DAM_Synthese:
Auf- und Ausbau Dateninfrastruktur und -management für Daten aus dem Betrieb deutscher Forschungsschiffe; Vorhaben: CTD-Daten
- Laufzeit:
- 01.03.2026 - 29.02.2028
- Gesamtkoordination:
- Deutsche Allianz für Meeresforschung
- Projektleitung (IOW):
- Martin Kolbe
- Finanzierung:
- BMFTR - Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt
- Forschungsbereich:
- Projektpartner:
Für evidenzbasierte Entscheidungen in Politik, Gesellschaft und Wirtschaft sind verlässliche wissenschaftliche Daten und ihre transparente Nutzung von zentraler Bedeutung. Insbesondere in den Meereswissenschaften sind Daten entscheidend, um das globale Klimasystem zu verstehen. Die Bundesregierung erkennt in ihrem Koalitionsvertrag 2025 explizit die Bedeutung robuster Forschungsdateninfrastrukturen, den Schutz der Wissenschaftsfreiheit sowie die Rolle der Datenbestände und digitalen Räume in der Wissenschaft an (Bundesregierung, 2025). Auch die Meere werden als digitaler Chancenraum begriffen. Hierfür sind funktionierende Datenflüsse und -infrastrukturen, internationale Anschlussfähigkeit sowie Planbarkeit unerlässlich.
Die Deutsche Allianz Meeresforschung (DAM) koordiniert das Forschungsdatenmanagement in der Meeresforschung als Beitrag zu nationalen und europäischen Infrastrukturen wie der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) und der Europäischen Open Science Cloud (EOSC). Ziel ist es, Innovation durch Datenwissenschaften zu fördern – denn modernes Forschungsdatenmanagement ist Grundlage für Verfahren wie Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen und steht damit im Einklang mit der Hightech-Agenda des Bundes.
Im Bereich Datenmanagement und Digitalisierung setzt sich die DAM insbesondere für FAIRe (Findable, Accessible, Interoperable, Re-usable, Wilkinson et al., 2016) und offen zugängliche "Unterwegs"-Forschungsdaten der deutschen Forschungsflotte ein. Das gleichnamige Projekt "Unterwegs"-Forschungsdaten wird seit 2021 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), heute Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert und von der DAM koordiniert. Schiffsgestützte Messungen sind zentral für die globale Ozeanbeobachtung, Wettervorhersagen und Klimamodelle. Forschungsschiffe liefern kontinuierlich hochqualitative Daten über (geo-)physikalische, chemische und biogeochemische Parameter – besonders in schwer zugänglichen Regionen. Diese Forschungsdaten sind entscheidend für das Verständnis und die Modellierung von Ozean-Atmosphäre-Prozessen, verbessern Vorhersagen und validieren Fernerkundungsdaten. Sie tragen zur Entwicklung von Klimamodellen und zum Monitoring von Umweltveränderungen wie Ozeanversauerung und Erwärmung bei.
Das Projekt “Unterwegs”-Forschungsdaten etabliert eine standardisierte, einrichtungsübergreifende Dateninfrastruktur für kontinuierlich erhobene Messdaten von deutschen Forschungsschiffen. Die Daten werden nach FAIR- und Open-Science-Prinzipien verarbeitet und in (inter-)nationalen Infrastrukturen wie PANGAEA (Felden et. al, 2022), dem Datenportal Deutsche Meeresforschung, GEBCO und Copernicus veröffentlicht und integriert. Sie dienen durch internationale Anbindung (GOOS, OceanOPS, SDG 14) auch dem globalen Ozeanbeobachtungssystem. Die Kenntnis der Oberflächenform des Meeresbodens (Bathymetrie) ist grundlegend für das Verständnis der Meereszirkulation, das Ressourcenmanagement, die Tsunami-Vorhersage, den Sedimenttransport, den Umweltwandel sowie die Verlegung von Kabeln und Pipelines. Zudem sind Bathymetriedaten in der Regel die Kartengrundlage für Forschungsexpeditionen deutscher Forschungsschiffe und spielen daher bei der Fahrtplanung eine zentrale Rolle. Ziel ist die langfristige Sicherung und Erweiterung dieses Datenflusses. Technologisch zukunftsweisend ist der Aufbau automatisierter Daten- und Metadatenflüsse, KI-gestützter Auswertungen sowie digitaler Innovationen an Bord. Die zweite Projektphase (2023–2025) integrierte auch regionale Schiffe und nun sollen die Dateninfrastrukturen und Datenflüsse auf neue Plattformen (z.B. METEOR IV, CORIOLIS) erweitert und verstetigt werden. Das Projekt demonstriert, wie datengetriebene Wissenschaft, digitale Souveränität und offene Innovation im Meeresbereich effektiv umgesetzt werden können.
