnahe Messung unerlässlich. Bisher war dies jedoch eine zeitaufwendige und rechenintensive Aufgabe.

Jetzt haben Forscher der Shanghai Jiao Tong University und des Instituts für Physik der Atmosphäre der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine bahnbrechende Lösung entwickelt: das Spectrum Transformer (SpT)-Modell, das im Fachmagazin Journal of Remote Sensing vorgestellt wurde.

Künstliche Intelligenz trifft auf Satellitentechnologie

Das SpT-Modell ist ein neuartiger Ansatz, der Künstliche Intelligenz (KI) nutzt, um die CO2-Konzentration in der Atmosphäre aus Satellitendaten zu ermitteln. Es basiert auf der sogenannten Transformer-Architektur, einer speziellen Form von KI, die in der Lage ist, komplexe Muster in Daten zu erkennen.

Satelliten messen das von der Erde reflektierte Sonnenlicht in Form von Spektren. Diese Spektren enthalten Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre, einschließlich des CO₂-Gehalts. Das SpT-Modell analysiert diese Spektren und kann daraus präzise Vorhersagen über die Kohlendioxid-Konzentration treffen.

Blitzschnelle Auswertung dank Künstlicher Intelligenz

Der große Vorteil des SpT-Modells liegt in seiner Geschwindigkeit und Effizienz. Während herkömmliche Methoden zur Auswertung von Satellitendaten Minuten benötigen, kann das SpT-Modell dies in Millisekunden bewerkstelligen. Tao Ren, der leitende Forscher, erklärt:

Unser SpT-Modell stellt einen bedeutenden Fortschritt in der satellitengestützten CO₂- Überwachung dar. Durch die Senkung der Rechenkosten und die Verbesserung der Genauigkeit können wir nun nahezu in Echtzeit Daten bereitstellen, die für die Klimapolitik und Studien zum Kohlenstoffkreislauf von entscheidender Bedeutung sind.

Diese Geschwindigkeit ermöglicht eine nahezu Echtzeitüberwachung der Kohlendioxid-Werte in der Atmosphäre. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Klimaforschung und die Entwicklung wirksamer Strategien zur Eindämmung des Klimawandels.

Hohe Genauigkeit trotz steigender CO2-Werte

Ein weiterer Vorteil des SpT-Modells ist seine Anpassungsfähigkeit. Da die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre kontinuierlich ansteigt, müssen Modelle in der Lage sein, sich an diese Veränderungen anzupassen. Herkömmliche Methoden haben damit oft Schwierigkeiten, was zu Ungenauigkeiten führen kann.

Das SpT-Modell hingegen kann durch regelmäßige Feinabstimmung mit neuen Daten seine Genauigkeit aufrechterhalten. Erstaunlicherweise benötigt es dafür nur eine geringe Menge an neuen Daten. Trotz des stetigen Anstiegs der atmosphärischen CO₂-Werte bleibt das Modell somit zuverlässig.

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Die Forscher haben das SpT-Modell gründlich validiert, indem sie seine Ergebnisse mit bodengestützten Messungen verglichen haben. Diese Messungen stammen vom Total Carbon Column Observing Network (TCCON), einem weltweiten Netzwerk von Messstationen.

Die Validierung bestätigte, dass das SpT-Modell in der Lage ist, saisonale und regionale Schwankungen des Kohlendioxid-Gehalts präzise zu erfassen. Dies unterstreicht die Zuverlässigkeit des Modells und sein Potenzial für den Einsatz in der globalen CO2-Überwachung.

Meilenstein für die Klimaforschung

Das SpT-Modell stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Klimaforschung dar. Durch die Kombination von Künstlicher Intelligenz und Satellitentechnologie eröffnet es neue Möglichkeiten für die Überwachung und das Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs.

Ferner könnte das Modell auch auf andere Treibhausgase wie Methan oder Lachgas angewendet werden. Dies würde einen noch umfassenderen Einblick in die komplexen Prozesse des Klimawandels ermöglichen.