Die Klimaaufgabe ist weder rein technisch noch rein biologisch lösbar. Sinnvoll ist, die regenerativen Methoden der Natur mit Technologie und der analytischen Kombinatorik der Künstlichen Intelligenz (KI) zu verbinden, um schnellere Lösungen herbeizuführen.
Carbon-Management: Vom Treibhausgas zum ökonomischen Asset
Kohlenstoff verbindet zentrale Prozesse des Klimas, der Energieversorgung, der Biosphäre und vieler wirtschaftlicher Stoffströme. Eine Tonne C entspricht aufgrund der Molekülmassen rund 3,67 Tonnen CO₂. Das CO₂e Äquivalent ist eine rechnerische Vergleichseinheit, mit der die Erwärmungswirkung verschiedener Treibhausgase über einen festgelegten Zeitraum ausgedrückt wird.
Fossiler Kohlenstoff, über Jahrmillionen gebunden, wurde in geologisch kürzester Zeit freigesetzt. Was bei der Energiewende der Übergang vom Molekül zum Elektron ist, ist bei der atmosphärischen Restauration der anforderungsvolle Übergang von der Emission zur Extraktion. Ziel ist die Stabilisierung des Klimas durch rasche Emissionsminderungen gekoppelt mit paralleler CO₂-Sequestration für das langfristige Erreichen eines weniger belasteten Zustands. Entscheidend für die Klimawirkung sind die Form und die Verweildauer des Kohlenstoffs im System.
Ziel des ist es, die Speicherung von Kohlenstoff ausserhalb der Atmosphäre nachweisbar zu erhöhen oder zu erhalten und das Risiko einer späteren Freisetzung möglichst gering zu halten.
Die Herausforderung liegt nicht im Element Kohlenstoff selbst, sondern in der Ungleichheit seiner Zeitpfade. Fossiler Kohlenstoff, der über Jahrmillionen gebunden war, wurde in geologisch extrem kurzer Zeit freigesetzt. Umgekehrt lassen sich Kohlenstoff-Pfade durch bewusste Gestaltung wieder verlängern.
Grobe Orientierung der Verweildauern:
Frisches Pflanzenmaterial: Wochen bis Monate bis zur Verrottung.
Biomasse in intaktem Boden (Humus): Jahrzehnte bis Jahrhunderte.
Holzprodukte im Bau: 30 bis 100+ Jahre, je nach Einsatz.
Pflanzenkohle (Biochar) im Boden: 500 bis 1'000 Jahre.
Mineralisierung in Karbonaten: Jahrtausende.
Geologische Einlagerung in tiefen Gesteinsformationen: Zehntausende Jahre bis praktisch permanent.
Das C-Pfad-Management kombiniert diese Pfade je nach Anwendung, Fläche und Zeithorizont. Ein Agroforstsystem kombiniert kurze (Ernte) mit mittleren (Humusaufbau) und langen (Pflanzenkohle) Pfaden. Ein DACCS-Standort konzentriert sich auf den längsten Pfad (geologisch), ist aber energieintensiv.
Stoffstrom-Steuerung: Die tatsächliche Speicherdauer von gebundenem Kohlenstoff in Humus, Holz, Biokohle, Gestein und vielem mehr hängt stark vom Verfahren, Standort, Management und von späteren Störungen ab, die zu berücksichtigen sind. (Bsp. vlinderclimate.com)
Wertschöpfung: Über die wird CO₂ zum Rohstoff für Biomasse und Produkte und damit zur Grundlage neuer regenerativer Wertschöpfungsketten. (Bsp. carbonfranc.com)
NI und KI
(NI): Natürliche Ökosysteme beruhen auf dezentralen Rückkopplungen, Stoffkreisläufen und Anpassungsprozessen. Sie sind nicht perfekt optimiert und befinden sich nicht in einem statischen Gleichgewicht. Über lange Zeiträume haben sich jedoch Strukturen entwickelt, von denen Technik und Organisation lernen können.
Mit dem Begriff 'Nature Intelligence' bezeichnet OurAtmosphere diese adaptiven Systeme, die wie ein Algorithmus sich iterativ an wandelnde Anforderungen ausrichten, teils in Symbiose. Der Begriff dient als Denkmodell und ist keine standardisierte Messgrösse der Klimawissenschaft.
