Blog

Dec 06, 2023

Digitale Zwillinge: ein Sprungbrett zur Nachhaltigkeit der Ozeane?

npj Ocean Sustainability Band 2, Artikelnummer: 16 (2023) Diesen Artikel zitieren 844 Zugriffe auf 9 Altmetric Metrics-Details Digitale Zwillinge, eine im Entstehen begriffene, aber leistungsstarke Computertechnologie, können erheblich

npj Ocean Sustainability Band 2, Artikelnummer: 16 (2023) Diesen Artikel zitieren

844 Zugriffe

9 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Digitale Zwillinge, eine im Entstehen begriffene, aber leistungsstarke Computertechnologie, können die nachhaltige Meeresbewirtschaftung erheblich vorantreiben, indem sie Überfischung und Lebensraumzerstörung eindämmen, Meeresverschmutzung modellieren und verhindern und die Klimaanpassung durch die sichere Bewertung von Alternativen zum marinen Geoengineering unterstützen. Gleichzeitig können digitale Zwillinge die Meeresraumplanung mehrerer Parteien erleichtern. Allerdings ist das Potenzial dieser aufstrebenden Technologie für solche Zwecke noch unzureichend erforscht und muss noch ausgeschöpft werden, wobei es lediglich ein bemerkenswertes Projekt mit dem Titel „European Digital Twins of the Ocean“ gibt. Hier betrachten wir das Versprechen digitaler Zwillinge für die Nachhaltigkeit der Ozeane in vier Themenbereichen. Wir betonen außerdem Implementierungsbarrieren, nämlich Datenverfügbarkeit und -qualität, Kompatibilität und Kosten. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit ozeanischer Daten weisen wir auf die Probleme der räumlichen Abdeckung, der Tiefenabdeckung, der zeitlichen Auflösung und des begrenzten Datenaustauschs hin, die unter anderem auf unzureichende Kenntnisse der Meeresprozesse zurückzuführen sind. Inspiriert von den Aussichten digitaler Zwillinge und informiert über drohende Schwierigkeiten schlagen wir vor, die Verfügbarkeit und Qualität von Daten über die Ozeane zu verbessern, Maßnahmen zur Gewährleistung der Datenstandardisierung zu ergreifen und der Umsetzung in Gebieten mit hohem Schutzwert Vorrang einzuräumen, indem wir die „ „Nested Enterprise“-Ansatz.

Ozeane und die von ihnen erbrachten Ökosystemleistungen sind für das menschliche Leben von grundlegender Bedeutung. Sie sichern den Lebensunterhalt von 10–12 % der Weltbevölkerung1 und versorgen drei Milliarden Menschen mit Eiweiß aus Meeresfrüchten2,3. Sie regulieren das Klima der Erde, indem sie etwa 30 % des durch menschliche Aktivitäten erzeugten Kohlendioxids absorbieren4, und sie dienen als Heimat einer vielfältigen Flora und Fauna5, wobei bis heute schätzungsweise 230.000 Meeresarten beschrieben wurden6.

Dennoch schädigen, destabilisieren und schwächen Menschen fortwährend die ozeanischen Ökosysteme7,8. Die Meeresumwelt ist durch Abfälle, Chemikalien, Ölverschmutzungen, invasive Organismen und Partikel verschmutzt. Derzeit gibt es 5,25 Billionen Plastikteile in den Weltmeeren, was einem Anstieg von 8 Millionen Tonnen pro Jahr entspricht9. Die daraus resultierende Zerstörung mariner Lebensräume wie Korallenriffe und Mangroven hat schwerwiegende Folgen für die Pflanzen und Tiere, die sie beherbergen10,11. Tatsächlich wurden 10 % der weltweiten Korallenriffe, die 25 % der Meeresarten beherbergen, zerstört und weitere 60 % sind gefährdet. Überfischung, die etwa 23 % der weltweiten Meeresfrüchteproduktion ausmacht12, und der Klimawandel, der die Versauerung der Ozeane und Anomalien der Zirkulationsmuster verschärft, bedrohen das Leben im Meer zusätzlich13,14.

Als Reaktion darauf wurden neue Computertechnologien vorgeschlagen, um die Nachhaltigkeit der Ozeane zu verbessern. Sensoren und Überwachungssysteme sammeln bereits umfangreiche Daten über die Eigenschaften der Ozeane. Beispielsweise nutzt die Ocean Observatories Initiative akustische Doppler-Stromprofiler, Leitfähigkeits-Temperatur-Tiefensensoren, Fluorometer und Trübungssensoren, um kontinuierliche, hochauflösende Messungen der physikalischen, biochemischen und geologischen Eigenschaften des Nordostpazifiks sowie Zentral- und Südkaliforniens bereitzustellen Current Systems und Juan de Fuca Plate15. Diese Daten dienen der Meeresplanung im Hinblick auf eine bessere Governance. Die Sentinel-Satellitenmission der Europäischen Weltraumorganisation liefert Daten zu einer Reihe von Parametern, darunter Meeresoberflächentemperatur, Ozeanfarbe und Meereisbedeckung16. Argo-Roboterschwimmer (Array for Real-time Geostrophic Oceanography), die in Tiefen von 1 bis 2 km treiben, registrieren gelösten Sauerstoff und Nitrat sowie die einfallende Sonnenstrahlung, um unser Verständnis der CO2-Aufnahme der Ozeane und der Auswirkungen des Klimawandels zu verbessern17. Zusammen mit Software für geografische Informationssysteme (GIS) helfen solche Technologien dabei, Gebiete mit Schutzwert zu identifizieren. Beispielsweise wird der Ocean Health Index18, ein GIS-basiertes Tool, verwendet, um den Zustand der Ozeane auf globaler bis lokaler Ebene zu bewerten und Gebiete zu erkennen, die Schutz benötigen.

Dennoch halten die Trends der Überfischung und der Meeresverschmutzung an und bergen die Gefahr, dass bis zum Ende des Jahrhunderts mehr als die Hälfte der Meeresarten der Welt an den Rand des Aussterbens geraten. Diese Risiken haben die UN dazu gedrängt, den Meeresnotstand auszurufen, und zu einem Aufruf geführt, die auf Wissenschaft, Technologie und Innovation basierenden Meeresschutzmaßnahmen auszuweiten19.

Vor diesem Hintergrund untersuchen wir in dieser Perspektive, ob Digital Twins (DTs), eine innovative und fortschrittliche Computertechnologie, die auf zuvor eingesetzten Hardware- und Softwareplattformen aufbaut, ein Sprungbrett zur Erreichung der Nachhaltigkeit der Ozeane sein könnte. Wir wägen das Versprechen und die vermutete Wirksamkeit von DTs bei der Förderung der Nachhaltigkeit der Ozeane in vier Themenbereichen ab (siehe Abbildung 1) und betonen anschließend Hindernisse, die ihre Umsetzung behindern könnten. Besonderes Augenmerk legen wir auf Datenverfügbarkeit und Qualitätsbeschränkungen, die durch wissenschaftliche Lücken in der physikalischen und biochemischen Ozeanographie untermauert werden. Abschließend stellen wir verschiedene Maßnahmen zur Beseitigung dieser Hindernisse vor.

Beispielhafte Vorteile digitaler Zwillinge für die Nachhaltigkeit der Ozeane in vier Themenbereichen: Reduzierung und Verhinderung von Überfischung, Vorhersage der Meeresverschmutzung, Anpassung an den Klimawandel und Förderung der Meeresraumplanung.

