Emissionen, Umwelt- und Tierschutz Wie künstliche Intelligenz die Klimakrise bekämpfen kann

KI unterstützt Forscher, Stadtplaner, Aktivisten, aber auch Unternehmen dabei, Klimaschäden einzudämmen. Algorithmen erkennen Waldzerstörung, reduzieren Emissionen – oder belauschen Tiere im Ozean.
Luftaufnahmen und KI-Software helfen Forschern Waldschäden oder Tierpopulationen zu kartieren – und besser zu schützen

Luftaufnahmen und KI-Software helfen Forschern Waldschäden oder Tierpopulationen zu kartieren – und besser zu schützen

Foto: MAURO PIMENTEL / AFP
Globale Gesellschaft

In Reportagen, Analysen, Fotos, Videos und Podcasts berichten wir weltweit über soziale Ungerechtigkeiten, gesellschaftliche Entwicklungen und vielversprechende Ansätze für die Lösung globaler Probleme.

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Sie fluten Wohnviertel mit Starkregen und lassen öffentliche Plätze in extremer Hitze schmoren: Am Austrian Institute of Technology (AIT) in Wien spielen Stadtplaner und Entscheider an den interaktiven Projektionswänden des KI-gestützten City Intelligence Lab (CIL) verschiedene Zukunftsszenarien durch – um Städte besser gegen den Klimawandel zu rüsten.

»Unsere Vision ist es, Städten eine Klima-DNA einzuschreiben«, sagt Nikolas Neubert, der die Abteilung für digitale und resiliente Stadtentwicklung am AIT leitet. KI hilft dem Team dabei, Städte so zu planen, dass sie Klima-resilient werden – und gleichzeitig selbst einen möglichst geringen ökologischen Fußabdruck haben.

Zukunftslabor für Städteplanung: Mit künstlicher Intelligenz können verschiedene Szenarien simuliert werden

Zukunftslabor für Städteplanung: Mit künstlicher Intelligenz können verschiedene Szenarien simuliert werden

Foto: Fotoservice/Hinterramsko / AIT/APA

Die KI-Software simuliert, wie geeignet Gebiete für neue Wohnprojekte sind, wie sich Architektur, Abstände zwischen Gebäuden oder grüne Dächer auf Luftqualität oder das Abfließen von Regenwasser auswirken – und welchen Einfluss neue Bahnhöfe oder das Design von Fußgängerzonen auf Menschen- oder Verkehrsströme und CO₂-Ausstoß haben.

»KI soll aber nicht allein entscheiden, wie unsere Städte aussehen werden«, schränkt Neubert ein. Für Städte wie Linz in Oberösterreich , wo im Sommer auf städtischen Plätzen teils Temperaturen von rund 40 Grad herrschen, hat das Institut bereits eine Klimaanpassungsstrategie entwickelt: mit mehr Grünflächen und Bäumen, Dach- und Fassadenbegrünung und Sonnensegeln oder Wassersprengern, die bei Extremhitze anspringen.

Künstliche Intelligenz unterstützt nicht nur Architekten und Städteplaner dabei, sich auf den Klimawandel einzustellen und ihn einzudämmen. Auch Forscher, Umweltschützer, aber auch Unternehmen setzen auf Algorithmen, die automatisiert große Mengen an Informationen oder Bildmaterial auswerten und darin zum Beispiel Trends in Wäldern, Ozeanen, im Transportwesen oder bei der Energieerzeugung erkennen – oder die aus verschiedenen Datenquellen Prognosen ableiten.

KI-Werkzeuge können Muster in riesigen Datenmengen aufspüren – wie Umweltzerstörung in Regenwäldern

KI-Werkzeuge können Muster in riesigen Datenmengen aufspüren – wie Umweltzerstörung in Regenwäldern

Foto: Ueslei Marcelino / REUTERS

Studien von  Beratungsfirmen gehen davon aus, dass Unternehmen ihre Emissionen mit KI-Anwendungen künftig massiv verringern könnten – manche erwarten sogar eine KI-getriebene »Nachhaltigkeits-Revolution «. Doch Experten warnen davor, KI als Wunderwaffe im Kampf gegen die Klimakrise zu betrachten.

