Das Problem
In der heutigen Welt werden Waldbrände zu einem immer präsenteren Phänomen und als Folge des Klimawandels sind nun auch Regionen mit diesem Problem konfrontiert, die bisher weitgehend unbetroffen waren. Im Jahr 2019 wurden in der Europäischen Union bis zu 1.600 Waldbrände registriert – mehr als dreimal so viel wie im Durchschnitt der letzten zehn Jahre. Die Brände in Südosteuropa im Jahr 2021 haben die Weltöffentlichkeit auf das zerstörerische Potenzial solcher Ausbrüche aufmerksam gemacht. Ein Paradebeispiel dafür sind die Waldbrände in Griechenland, wo man im Sommer 2021 eine der schlimmsten Hitzewellen der letzten 30 Jahre erlebte.
Es gibt direkte und indirekte Folgen dieser Ereignisse, wobei letzteren bei den Bemühungen um Schadensbegrenzung nicht die nötige Aufmerksamkeit geschenkt wird, da sie schwieriger zu bewerten und zu verstehen sind. Der Verlust von Menschenleben und die Beschädigung von privatem und öffentlichem Eigentum in den direkt von Bränden betroffenen Gebieten sind gut dokumentierte Folgen von großer sozialer und wirtschaftlicher (z. B. versicherungstechnischer) Bedeutung. Weniger bekannt sind (1) die nachhaltigen Umweltschäden, (2) die Auswirkungen auf die Landwirtschaft und (3) die Gesundheitsprobleme, die sich durch eine längere Rauchbelastung entweder manifestieren oder verstärken.
Zu den akuten Folgen der Brandexposition gehören hitzebedingte Erkrankungen (Hitzschlag, Muskelkrämpfe, Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit usw.) und Reizungen der Atemwege durch den Rauch und die darin enthaltenen Partikel. Doch auch Langzeitfolgen sind zu betrachten: Patient:innen mit Vorerkrankungen wie Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) haben dabei ein höheres Risiko einer Exazerbation. Schließlich sollten auch die langfristigen psychologischen Auswirkungen (z. B. Depressionen, posttraumatische Belastungsstörungen) berücksichtigt werden, insbesondere bei Menschen, die für solche Krankheiten anfällig sind.
Das Ziel
Durch Erdbeobachtung und von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) bereitgestellte Daten können die Zusammenhänge zwischen Waldbränden und gesundheitlichen Problemen besser verstanden und bewertet werden. medicalvalues hat sich zum Ziel gesetzt, Satellitenbeobachtungen und andere Messungen zu nutzen, um medizinische Diagnosen zu verbessern und ein Warn- und Entscheidungshilfesystem zu schaffen, mit dem sich medizinische Einrichtungen besser auf Krankheiten im Zusammenhang mit Waldbränden vorbereiten können. Dies ermöglicht eine effizientere Zuweisung von Ressourcen und eine wirksamere Eindämmung der gesundheitlichen Auswirkungen von Waldbränden.
Infobox – Die Werkzeuge
Web Advanced Space Development Interface (WASDI)
Für die schnelle Erstellung interaktiver Karten bei Katastrophenereignissen kann Big Data aus Erdbeobachtungen (z. B. multitemporale Bilder verschiedener Copernicus-Sentinel-Satellitenmissionen) genutzt werden. Online-Cloud-Verarbeitungsplattformen haben in den letzten zehn Jahren aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit und ihrer Online-Flexibilität, mit der sie schwere Rechenressourcen zu den Daten oder umgekehrt bringen, an Beliebtheit gewonnen. WASDI ist eine solche Online-Plattform für die Verarbeitung von Erdbeobachtungsdaten und richte sich gleichermaßen an Endnutzer und Anwendungsentwickler.
Strahlungsleistung des Feuers (FRP) und mittelwellige Infrarot-Strahlung (MWIR)
Mithilfe der MWIR-Messungen vom Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR) auf dem Sentinel-3-Satelliten kann die Level-2 Near Real Time (NRT) Fire Radiative Power (FRP) als relevante Metrik bestimmt werden. Durch die Bewertung der Intensität des Feuers in den untersuchten Gebieten konnten wir das Vorhandensein und die Intensität des Rauchs in dem Gebiet annähernd abschätzen, um das Ausmaß, in dem die Bevölkerung betroffen war, besser zu verstehen.
Die Karte der griechischen Verwaltungsregionen
Die Aufteilung Griechenlands in seine Verwaltungsregionen und deren getrennte Betrachtung liefert wertvolle Informationen durch die aktuellen Bevölkerungszahlen und schafft einen intuitiven Überblick über die Prognosen für jede Region.
