Archiv für geprüfte Forschungsergebnisse
Von Dirk Asendorpf · 14.09.2010
Satelliten, Wetterstationen, Sensoren und Forschungsexpeditionen sammeln täglich Messwerte über den Zustand unserer Erde. Damit die Daten genutzt werden können, müssen sie gut archiviert und auf ihre Qualität überprüft werden. Wie das geht, wird in Bremen demonstriert. Dort ist die Heimat von Pangäa, dem Publishing Network for Geoscientific and Environmental Data.
Eine Gruppe angehender Forstwissenschaftler im Amazonas-Regenwald. Mit Plastikbändern haben sie genau einen Hektar markiert und bestimmen jetzt systematisch die Vegetation.
"Zunächst messen wir bei jedem Baum die Höhe und den Umfang von Stamm und Krone. Dann zählen wir die jungen Sprösslinge am Boden," erklärt Lieni Picanso. "Aus diesen Daten errechnen wir, wie viel Holz jedes Jahr nachwächst."
Mit einem hohlen Bohrer zieht sie einen langen Span aus dem Holz. Deutlich sind darauf die Jahresringe zu erkennen. Sie zeigen nicht nur das Alter des Baumes. Ein breiter Ring steht für ideale Wachstumsbedingungen, ein schmaler Ring für Trockenheit – oder eine lang andauernde Überschwemmung.
Überall auf der Welt sammeln Wissenschaftler Daten dieser Art – vom Wetter bis zur Geologie. Jeden Tag füllen sie Tausende Festplatten. Schritt für Schritt entsteht daraus ein immer besseres digitales Abbild unsere Erde.
"Wir generieren unglaublich viele Informationen, aber aus diesen Informationen wirklich gesichertes Wissen zu machen ist ein großes Problem."
Michael Diepenbroek weiß, wovon er spricht. Vor 18 Jahren hat er Pangäa gegründet, das weltgrößte Onlinearchiv für Daten aus den Geo- und Umweltwissenschaften. Auch Baumringe gehören dazu.
"Wenn Sie da reingehen, dann bekommen Sie für dieses Gebiet 2300 Datensätze, die Sie hier auch darstellen können in der Karte, da kann man reinzoomen. Was man vor allem damit machen kann, ist Klima rekonstruieren. Diese Baumringe kann man miteinander korrelieren – also fossile Baumstümpfe – und bekommt dann über Zeiträume von 10.000 Jahren und mehr einen Eindruck davon, wie sich das Klima z.B. entwickelt hat in den verschiedenen Regionen."
Die Artenvielfalt im Meeressediment vor Helgoland, der Pegelstand des Westafrikanischen Volta-Fluss, die Verbreitung europäischer Wölfe vor der letzten Eiszeit – es gibt fast nichts, was es in Pangäa nicht gibt. Insgesamt sind es derzeit fünf Milliarden Messwerte in 600.000 Datensätzen. Michael Diepenbroek und seine zehn Kollegen an der Bremer Universität sorgen dafür, dass all die Zahlen schnell gefunden und übersichtlich dargestellt werden können. Und sie bemühen sich um permanenten Nachschub.
Das größte Problem ist nicht, dass man nicht die Technik im Griff hätte, sondern das größte Problem ist, dass man die Wissenschaftler dahin bringt, die Daten auch tatsächlich archivieren lassen zu wollen. Häufig ist dafür das Geld gar nicht da. Die Daten versauern dann auf irgendwelchen Festplatten oder in irgendwelchen nicht wirklich nutzbaren Archiven.
Deshalb will Pangäa die Publikation von Rohdaten jetzt genau so attraktiv machen wie die bisher übliche Publikation zusammengefasster Forschungsergebnisse in Fachzeitschriften. Dafür werden die Messwerte der gleichen strengen Überprüfung durch Fachkollegen unterzogen, dem sogenannten "peer-review". Wenn andere Forscher die Daten dann für ihre eigenen Berechnungen nutzen und zitieren, erhöht das den sogenannten Citation Index, das wichtigste Kriterium für die Qualität eines Wissenschaftlers und seines Instituts.
