Umweltbelastungen sind oft unsichtbar: Nitrat im Grundwasser, Pestizide in Gewässern, Luftschadstoffe oder Schwermetalle im Boden lassen sich nicht flächendeckend direkt messen. Trotzdem müssen auf Grundlage begrenzter Messdaten weitreichende Entscheidungen getroffen werden – etwa darüber, wo Schutzmaßnahmen notwendig sind, wie natürliche Ressourcen bewirtschaftet werden sollen oder welche Gebiete als belastet gelten.
Am Lehrstuhl für Geoinformatik der Universität Jena beschäftigen wir uns in einem durch das Umweltbundesamt finanzierten Projekt mit der Frage, wie solche Entscheidungen mithilfe von Modellen besser, nachvollziehbarer und fairer getroffen werden können. Ein zentrales Beispiel ist Nitrat im Grundwasser. Nitrat entsteht unter anderem durch Stickstoffdüngung in der Landwirtschaft und kann in zu hohen Konzentrationen die Trinkwasserqualität und aquatische Ökosysteme gefährden. In der Europäischen Union gilt deshalb ein Schwellenwert von 50 mg/L. Wird dieser Wert in einem Gebiet überschritten, können strengere Bewirtschaftungsregeln notwendig werden. Umso wichtiger ist es, die Belastung möglichst zuverlässig einzuschätzen – sowohl zum Schutz des Grundwassers als auch für eine faire Bewertung der betroffenen Flächen.
Doch Umweltmessnetze bestehen immer nur aus einzelnen Messpunkten. Zwischen diesen Punkten muss modelliert werden, wie hoch die Belastung wahrscheinlich ist und wo Unsicherheiten bestehen. Moderne statistische Verfahren und KI-Methoden können dabei helfen – aber auch sie sind nur so gut wie die Daten, auf denen sie beruhen. Aktuell werden daher bundesweit neue Messstellen installiert, und das ist teuer. Deshalb stellt sich eine zentrale Frage: Wo bringen zusätzliche Messstellen den größten Erkenntnisgewinn?
Genau diese Frage können Besucherinnen und Besucher an unserem interaktiven Stand selbst erkunden. In einem vereinfachten Entscheidungsspiel stehen Ihnen ein virtuelles Budget von 30.000 € zur Verfügung, um drei neue Grundwassermessstellen zu platzieren. Verschiedene Kartenebenen helfen dabei, das Untersuchungsgebiet einzuschätzen: Wo gibt es Hinweise auf erhöhte Nitratwerte? Wo ist die Unsicherheit besonders groß? Und wo könnten zusätzliche Messungen am meisten dazu beitragen, die Überschreitung des 50-mg/L-Schwellenwerts besser zu beurteilen? Schließlich müssen wir unsere knappen Mittel möglichst effektiv nutzen!
Nachdem Sie Ihre Messstellen ausgewählt haben, vergleichen wir Ihre Entscheidung mit Standorten, die ein von uns entwickelter Optimierungsalgorithmus vorschlägt. So wird sichtbar, welche Strategien besonders gut geeignet sind, Unsicherheiten zu reduzieren und Umweltbelastungen gezielter zu überwachen.
Das Nitratbeispiel steht dabei stellvertretend für viele ähnliche Umweltfragen. Ob Grundwasser, Luft, Boden oder Oberflächengewässer: Immer wieder müssen Messnetze geplant, Datenlücken bewertet und Entscheidungen unter Unsicherheit getroffen werden. Unser Stand zeigt, wie Modelle dabei helfen können, begrenzte Ressourcen sinnvoll einzusetzen, Umweltbelastungen transparenter zu bewerten und den Schutz natürlicher Ressourcen auf eine evidenzbasierte Grundlage zu stellen.