NI beschreibt die natürlichen Regelkreise als systemische Wirkungen, die bereits vorhanden und erprobt sind. Künstliche Intelligenz (KI) kann als Schnittstelle dienen, um diese natürlichen Prozesse besser zu verstehen, zu überwachen und gezielt zu unterstützen. NI ist dabei kein Gegenentwurf zur Technik, sondern die Grundlage, auf der technische Lösungen aufbauen sollten.
Das Zusammenspiel der Systeme kann zu rascherem ökonomischen Erfolg führen, der für breite Akezptanz notwendig ist.
KI hilft die repetitive - oftmals fraktale - Logik der Natur in unser Wirtschaftssystem zu übersetzen. Sie kann Satellitenbilder, Sensoren, Inventare und Bodenproben analytisch zusammenführen und evaluieren. Ihr Nutzen liegt in Mustererkennung, Qualitätssicherung, Szenarien und der transparenten Darstellung von Unsicherheiten.
Ähnlich könnte es für Klimafragen ein Klima-ERP geben, das über Dashboards oder Cockpitcharts breite Zusammenhänge potentialorientiert senken- wie belastungsseitig aufzeigt.
Die Analogie zum Enterprise Resource Planning macht das AirGrid-Konzept für Entscheidungsträger aus der Wirtschaft unmittelbar verständlich. Wie ein ERP-System den Materialfluss eines Unternehmens abbildet, bildet AirGrid den CO₂-Fluss der Atmosphäre ab.
Drilldown: Von der globalen Bilanz zur einzelnen AirCol. Rollup: Von gemessenen Projektleistungen zur regionalen und nationalen Gesamtbilanz. Slicing: Filterung nach Zeitraum, Verfahren, Flächentyp.
Das dezimale System (100 m² pro AirCol, 10'000 pro km², 5,1 × 10¹² global) ist GIS-kompatibel und lässt sich in bestehende Geodaten-Infrastrukturen einbinden.
Kohlenstoff ist Grundstoff des Planeten, die Natur liefert die Synthese, die KI hilft beim Verstehen. Was die Erde braucht, ist ein breit abgestütztes Lösungsportfolio auf Basis der Klimawissenschaft, vergleichbar einem Business Intelligence BI System für planetare Stoff- und Energieströme.
Dieses Bild enthält modellbasierte Entwurfsdaten ohne Verifikation
Dieses Bild enthält modellbasierte Entwurfsdaten ohne Verifikation
Climate-Cockpit: Potentialanalyse Ist- und Soll des Klimas
Die Entwicklung eines ökologisch-ökonomischen Analysesystems und dieses global auszulegen und regional anwendbar zu machen, ist zweckmässig.
Earth-ERP (Earth <> Enterprise-Resource-Planning) könnte ein KI-gestütztes System für Bilanzierung, Controlling und Visualisierung bei der Übersetzung von Klimaprozessen in eine vertraute Logik sein:
Inventar – Buchhaltung – Belastung – Entlastung – Saldo – Wert von lokal bis global
Das breitflächige Erkennen und Erfahren von Best-practice-Lösungen ist anzustreben und wäre ein skalierender Nutzen. Das zwingende langfristige Zurückführen der Atmosphäre in einen stabilen Gleichgewichtszustand über Emissionsreduktion zu Renaturierung erfordert hohe Finanzmittel und ein umfassendes Handeln und Wirtschaften. Die vielen mikro/makro Erfolgsstufen auf diesem Weg schaffen Arbeit und ökonomische Wirkung. Steht auf der Gläubigerseite nicht anthropogenes Anspruchsdenken, sondern die Natur, dann verbleiben die notwendigen Investitionen prioritär bei lokalen bis globalen Projekten. Die Gläubiger sind die Atmosphäre, die Ozeane und die Biosphäre. Diese benötigen höchstes und dauerhaftes Engagement für das Realisieren des besten Wiederherstellungspotentials jeweils am geeignetsten Ort.
Die abgeschwächte Aufnahmekapazität der Meere für unser überschüssiges CO₂ im Gleichschritt mit einer hebelartig angewachsenen Energieeinspeicherung ist der riskanteste Negativsaldo eines überzogenen Naturkontos. Das Kämpfen gegen weiteres Versäumen ist eine dringliche Aufgabe von uns allen.
Auf der ökologischen Bilanzgegenseite steht eine Wiederherstellungsverpflichtung gegenüber dem gemeinsamen Erdsystem. Die Natur übt keine Forderungsrechte aus, aber sehr wohl stark fühlbare und zunehmende Wirkungen auf breiter Front.
