AqQua
The Aquatic Life Foundation Project: Quantifying Life at Scale in a Changing World

Geplanter AqQua Workflow. Bild: Klas Ove Möller
Das Klima und das menschliche Wohlergehen hängen in hohem Maße vom Leben im Wasser ab. Insbesondere organische Stoffe, die von Plankton gebildet werden, binden nachhaltig große Mengen an Kohlenstoff aus der Atmosphäre. Der Klimawandel verändert die Nahrungsnetze von Fischen und Plankton und wirkt sich auf die biologische Kohlenstoffpumpe des Ozeans sowie auf die Nahrungsressourcen von Meer und Süßwasser aus. Obwohl das aquatische Leben für die Klimaregulierung und die menschliche Ernährung eine essentielle Rolle spielt und eine genaue Kartierung und Überwachung erfordert, ist die Abundanz der meisten Arten bis heute unbekannt und wird nicht überwacht. Auch die aktuellen Schätzungen des globalen marinen Kohlenstoffexports weisen große Unsicherheiten auf, die in der gleichen Größenordnung liegen wie die anthropogenen CO2-Emissionen.

Beispiele pelagischer Imaging Systeme und ihre jeweiligen Aufnahmen. Bild: Klas Ove Möller
Pelagische Bildgebungsverfahren erlauben die konstante Beobachtung von Wasserlebewesen und deren Ablagerungen und ermöglichen es, die Gewässer der Erde bis zum Grund der Tiefsee umfassend zu erfassen. Jeden Tag werden Millionen von Planktonbildern und damit verbundene Umweltdaten von Forschern auf der ganzen Welt mit einer Vielzahl von Geräten erfasst. Jeder einzelne Datenpunkt liefert Informationen über die biologische Vielfalt, die Funktionsweise aquatischer Nahrungsnetze und den Zustand des Ökosystems des betreffenden Gewässers sowie über seine Rolle bei der Kohlenstoffbindung. Das Aquatic Life Foundation Project (AqQua) wird Milliarden von Bildern kombinieren, die mit einer Vielzahl von Geräten auf der ganzen Welt aufgenommen wurden, und High Performance Computing im großen Maßstab nutzen, um das erste grundlegende pelagische Bildgebungsmodell zu trainieren. Das Modell wird zunächst in der Grundlagenphase für die Klassifizierung von Arten, die Extraktion von Merkmalen und die Schätzung von partikulärem organischem Kohlenstoff eingestellt um dann in der Bereitschaftsphase als ressourceneffizientes, leicht zu verwendendes Instrument der globalen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt zu werden. Die anschließende Visionäre Phase zielt auf ein Kompositionsmodell ab, das orthogonale Modalitäten wie Fernerkundungs- und Umweltdaten integriert, um globale Karten der Artenvielfalt, des Ökosystemzustands und des Kohlenstoffflusses mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu erstellen und so ein grundlegendes Verständnis des Lebens im Meer und im Süßwasser in Zeiten des globalen Wandels zu schaffen. Dieses Modell kann als Entscheidungshilfe dienen, insbesondere im Hinblick auf die sich entwickelnde Technologie zur Speicherung von Kohlendioxid im Meer.
Partnerschaften
AqQua ist eine Modellinitiative der Helmholtz-Gemeinschaft und ein Gemeinschaftsprojekt des Max-Delbrück-Centrums, des GEOMAR, des FZ Jülich und Hereon mit Beiträgen von Helmholtz Imaging, Helmholtz AI, UFZ und AWI.
Kontakt

Abteilungsleiter
Biologische Kohlenstoff Pumpe
Tel: +49 (0)4152 87-2371