Das heißt also, er bekommt darüber eine entsprechende Anerkennung. Das hat dann diesen Effekt, dass die Qualität und Verfügbarkeit der Daten besser wird. Das hat aber auch den Effekt, dass die Publikation als solche überprüfbar wird durch Dritte, was sie heute überwiegend gar nicht können, weil sie die zugrunde liegenden Daten gar nicht zur Verfügung haben.
Viele Forschungsfragen können nicht mehr wie vor 100 Jahren allein durch Beobachtungen und Experimente beantwortet werden. Vor allem die Untersuchung globaler Entwicklungen wie die Abnahme der Artenvielfalt oder der Klimawandel geschieht heute mithilfe sogenannter Simulationen. Hans Joachim Schellnhuber hat täglich damit zu tun, er leitet das Potsdam Institut für Klimafolgenforschung. Labore gibt es dort nicht mehr, dafür aber eines der weltweit größten Rechenzentren.
"Wichtig ist nur, dass Simulation auf Theorie und Praxis aufbaut: Wir brauchen möglichst gute Daten, mit denen wir die Anfangsbedingungen bestimmen, und wir brauchen Theorie, um die Prozesse zu beschreiben. In der Simulation wird wahrscheinlich die Interpretations-Lufthoheit liegen in der Zukunft, was eben solche Vorhersagen angeht, das ist richtig. Das gab es nicht, bevor es den Computer gab."
Das Sammeln von Daten auf dem Meer, im tropischen Wald oder in der Stratosphäre bleibt zwar weiterhin die Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnis, welche Schlussfolgerungen daraus gezogen werden, entscheidet sich jedoch zunehmend in Großrechenzentren. Der Geologe Michael Diepenbroek hat es deshalb nie bereut, dass er die praktische Feldforschung aufgegeben hat, um die Pangäa-Datenbank zu betreuen.
"In Seen auf Grönland haben wir Sedimentkerne gezogen, das ist natürlich sehr schön, da träumen viele Leute von, von dieser Art von Arbeit. Aber das ist hier ne Arbeit, wo man auch globale Trends mit setzen kann. Das ist etwas wo man – vor allem auf dem Hintergrund dieser IT-Entwicklung – tatsächlich auch verändern kann. Und das ist für mich spannender als die anderen Arbeiten."
"Zunächst messen wir bei jedem Baum die Höhe und den Umfang von Stamm und Krone. Dann zählen wir die jungen Sprösslinge am Boden," erklärt Lieni Picanso. "Aus diesen Daten errechnen wir, wie viel Holz jedes Jahr nachwächst."
Mit einem hohlen Bohrer zieht sie einen langen Span aus dem Holz. Deutlich sind darauf die Jahresringe zu erkennen. Sie zeigen nicht nur das Alter des Baumes. Ein breiter Ring steht für ideale Wachstumsbedingungen, ein schmaler Ring für Trockenheit – oder eine lang andauernde Überschwemmung.
Überall auf der Welt sammeln Wissenschaftler Daten dieser Art – vom Wetter bis zur Geologie. Jeden Tag füllen sie Tausende Festplatten. Schritt für Schritt entsteht daraus ein immer besseres digitales Abbild unsere Erde.
"Wir generieren unglaublich viele Informationen, aber aus diesen Informationen wirklich gesichertes Wissen zu machen ist ein großes Problem."
Michael Diepenbroek weiß, wovon er spricht. Vor 18 Jahren hat er Pangäa gegründet, das weltgrößte Onlinearchiv für Daten aus den Geo- und Umweltwissenschaften. Auch Baumringe gehören dazu.
"Wenn Sie da reingehen, dann bekommen Sie für dieses Gebiet 2300 Datensätze, die Sie hier auch darstellen können in der Karte, da kann man reinzoomen. Was man vor allem damit machen kann, ist Klima rekonstruieren. Diese Baumringe kann man miteinander korrelieren – also fossile Baumstümpfe – und bekommt dann über Zeiträume von 10.000 Jahren und mehr einen Eindruck davon, wie sich das Klima z.B. entwickelt hat in den verschiedenen Regionen."
