Im vergangenen Dezember verbrannte ein Bauer trockene Weinreben in seinem Weinberg in Deir Mar Moussa, einer Bergstadt ein Dutzend Meilen östlich von Beirut, die für ihr Kloster aus dem 18. Jahrhundert und ihre Pinienwälder bekannt ist. Normalerweise wäre dies gefährlich, da das heiße und trockene Klima im Libanon einen Funken schnell in einen Flächenbrand verwandeln kann.
Doch an diesem Tag konnte das Schlimmste vermieden werden. Ein von einem deutschen Startup hergestelltes Gerät „riech“ den Rauch des Bauernfeuers und sendete einen Alarm aus, sodass die Behörden eine Ausbreitung des Rauchs verhindern konnten. Angesichts der jüngsten Explosion von durch die globale Erwärmung ausgelösten Waldbränden auf der ganzen Welt ist eine schnelle Erkennung wichtiger denn je.
In diesem Fall identifizierte ein Gerät namens Silvanet von Dryad Networks die einzigartigen Gasmuster in der Luft, die darauf hindeuteten, dass in Deir Mar Moussa etwas brannte.
Da die durchschnittliche globale Temperatur steigt und der Klimawandel voranschreitet, werden Waldbrände immer katastrophaler, verwüsten Gemeinden und setzen große Mengen Treibhausgase in die Atmosphäre frei. Brennende Blätter und Gestrüpp können stunden- oder sogar tagelang unentdeckt bleiben, bis die Rauchentwicklung von Passanten oder vorbeifliegenden Flugzeugen den Behörden gemeldet wird.
Da viele Waldbrände schon lange schwelen, bevor die Flammen ausbrechen, gibt es eine Chance für eine neue Generation von Raucherkennungsgeräten. Dryad-Geschäftsführer Carsten Brinkschulte nennt ihn eine elektronische Nase. „Wenn man zu einem Waldbrand kommt, wenn er noch so klein ist, hat man viel mehr Möglichkeiten, als wenn man ihn entdeckt, wenn er zwei, drei oder fünf Hektar groß ist“, sagt er. „Zu diesem Zeitpunkt ist es sehr schwer, es einzudämmen.“
Und als logische Fortsetzung davon entwirft die aufstrebende Industrie bereits Pläne für Staffeln von Löschdrohnen, die eines Tages dauerhaft zwischen den Bäumen stationiert sein könnten und auf ein Signal warten, um ein Feuer zu löschen, bevor es sich ausbreiten kann.
Jedes Jahr gehen durch Waldbrände zusätzlich 23.000 Quadratmeilen Baumbestand verloren als im Jahr 2001 – eine Fläche, die etwas größer als Kroatien ist. Jedes Jahr sterben Hunderte bei solchen Bränden, während fast eine halbe Million weitere ihr Zuhause verlieren oder vertrieben werden.
Bei jedem Waldbrand werden gefährliche Chemikalien in die Atmosphäre freigesetzt, die das Krankheits- und Todesrisiko für Menschen in Hunderten oder sogar Tausenden Kilometern Entfernung erhöhen können. Einer im Oktober veröffentlichten Studie zufolge starben in den 2010er Jahren jedes Jahr 10.000 Menschen mehr als in den 1960er Jahren durch den Rauch von Waldbränden.
Und natürlich wird die globale Erwärmung umso schlimmer, je mehr Rauch vorhanden ist. Laut einer in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie haben Waldbrände in Kanada im vergangenen Jahr etwa 640 Millionen Tonnen Kohlenstoff freigesetzt, mehr als die jährlichen Emissionen fossiler Brennstoffe jedes anderen Landes außer China, den USA und Indien.
Seit 2001 sind die Kohlendioxidemissionen durch Waldbrände um 60 % gestiegen. Und als ob das alles noch nicht schlimm genug wäre, kann die Zerstörung, die sie an Fauna und Vegetation anrichten, verheerende Folgen für Ökosysteme und die zurückgelassene verbrannte Landschaft haben.
Es war im Jahr 2018, einem besonders schlimmen Jahr für Waldbrände, als Brinkschulte – ein erfahrener deutscher Telekommunikationsmanager – sagte, ihm sei aufgefallen, dass die bestehenden Erkennungsmethoden nicht mithalten konnten. Satelliten können Waldbrände aus dem Weltraum erkennen und Kameras können Gebiete überwachen, in denen es zu Ausbrüchen kommen kann. In beiden Fällen müssen die Brände jedoch bereits groß genug sein, um sichtbare Rauchwolken oder Flammen zu erzeugen, die das Walddach durchbrechen.