DTs sind virtuelle Darstellungen lebender und nicht lebender Einheiten sowie der Systeme, in die diese Einheiten eingebettet sind. Dank der Fortschritte bei den Rechenkapazitäten liegen DTs als computersimulierte Modelle vor. Durch den Einsatz von Sensoren, die biochemische und physikalische Eigenschaften von Entitäten in Echtzeit erfassen, wird sichergestellt, dass die digitalen Gegenstücke dieser gemessenen Entitäten genau und „lebendig“ sind20. In solchen gekoppelten cyber-physikalischen Systemen verändern Veränderungen, die an „physischen“ Objekten der realen Welt auftreten – z. B. den biotischen und abiotischen Komponenten von Flussmündungen, Korallenriffen oder der Tiefsee – gleichzeitig deren virtuelle Nachbildungen oder „Zwillinge“. und kontinuierlich21.

Ursprünglich in der Produkt- und Prozesstechnik implementiert22,23,24,25, wurden DTs in den letzten Jahren außerhalb ihrer Ursprungsdomänen zur Modellierung und Simulation hochdynamischer Mehrkomponentensysteme, einschließlich Ökosystemen und der Atmosphäre26,27, eingesetzt und dafür vorgeschlagen Förderung der Nachhaltigkeit im großen Stil28.

Bei Integration mit künstlicher Intelligenz (KI) und fortschrittlichen Modellierungstechniken, insbesondere autonomen Agenten, können DTs kontinuierlich auf optimales Systemverhalten abgefragt werden, um Entscheidungsträger zu unterstützen. In virtuelle Replikationssysteme eingebettete autonome Agenten würden den aktuellen Zustand eines Systems als Eingabe verwenden, zahlreiche Kontrollsequenzen simulieren, um zu bestimmen, welche am besten zum Kontrollziel passen (z. B. Überfischung verhindern), zukünftige Aktionssequenzen vorhersagen, die das Systemverhalten optimieren, und Interessengruppen beraten Überwachung und Eingreifen in das „reale“ System, zum Beispiel eine Fischerei29. Die Kombination von DTs mit autonomen Agenten wird tiefgreifende Auswirkungen auf die Meeresbewirtschaftung haben und mögliche Lösungen für Überfischungs- und Umweltverschmutzungsprobleme bieten.

Doch trotz des zunehmenden und transdisziplinären Potenzials von DTs haben sie in wissenschaftlichen und technologischen Diskussionen zur Nachhaltigkeit der Ozeane wenig Beachtung gefunden, und dementsprechend wurde ihr Potenzial nach wie vor unzureichend genutzt, wobei es nur ein bemerkenswertes und zukunftsträchtiges Projekt mit dem Titel „Europäischer digitaler Zwilling des Ozeans“ gibt (DTO). Da das europäische DTO nicht ausreichend finanziert ist, handelt es sich natürlich auch um ein eurozentrisches Unterfangen, dessen transformatives Potenzial durch Budgets für wissenschaftliche und technische Entwicklung begrenzt wird, die in den Finanzierungsmechanismen von Horizon Europe gesichert sind (siehe Kasten 1).

In dieser Hinsicht ist eine umfassende und ausgewogene Darstellung von DTs erforderlich, einschließlich einer Darstellung, die Design- und Einsatzbeschränkungen von DTs antizipiert und bewertet, um sicherzustellen, dass die Technologie die angemessene Behandlung erhält und ihr transformatives Potenzial für ein nachhaltiges Meeresmanagement ausschöpft. Um diese Aussichten zu würdigen, erkennen wir mögliche Anwendungen von DTs in vier Themenbereichen an: (a) Reduzierung und Verhinderung von Überfischung, (b) Modellierung und Vorhersage der Meeresverschmutzung, (c) Anpassung an den Klimawandel und (d) Meeresraumplanung (siehe). Abb. 1).

Der European Digital Twin of the Ocean (DTO) zielt darauf ab, eine umfassende digitale Nachbildung der gesamten globalen Meeresumwelt zu schaffen. Das im Jahr 2022 angekündigte und von der Europäischen Kommission überwachte DTO soll konsistente Echtzeit-, hochauflösende und mehrdimensionale Darstellungen der Bestandteile des Ozeans liefern – natürliche und künstliche, einschließlich physikalischer und biochemischer Eigenschaften. Darüber hinaus verspricht es Vorhersagen über die zukünftige Dynamik der Ozeane92. Für die Entwicklung des DTO-Kernmodells werden jährlich etwa 10 Millionen Euro bereitgestellt. Zusätzliche Investitionen in Echtzeit-Datenerfassung und -kuratierung, wissenschaftliche Modelle und die Entwicklung einer einzigen harmonisierten virtuellen Umgebung werden über Horizon Europe kanalisiert. Das EDITO-Infra-Projekt baut auf den bestehenden Dateninfrastrukturen der EU auf, darunter Copernicus Marine Service, Copernicus Data and Information Access Services und European Marine Observation and Data Network. Das Projekt EDITO-Model Lab entwickelt die zugrunde liegenden Modelle für die DT. Iliad-Projekte testen lokale digitale Zwillinge mit dem Ziel, schließlich eine einheitliche virtuelle Nachbildung zu erstellen. AquaINFRA entwickelt die digitale Infrastruktur, um Meeres- und Süßwasserwissenschaftler und Interessengruppen dabei zu unterstützen, Wissen beizutragen, das in das DTO integriert wird. Blue-Cloud vereint europäische Meeresdatenbestände und Netzwerke, um eine kollaborative virtuelle Umgebung bereitzustellen. Diese Projekte wurden mit rund 45 Millionen Euro gefördert. Weitere Horizon-Zuschüsse wurden für damit verbundene Aktivitäten vergeben, beispielsweise für die „Integration von Biodiversitätsüberwachungsdaten in den Digital Twin Ocean“. Andere Stipendien akzeptieren Projekteinreichungen, unter anderem für „Integration sozioökologischer Modelle in den Digital Twin Ocean“93.

Wie zu erwarten ist, handelt es sich bei der europäischen DTO und den damit verbundenen Horizont-Europa-Aktivitäten um ein eurozentrisches Unterfangen. Die Mission von Horizon Europe besteht darin, die wissenschaftliche Exzellenz der EU, die politischen Prioritäten der EU sowie die Innovationsaufnahme und Beschäftigung in Europa zu unterstützen94. Derzeit stammen fast alle an der DTO beteiligten Partner aus europäischen Ländern, wobei Israel, Marokko und Tunesien nur spärlich vertreten sind. Das DTO wird auf einer europäischen digitalen Infrastruktur, europäischen Datensätzen (z. B. Blue Cloud) und von Horizon Europe finanzierten Forschungsarbeiten und Plattformen basieren. Dies macht das Unterfangen in mindestens vier Hinsichten begrenzt. Erstens können die Verfahren zur Beantragung von Zuschüssen komplex und zeitaufwändig sein, was Forscher davon abhalten könnte, sich zu bewerben. Zweitens besteht trotz der Bemühungen, Vielfalt und Inklusion in Horizont Europa zu fördern, immer noch das Risiko, dass bestimmte Regionen im Programm unterrepräsentiert sind, was die Vielfalt der Perspektiven und Ansätze für Forschung und Innovation einschränken könnte. Drittens könnte der wettbewerbsorientierte Charakter des Zuschussantragsverfahrens von Horizon Europe dazu führen, dass nur die am besten ausgestatteten Organisationen und Forscher in der Lage sind, sich eine Finanzierung zu sichern, wodurch kleinere oder weniger etablierte Gruppen benachteiligt werden. Schließlich ist eine auf die EU ausgerichtete DTO nicht darauf ausgerichtet, die Nachhaltigkeit der Ozeane in unterentwickelten Ländern zu fördern, in denen mehr Schadstoffe in die Ozeane gelangen43 und IUU-Fischerei häufiger vorkommt95.

