Klimawandel und Biodiversit?tskrise z?hlen zu den wohl gr??ten aktuellen gesellschaftlichen Herausforderungen. An der Universit?t Leipzig wird zu beiden Themen intensiv und zunehmend interdisziplin?r geforscht. Eine Herausforderung ist dabei der Umgang mit enormen Datenmengen. Ein wichtiger Schritt, diese Daten zu verstehen, ist deren visuelle Darstellung, damit sowohl Forschende, als auch interessierte Laien schnell verstehen, welche Information zum Beispiel in Klimamodellen oder Satellitendaten verborgen ist.
Informatik und Erdsystemforschung arbeiten gemeinsam
Forschende aus der Informatik und der Erdsystemwissenschaft der Universit?t Leipzig haben nun ein neues Werkzeug zur interaktiven Visualisierung gro?er Klima- und Umweltdaten entwickelt. Lexcube verarbeitet eine Vielzahl von Klimamodelldaten und Satellitenbeobachtungen und stellt diese in einem dreidimensionalen Würfel dar. Ganz anders als konventionelle zweidimensionale Kartenansichten erlaubt Lexcube nun Zeit erfahrbar zu machen. ?Die Zeitachse wird zur gleichwertigen Dimension neben der r?umlichen Darstellung. Dies erm?glicht es dem Betrachter, schnell und intuitiv zum Beispiel den Temperaturverlauf an einem bestimmten Ort oder ganzen Regionen der Erde zurückzuverfolgen“, sagt Maximilian S?chting, Doktorand am Fernerkundungszentrum für Erdsystemforschung (RSC4Earth) und Institut für Informatik der Universit?t Leipzig. ?Lexcube kann extrem gro?e Datenmengen verarbeiten und ist auch mobil auf dem Handy abrufbar. Und dies ohne jegliche Zugangsbeschr?nkung.“
Satellitendaten zur Erforschung von Klimawandel der Ver?nderung von ?kosystemen
Der Datenwürfel basiert auf existierenden Open-Source-Technologien und erm?glicht es Nutzer:innen, bald auch eigene Daten einzugeben. In der aktuellen Version zeigt der Lexcube zum Beispiel den ?Earth System Data Cube“, der vom RSC4Earth zusammen mit verschiedenen Partnern im Rahmen einer F?rderung durch die Europ?ische Raumfahrtagentur (ESA) erstellt wurde. Er integriert Satellitendaten,die den Zustand der ?kosysteme der Welt erfassen, wie zum Beispiel die Photosyntheserate und Bodenfeuchte sowie die dazugeh?rigen meteorologischen Bedingungen. Ein anderer, von der Volkswagenstiftung gef?rderter, Datensatz ist speziell für den Nationalpark Hainich erstellt und zeigt, wann der dort vorherrschende Buchenwald besonders vital oder zum Beispiel im Zuge vergangener Trocken- und Hitzejahre gesch?digt wurde.
Leistungsstarkes Instrument für Wissenschaftler:innen und Entscheidungstr?ger:innen
Gemeinsam mit seinen Mentoren Prof. Dr. Miguel Mahecha und Prof. Dr. Gerik Scheuermann hat der 27-J?hrige den interaktiven Datacube in den vergangenen eineinhalb Jahren entwickelt und programmiert. ?In den Erdsystemwissenschaften hilft uns der Lexcube enorm, unsere essenziellen Daten viel besser zu verstehen und damit sp?ter etwa mit Hilfe von künstlicher Intelligenz zu analysieren. Aber meiner Meinung nach geht der Nutzen über die Wissenschaft hinaus. Jede interessierte Person kann nun schnell einen Blick auf die raumzeitliche Entwicklung von Kenngr??en unseres Planeten werfen“, sagt Prof. Dr. Miguel Mahecha, der seit vielen Jahren an der Entwicklung des ?Earth System Data Cube?-Konzepts arbeitet. Sein Kollege Prof. Dr. Gerik Scheuermann aus der Informatik erg?nzt: ?Mithilfe des Datenwürfels k?nnen Nutzerinnen und Nutzer komplexe Analysen und Abfragen durchführen, um Erkenntnisse aus den Daten zu gewinnen. An der Universit?t setzen wir den Lexcube bereits in der Lehre ein.“
?ber das Forschungsprojekt
Das Projekt Lexcube entstand als ein Pilotprojekt innerhalb der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur für Erdsystemwissenschaften NFDI4Earth, in der die Universit?t Leipzig eine leitende Rolle spielt. Die NFDI4Earth wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gef?rdert. Doch nun hat sich die Europ?ische Weltraumorganisation (ESA) bereit erkl?rt, Lexcube weiterhin über das Projekt DeepESDL zu unterstützten, da sich ein Mehrwert für eine sehr gro?e Nutzergruppe abzeichnet. Wissenschaftlich ist Lexcube eine Kooperation zwischen dem RSC4Earth und der Gruppe Bild- und Signalverarbeitung des Instituts für Informatik der Universit?t Leipzig.
Leipziger Expertise auf der Konferenz ?Building Bridges“
Prof. Dr. Miguel Mahecha wird den Lexcube auf der Konferenz “Building Bridges for the Next Generations” vorstellen, die am 16. und 17. Mai 2023 in Dresden im Beisein des Ministerpr?sidenten Michael Kretschmer, des s?chsischen Wissenschaftsministers Sebastian Gemkow, des tschechischen Premierministers Petr Fiala und voraussichtlich des polnischen Premierministers Mateusz Morawiecki stattfindet. Ziel ist es, die wissenschaftliche Kooperation zwischen Tschechien, Polen und Sachsen voranzutreiben und insbesondere eine neue Generation von Wissenschaftler:innen mit aktuellen Themen wie Gesundheit, Informationstechnologie, KI und Klimawandel anzusprechen. Auch Dr. Zohreh Hosseinzadeh von der Universit?tsmedizin Leipzig wird vor Ort über die Zukunft funktioneller Netzhaut-Organoide sprechen.