Brinkschulte sagt, er wolle mit „einem skalierbaren, nachhaltigen Geschäftsmodell“ ein System schaffen, das Brände erkennt, bevor sie eskalieren. Jeder Silvanet-Sensor von Dryad ist mit einer Metalloxid-Halbleiterschicht ausgestattet, die mit Gasen in der Luft reagiert.
Wenn Wasserstoff, Kohlenmonoxid und andere Gase vorhanden sind, wie sie im Frühstadium eines Brandes auftreten, verändern sie den elektrischen Widerstand des Sensors und erzeugen so einen spezifischen „Fingerabdruck“, so Brinkschulte. KI analysiert dann die Gaszusammensetzung in Echtzeit. Laut Dryad können Benutzer mit dem System den Ursprung eines Feuers bis zu einem Radius von 320 Fuß um jedes Gerät geolokalisieren.
Dryad ist auf diesem Gebiet keineswegs allein. Das US-Heimatschutzministerium hat Sensoren des in Rockville, Maryland, ansässigen Unternehmens N5 eingesetzt.
Sie heißen N5SHIELD und befinden sich jetzt auf der hawaiianischen Insel Maui, die letztes Jahr von einem verheerenden Brand heimgesucht wurde. Silvanet ist das Kernprodukt des Unternehmens. Bisher wurden mehr als 20.000 Sensoren ausgeliefert. Jedes kostet weniger als 100 US-Dollar, aber Kunden müssen auch eine Servicegebühr für den Zugriff auf die cloudbasierte Plattform des Unternehmens zahlen.
Das Unternehmen gibt an, mehr als 100 Kunden in 20 Ländern zu haben, wobei die Käufer hauptsächlich lokale Regierungen und Kommunen sind. In den USA hat die staatliche Brandschutzbehörde Kaliforniens 400 Sensoren von Dryad im Jackson Demonstration State Forest, etwa 160 Meilen nördlich von San Francisco, getestet.
Ein Problem bei der Sensortechnologie ist jedoch die Genauigkeit. Wenn die Empfindlichkeit zu hoch ist, kann es zu Fehlalarmen kommen. Und während Netzwerke aus einzelnen, an Bäumen befestigten Detektoren entlang von Wanderwegen und Stromleitungen, die durch Waldgebiete führen, wo es häufig zu Bränden kommt, nützlich sind, sind sie anderswo weniger effektiv. Um kleine Brände in größeren Bereichen schnell zu erkennen, werden Kameras benötigt.
In Tourrettes-sur-Loup, einem Dorf im Süden Frankreichs, wurden kürzlich Spezialkameras getestet, die von einer polnischen Firma namens SmokeD entwickelt wurden. Das Gerät nimmt alle paar Sekunden Bilder auf und vergleicht mithilfe von KI gleichzeitig jedes Foto im Rahmen eines kontinuierlichen Überwachungssystems.
Allerdings erfordern Kameras eine umfangreiche Infrastruktur wie erhöhte Montagepunkte und kontinuierliche Stromquellen – was ihre Skalierbarkeit insbesondere in abgelegenen Gebieten einschränkt. Und die Ausrüstung selbst kann eine Brandgefahr darstellen.
Es wird jedoch eine neue Satellitentechnologie eingeführt, die umlaufende Plattformen bei der Erkennung schwer erreichbarer Brände nützlicher machen könnte. Herkömmliche Satellitensysteme haben oft Schwierigkeiten, Waldbrände im Frühstadium zu erkennen, da geostationäre Satelliten Zehntausende Kilometer über dem Äquator sein müssen, was ihre Fähigkeit, Bilder mit ausreichender Auflösung aufzunehmen, einschränkt.
Ein Satellit mit niedriger Erdumlaufbahn ermöglicht hochauflösende Bilder, scannt jedoch nicht häufig genug denselben Punkt auf der Erde. Was benötigt wird, ist eine große Anzahl von Satelliten, die Bilder desselben Standorts bis zu einem nützlichen Maß erfassen können, sagt Christopher Van Arsdale, Leiter für Klima und Energie bei Google Research.
