Die Eiswächterin

Dr. Anja Frost vor einem Modell des TerraSar-X-Satelliten, Bild: WFB/Jonas Ginter

Dr. Anja Frost vor einem Modell des TerraSar-X-Satelliten, Bild: WFB/Jonas Ginter

von Jann Raveling

Dr. Anja Frost beobachtet Eisdrift aus dem Weltall

15 Mal am Tag überfliegt TerraSAR-X in 500 Kilometern Höhe die Arktis. Jedes Mal kann der Erdbeobachtungssatellit dabei Radaraufnahmen machen, die dann bei Forscherinnen und Forschern wie Dr. Anja Frost auf dem Schreibtisch landen. Die Ingenieurin ist Expertin in Sachen digitaler Bildverarbeitung.

Eines ihrer Spezialgebiete ist dabei in den vergangenen Jahren die Eisdrift geworden. „Der Klimawandel besorgt mich, wie viele Forscherinnen und Forscher. Mitzuhelfen, Veränderungen im Eis zu beobachten, erscheint mir sehr wichtig“, erklärt die 38-jährige, die als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Institut für Methodik der Fernerkennung (IMF) in Bremen arbeitet. Das IMF bildet zusammen mit dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum DFD in Oberpfaffenhofen das Earth Observation Center (EOC).

Wie Frost zum Eis kam

Die Forscherin entwickelt unter anderem Algorithmen, die aus den Radardaten von Satelliten Bewegungen im Meereseis erkennen und es klassifizieren können. „Für die Schifffahrt ist es wichtig zu erkennen, ob Eisfelder passierbar sind oder nicht. Bisher vertrauen Kapitäne und Navigatoren vor allem auf ihre Erfahrung. Wir möchten zuverlässige Aussagen mittels Satellitendaten ermöglichen“, so Frost.

Trotz ihres Namens kam sie eher zufällig dazu, sich mit Eis zu befassen. Ihre Doktorarbeit schrieb sie in Hannover, beschäftigte sich als Ingenieurin für Elektrotechnik damals schon mit Signal- und Bildverarbeitung. Wertvolles Wissen, das zum Start der DLR-Forschungsstelle 2013 in Bremen gefragt war. Sie gehört damit quasi zum alten Eisen der Forschungsstelle, die dieses Jahr fünfjähriges Jubiläum feiert.

Verborgene Schätze heben

„Ich habe mich schon immer für Naturwissenschaften interessiert. Dass ich jetzt einfach mit ein paar Klicks Satellitendaten anfordern kann und Kapitänen eine sichere Passage durch driftendes Eis ermögliche, das macht mich schon stolz“, sagt sie begeistert. Für Klarheit zu sorgen, wo das menschliche Auge nichts mehr erkennen könne, sei ihr ein Antrieb. Daher fasziniere sie auch gerade der Bereich der digitalen Bilderkennung und Auswertung besonders.

Dabei möchte sie eines Tages die Genauigkeit von Aufnahmen enorm erhöhen. „Lange Zeit wurde ein bestimmter Aspekt der Radardaten der Satelliten, die so genannte Phase, als eine Art Grundrauschen abgetan und nicht für bildanalysierende Verfahren verwendet. Heute wissen wir jedoch, dass wir diese Informationen verwerten können“, spricht die Forscherin über einen ihrer wissenschaftlichen Träume, „damit können wir zum Beispiel Höhenprofiländerungen im Millimeter-Bereich erstellen oder Ozeanströmungen verfolgen“. Weitere Informationen aus scheinbarem Rauschen zu gewinnen – das ist vielleicht eines Tages dank Dr. Anja Frost aus Bremen möglich.

Frau, die auf Zeilen starrt

In ihrer täglichen Arbeit schlagen zwei Herzen in der jungen Frau: einerseits die Teamarbeiterin, die etwa liebend gerne mit Kolleginnen und Kollegen in die DLR-Satellitenempfangsstation nach Neustrelitz fährt, um dort gemeinsam an neuen Ideen zu tüfteln.

Andererseits mag sie auch die einsame Arbeit am Schreibtisch, ganz alleine über komplizierte Fragen zu brüten. Dann sitzt sie stundenlang vor ihrem Rechner und blickt auf hunderte Zeilen Code, in der Hoffnung, den einen genialen Einfall zu haben, der sie weiterbringt. „Ich nenne das Lösen durch intensives Anstarren“, lacht die Forscherin, „es ist wie beim Schach, wenn man sich ganz auf das Spielbrett konzentriert, bis einem der richtige Einfall kommt!“

Leben und Forschen in Bremen

Sie genießt es, in Bremen leben und arbeiten zu können. „Bremen ist frischer, die Universitätslandschaft neuer als in Hannover. Und beim DLR haben wir eine einzigartige Infrastruktur, wir können DLR-eigene Satelliten nutzen, das ist schon ziemlich genial“. Mit ihrer Forschungsumgebung ist die Spezialistin für Bilderkennung sehr glücklich – und auch, wenn mehr Satelliten im All mehr Bilder und schnellere Updates bedeuten würden, wünscht sie sich nicht unbedingt mehr – „in meinem Forschungsbereich habe ich das Glück, dass ich bereits auf viel gutes Material zurückgreifen kann.“

Augen aus dem Weltall

Die Forschungsstelle für maritime Sicherheit des DLR IMF ist auf die Fernerkundung der Ozeane aus dem All spezialisiert. Dabei nutzt sie vor allem hochpräzise Radaraufnahmen, um Vorgänge auf dem Meer zu erkennen. Neben der Eisdrift können das auch Wind- und Wellenbewegungen, Ölverschmutzungen oder Schiffsrouten sein.

Ein gemeinsames Produkt der Bremer und Neustrelitzer DLR-Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ist der MARISS-Client, eine Onlineplattform, die anhand aktueller Satellitendaten die Meeresoberfläche analysiert. Behörden wie die Bundespolizei nutzen den Dienst, um zum Beispiel bei Umweltverschmutzungen durch ausgelaufenes Öl den Verursacher zu finden – denn dem Satellitenauge entgeht nichts.

Ein anderes Projekt beschäftigt sich damit, anhand von Wellenmustern den Meeresgrund zu kartographieren. Denn nur ein kleiner Teil des Seebodens ist genau kartographiert und Erkundungsarten per Schiff sind sehr teuer, Satelliten können größere Gebiete in einem Rutsch aufnehmen. „Außerdem arbeiten wir daran, Daten über Küstenverläufe – zum Beispiel von Sandbänken – darzustellen und zu verfolgen“, so Anja Frost. Genug zu tun für die Frau mit der Vorliebe für Meereseis.

DLR-Forschung für maritime Sicherheit in Bremen

Das Institut für Methodik der Fernerkennung ist die erste von zwei DLR Forschungseinrichtungen für die maritime Sicherheit im Land Bremen. Bei der zweiten handelt es sich um das 2017 gegründete Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen in Bremerhaven. Während es in Bremerhaven um die Verbesserung von Technologien und Systemen in Hafen- und Schiffsumgebungen geht, ist die Bremer Forschungsstelle komplett auf die Fernerkundung aus dem All spezialisiert.

Für alle Fragen rund um die Maritime Wirtschaft ist Dr. Ralf Wöstmann, Referent Industrie und Cluster beim Senator für Wirtschaft, Arbeit und Häfen, ralf.woestmann@wah.bremen.de erster Ansprechpartner.

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