Mit Hilfe neuronaler Netze zur Analyse von Satelliten- und Radarbildern haben Forscher Einblicke in die weltweiten maritimen Aktivitäten gewonnen.
Diese Studie, veröffentlicht in Natur und unter der Leitung von Fernando Paolo von Global Fishing Watcheiner gemeinnützigen Organisation mit Sitz in Washington DC, zeigt, dass drei Viertel der großen Fischereifahrzeuge und ein Viertel der Transport- und Energieschiffe als "dunkle Schiffe" operieren und ihre Standorte nicht öffentlich bekannt geben.
Fernando Paolo erklärte: "In der Vergangenheit wurden die Aktivitäten von Schiffen nur unzureichend dokumentiert, was unser Verständnis der Nutzung der größten öffentlichen Ressource der Welt - des Ozeans - einschränkt."
"Wir wussten, dass uns ein großer Teil der Aktivitäten im Ozean entgeht, aber wir wussten nicht, wie viel. Und wir fanden heraus, dass es viel mehr ist, als wir uns vorgestellt hatten.
Anhand von Daten aus den Jahren 2017 bis 2021 analysierte das Team GPS-, Satelliten- und Radarbilder von Küstengebieten, in denen sich große Fischerei- und Industrieanlagen befinden. Sie mehrere neuronale Netze trainiert, um Boote und Offshore-Strukturen in diesen Bildern zu erkennen und zu klassifizieren.
Die daraus resultierende Analyse zeigte, dass die meisten der rund 63.000 überwachten Schiffe nicht durchgängig automatische Identifizierungssysteme verwendeten, was Anlass zur Sorge über illegale Aktivitäten wie unregulierte Fischerei gibt.
Eine KI wurde speziell darauf trainiert, Fischereifahrzeuge anhand ihres Fahrverhaltens und ihres Standorts zu unterscheiden, und stellte fest, dass 42 bis 49% der Schiffe als Fischerboote klassifiziert wurden.
Die Mitautorin der Studie, Jennifer Raynor, Assistenzprofessorin für Wirtschaft der natürlichen Ressourcen an der University of Wisconsin-Madison, erklärte: "Durch die Aufdeckung der dunklen Schiffe haben wir das umfassendste öffentliche Bild der weltweiten industriellen Fischerei geschaffen, das es gibt."
Darüber hinaus wurden in der Studie 28.000 Offshore-Bauwerke identifiziert, darunter solche, die mit Windenergie und Ölförderung zu tun haben, wobei die Zahl der Offshore-Windturbinen deutlich gestiegen ist.
Die Zahl der Ölplattformen ist im Untersuchungszeitraum um 16% gestiegen, aber noch bemerkenswerter ist, dass sich die Zahl der Windturbinen mehr als verdoppelt hat und bis 2021 die Zahl der Ölplattformen übertreffen wird.
Besonders ausgeprägt war das Wachstum der Offshore-Windenergie in China, wo es sich von 2017 bis 2021 verneunfacht hat.
Mehr über die Studie
In der von Global Fishing Watch durchgeführten Studie wurden die industriellen Aktivitäten auf See mit Hilfe von neuronalen Netzen kartiert.
Hier finden Sie weitere Informationen darüber, wie es funktioniert hat:
- Datenerfassung und -integration: Zwischen 2017 und 2021 sammelte das Team eine riesige Menge an Daten, darunter 2 Petabyte an Satellitenbildern, GPS-Daten von Schiffen und Deep-Learning-Modelle. Diese Daten deckten die weltweiten Küstengewässer ab, in denen sich mehr als 75% an industriellen Aktivitäten konzentrieren.
- Entwicklung von Deep-Learning-Modellen: Sie entwickelten drei tiefe neuronale Faltungsnetzwerke. Diese Netze wurden für bestimmte Aufgaben konzipiert: Identifizierung von Objekten und Schätzung ihrer Länge mit hoher Genauigkeit, Klassifizierung von Offshore-Infrastruktur in Kategorien wie Öl, Wind und andere Strukturen sowie Unterscheidung zwischen Fischereifahrzeugen und nicht fischenden Schiffen.
- Analyse von Satellitenbildern und GPS-Daten von Schiffen: Die Forscher analysierten Satellitenbilder, um Schiffe und Offshore-Strukturen zu erkennen, und glichen diese Ergebnisse dann mit GPS-Daten von Schiffen ab, die ihren Standort öffentlich bekannt geben. Dabei zeigte sich, dass ein erheblicher Teil der industriellen Fischereifahrzeuge (72 bis 76%) und andere Schiffe (21 bis 30%) nicht öffentlich geortet wurden.
- Kartierung und Aktivitäten: Das Team kartierte die Aktivitäten von Schiffen und Offshore-Energieinfrastrukturen und zeigte die Verteilung und Konzentration dieser Aktivitäten in den Küstengewässern auf. Sie stellten fest, dass die Fischereiaktivitäten während der COVID-19-Pandemie deutlich zurückgingen, während die Aktivitäten der Transport- und Energieschiffe relativ stabil blieben.
- Bewertung der Umweltauswirkungen: Schließlich identifizierten die Forscher potenzielle Hotspots für illegale Fischerei und quantifizierten das Ausmaß der Schiffsaktivitäten, einschließlich des raschen Wachstums der Offshore-Windkraftinfrastruktur, die bis 2021 die Zahl der Ölstrukturen übertreffen wird.
Die Forscher hoffen, dass diese Karte bei der Verwaltung und dem Verständnis künftiger menschlicher Aktivitäten im Ozean helfen kann.
Mitautor Patrick Halpin, Professor für Meeresökologie an der Duke University, erklärt: "Der Fußabdruck des Anthropozäns ist nicht mehr auf das Festland beschränkt", was bedeutet, dass die menschlichen Aktivitäten in dieser Epoche in jeden Winkel des Planeten eingedrungen sind.