»KI kann als Instrument für alles benutzt werden«, sagt Lynn Kaack, die an der Berliner Hertie School zu Klimawandel, KI und öffentlicher Politik forscht. »Neue Technologien können Klimaschutz fördern, aber sie können auch zu steigenden Treibhausgasemissionen führen, etwa wenn Ölfirmen Machine Learning nutzen, um effizienter Ressourcen zu fördern.« Zudem würden viele Anwendungen noch sehr am Anfang stehen, ihre Folgen für den Klimawandel seien noch nicht messbar.

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Unklar ist auch, in welchem Umfang KI-Werkzeuge mit ihren aufwendigen Rechenoperationen selbst einen hohen Energieverbrauch verursachen; auch hier fehlen genauere Daten, welche Rechenleistungen auf KI-Anwendungen entfallen. »Wir können vielleicht erst in einigen Jahren feststellen, ob künstliche Intelligenz insgesamt eine positive oder negative Auswirkung auf das Klima hat – oder fast gar keine«, sagt Kaack.

Lynn Kaack forscht an der Schnittstelle von Technologie und Klimawandel

Lynn Kaack forscht an der Schnittstelle von Technologie und Klimawandel

Foto: privat

Immerhin: In einigen Bereichen setzen Organisationen und Unternehmen jetzt schon KI-Werkzeuge im Alltag ein, von denen auch der Klima- und Umweltschutz profitiert. KI-Analysen helfen etwa Firmen im Energiesektor ihre Prozesse zu optimieren und Emissionen einzudämmen, indem sie Angebot und Nachfrage bei erneuerbaren Energien besser aufeinander abstimmen.

»Bei erneuerbaren Energien muss man zum Beispiel gut verstehen wie die Stromerzeugung in den nächsten Minuten variiert, um entsprechend zu reagieren und eventuell schnell andere Kraftwerke hochzufahren«, sagt Kaack. »Mit KI können Energiekonzerne besser vorhersagen, wie sich die Stromerzeugung verhalten wird und sie können besser entscheiden, wie viele Kraftwerke sie am Netz haben müssen, um die Stromerzeugung an den Bedarf anzupassen.« Dafür werden Wetterdaten und historische Daten ausgewertet, zum Teil sogar Videodaten von Wolken – Kaack zufolge könne KI deutliche Verbesserungen im Vergleich zu traditionellen Vorhersagemethoden erzielen.

Umweltschützer tracken Waldzerstörung – teils forsten sie auch mit Drohnen und KI-Tools auf

Umweltschützer tracken Waldzerstörung – teils forsten sie auch mit Drohnen und KI-Tools auf

Foto: CARL DE SOUZA / AFP

Auch für den Schutz von großflächigen, schwer zugänglichen Wald- oder Feuchtgebieten spielen Luftaufnahmen und Analysetools eine Schlüsselrolle: Die automatisierte Auswertung der Aufnahmen von Satelliten, Drohnen oder Helikoptern kann die Folgen der Klimakrise für Wälder oder den Raubbau an der Natur durch illegale Holzfäller, Wilderer oder Konzerne aufdecken – und es ermöglichen, die Schäden zu dokumentieren und teils gegenzusteuern.

Klimakrise

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In Australien lassen Ranger Drohnen über Naturschutzgebiete fliegen, um Veränderungen bei Flora und Fauna aus der Luft zu tracken, KI-Software wertet die Aufnahmen aus. Der Algorithmus zählt Tiere oder analysiert Pflanzensorten und Schädlinge – und zeigt den Rangern, wo sie eingreifen und Schädlinge vernichten müssen, damit die Feuchtgebiete nicht aus dem Gleichgewicht geraten. Manche Initiativen und Unternehmen  pflanzen sogar Setzlinge per Drohne  ein. KI-Software steuert dabei teils die Drohnenschwärme und wertet aus, an welchen Stellen und in welchem Winkel die Aussaat der Baum- oder Pflanzensamen besonders sinnvoll ist.

Korallen bilden wichtige Ökosysteme, sind aber weltweit vom Aussterben bedroht

Korallen bilden wichtige Ökosysteme, sind aber weltweit vom Aussterben bedroht

Foto: imago images/Cavan Images

Neue Technologien können auch dabei helfen, Missstände unter Wasser schneller zu entdecken. Die Weltmeere sind wichtig im Kampf gegen die Erderhitzung: Sie absorbieren Kohlendioxid  und produzieren Sauerstoff. Doch durch die Klimakrise versauert das Wasser und die Meerestemperaturen steigen an, was Wirbelstürme oder Niederschläge nach sich zieht oder wichtige Ökosysteme wie Korallenriffe absterben lässt.