Im September kündigte Van Arsdales Team FireSat an, eine speziell entwickelte Satellitenkonstellation zur Erkennung kleiner Brände auf globaler Ebene. FireSat plant, bis 2028 eine Konstellation von 52 Satelliten einzurichten, von denen jeder über thermische Infrarotsensoren verfügt, die potenzielle Brände bei nahezu allen Wetterbedingungen erkennen können.
„Es ist nicht die Erkennung, die das Spiel verändert, sondern die Fähigkeit, die Art und Weise zu ändern, wie wir mit den Bränden umgehen.“
Die hochauflösenden Bilder des gesamten Planeten werden alle 20 Minuten aktualisiert, und das System wird nach Angaben des Unternehmens in diesem Zeitraum in der Lage sein, ein Feuer einzufangen, das etwa so groß ist wie ein Schulklassenzimmer. Der Start des ersten Satelliten ist für Anfang nächsten Jahres geplant.
Ein anderes deutsches Startup namens OroraTech arbeitet an einem ähnlichen System. Laut Thomas Grübler, Chief Strategy Officer und Mitbegründer von OroraTech, hat das Unternehmen bereits zwei Satelliten gestartet, und das Ziel besteht darin, bis 2028 98 weitere Satelliten zu starten. Mit 100 Satelliten sagt das Unternehmen, dass es in der Lage sein wird, einen 13-by-Satelliten zu erkennen -13 Fuß feuern global innerhalb von 30 Minuten oder weniger ab.
Grübler stellt sich eine Welt vor, in der sie Daten mit FireSat kombinieren und so „noch schnellere Erkennungsmöglichkeiten“ bieten.
Dryad hofft, von der Entdeckung zur eigentlichen Brandbekämpfung überzugehen und autonome Drohnen zu starten, die auf Brände reagieren, wie sie beinahe in Deir Mar Moussa passiert wären. „Wir sind in der einzigartigen Lage, Brände so früh zu erkennen, dass die Drohnen eine Chance haben, sie zu löschen“, sagt Brinkschulte.
In Gebieten, in denen es regelmäßig zu Waldbränden kommt, könnten Drohnen mit neuer Brandbekämpfungstechnologie stationiert werden, um eine schnelle, automatisierte Reaktion zu gewährleisten.
Die Startups scheinen sich alle einig zu sein, dass die beste aller möglichen Welten darin besteht, diese verschiedenen Technologien gemeinsam zu nutzen. Laut Kate Dargan, einer leitenden Beraterin der Wildfire Resilience Initiative der Moore Foundation, kann der von Satelliten erfasste Datenstrom künftige Eindämmungs- und Schutzmaßnahmen beeinflussen. „Es ist nicht die Erkennung, die das Spiel verändert, sondern die Fähigkeit, die Art und Weise zu ändern, wie wir mit den Bränden umgehen“, sagt sie.
Doch Michael Wara, Direktor des Programms für Klima- und Energiepolitik am Woods Institute for the Environment der Stanford University, warnt davor, sich zu sehr auf Branderkennungstechnologien zu konzentrieren.
Es steht zwar außer Frage, dass eine frühzeitige und genaue Erkennung dabei helfen kann, bestimmte Brände einzudämmen. Dies trifft jedoch nur zu, wenn Sie über die Ressourcen verfügen, die Informationen effektiv zu nutzen. Und unter den richtigen Bedingungen, beispielsweise wenn es windig ist, breiten sich manche Brände aus, egal wie früh man sie erkennt. „Keine noch so schnelle Erkennung wird die Taktik oder den Ausgang mancher Brände ändern“, sagt er.
Und im weiteren Sinne warnt Wara davor, dass Detektionstechnologien dabei helfen, sich langsam ausbreitende Brände zu löschen, bei sich schnell ausbreitenden Bränden jedoch möglicherweise mehr Vegetation zurückbleibt, um ihr Wachstum anzukurbeln.
Wenn wir über diese Satellitentechnologien, Kameras und Sensoren verfügen wollen, müssen wir auch in kontrollierte Verbrennungen investieren, sagt er. „Das Risiko besteht darin, dass wir uns zu sehr auf die Erkennung konzentrieren, aber wir dürfen Schadensbegrenzung und Prävention nicht außer Acht lassen“, sagt Wara.
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