Jahrzehntelange Überfischung hat zum Rückgang der Fischbestände, wie etwa des Grand-Banks-Kabeljaus, und zur Verschlechterung der marinen Nahrungsnetze geführt. Die globale Erwärmung verschärft diese Besorgnis, indem sie die Produktivität der Fischerei verringert30. In diesem Zusammenhang könnten „virtuelle Fischereien“ in silico entwickelt werden, um eine effektivere Bewirtschaftung der Fischbestände zu ermöglichen und Fischpopulationen und Fischereivorgänge nahezu in Echtzeit zu überwachen. Autonome Agenten, die in diese „virtuellen Fischereien“ integriert sind, könnten den Artenreichtum im Laufe der Zeit vorhersagen und Ratschläge zur optimalen Fanggröße und zum optimalen Zeitpunkt geben, um so einen nachhaltigen Ertrag aufrechtzuerhalten und wichtige Meereslebensräume wie Laich- und Aufwuchs-Hotspots zu schützen.

In gleicher Weise könnte die Rechenumgebung eines DT verschiedenen Parteien dabei helfen, die Echtzeittransparenz von Fischereivorgängen zu erhöhen und sicherzustellen, dass die Bestände in einem nachhaltigen Ausmaß oder mit verantwortungsvollen Fischereimethoden befischt werden. Frühere KI-Anwendungen außerhalb einer DT haben sich zu diesem Zweck als erfolgreich erwiesen. Sainsbury hat beispielsweise mit Oceanmind zusammengearbeitet, um Fischereifahrzeuge zu verfolgen und zu überprüfen, ob Thunfisch ohne den Einsatz von Fischaggregationsgeräten gefangen wird31. Eine solche Verfolgung kann autonom und kontinuierlich und für eine größere Anzahl von Arten erfolgen, sobald eine DT für die Fischerei implementiert wird. Vorausgesetzt, dass verlässliche Fangstatistiken oder nahezu ausreichende Näherungswerte vorliegen, könnten DTs durch öffentlich-private Partnerschaften verschiedene Fangregime simulieren und Verwalter und Interessenvertreter bei der Zuteilung von Fangquoten unterstützen.

Darüber hinaus können DTs zur aktiven Überwachung und Bekämpfung illegaler, unregulierter und nicht gemeldeter (IUU) Fischereipraktiken eingesetzt werden, die für bis zu 20 % des weltweiten Fischfangs verantwortlich sind32. Verschiedene Datenquellen und Analysen könnten verwendet werden, um die Standorte von Schiffen zu kartieren und IUU-Aktivitäten zu erkennen. Diese Daten können lokalen Interessengruppen in Echtzeit angezeigt werden und ermöglichen eine präzise Durchsetzung in Meeresschutzgebieten (MPAs) oder ausschließlichen Wirtschaftszonen (AWZ). Beispielsweise nutzt die Global Fishing Watch (GFW) mehrere Datenströme zur Verfolgung von Schiffen, darunter ein automatisches Identifikationssystem (AIS), eine Tracking-Plattform, die Transceiver auf Schiffen nutzt, und Daten von Schiffsüberwachungssystemen (VMS), die Schiffe ebenfalls senden als Fernerkundungstechnologie, einschließlich sichtbarer Infrarot-Bildgebungsradiometer, Radar mit synthetischer Apertur und optischer Bildgebung33. Die Integration dieser Datenquellen in ein „lebendiges“ virtuelles Nachbildungssystem mit autonomen Agenten könnte die Verfolgung von Schiffen und die Identifizierung von IUU-Fischereiaktivitäten ermöglichen34. Darüber hinaus könnten autonome Agenten in der Lage sein, Daten von Global Fishing Watch zu analysieren, Muster zu erkennen und räumlich-zeitliche Vorhersagen über IUU-Aktivitäten zu liefern, um die lokale Durchsetzung zu verbessern35, auf die gleiche Weise, wie KI angepriesen wird, um Kriminalität in Städten vorherzusagen36. Tatsächlich wurden KI-Algorithmen auf Daten automatischer Identifikationssysteme und Meereszustandsdaten wie SST und Chlorophyll trainiert, um illegale Aktivitäten chinesischer Fischereifahrzeuge in der AWZ Argentiniens vorherzusagen32.

Neben der Überfischung hat sich in den letzten Jahrzehnten die Meeresverschmutzung zu einem globalen Notfall entwickelt und ist ein Kennzeichen des „Anthropozäns“. Eine Vielzahl toxischer Substanzen, die durch menschliche Aktivitäten erzeugt werden, gelangen zunehmend in die Meeresumwelt, wobei die Gefahr einer dauerhaften Beeinträchtigung besteht37. Plastikmüll in Ozeanen, Küsten und Flussmündungen hat in dieser Hinsicht eine gewisse Bedeutung erlangt38, aber Kunststoffe sind nur ein Schadstoff in einer langen Liste chemischer Elemente und Verbindungen, darunter Hunderte von Pestiziden, Antifoulings, Arzneimitteln und Schwermetallen39.

Dieses Risiko verschärft sich, da Schadstoffe aus verschiedenen Quellen stammen, beispielsweise aus landgestützten Industrieaktivitäten, Schiffen, der Mineralexploration und -gewinnung auf See sowie Einträgen in Flüssen39. Ungefähr 80 % der Schadstoffe stammen aus dem Binnenland und werden als Nonpoint Source Pollution (NSP) bezeichnet, darunter zahlreiche unabhängige Quellen wie Klärgruben, Autos, Bauernhöfe, Ranches und Waldgebiete40. Diese machen die Küstenverschmutzung zu einer Überwachungspriorität zusammen mit meeresbasierten Industrien, nämlich Öl- und Gasbetrieben, die für einige der bekanntesten Verschmutzungsereignisse verantwortlich waren, darunter die Ölkatastrophe von Exxon Valdez im Jahr 198941 und die Ölkatastrophe von Deepwater Horizon im Jahr 201042 .

Hier könnten sich DTs als besonders nützlich bei der Vermeidung von Küstenverschmutzung erweisen. DTs können multimodale Dateneingaben, einschließlich aus der Nah- und Fernerkundung, integrieren, um den NSP-Abfluss aus Küstengemeinden und -städten sowie aus Industrie- und Kläranlagen und Entwässerungssystemen zu überwachen. Autonome Agenten könnten DTs-Daten für Schulungen verwenden und dann Richtlinien vorschlagen, die eine verbesserte Bewirtschaftung aller Abfallströme empfehlen, um die Einleitung von Müll oder Abwasser in die Ozeane zu minimieren43. In Kombination mit hochmodernen Modellen des maschinellen Lernens (ML), die anhand von Bildanalysen Marken von Trümmerstücken erkennen, können DTs die Verursacherpolitik weiter verbessern und Rahmenwerke wie die erweiterte Herstellerverantwortung der EU unterstützen. In diesem Zusammenhang verspricht das PlasticNet-Projekt von IBM die Implementierung von ML zur Identifizierung von Mülltypen44 und könnte in Zukunft in eine größere virtuelle Replik integriert werden. Auf der Grundlage dieser Daten können DTs Warnungen vor giftigen Abwässern und Kunststoffen sowie deren drohender Nähe zu Flachwasserkorallenriffen und -arten ausgeben45.

