Schiffszusammenstöße und -verwicklungen gehören zu den Hauptursachen für Verletzungen und Tod von Meerestieren wie Walen. Zunehmend urbanisierte Wasserstraßen, sich erwärmende Ozeane, Veränderungen in der Beuteverteilung – und in einigen Fällen steigende Artenpopulationen – sorgen für eine überfüllte und dynamische Meeresumgebung.
Schifffahrts-, Kreuzfahrt- und Fischereifahrzeuge erleiden weltweit jährlich schätzungsweise 20.000 tödliche Angriffe auf Wale. In den USA werden jedes Jahr etwa 80 gefährdete und bedrohte Wale vor der Westküste heimgesucht, und mehr als ein Drittel aller Todesfälle von Nordatlantik-Glattwalen im Osten der USA sind auf Schiffskollisionen zurückzuführen.
Forscher der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) haben den Bedarf an zusätzlicher Technologie zur Verbesserung bestehender Schutzmaßnahmen erkannt und ein System zur Erkennung von Meeressäugern für große Nutzfahrzeuge entwickelt. Diese Technologie nutzt Wärmebilder, um den Körper oder die Fontäne eines Wals zu erkennen und liefert Echtzeitinformationen über deren Entfernung und Peilung von einem Schiff. Ziel ist es, den Schiffskapitänen genügend Zeit zu geben, damit die Schiffe den Kurs ändern oder langsamer werden können.
Die in Hawaii ansässige Matson Navigation Company hat WHOI-WDCs auf ihren Schiffen Manulani, Manoa und Matson Kodiak installiert, um die realen Nutzungsdaten zu sammeln, die WHOI für seine Forschung und weitere Technologieentwicklung benötigt. Manulani und Manoa dienen der Handelsroute nach Hawaii. Matson Kodiak bedient Alaska.
Der WHOI-Wissenschaftler für angewandte Meeresphysik und -technik, Daniel Zitterbart, hat zusammen mit den WHOI-Mitarbeitern Aymeric Houstin, Lauren Stanley, Daniel Gomez-Ibañez und Miles Ochs dieses System entwickelt, das thermische Infrarotkameras (IR) zur Überwachung von Meeressäugetieren verwendet.
„Eine hochstabilisierte Wärmebildkamera ist auf einem Schiff montiert und überwacht die Wasseroberfläche auf Walauftauchungen und Ausdünstungen bzw. Schläge“, erklärt Zitterbart. „Wenn ein Wal bläst, wird seine thermische Signatur von der integrierten KI erkannt und warnt die Schiffsbesatzungen außerdem innerhalb von Sekunden vor der Anwesenheit von Walen in einer Entfernung von bis zu mehreren Kilometern, was für die meisten Schiffe genug Zeit ist, langsamer zu werden oder den Kurs zu ändern.“
Die von Zitterbarts Team entwickelte Technologie ist mit künstlicher Intelligenz verknüpft, die an Beispielen von Wellen, Vögeln, Schiffen und Walen trainiert wurde. Diese Algorithmen zielen darauf ab, thermische Signaturen von Booten, Vögeln und Wellen herauszufiltern und nur Warnungen über wahrscheinliche Walfunde zur Überprüfung auszusenden. Alle wahrscheinlichen Walfunde werden innerhalb von 15 Sekunden von einem Menschen überprüft und an die Kapitäne der Schiffe übermittelt.
Diese Human-in-the-Loop-Überprüfung stellt sicher, dass die Kapitäne niemals Fehlalarme erhalten, wodurch Alarmmüdigkeit vermieden wird und Vertrauen in die Walerkennungstechnologie gestärkt wird. Im Gegensatz zur menschlichen Beobachtung aus Flugzeugen und Booten benötigen die Systeme kein Umgebungslicht, sodass die Kameras rund um die Uhr Wale erkennen können, was die Kollisionsvermeidung weiter verbessert.
In den drei Monaten, seit die Manulani mit den neuen Systemen arbeitet, wurden 1.169 verifizierte Entdeckungen von Walen und Delfinen in Entfernungen von bis zu 6.500 Metern (3,5 Seemeilen) registriert.
„Diese ersten Daten sind für unser Team sehr spannend, da sie uns reales Feedback darüber geben, wie gut das thermische Infrarotsystem auf einer großen Containerschiffplattform funktioniert“, sagte Zitterbart.
In den Gewässern vor der Küste Hawaiis und entlang der Westküste der USA leben bis zu 16 Walarten. Buckelwale wandern von den Sommerfuttergebieten in Alaska nach Hawaii, um sich dort zu paaren und ihre Jungen zur Welt zu bringen. Schwertwale, Blauwale, Grauwale und andere Arten kommen ebenfalls häufig in diesen Regionen vor.
„Wir sind bestrebt, umweltbewusst zu handeln, und dazu gehört auch die Suche nach Möglichkeiten, das Risiko von Walkollisionen zu verringern“, sagte Matt Cox, Vorstandsvorsitzender und CEO von Matson. „Nachdem wir unseren Betriebsplan und die Schiffsrouten entlang der Westküste erheblich angepasst haben, um Walschutzgebiete zu meiden, freuen wir uns, diese neue Technologie hinzuzufügen, und planen, ihren Einsatz auf unserer gesamten Flotte auszuweiten, in der Hoffnung, einen positiven Unterschied in der Welt zu bewirken.“ Schutz dieser Tiere.
Cox fügte hinzu: „Unsere Schiffe befahren einige der unberührtesten Gebiete im Pazifik und wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Woods Hole bei anderen Projekten, die der Umwelt zugute kommen.“
„Wir freuen uns, dass wir weiterhin neue Daten aus diesen Systemen erhalten“, sagte Zitterbart. „Wärmebildsysteme sind ein leistungsstarkes Werkzeug zur Walerkennung in Echtzeit. Allein oder in Verbindung mit anderen bewährten Schutzmaßnahmen wie der passiven akustischen Überwachung kann diese Technologie das Risiko von Schiffszusammenstößen erheblich reduzieren und einen positiven Beitrag zum Schutz von Meerestieren leisten.“ .“