Bewältigung von Herausforderung in der Wasserbewirtschaftung durch gebündeltes Know-how
Oberflächenwassersysteme wie Flüsse, Seen und Stauseen stehen aufgrund des Klimawandels, der Verschmutzung und der Übernutzung zunehmend unter Druck. In vielen Regionen der Welt – insbesondere in solchen mit begrenzter Infrastruktur für die Umweltüberwachung – fehlt es an rechtzeitigen, zuverlässigen und umsetzbaren Daten für die Entscheidungsfindung in Bezug auf die Wasserqualität und -verfügbarkeit. Das EU-finanzierte Projekt SWIM(öffnet in neuem Fenster) wurde von der Agentur für das Weltraumprogramm(öffnet in neuem Fenster) (EUSPA) im November 2024 gestartet, um diesen dringenden Bedarf zu decken. Das Ziel des Konsortiums ist es, Erdbeobachtungsdaten von Copernicus-Satelliten mit IoT-Sensoren und KI-basierten Analysen zu integrieren, um eine zugängliche, automatisierte Informationsplattform für Oberflächenwasser bereitzustellen.
Das Know-how der USA im Bereich Cloud Computing in Kombination mit Europas dynamischer Raumfahrtindustrie
Um dies zu erreichen, vereint das Projekt die Fachkompetenz von beiden Seiten des Atlantiks. Zu dem Konsortium zählen Partner aus der EU, den USA und Kolumbien. „Unser amerikanischer Partner Rayner Software verschafft uns Zugang zu Fachwissen im Bereich Cloud Computing und Entscheidungshilfesysteme“, erklärt SWIM-Projektkoordinator Jacek Gruszka von Offshore Monitoring(öffnet in neuem Fenster) in Zypern. „Sie bringen modernste Fähigkeiten im Bereich der Back-End-Dateninfrastruktur und der Softwareentwicklung für Echtzeit-Umweltanwendungen ein.“ Rayner Software begann im Jahr 2020 mit der Entwicklung seiner Orbiter-App. Diese nutzt die riesigen Datenmengen, die im Rahmen des Copernicus-Programms erhoben wurden, um der Öffentlichkeit eine neue Perspektive auf unseren Planeten zu eröffnen. „Wir fühlen uns geehrt, dass wir dafür 2021 mit dem Copernicus-Masters-Preis der ESA ausgezeichnet wurden“, sagt Tyler Rainer von Rayner Software. „Dies ebnete den Weg für eine neue Welt der Zusammenarbeit mit der dynamischen europäischen Raumfahrtindustrie, die mit SWIM ihre Fortsetzung findet. Jedes Projektmitglied bringt seine eigenen einzigartigen Leidenschaften und Einblicke ein, um das gemeinsame Ziel zu erreichen, Erkenntnisse über die wichtigste Ressource unseres Planeten zu erlangen: Wasser.“ Das Projekt wird zudem auf lokales Wissen und den lokalen Zugang in Kolumbien für die Pilotierung sowie auf wissenschaftliches und angewandtes Know-how aus Europa in den Bereichen Hydrologie, Erdbeobachtung und Systemtechnik zurückgreifen.
Umsetzbare Erkenntnisse durch KI
Die fertige Plattform auf Basis von WAMO (Water Monitoring) – eine Technologie, die durch einen der Partner, e.Ray entwickelt wurde, – wird drei zentrale Analysemodule hinsichtlich Wasserqualität, Wasserhaushalt und Naturkatastrophenrisiko umfassen. Das System soll kontinuierliche und genaue Daten zu verschiedenen ökologischen Parametern wie Wasserqualität und Algenblüte liefern und Vorhersagen über künftige Bedingungen und die Bewertung von Risiken im Zusammenhang mit Oberflächenwasser (wie Überschwemmungen und Dürren) ermöglichen. „Diese Informationen werden durch ein KI-gestütztes Entscheidungshilfesystem mit benutzerfreundlichen Visualisierungs- und Warnfunktionen als umsetzbare Erkenntnisse bereitgestellt“, merkt Gruszka an. „Das Ziel ist es, den lokalen Behörden und Interessengruppen bessere Daten für die Bewirtschaftung von Oberflächenwasser an die Hand zu geben.“ Das Projekt, das im April 2026 abgeschlossen werden soll, hat in einer Reihe von Bereichen bereits große Fortschritte gemacht. Es wurde die Pipeline für die Integration von Erdbeobachtungs- und In-situ-Daten definiert, welche die technische Grundlage für die Umweltüberwachung bildet. Außerdem gibt es einen detaillierten Plan für die Verbreitung und Verwertung der Erkenntnisse, der die Einbeziehung der Interessengruppen berücksichtigt.
Der kleine blaue Punkt
Die nächsten Schritte umfassen den Einsatz erster KI-Modelle, den Start von Pilotversuchen mit WAMO-Sensoren in Europa und Lateinamerika und die Erhebung von Nutzerfeedback zur weiteren Verfeinerung des Systems. „Das Projekt hat bereits enorm von den unterschiedlichen interkontinentalen Perspektiven und Fähigkeiten profitiert“, sagt Gruszka. „Die grenzüberschreitende Zusammenarbeit erweist sich sowohl in technischer als auch in kultureller Hinsicht als wertvoll. Wir bemerken ein starkes Engagement und einen gemeinsamen Erkenntniserwerb, insbesondere bei der Anpassung von Anwendungen für die Erdbeobachtung an unterschiedliche geografische und staatliche Gegebenheiten.“ Rainer stimmt zu. „Wenn Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen und Erfahrungen in einem Team zusammenkommen, werden neue Erkenntnisse und Ressourcen freigesetzt“, sagt er. „Diese Betrachtung der Erde als Großes und Ganzes verbindet und erinnert uns an diesen kleinen blauen Punkt, auf dem wir alle leben. Ich stelle mir unser Projekt gerne als eine kleine ,Miniaturversion' der Internationalen Raumstation vor, an der viele Nationen beteiligt sind, die jedoch alle die Bande der Menschlichkeit eint.“ Der Erfolg des Projekts misst sich letztlich daran, dass es durch bessere Daten, Frühwarnungen vor Umweltgefahren wie Algenblüten und Überschwemmungen und kosteneffiziente Überwachungslösungen für Regionen mit begrenzter Infrastruktur eine bessere Wasserbewirtschaftung ermöglicht. Dadurch leistet das SWIM-Projekt einen wertvollen Beitrag zum sechsten UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung, das den Zugang zu Wasser und sanitären Einrichtungen für alle Menschen vorsieht.