Durch die Vermeidung von Umweltverschmutzung durch Öl- und Gasbetriebe können DTs die vorausschauende Wartung großer technischer Systeme unterstützen, so wie sie auch in anderen Bereichen, einschließlich der Wasser- und Strominfrastruktur, eingesetzt werden46. Beispielsweise könnten sich „virtuelle Hubinseln“ oder „virtuelle Halbtauchinseln“ mit Unterwasser-Interne-of-Things-Sensoren (IoT)47 synchronisieren, die mit Teilen der Bohrinsel verbunden sind, und eine Warnung ausgeben, wenn bei einer Komponente eine Fehlfunktion droht. Songa Offshore, ein Bohrunternehmen, hat zu diesem Zweck bereits Hunderte von IoT-Sensoren an Bohrinseln im Nordatlantik angeschlossen48. Ebenso könnten DTs verwendet werden, um die Auswirkungen extremer Wetterereignisse auf die Offshore-Öl- und Gasinfrastruktur zu simulieren, ein Risiko, das mit zunehmender Wahrscheinlichkeit besteht49.

Im Falle einer Ölpest und in Verbindung mit Öltransportmodellen (die beispielsweise Gezeitenströmungen, barokline Zirkulation und lokale Windvorhersagen berücksichtigen50) können DTs eine Plattform nahezu in Echtzeit bieten, um mögliche Bewegungen und Ausbreitung von Ölteppichen abzufragen , und führen Sie „Was-wäre-wenn“-Simulationen durch, um optimale Behandlungs- und Eindämmungsoptionen zu testen und zu identifizieren.51. DTs haben sich bereits als Plattform erwiesen, die die Zusammenarbeit zwischen mehreren Parteien erleichtert28 und könnten bei der Koordinierung zwischen verschiedenen Feldeinsatzeinheiten weiter helfen.

Darüber hinaus können DTs die Erforschung und Regulierung der Unterwasserlärmverschmutzung fördern, die sich als schädlich für Meeresarten erwiesen hat, die zur Orientierung und Kommunikation auf akustische Sinne angewiesen sind52.

In diesem zunehmend anerkannten Verschmutzungsbereich53 würden DTs Sensordaten zu von Schiffen emittierten Geräuschen und seismischen Untersuchungen mit Daten zur Artenverteilung, wie etwa denen von SPACEWHALE für Wale54, harmonisieren und visualisieren. Anhand dieser Daten könnten autonome Agenten dann Ratschläge zur optimalen Kursplanung zur Minimierung von Lärmbelästigungen geben und so neue Regulierungsrahmen wie die neuen EU-Grenzwerte für Lärmbelästigung unterstützen.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Integrität des Meeresökosystems sind ein intensiv erforschtes Gebiet55, das von verschiedenen Behörden und Institutionen durchgeführte Studien zur Veränderung der Meerestemperatur, der Zirkulation, der Schichtung, dem Nährstoffeintrag, dem Sauerstoffgehalt, der Versauerung sowie der Häufigkeit und Verteilung ozeanischer Arten umfasst.

Ein umstrittener Forschungsbereich, in dem sich DTs als besonders nützlich erweisen könnten, ist das Meeres-Geoengineering. Durch die Manipulation natürlicher Prozesse und Lebensräume, um dem vom Menschen verursachten Klimawandel und seinen Auswirkungen entgegenzuwirken, kann Meeres-Geoengineering auch schädliche Auswirkungen haben56,57. Eisendüngung zur Unterstützung des Primärproduzentenwachstums, künstlicher Auftrieb zur Senkung der Meeresoberflächentemperatur sowie Algenanbau und Alkalisierung zur Kohlenstoffabsorption sind einige der Ideen auf diesem Gebiet. Solche Methoden werden kontrovers diskutiert, da nicht genügend Informationen über ihre Folgen vorliegen und die Techniken für ihre Wirksamkeit in extrem großem Maßstab eingesetzt werden müssten58. Hier könnten „virtuelle Flussmündungen“, „virtuelle Korallenriffe“ und „virtuelle Mangrovenwälder“ digitale sichere Räume schaffen, in denen potenzielle Geoengineering-Eingriffe, die die Anpassung an den Klimawandel zu fördern versprechen, aber zu unbeabsichtigten Schäden führen können, mit einer Geschwindigkeit und einem solchen Umfang getestet werden können kann andernfalls durch das Vorsorgeprinzip verhindert werden.

DTs eignen sich hervorragend zur Unterstützung der Meeresraumplanung (MSP). DTs, die bereits für eine verbesserte soziotechnische und sozioökologische Systemgestaltung28 eingesetzt werden, könnten zu diesem Zweck umfunktioniert werden. Virtuelle Nachbildungen der Meeresumwelt in Echtzeit würden es öffentlichen und privaten Akteuren ermöglichen, verschiedene Planungsszenarien zu simulieren und mit Hilfe autonomer Agenten zu bestimmen, welche menschliche Aktivität am besten mit dem Schutz der biologischen Vielfalt übereinstimmt – alles in silico –, bevor sie in das physische System eingreifen. Auf diese Weise kann die „Marine-Mehrfachnutzung“, ein Eckpfeiler des MSP59 (siehe Kasten 2), mit minimalen Kompromissen zwischen öffentlichen und privaten Parteien verwirklicht werden.

DTs könnten einen neuen Bereich des naturintegrierten Meeresbaus eröffnen60, beispielsweise durch die Förderung gekoppelter Offshore-Windparks und Fischfarmen bei gleichzeitiger Unterbringung künstlicher Riffstrukturen59. Autonome Agenten würden alle potenziellen Gebiete für eine solche Infrastruktur analysieren und dabei unter anderem klimatische Bedingungen, Lärmbelästigung, Eutrophierung (verursacht durch die Nährstoffeinleitung der Aquakultur) und das Potenzial für die Verbreitung invasiver Arten berücksichtigen, bevor sie optimale Standorte empfehlen. Topform

Marine Spatial Planning (MSP) ist ein integrierter Ansatz zur Verwaltung der Mensch-Ökologie-Schnittstelle in Meeresumwelten. Es befasst sich mit Problemen wie den oben diskutierten, einschließlich der Freisetzung von Giftstoffen und der Überfischung der Fischerei, verwendet jedoch eine breitere Perspektive, um zahlreiche menschliche Aktivitäten und Meeresressourcen auf räumlich-zeitlichen Skalen zu analysieren und zu bewerten. MSP zielt darauf ab, Kompromisse, Kompromisse und Konflikte zwischen verschiedenen Benutzern und Versorgungsunternehmen zu minimieren. In der Regel werden Interessenvertreter zusammengebracht, um ein gemeinsames Verständnis der Meeresökosystemdienstleistungen96 zu entwickeln und Schutz- und Erhaltungsgebiete zu priorisieren. Die Interessengruppen entwerfen einen Raumplan, der darlegt, welche Aktivitäten in verschiedenen Meeresgebieten erlaubt oder verboten sind, einschließlich Gebieten, in denen mehrere Nutzungen möglich sind97. Zu den ersten bemerkenswerten Beispielen zählen der Great Barrier Reef Marine Park (mit einer Fläche von etwa 344.400 km2), der zum Schutz des Riffs vor Offshore-Ölbohrungen und Phosphatabbau eingerichtet wurde, und der Eastern Scotian Shelf im Nordosten Kanadas (mit einer Fläche von etwa 325.000 km2). Niederländischer Teil der Nordsee (mit einer Fläche von 58.000 km2), wobei der Schwerpunkt auf einer effizienten Raumnutzung liegt und es gleichzeitig privaten Parteien ermöglicht wird, verschiedene Initiativen in der Region zu entwickeln98.