Als Ergebnis existiert eine vollständig etablierte Infrastruktur zur systematischen Erfassung, Qualitätssicherung und Veröffentlichung von “Unterwegs”-Forschungsdaten nach FAIR- und Open-Science-Prinzipien. Der Datenfluss ermöglicht Visualisierung, Dienste, internationale Vernetzung und langfristige Nachnutzung durch die Wissenschaft – und steht damit exemplarisch für eine praxisnahe Umsetzung der Ziele des geplanten Forschungsdatengesetzes und des Innovationsfreiheitsgesetzes, das Datennutzung erleichtern soll.
Die Aktivitäten des Projektes "Unterwegs"-Forschungsdaten werden gestützt durch die Empfehlungen zur Weiterentwicklung der deutschen marinen Forschungsflotte des Wissenschaftsrates aus dem Jahr 2023 (Wissenschaftsrat, 2023), die Empfehlungen der DAM-Evaluationskommission aus dem Jahr 2025 (BMFTR Pressemitteilung Nr. 33), den Koalitionsvertrag 2025, der die Verstetigung der Deutschen Allianz Meeresforschung ausdrücklich benennt und die infolge aktueller politischer Entwicklungen gestiegene Notwendigkeit, Datensouveränität in Deutschland und Europa zu stärken (Bundesregierung, 2025).
Ein zentrales Ziel dieser Projektphase ist die Entwicklung eines tragfähigen Nachhaltigkeitskonzeptes für die Unterwegsdaten in Zusammenarbeit mit Vertreter:innen von Bund und Ländern, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, den Betreiberinstitutionen von Schiffen und Großgeräten, dem DAM-Vorstand und Projektbeteiligten. Damit soll der Betrieb, Pflege und Weiterentwicklung der aufgebauten Dateninfrastruktur und Datenflüsse dauerhaft sichergestellt werden, um Innovation im Bereich von Datenmanagement im Zusammenhang mit Expeditionen deutscher Forschungsschiffe zu fördern.
Das Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) befasst sich im Teilprojekt vornehmlich mit der Analyse, Planung und Entwicklung von Standards und Werkzeugen (Software) für den CTD-Betrieb, CTD-Messungen und daraus resultierenden Daten, die letztlich auf allen Schiffen der deutschen Forschungsflotte zur Anwendung kommen kann. Hauptaugenmerk liegt dabei auf den Schritten "CTD-Messung und Rohdatenerzeugung", "Qualitätssicherung der Messungen", "Prozessieren der Rohdaten und Validation", "Archivierung und Publikation in PANGEA".
Das Ziel der Arbeit am IOW ist neben der Qualitätskontrolle-, sicherung und Publikation von CTD Daten aller deutschen Forschungsschiffe die Entwicklung, Bereitstellung und Etablierung von SOPs und Standards, sowie Software Tools und Frameworks für einen standardisierten des CTD-Betriebes mit anschließender automatischer Datenverarbeitung und -bereitstellung. Bereits im Rahmen des Pilotprojektes entwickelte Software-Tools und –module bilden die Grundlage für Weiter- und Neuentwicklungen, um auf die besonderen Anforderungen der kleinen und mittelgroßen Forschungsschiffe zu reagieren.
Um die Nutzung und Akzemptanz der Produkte und Tools zu gewährleisten, liegt ein großer Augenmerk auf Dokumentation sowie Berichtswesen, welche fortlaufend erstellt bzw. aktualisiert werden. Die Einbindung der DAM-Mitglieder sowie Vernetzung, Koordination und Abstimmung mit der nationalen und internationalen CTD-Community rundet das Aufgabenspektrum des IOW ab.
Entwickelte Softwarekomponenten werden in der Praxis auf allen deutschen Forschungsschiffen weiter erprobt und deren technische Funktionalität und Akzeptanz unter den verschiedenen Anwendergruppen bewertet. Mithilfe der so gewonnenen Daten sollen Fehler behoben und die Akzeptanz zum Beispiel durch die Entwicklung neuer Features verbessert werden. Dies wird ein inkrementeller und iterativer Prozess sein. Um auf wissenschafliche Daten und Informationen noch schneller und verlässlicher zugreifen zu können, wird ein Hauptschwerpunkt der Arbeit am IOW auf „Near-Real-Time“ (NRT) und „delayed mode“ Transfer von Forschungsdaten liegen.
Neben der Integration weiterer Sensoren (z.B. Sauerstoff, Trübung, Chlorophyll, PAR Strahlung, pH), wird die Erstellung von Best Practice Reports ein weiterer wichtiger Teilaspekt des Aufgabenspektrums sein. Hier entspehen positive Synergieeffekte zu der Arbeit am HEREON und AWI (Ferry-Box und Thermosalinograph).