Wird systemseitig auf immer bessere Datenquellen - die wegen der Komplexität der Zusammenhänge aber oftmals gewissen Unschärfen unterliegen - zugegriffen, kann ein ökologisch-ökonomisches Analysesystem global standardisiert und zugleich regional anwendbar gestaltet werden.
CO₂e sollte sowohl als Bestandsgrösse als auch als Flussgrösse betrachtet werden – vergleichbar mit einem buchhalterischen Bestandskonto, das durch Bewegungsdaten verändert wird. Ähnlich wie wir Unternehmen in multidimensionalen Cubes analysieren, lässt sich Ökologie grundsätzlich in denselben Strukturen abbilden.
Top-down vs. Bottom-up Daten
Ein Dashboard könnte die atmosphärische Belastung und Entlastung in t CO₂e pro Jahr sektorbezogen darstellen und räumlich aggregiert auf Ebenen von km², Hektar oder künftig auch kleineren luftbezogenen Wirkungseinheiten () buchhalterisch ausweisen. Daraus resultieren bewertbare Bilanzpositionen. Top-down-Daten bleiben grundsätzlich grossflächig, solange sie nicht durch geospezifische Bottom-up-Daten oder KI-gestützte visuelle Detailerkennung verfeinert werden.
Die Kombination mit GIS Daten (Geo-Information-Systemdaten) bis hin zu definierten kleinflächigen Bodendaten mit typologisierten CO₂ Senkenpotentialen und Quellenemissionen können nützliche Entlastungs- sowie Belastungswerte für eine atmosphärische Buchhaltung bringen. Auf der Quellenseite gibt es bereits sehr fein austarierte Systeme wie Climate TRACE (climatetrace.org). Dadurch lassen sich regionale Emissions- und Senkenwirkungen präziser abbilden. Die Wirkung auf das gemeinsame Medium Luft kann dabei als externalisierend belastend oder entlastend bewertet werden.
Belastungsseite:
1-km² Raster mit Sektoranteilen Energie, Verkehr, Industrie, Gebäude, Landwirtschaft, Abfall/Sonstiges, Unsicherheitsklasse, Netto-CO₂ und Naturleistung getrennt.
Das Klima-ERP ermöglicht bei finanziell gut gestützter Basis eine erwartbar laufende Verbesserung im Zugriff auf verlässliche Daten. Ebenso in späterer Folge mit Aufbau eines spezifizierten eigenen Datenpools für relevante Sequestrierungspotentiale in Natur und Technik. Die Abrufe können je nach Verfügbarkeit verlässlicher und frei zugänglicher Daten von Ebene Gemeinde, Kanton, Bundesland, Nation und darüber hinaus gehen. Die Abrufmöglichkeit von länderübergreifenden Lösungen wie um grosse Seen wie Bodensee und viele andere sind schwieriger, da der Einzelzugriff auf strukturell übereinstimmende Daten zwingend ist.
Ebenso sind ähnlich wie Cockpitcharts von Industrieunternehmen vielfältige Abrufmöglichkeiten nach Interessenslage prinzipiell möglich.
Beispiel EU-27, Schweiz,
Belastung wie Entlastung werden über Jahre vergleichbar, über CO₂e Referenzpreise bewertbar und für alle Einwohner, Investoren und Politik eine Messlatte des eigenen Tuns und Wirkens. Ein ganz entscheidender Punkt ist bei einer Detaillierung dieses Projektes, dass durch immer weitergehende Transparenz die verborgenen Wirkpotentiale auf persönlicher wie lokaler Ebene erkannt und genutzt werden. Sei es im Schaffen eines kleineren Footprints, sei es in der Regeneration von erodierten Flächen oder ähnlichen Massnahmen. Kombiniertes Ziel ist der Erhalt einer stabilen Atmosphäre mit Skaleneffekt von lokal zu global.
Illustrationskarten und Modellraster für CO₂ sind strukturell ähnlich zu Methan und Stickoxide.
Entwicklung:
Die Entwicklung und Betreuung eines frei verfügbaren Earth-ERP Systems oder Klima-ERP benötigt fundiertes Wissen der Klimawissenschaft, von Universitäten und Organisationen. Die dargestellten Karten basieren auf modellierten Demonstrationsdaten für die konzeptionelle Illustration.