Im Idealfall würden DTs leistungsstarke virtuelle Umgebungen bieten, in denen Rechenressourcen vorhanden sind; Sensoren, Prozessoren, autonome Agenten und Aktoren sind in der Lage, aquatische Ökosysteme in Küstenlebensräumen zu simulieren – von der Küsten- bis zur neritischen Zone, an der Meeresoberfläche und auf offenen Ozeanen, sowie Simulationen ozeanbasierter Industrien, einschließlich Schiffs- und Küstenausrüstung und Häfen (einschließlich Schifffahrt und Fischerei), Offshore-Öl und -Gas, Offshore-Windkraft und Meeresbiotechnologie.

Allerdings ist die Einrichtung dieser Rechenumgebung eine gigantische Aufgabe. In vielerlei Hinsicht ist es unpraktisch. In mancher Hinsicht ist dies möglicherweise nicht erforderlich. Wenn beispielsweise das Management der Meeresbiodiversität an Küsten eine institutionelle Priorität darstellt, könnten Rechenressourcen für die Modellierung und Simulation der 66 großen Meeresökosysteme (LMEs) bereitgestellt werden, die als vergleichsweise große küstennahe Gebiete (mit einer Fläche von 200.000 km2 oder mehr) definiert sind, in denen die Produktivität berücksichtigt wird höher als im offenen Ozean und wo der größte Teil (ungefähr 90 %) des weltweiten Fischfangs gefangen wird61,62 (obwohl Prozesse im offenen Ozean, einschließlich Migrationsrouten, nicht völlig ignoriert werden können). Die Entwicklung begrenzter DTs zur Unterstützung der Erhaltung, Wiederherstellung und nachhaltigen Bewirtschaftung von Wassergebieten mit hoher Priorität, wie z. B. LMEs, ist eine realistischere Anstrengung. Allerdings werden auch solche Bemühungen mit mindestens drei technischen und wirtschaftlichen Einschränkungen konfrontiert sein.

Erstens basieren robuste virtuelle Live-Darstellungen auf geeigneten Daten. Dennoch sind die Daten zu grundlegenden ozeanischen Prozessen und Phänomenen unvollständig und werden durch Lücken im wissenschaftlichen Wissen in den Teilbereichen der physikalischen, biologischen und chemischen Ozeanographie untermauert.

Beispielsweise ist die Untersuchung von Strömungen und Küstendynamik, wie sie mit der Atmosphäre interagieren und ENSO-Ereignisse auslösen – allesamt Kernpunkte der physikalischen Ozeanographie – für die Unterstützung genauer DTs von entscheidender Bedeutung. Allerdings sind heutige Satelliten nur in der Lage, geostrophische Strömungen von 100 Kilometern oder mehr zu messen63. Der im Dezember 2022 von der NASA und der französischen Raumfahrtagentur CNES gestartete Satellit Surface Water and Ocean Topography (SWOT) verspricht, in Zukunft (mesoskalige) Strömungen von 20 Kilometern und mehr zu messen64. Doch selbst mit dieser verbesserten Auflösung werden Daten zu submesoskaligen Strömungen oder kleinräumigen Strömungen von bis zu 1 Kilometer63 weiterhin nicht verfügbar sein. Die Ocean Surface Current Multiscale Observation Mission (OSCOM), die in Chinas Strategic Priority Program on Space Science in die engere Auswahl kommt, bietet die Beobachtung von Meeresoberflächenströmungen in einer Entfernung von 5 bis 10 Kilometern an. Der Starttermin liegt im Jahr 2025. Es bleibt unklar, ob diese Mission letztendlich ausgewählt wird , da es 13 Kandidatenmissionen gibt und nur sechs gestartet werden65. Während es möglich ist, Meeresoberflächenströmungen aus treibenden Bojen oder Daten von Argo-Floats abzuleiten, gibt es weltweit nur 1500 Bojen im Abstand von 400–500 Kilometern und nur 4000 Argo-Floats mit einer ähnlich geringen Auflösung von 200–300 Kilometern63, was auf diese Maschinen schließen lässt wird es nicht schaffen, Wissens- und Datenlücken zu schließen, die für DTs wichtig sind, wodurch letztere ungenau werden.

Ein weiteres Thema ist die Darstellung der Tiefsee in virtuellen Nachbildungen. Als Tiefsee gelten im Allgemeinen Gewässer unter 200 m, in denen das Licht zu schwinden beginnt. In diesen Tiefen finden verschiedene ozeanische Prozesse statt, darunter das biologische Pumpen von Kohlenstoff und der Nährstoffkreislauf66. Es dient auch als Lebensraum für eine Vielzahl von Organismen66. Gleichzeitig ist er ähnlichen Bedrohungen ausgesetzt wie die flacheren Schichten des Ozeans, beispielsweise Temperaturschwankungen, Versauerung und Verschmutzung67. Eine genaue und lebendige Darstellung der Tiefsee ist für die Simulation verschiedener ozeanischer Prozesse wie der Nährstoffverfügbarkeit und des ozeanischen Kohlenstoffkreislaufs sowie für die Vorhersage der Auswirkungen anthropogener Stressfaktoren unerlässlich. Dennoch wird allgemein anerkannt, dass Regionen unterhalb der epilagischen Zone zu wenig beobachtet und erforscht werden66. Beispielsweise fehlen grundlegende Messungen wesentlicher Eigenschaften in der arktischen Tiefsee, und die wissenschaftlichen Erkenntnisse über biogeochemische Prozesse in der Tiefsee sind ebenfalls unvollständig68.

Auch in der biochemischen Ozeanographie bestehen wissenschaftliche Wissenslücken. Eine Untersuchung langfristiger biologischer Beobachtungsprogramme ergab, dass nur 7 % der globalen Meeresoberfläche überwacht werden, wobei es an den Küsten Südamerikas, Osteuropas, Asiens, Ozeaniens und Afrikas deutlich an Überwachung mangelt69. Darüber hinaus müssen bis zu zwei Drittel der Meeresarten noch entdeckt werden70. Solche Datenlücken würden zu Modellierungsungenauigkeiten und algorithmischen Fehlern führen71,72. Eine Analyse der räumlichen Verteilung von rund 35.000 Meeresarten ergab, dass es in der Nähe des Äquators keine Arten gibt, was die Autoren auf eine geringere Häufigkeit der Probenahmen in tropischen Zonen zurückführten73. Eine solche Stichprobenverzerrung würde die Präzision von „virtuellen Fischereien“ und anderen In-silico-Modellen sowie ihre Fähigkeit, Entscheidungen zu treffen, beispielsweise in MSP-Prozessen, beeinträchtigen.

Ein zweites technisches Hindernis betrifft die Datenkompatibilität und Interoperabilität. Seit einiger Zeit versuchen mehrere Initiativen, Daten in gemeinsame Plattformen zu integrieren, beispielsweise GOOS (Global Ocean Observation System)74 und EMODNET, das über 150 Organisationen zusammenfasst, die meeresbezogene Informationen bereitstellen75. Allerdings stammen diese Daten aus unterschiedlichen Quellen und folgen nicht unbedingt standardisierten Formaten, was die Datenharmonisierung und Interoperabilität zu einer Herausforderung macht. Meeresbilddaten werden beispielsweise von verschiedenen Kamerasystemen erfasst, die auf verschiedenen Plattformen wie Argo-Schwimmern, AUVs und Kameraplattformen für Liegeplätze montiert sind. Bilder unterscheiden sich in Auflösung, Beleuchtung und Betrachtungswinkeln, und Bildmetadaten, zu denen Wassertiefe, Positionierung und unterschiedliche Wassereigenschaften gehören können, sind in der Regel zu spärlich, um den Interoperabilitätsgrundsätzen zu entsprechen76. Erschwerend kommt hinzu, dass bestimmte Datenverwalter möglicherweise davon abgehalten werden, Standards einzuhalten, wenn die Einhaltung eine Änderung der Organisationsformatierung mit sich bringt74. Zusammengenommen erschweren solche Faktoren den Vergleich zwischen Datensätzen76 und schränken letztendlich die Wirksamkeit von DTs als Entscheidungsunterstützungssystem ein.