Die Artenvielfalt im Meeressediment vor Helgoland, der Pegelstand des Westafrikanischen Volta-Fluss, die Verbreitung europäischer Wölfe vor der letzten Eiszeit – es gibt fast nichts, was es in Pangäa nicht gibt. Insgesamt sind es derzeit fünf Milliarden Messwerte in 600.000 Datensätzen. Michael Diepenbroek und seine zehn Kollegen an der Bremer Universität sorgen dafür, dass all die Zahlen schnell gefunden und übersichtlich dargestellt werden können. Und sie bemühen sich um permanenten Nachschub.
Das größte Problem ist nicht, dass man nicht die Technik im Griff hätte, sondern das größte Problem ist, dass man die Wissenschaftler dahin bringt, die Daten auch tatsächlich archivieren lassen zu wollen. Häufig ist dafür das Geld gar nicht da. Die Daten versauern dann auf irgendwelchen Festplatten oder in irgendwelchen nicht wirklich nutzbaren Archiven.
Deshalb will Pangäa die Publikation von Rohdaten jetzt genau so attraktiv machen wie die bisher übliche Publikation zusammengefasster Forschungsergebnisse in Fachzeitschriften. Dafür werden die Messwerte der gleichen strengen Überprüfung durch Fachkollegen unterzogen, dem sogenannten "peer-review". Wenn andere Forscher die Daten dann für ihre eigenen Berechnungen nutzen und zitieren, erhöht das den sogenannten Citation Index, das wichtigste Kriterium für die Qualität eines Wissenschaftlers und seines Instituts.
Das heißt also, er bekommt darüber eine entsprechende Anerkennung. Das hat dann diesen Effekt, dass die Qualität und Verfügbarkeit der Daten besser wird. Das hat aber auch den Effekt, dass die Publikation als solche überprüfbar wird durch Dritte, was sie heute überwiegend gar nicht können, weil sie die zugrunde liegenden Daten gar nicht zur Verfügung haben.
Viele Forschungsfragen können nicht mehr wie vor 100 Jahren allein durch Beobachtungen und Experimente beantwortet werden. Vor allem die Untersuchung globaler Entwicklungen wie die Abnahme der Artenvielfalt oder der Klimawandel geschieht heute mithilfe sogenannter Simulationen. Hans Joachim Schellnhuber hat täglich damit zu tun, er leitet das Potsdam Institut für Klimafolgenforschung. Labore gibt es dort nicht mehr, dafür aber eines der weltweit größten Rechenzentren.
"Wichtig ist nur, dass Simulation auf Theorie und Praxis aufbaut: Wir brauchen möglichst gute Daten, mit denen wir die Anfangsbedingungen bestimmen, und wir brauchen Theorie, um die Prozesse zu beschreiben. In der Simulation wird wahrscheinlich die Interpretations-Lufthoheit liegen in der Zukunft, was eben solche Vorhersagen angeht, das ist richtig. Das gab es nicht, bevor es den Computer gab."
Das Sammeln von Daten auf dem Meer, im tropischen Wald oder in der Stratosphäre bleibt zwar weiterhin die Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnis, welche Schlussfolgerungen daraus gezogen werden, entscheidet sich jedoch zunehmend in Großrechenzentren. Der Geologe Michael Diepenbroek hat es deshalb nie bereut, dass er die praktische Feldforschung aufgegeben hat, um die Pangäa-Datenbank zu betreuen.
"In Seen auf Grönland haben wir Sedimentkerne gezogen, das ist natürlich sehr schön, da träumen viele Leute von, von dieser Art von Arbeit. Aber das ist hier ne Arbeit, wo man auch globale Trends mit setzen kann. Das ist etwas wo man – vor allem auf dem Hintergrund dieser IT-Entwicklung – tatsächlich auch verändern kann. Und das ist für mich spannender als die anderen Arbeiten."