Umweltforschung 17. Aug 2023 Von Stephan W. Eder Lesezeit: ca. 5 Minuten

Dank KI ganz flott zum Waldinventar

Mit dem Einsatz von Drohnenbildern und künstlicher Intelligenz (KI) hat ein Team am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen eine Methode entwickelt, mit der jeder Baum eines Waldes erfasst und seine Höhe und Durchmesser geschätzt werden können.

Luftbild eines Mangrovenwaldes im Utría-Nationalpark an der kolumbianischen Pazifikküste.
Foto: Daniel Schürholz/ Leibniz Centre for Tropical Marine Research

Nach Angaben des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen wird es mithilfe einer neu entwickelten, auf IT basierenden Methode „einfacher, biologische Inventare von Wäldern, beispielsweise von Mangroven, zu erstellen und ihre gespeicherten Kohlenstoffvorräte zu bestimmen.“ Mangrovenwälder sind deshalb wichtig, weil sie große Mengen an CO2 und anderen Klimagasen als organisches Material in ihrer Biomasse und ihren Sedimentböden einlagern können. Also ein Ökosystem, dem angesichts des Klimawandels eine besondere Bedeutung zukommt.

Klimaschutz durch Wald in Deutschland falsch eingeschätzt

Eine Erfassung der Biomasse in den teils sehr abgelegenen Mangrovenwäldern vor Ort kann sehr mühsam und langwierig sein. Wie kann man aber die Kohlenstoffvorräte in diesen großen Gebieten genauer und müheloser erfassen? Dafür setzte ein Team des ZMT im Utría-Nationalpark an der kolumbianischen Pazifikküste – der größtenteils aus undurchdringlichen Mangrovenwäldern besteht – Drohnen ein, um das Kronendach zu fotografieren und mithilfe von Bildmessung großflächige Karten des Waldes zu erstellen, die den Detailreichtum von Satellitenbildern um einiges übertrafen. Anschließend entwickelten sie einen KI-Workflow, mit dem jeder Baum identifiziert und die Höhe und der Durchmesser seiner Krone geschätzt werden konnten. Mit diesen Daten konnte das Team um Erstautor Daniel Schürholz die oberirdische Biomasse berechnen.

KI-Hype nutzen, um für den Klimaschutz Biomasse schnell und genau zu erfassen

Fortbewegung in der Mangrove kann sehr mühsam sein, hier bei Bragança in Brasilien. Daher ist es bisher ein aufwendiges Unterfangen, in solchen Regionen für große Gebiete die vorhandene Biomasse kartieren zu wollen. Das Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) hat daher jetzt ein auf Drohnen und KI basiertes Verfahren entwickelt. Foto: Martin Zimmer/Leibniz Centre for Tropical Marine Research

Genaue Schätzungen der Kohlenstoffvorräte in den verschiedenen Mangrovengebieten der Tropen gibt es dem ZMT zufolge „bisher kaum“. Das bisherige Verfahren ist ein Grund dafür: Es ist mühsam und langwierig. In der Regel würden dafür in einigen kleinen Parzellen die Höhe und der Durchmesser der Bäume gemessen. Anhand der Holzdichte und der Baumarten wird dann die Menge der Biomasse geschätzt. Und diese großen Mangrovenwälder liegen „sehr abgeschieden, bis zum Nabel kann man im schlammigen Sedimentboden versinken und muss durch Priele waten oder schwimmen, gepeinigt von Mückenscharen“, schildert das ZMT. Trotz all dieser Bemühungen seien die Schätzungen dann immer noch ungenau.

Klima: Lagunen als Kohlenstoffspeicher

Die Berechnung des gespeicherten Kohlenstoffs sei „umso präziser, je detaillierter die Informationen über die Bäume in dem Wald sind,“ erklärt der Doktorand Schürholz. „Angesichts der aktuellen Fortschritte in der künstlichen Intelligenz beschlossen wir, modernste Techniken zur automatischen Erkennung einzelner Bäume im Wald zu testen. Der derzeitige Hype um modernste KI-Algorithmen sollte auch für Umweltfragen genutzt werden, um unser Verständnis der natürlichen Welt zu verbessern“, forderte er.

„Anhand unseres KI-Workflows haben wir beispielsweise kalkuliert, dass es in dem untersuchten Gebiet 19 717 Bäume der endemischen Mangrovenbaumart Pelliciera rhizophorae gibt. Dies ist eine Berechnung, die mit herkömmlichen Mitteln nur sehr schwer zu erreichen wäre“, meint Arjun Chennu, Experte für die Kartierung von Lebensräumen am ZMT und Co-Autor der Studie.

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