Die Kosten sind ein drittes anhaltendes Hindernis. Die Implementierung eines digitalen Zwillings eines mehrkomponentigen, dynamischen Systems ist ein ressourcenintensives Unterfangen. Zum Vergleich: Die Kosten für die Entwicklung einer virtuellen Nachbildung Singapurs wurden auf 73 Millionen US-Dollar geschätzt77. Das zentrale europäische DTO ist mit 10 Millionen Euro veranschlagt (siehe Kasten 1). Während Singapur, ein Inselstaat am südlichen Ende der malaiischen Halbinsel, eine Gesamtfläche von 719 km2 umfasst, umfassen die Weltmeere eine Fläche von etwa 361 Millionen km2 und enthalten ein Wasservolumen von etwa 1,37 Milliarden km3. Der Ozean ist flächenmäßig über 500.000-mal größer als Singapur (das Volumen ist exponentiell größer), erhält jedoch ein siebenmal geringeres direktes Budget für die Entwicklung einer virtuellen Nachbildung. Wenn überhaupt, fordert diese Anekdote eine weitere Finanzierung von Ozean-DTs.

Auch die zugrunde liegende Datenerfassungsschicht ist unterfinanziert. Beispielsweise kostet ein Argo-Float 20.000 bis 150.000 US-Dollar, zuzüglich 20.000 US-Dollar für den Einsatz. Bei einer niedrigen Auflösung von 300 km werden die aktuellen jährlichen Kosten des Argo-Projekts auf 40 Millionen US-Dollar geschätzt78. Das Hinzufügen von Floats für eine Abdeckung mit höherer Auflösung zur Verbesserung potenzieller DTs würde diese Kosten erheblich vervielfachen.

Länder, die bei der Implementierung und Aufrechterhaltung wesentlicher Ausrüstung für die Überwachung und wissenschaftliche Untersuchung helfen könnten, könnten ihre Prioritäten verschieben. Beispielsweise wurde das Tropical Atmosphere Ocean (TAO)-Array, ein Bojennetz, das seit den 1980er Jahren Daten über die El Niño-Southern Oscillation liefert und für die Wettervorhersage von entscheidender Bedeutung ist, durch unzureichende Wartung aufgrund von Haushaltszwängen in den USA79 und in Japan80 beeinträchtigt . Wir gehen ebenfalls davon aus, dass viele Länder wenig Interesse an der Subventionierung von Projekten zur Erforschung und Simulation gemeinsamer Ressourcen wie der Ozeane zeigen werden. Im Zusammenhang mit der Ozeanographie wurden dem Ocean Exploration-Programm der NOAA, dem einzigen US-Bundesprogramm, das sich auf Tiefseeforschung konzentriert, im Jahr 2021 42 Millionen US-Dollar zugewiesen, was weniger als 1 % des gesamten Jahresbudgets der NOAA ausmacht81. Länder können den wissenschaftlichen Zugang zu ausschließlichen Wirtschaftszonen weiter einschränken und so die Datenerfassung in wichtigen Meeresregionen verhindern82.

Ihrer Meinung nach könnten private Parteien mehrere dieser Hindernisse beseitigen – Meeresindustrien geben jährlich rund 3 Milliarden US-Dollar für Meeresdaten aus –, doch kommerzieller Wettbewerb und widersprüchliche Interessen überschatten die Absichten des Gemeinwohls. Standort- und Fangdaten der Fischereiflotte, die für die „virtuelle Live-Fischerei“ unerlässlich sind, werden nicht einfach weitergegeben. Betreiber von Öl- und Gasinfrastrukturen werden befürchten, dass ihre Daten als Beweis für Fahrlässigkeit gegen sie verwendet werden könnten83, was die Entwicklung „lebender virtueller MSPs“ und die Verwirklichung einer „marinen Mehrzwecknutzung“ verhindert, die die Meeresbiome und die Artenvielfalt nicht gefährdet.

Über diese unmittelbaren technoökonomischen Einschränkungen hinaus gehen wir davon aus, dass bei der Entwicklung ozeanischer DTs und der digitalen Darstellung mariner Ökosystemleistungen verschiedene ethische Bedenken und Unsicherheiten auftreten werden. Tatsächlich wurden ethische Fragen, einschließlich Sicherheit, Privatsphäre, Datensicherheit und Inklusivität, beim Einsatz fortschrittlicher Computertechnologien – einschließlich DTs, KI und Ubiquitous Computing – in vergleichbaren, komplexen und sozioökologischen Systemen mit mehreren Interessengruppen anerkannt und analysiert ( z. B. Agrarökologien, Flusseinzugsgebiete)28,84,85,86. Bemühungen, DTs auf risikobewusste, reflexive und reaktionsfähige Weise zu entwickeln, sollten sich auf die in diesen Bereichen sowie in der breiteren Literatur und Praxis zu verantwortungsvoller Forschung und Innovation gewonnenen Erkenntnisse stützen87.

Die Notwendigkeit, Meeresökosysteme zu erhalten und wiederherzustellen, ist angesichts ihrer grundlegenden Rolle bei der Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen und der Erhaltung gesunder atmosphärischer und terrestrischer Umwelten, auf die der Mensch angewiesen ist, mittlerweile in der internationalen Agenda fest anerkannt. Wir haben vor kurzem mit der Mission der UN-Dekade der Meereswissenschaften für nachhaltige Entwicklung (2021–2030)5 begonnen, wobei sich die UNESCO verpflichtet hat, bis 2030 80 % des Meeresbodens zu kartieren.

DTs sind ein Instrument in einer Toolbox, die verwendet werden könnte, um die zugrunde liegende Infrastruktur bereitzustellen, Partnerschaften zu erleichtern und die Daten zu generieren, die zur Information über Richtlinien für diese Mission erforderlich sind. Während DTs für die Bewirtschaftung unserer Ozeane mindestens ebenso wichtig sind wie DTs beispielsweise der Atmosphäre, haben letztere in der Literatur und Praxis größere Aufmerksamkeit erregt27. Dies muss behoben und die oben genannten Hindernisse müssen überwunden werden.

Was muss also getan werden, um DTs für die Nachhaltigkeit der Ozeane zu verwirklichen? Erstens sollten Kosten gedeckt und die Transparenz erhöht werden. Eine gezielte Finanzierung durch Regierungen und andere Nichtregierungsorganisationen ist für die Entwicklung und Pflege digitaler Zwillinge unerlässlich und sollte hierfür zweckgebunden bereitgestellt werden. Darüber hinaus können Anreize für den Datenaustausch und die Nutzung von Open-Source-Tools und -Plattformen dazu beitragen, sowohl die finanziellen als auch die zeitlichen Kosten für die Erstellung und Nutzung digitaler Zwillinge zu senken und die Demokratisierung ozeanischer Daten zu unterstützen.

Zweitens müssen Qualität und Quantität der Daten verbessert werden. Die räumliche und zeitliche Abdeckung sowie die Auflösung könnten durch den Einsatz innovativer Beobachtungsplattformen wie Marine Autonomous Robotic Systems verbessert werden, die Messungen an Orten erfassen können, die für Schiffe unzugänglich sind88. In ähnlicher Weise können neue Sensortechnologien, wie der bereits vor der Insel Luzon eingesetzte Tiefsee-Profilierungsschwimmer, die Wassersäulentiefe der erfassten Messungen verbessern89.

