Die Kartierung von Meereis ist für den Schiffsverkehr in der Ostsee essentiell. Die in Bremen ansässige „Forschungsstelle für Maritime Sicherheit“ des EOC hat ein KI-gestütztes Verfahren entwickelt, das nun für den Eisdienst des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) eingesetzt wird.
Die Ostsee ist ein wichtiger Knotenpunkt der internationalen Schifffahrt. In den Wintermonaten sind jedoch große Teile der nördlichen und östlichen Ostsee zugefroren. Die Eisdecke kann dann bis zu einem Meter dick werden und den Schiffsverkehr beeinträchtigen. Darüber hinaus verändern Winde und Meeresströmungen die Eissituation ständig und erschweren die Navigation.
Aktuelle Eiskarten helfen Kapitänen einen sicheren und energiesparenden Weg durch das Eis zu finden. Der Eisdienst des BSH erstellt daher für die deutsche Schifffahrt täglich eine Übersicht über die Meereisverhältnisse an der deutschen Ostseeküste und kartiert wöchentlich die gesamte Ostsee.
In der Eissaison 2024/25 hat die Bremer Forschungsstelle erstmals den Eisdienst mit Meereis-Polygonen unterstützt. Dabei handelt es sich um eine Kartierung von Eisflächen gleicher Eiskonzentration oder Eisdicke, die aus Radaraufnahmen des europäischen Sentinel-1-Satelliten abgeleitet wurden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DLR kombinierten hierfür eine KI-basierte Eisklassifizierung mit Algorithmen zur Bildsegmentierung und der Vereinfachung von Linien. Für das Training der KI wurden historische Eiskarten des BSH herangezogen. Die mit dem Verfahren erzeugten Polygone werden von nun an in der Eissaison regelmäßig für das BSH generiert und erleichtern dort die aufwändige Kartierungsarbeit.
“Gerade bei Eisschollen verschiedener Größe entfällt das zeitintensive manuelle Digitalisieren bei guter Detailtreue”, resümiert Wiebke Aldenhoff vom Eisdienst des BSH.
Sentinel-1-Aufnahme der Bottenwiek vom 6. Februar 2025
mit Ausschnitt der daraus erzeugten Meereispolygone. Die Färbung gibt die Eiskonzentration im Polygon an, von blau (offenes Wasser) bis rot (vollständig eisbedeckt).
Credit:
DLR, CC BY-NC-ND 3.0, Contains modified Copernicus Sentinel data [2025]
Neben Radardaten werden unter wolkenfreien Bedingungen auch optische Satellitenaufnahmen für die Eiskartierung genutzt. Auch hier kommen KI-Modelle zum Einsatz. Sie wurden an der Forschungsstelle für Maritime Sicherheit in Neustrelitz anhand von Landsat-8-Daten trainiert. Mit dem neuen Verfahren können auch diese Ergebnisse zu vektorbasierten Polygonen weiterverarbeitet werden, die sich nahtlos in bestehende GIS-Systeme integrieren lassen.
Landsat-8-Aufnahme der Bottenwiek vom 18. Februar 2025
in Falschfarben mit Ausschnitt der daraus erzeugten Meereispolygone. Die Färbung gibt hier die Eisdicke im Polygon an, von blau (eisfrei) über magenta (15–30 cm) bis gelb (30–50 cm).
Die aktuelle Eissaison ist mit dem Schmelzen des letzten Treibeises am 23.05. zu Ende gegangen. Aber auch in der nächsten Eissaison wird das DLR das BSH mit seiner Neuentwicklung unterstützen.
Gefördert werden die Arbeiten im Rahmen des Projektes Echtzeitdienste Maritime Sicherheit.