Rauchexposition – Krankheitsmatrix
Auf der Grundlage von Forschungsergebnissen über die Auswirkungen einer längeren Rauchbelastung auf die Gesundheit haben wir eine Matrix von Krankheiten – vor allem des Atmungssystems – und deren Auftretenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Rauch in dem betreffenden Gebiet erstellt. Genauer gesagt, berücksichtigt diese dreidimensionale Matrix die Intensität des Rauches, die Gesamtdauer der Exposition und die zu untersuchende Krankheit und ordnet diese Werte der Wahrscheinlichkeit zu, dass sie in der betroffenen Bevölkerung beobachtet wird. Diese manuelle Zuordnung der Krankheiten zu externen Faktoren kann durch den Einsatz der medicalvalues-Plattform, die KI und vorhandene Datensätze nutzt, um die Diagnose und Vorhersagegenauigkeit zu verbessern, erweitert werden.
Der technische Prozess
Für die Kartierung werden Daten zur Bevölkerungsdichte, Informationen zur Brandentdeckung aus dem Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR) und damit verbundene medizinische Attribute auf regionaler Ebene aggregiert. Alle Daten werden mit Hilfe der Funktion „spatial by location“ in einem Geografischen Informationssystem (GIS) auf Ebene der griechischen Verwaltungsregionen abgebildet. In diesem Fall wurde die Open Source Software QGIS verwendet. Leaflet, eine Open-Source-JavaScript-Bibliothek zur Erstellung von Web-Mapping-Anwendungen, wurde als QGIS-Plugin (qgis2leaf) verwendet, um eine interaktive Webkarte zu erstellen. Dieses Plugin bietet die Möglichkeit, aus statischen GIS-Datenebenen eine interaktive Webkarte zu erstellen.
Die Ergebnisse
Es folgt eine interaktive Karte von Griechenland. Die Regionen sind nach der Intensität der Brände in dem Gebiet und der betroffenen Bevölkerung eingefärbt. Die abgebildete Farbtafel dient dabei als Legende. Wenn Sie auf die Verwaltungsregionen klicken, können Sie relevante Informationen über das Vorhandensein von Bränden in dem Gebiet und die erwarteten Auswirkungen auf die Gesundheit der Bevölkerung abrufen.
Was als nächstes kommt
Die Ergebnisse für die europäischen Waldbrände sind in hohem Maße auf große subtropische Regionen übertragbar, in denen Brandrodung, großflächige Abholzung usw. gängige Muster sind. Dies allein zeigt bereits das große Potenzial dieses Anwendungsfalls. Es gibt jedoch Möglichkeiten, unsere Ergebnisse zu verbessern und zu erweitern, wenn zusätzliche Daten und Ressourcen zur Verfügung stehen. Visuelle Beobachtungen, zusätzliche Metriken und meteorologische Daten können ein genaueres und präziseres Bild der Rauchintensität in den betreffenden Gebieten liefern und uns somit eine bessere Zuordnung der Beobachtungen zu potenziellen Krankheiten ermöglichen. Insbesondere ein längerer Beobachtungszeitraum wäre von großer Bedeutung, da viele Krankheiten erst nach längerer Raucheinwirkung auftreten. Darüber hinaus würde ein detaillierteres Modell der betroffenen Bevölkerung eine speziellere und fruchtbarere Analyse ermöglichen. So könnte beispielsweise das Alter der Personen berücksichtigt werden, da verschiedene Altersgruppen unterschiedlich anfällig für bestimmte Symptome sind.
Das große Bild
Obwohl die Vorhersage von Krankheiten, die nach Waldbränden auftreten können, in einer Zeit, in der Waldbrände ein immer präsenteres Phänomen sind, zweifellos wichtig ist, ist dies nur eine kleine Demonstration des Potenzials, das solche Unternehmungen erreichen können. Die Verbesserung der Ergebnisse mithilfe von KI und Daten aus früheren Katastrophen kann die Präzision und Genauigkeit der Kartierung drastisch erhöhen. Einblicke in die Verteilung von Ärzt:innen und medizinischem Personal in verschiedenen Regionen würden es uns ermöglichen, eine effektivere und fallbezogene Zuweisung der verfügbaren Ressourcen in Krisenzeiten zu finden. Darüber hinaus ermöglichen die Parametrisierung und Modularisierung der Anwendung eine erhöhte Flexibilität und Anpassbarkeit dieses Systems, sodass es nahtlos in verschiedenen Umgebungen und Szenarien (Naturkatastrophen und schädliche Phänomene; einschließlich Überschwemmungen, Luftverschmutzung etc.) eingesetzt werden kann. Mit anderen Worten: Das System hat das Potenzial, in den Händen von Gesundheitsministerien, Katastrophenhilfsorganisationen, medizinischen Einrichtungen und globalen Organisationen zu einem leistungsfähigen Entscheidungshilfeinstrument zu werden, das Ihnen bei der effizienten und effektiven Bewältigung solcher Krisen unterstützt und so Zeit, Ressourcen, Erschöpfung und möglicherweise Leben spart.