Drittens sollte die Dateninteroperabilität betont werden. Branchenverbände und Fachgesellschaften können die Entwicklung technischer Standards, Kompatibilitätsprotokolle und Best Practices für die Erstellung, Verwaltung und Nutzung digitaler Zwillinge, einschließlich der Integration in bestehende Systeme, fördern. Diese Bemühungen sollten sich auf die Datenerfassung und -kuratierung erstrecken, einschließlich des Aufbaus standardisierter Repositorien und Portale wie dem Global Ocean Data Analysis Project (GLODAP), dem Ocean Biogeographic Information System (OBIS) und dem Integrated Marine Observing System (IMOS). Angesichts der Vielzahl von Organisationen, die an der Erforschung des Ozeans beteiligt sind, könnte eine globale gemeinsame Anstrengung zur Sammlung und Kuratierung von Daten durch föderierte Marine Spatial Data Infrastructures (MSDIs) erleichtert werden. Föderierte MSDIs sind verteilte Systeme, die es verschiedenen Institutionen ermöglichen, Geodaten nahtlos auf einer einzigen Plattform auszutauschen und dabei ihre Datensouveränität und -kontrolle zu behalten und die FAIR-Datenprinzipien (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) einzuhalten.

Viertens sollte die Entwicklung von DTs strategisch priorisiert werden. Hier könnte sich ein Ansatz „verschachtelter Unternehmen“ als nützlich erweisen, um die Einführung komplexer Computerumgebungen zu unterstützen. Das Prinzip der „verschachtelten Unternehmen“, das aus der Literatur zu Common-Pool-Ressourcen90 übernommen wurde und insbesondere für die Meerespolitik91 relevant ist, besagt, dass Governance-Systeme gemeinsam genutzter Ressourcen entsprechend der Dringlichkeit der Probleme, die sie lösen wollen, skaliert werden sollten und gleichzeitig ein gewisses Maß an Flexibilität ermöglichen sollten Sensibilität für den Kontext und die örtlichen Gegebenheiten. Durch einen begrenzten Bottom-up-Ansatz könnten Regulierungsbehörden, Ozeanographen und Informatiker schrittweise skalieren, beginnend mit DTs von Meeresbiomen und Ökosystemen von höchstem Wert.

Fünftens muss die interdisziplinäre Zusammenarbeit verbessert werden. Die Meereswissenschafts-, Technologie- und Politikgemeinschaften müssen noch ausreichend gut organisiert sein, um den Einsatz von DTs voranzutreiben, um die Governance für nachhaltige Meeresökosysteme konkret zu beeinflussen. Initiativen zur Stärkung der wissenschaftlichen, kommerziellen, staatlichen und gemeinnützigen Zusammenarbeit sind von entscheidender Bedeutung, um die UN-Dekade der Meereswissenschaften für nachhaltige Entwicklung zu erreichen. Um solche Kooperationen zu erleichtern, kann ein vielschichtiger Ansatz eingesetzt werden – der weitgehend dem oben diskutierten Ansatz der „verschachtelten Unternehmen“ entspricht. Eine Vorgehensweise könnte darin bestehen, interdisziplinäre Forschungsinitiativen rund um gefährdete große Meeresökosysteme (LMEs) zu etablieren (z. B. LMEs, die starker Verschmutzung ausgesetzt sind), die Ozeanographen und Meeresbiologen neben Informatikern und politischen Analysten zusammenbringen und als Drehscheibe dafür dienen Wissensaustausch und Problemlösung (z. B. Datenharmonisierung). Solche Initiativen können gemeinsame Arbeitsbereiche, interdisziplinäre Seminare und gemeinsame Forschungsprojekte anbieten, um die Verschmelzung von Fachwissen und Perspektiven zu fördern. Sie können die Form intensiver Sommerforschungsprogramme annehmen, die in der Wissenschaft für die MINT-Disziplinen (Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik) üblich sind. Eine andere Vorgehensweise könnte Finanzierungsmechanismen schaffen, die eine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Bereichen erfordern, um Forscher zu motivieren, disziplinübergreifend zusammenzuarbeiten. Beispielsweise könnten Förderprogramme Partnerschaften zwischen Ozeanographen und Informatikern vorschreiben, um spezifische Herausforderungen des Meeresökosystems in einer virtuellen DT-Umgebung anzugehen. Tatsächlich können DTs an sich die Zusammenarbeit erleichtern und sollten klar festgelegt, priorisiert und in Rahmenwerke für das Meeresmanagement wie den UN-Hochseevertrag integriert werden.

Schließlich ist für alle diese Maßnahmen die Entwicklung einer umfassenden, sektorübergreifenden Strategie zur Einbindung der Interessengruppen von entscheidender Bedeutung. Wir legen Wert auf mindestens vier Säulen für ein erfolgreiches Stakeholder-Engagement. Zu Beginn ist es unerlässlich, Stakeholder anhand ihrer Interessen, Einflussgrade und Fachkenntnisse für jede MSP-Bemühung und in jedem LME-Governance-Framework zu identifizieren und zu kategorisieren. Dazu gehört die Anerkennung von Regierungsstellen, die für die Gestaltung der Meerespolitik verantwortlich sind, von Meeresforschern an der Spitze der wissenschaftlichen Forschung, von Interessenvertretern aus der Industrie, die Sektoren wie Schifffahrt, Fischerei und erneuerbare Energien repräsentieren, sowie von lokalen Gemeinschaften, die direkt von Meeresressourcen abhängig sind. Zweitens ist ein umfassendes Verständnis der individuellen Bedürfnisse, Anliegen und Erwartungen jeder Interessengruppe unerlässlich, um eine Grundlage für fundiertes Engagement zu schaffen. Der Einsatz von Methoden wie Umfragen, Interviews und Fokusgruppen kann Einblicke in diese Aspekte liefern und einen maßgeschneiderten Ansatz für das Engagement ermöglichen – bevor ein DT entwickelt und in Entscheidungsprozessen eingesetzt wird. Ein solches Verständnis hilft bei der Bewältigung potenzieller Konflikte, beispielsweise Fragen im Zusammenhang mit Datenschutz, geistigen Eigentumsrechten und sozioökonomischen Auswirkungen. Drittens ist die Schaffung von Plattformen, die die Zusammenarbeit und den Wissensaustausch zwischen den Beteiligten erleichtern, von zentraler Bedeutung für die Engagement-Strategie. Solche Plattformen werden oben hervorgehoben (z. B. GLODAP, OBIS, IMOS und MSDIs). Viertens ist es bei der Einbindung von Stakeholdern notwendig, die Übereinstimmung zwischen ihrer Beteiligung und ihren jeweiligen Zielen hervorzuheben. Schließlich wird die Durchführbarkeit der Engagement-Strategie durch nachweisbare Ergebnisse untermauert. Dies kann durch die Durchführung von Pilotprojekten – im Einklang mit dem Ansatz der „verschachtelten Unternehmen“ – erreicht werden, die die konkreten Auswirkungen der Nutzung digitaler Energieträger auf die Nachhaltigkeit der Ozeane veranschaulichen. Solche Demonstrationsprojekte können die Echtzeitüberwachung von Meeresökosystemen an der DT-Schnittstelle, die Verhinderung von IUU-Aktivitäten und der Verschmutzung durch Öl- und Gasbetriebe sowie die Verbesserung der Transparenz von Fischereitätigkeiten umfassen, um sicherzustellen, dass die Bestände in einem nachhaltigen Ausmaß befischt werden. Die Weitergabe der Ergebnisse von Pilotinitiativen würde ein tieferes Verständnis der Vorteile von DTs für die Nachhaltigkeit der Ozeane fördern und so eine breitere Akzeptanz fördern.

Die in diesem Artikel verwendeten Daten sind im Haupttext und in den referenzierten Quellen vollständig verfügbar.