Algorithmen durchforsten etwa Luftbilder, um Korallenriffe zu kartieren , die Artenvielfalt zu identifizieren und den Zustand der Riffe zu überwachen. Wissenschaftler des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) haben einen Algorithmus entwickelt, um auf Luftaufnahmen den Plastikmüll zu klassifizieren , der durch die Meere treibt. Das Tool soll Regierungen in Südostasien wie Kambodscha im Kampf gegen den Müll unterstützen – und nachvollziehbar machen, woher er stammt.

Auch das französische Softwareunternehmen Sinay nutzt maritime Daten für den Umweltschutz. Sie berechnet auch Routen, auf denen Schiffe weniger Treibstoff verbrauchen. Sound-Detektoren belauschen zudem Meerestiere, um zu identifizieren, welche Arten und wie viele Tiere sich in einem Gebiet aufhalten. Sinay hat mittlerweile ein eigenes Unterwasser-Soundarchiv aufgebaut, das zunehmend weiter wächst.

Ihre Klicklaute verraten sie: Die Analyse von Geräuschen identifiziert, wie viele Wale und andere Meeressäuger sich an bestimmten Orten unter Wasser tummeln

Ihre Klicklaute verraten sie: Die Analyse von Geräuschen identifiziert, wie viele Wale und andere Meeressäuger sich an bestimmten Orten unter Wasser tummeln

Foto: AFP

»Der Algorithmus analysiert zum Beispiel vor dem Bau von Windkraftanlagen im Meer, ob es dort geschützte Arten gibt und ob die Konstrukteure ihre Pläne ändern müssen«, sagt Léa Manneheut, Data Scientist bei Sinay. Falls sich an geplanten Baustellen viele Tiere tummeln, könnte die Lärmbelastung bei den Arbeiten zumindest mit bestimmten Dämmmaßnahmen reduziert werden. Sie und ihre Kolleginnen bei Sinay beobachten, dass Unternehmen auch aus Imagegründen zunehmend auf Umwelt- und Klimaaspekte achten: »Der Druck aus der Bevölkerung wächst.«

Forscherin Lynn Kaack von der Hertie School sieht noch Nachholbedarf bei der Zusammenarbeit interdisziplinärer Experten: Oft würden Interessierte nicht wissen, an wen sie sich wenden sollen, um eine Idee in die Wirklichkeit umzusetzen. Kaack hat deswegen die Initiative »Climate Change AI « mitgegründet – eine Community, die Klima- und KI-Experten besser vernetzen will.

»Wissenschaftler brauchen mehr Geld für interdisziplinäre Forschung. Aber es ist letztendlich am wichtigsten, dass Projekte tatsächlich umgesetzt werden – und da hapert es noch stark«, findet Kaack. Start-ups müssten besser gefördert werden. Dazu sei es aber auch wichtig, KI-Projekte in bereits bestehenden Unternehmen und Organisationen zu initiieren – zum Beispiel mit einem Förderprogramm, das KI-Experten in NGOs oder Unternehmen arbeiten lässt, damit diese dort konkrete Projekte umsetzen können. »Es will nicht jeder eine Techkarriere bei Google machen, viele möchten ihre Fähigkeiten gern für den Klimaschutz einsetzen.«

Dieser Beitrag gehört zum Projekt Globale Gesellschaft

Unter dem Titel »Globale Gesellschaft« berichten Reporterinnen und Reporter aus Asien, Afrika, Lateinamerika und Europa – über Ungerechtigkeiten in einer globalisierten Welt, gesellschaftspolitische Herausforderungen und nachhaltige Entwicklung. Die Reportagen, Analysen, Fotostrecken, Videos und Podcasts erscheinen in einer eigenen Sektion im Auslandsressort des SPIEGEL. Das Projekt ist langfristig angelegt und wird von der Bill & Melinda Gates Foundation (BMGF) unterstützt.

Ein ausführliches FAQ mit Fragen und Antworten zum Projekt finden Sie hier.

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