Teh, LC & Sumaila, UR Beitrag der Meeresfischerei zur weltweiten Beschäftigung. Fisch Fisch. 14, 77–88 (2013).

Artikel Google Scholar

FAO (2020). Der Stand der Weltfischerei und Aquakultur 2020. Rom, Italien: Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen.

Tigchelaar, M. et al. Die entscheidende Rolle blauer Lebensmittel im globalen Lebensmittelsystem. Globus. Lebensmittelsicherheit. 33, 100637 (2022).

Artikel Google Scholar

IPCC (2019). Klimawandel und Ozeane. In: IPCC-Sonderbericht über Ozean und Kryosphäre in einem sich ändernden Klima. Genf, Schweiz: Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen.

Frazão Santos, C. et al. Ein nachhaltiger Ozean für alle. npj Ocean Sustain. 1, 2 (2022).

Artikel Google Scholar

UNESCO (2021). Meeresbiodiversität. Paris, Frankreich: Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur.

Halpern, BS et al. Eine globale Karte des menschlichen Einflusses auf Meeresökosysteme. Science 319, 948–952 (2008).

Artikel CAS Google Scholar

Jackson, JB et al. Historische Überfischung und der jüngste Zusammenbruch der Küstenökosysteme. Wissenschaft 293, 629–637 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Ritchie, H. & Roser, M. (2018). Plastikverschmutzung. Unsere Welt in Daten.

Pandolfi, JM et al. Globale Verläufe des langfristigen Niedergangs von Korallenriff-Ökosystemen. Wissenschaft 301, 955–958 (2003).

Artikel CAS Google Scholar

Mellin, C. et al. Menschen und saisonale Klimaschwankungen bedrohen Korallenrifffische mit großen Körpern und kleinen Verbreitungsgebieten. Nat. Komm. 7, 10491 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

FAO (2020). Der Stand der Weltfischerei und Aquakultur 2020. Nachhaltigkeit in Aktion.

IPCC, 2013: Klimawandel 2013: Die physikalisch-wissenschaftlichen Grundlagen. Beitrag der Arbeitsgruppe I zum fünften Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen [Stocker, TF et al. (Hrsg.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Vereinigtes Königreich und New York, NY, USA, 1535 Seiten.

Barange, M. et al. Auswirkungen des Klimawandels auf Fischerei und Aquakultur. Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen 12, 628–635 (2018).

Google Scholar

Ocean Observatories Initiative (OOI) (2023). Nachhaltige Daten für einen sich verändernden Ozean. Verfügbar unter: https://oceanobservatories.org/ (abgerufen am 16. März 2023).

Europäische Weltraumorganisation (2023). Sentinel 3: Globale Land- und Ozeanmission der ESA für GMeS-Betriebsdienste. Verfügbar unter: https://sentinel.esa.int/documents/247904/351187/S3_SP-1322_3.pdf (abgerufen am 16. März 2023).

Chai, F. et al. Überwachung der Biogeochemie der Ozeane mit autonomen Plattformen. Nature Rev. Earth Environ. 1, 315–326 (2020).

Artikel Google Scholar

Gewin, V. (2012). Ozeangesundheitsindex vorgestellt. Natur.

UNO (2022). Die UN-Meereskonferenz beginnt mit einem Aufruf zu dringenden Maßnahmen zur Bewältigung der Meeresnotlage. Verfügbar unter: https://www.un.org/en/desa/un-ocean-conference-opens-call-urgent-action-tackle-ocean-emergency (abgerufen am 16. März 2023).

Wright, L. & Davidson, S. Wie man den Unterschied zwischen einem Modell und einem digitalen Zwilling erkennt. Adv. Modell. Simul. Ing. Wissenschaft. 7, 1–13 (2020).

Artikel Google Scholar

Grieves, M. & Vickers, J. In Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems (Hrsg. Kahlen, J. et al.) 85–113 (Springer, 2017).

Boschert, S. & Rosen, R. In Mechatronic Futures (Hrsg. Hehenberger, P. & Bradley, D.) 59–74 (Springer, 2016).

Bauer, P. et al. Die digitale Revolution der Erdsystemwissenschaft. Nat. Berechnen. Wissenschaft. 1, 104–113 (2021).

Artikel Google Scholar

Rosen, R., Von Wichert, G., Lo, G. & Bettenhausen, KD Über die Bedeutung von Autonomie und digitalen Zwillingen für die Zukunft der Fertigung. IFAC PapersOnLine 48, 567–572 (2015).

Artikel Google Scholar

Tao, F., Zhang, H., Liu, A. & Nee, AY Digitaler Zwilling in der Industrie: State-of-the-Art. IEEE Trans. Industrie. Informieren. 15, 2405–2415 (2018).

Artikel Google Scholar

Voosen, P. Europa baut einen „digitalen Zwilling“ der Erde, um Klimavorhersagen zu revolutionieren. Wissenschaft (2020).

Bauer, P., Stevens, B. & Hazeleger, W. Ein digitaler Zwilling der Erde für den grünen Wandel. Nat. Aufstieg. Änderung 11, 80–83 (2021).

Artikel Google Scholar

Tzachor, A., Sabri, S., Richards, CE, Rajabifard, A. & Acuto, M. Potenzial und Grenzen digitaler Zwillinge zur Erreichung der nachhaltigen Entwicklungsziele. Nat. Aufrechterhalten. 5, 822–829 (2022).

Artikel Google Scholar

Tzachor, A., Richards, CE & Jeen, S. Transformation von Agrarlebensmittelproduktionssystemen und Lieferketten mit digitalen Zwillingen. npj Science of Food 6, 47 (2022).

Artikel Google Scholar

Free, CM et al. Auswirkungen der historischen Erwärmung auf die Meeresfischereiproduktion. Wissenschaft 363, 979–983 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Sainsbury's (2018). Sainsbury's erweitert verantwortungsvolle Fischereimethoden. Verfügbar unter: https://www.about.sainsburys.co.uk/news/latest-news/2018/28-03-2018-tuna (abgerufen am 23. März 2023).

Woodill, AJ, Kavanaugh, M., Harte, M. & Watson, JR (2020). Vorhersage illegaler Fischerei auf dem Patagonischen Schelf anhand ozeanografischer Meereslandschaften. arXiv-Vorabdruck arXiv:2007.05470.

de Souza, EN, Boerder, K., Matwin, S. & Worm, B. Verbesserung der Erkennung von Fischereimustern mithilfe von Satelliten-AIS mithilfe von Data Mining und maschinellem Lernen. PLoS ONE 11, e0158248 (2016).

Artikel Google Scholar

Global Fish Watch (2018). IUU – illegale, nicht gemeldete und unregulierte Fischerei. Verfügbar unter: https://globalfishingwatch.org/fisheries/iuu-illegal-unreported-unregulated-fishing/ (abgerufen am 23. März 2023).

Global Fish Watch (2020). Prädiktive Analysen zur Vorhersage des illegalen Fischereirisikos in Mexiko. Verfügbar unter: https://globalfishingwatch.org/fisheries/illegal-fishing-risk-in-mexico/ (abgerufen am 23. März 2023).

Kouziokas, GN Die Anwendung künstlicher Intelligenz in der öffentlichen Verwaltung zur Vorhersage von Verkehrsgebieten mit hohem Kriminalitätsrisiko im städtischen Umfeld. Transport. Res. Procedia 24, 467–473 (2017).

Artikel Google Scholar

Beiras, R. (2018). Meeresverschmutzung: Quellen, Verbleib und Auswirkungen von Schadstoffen in Küstenökosystemen. Sonst.

Borrelle, SB et al. Warum wir ein internationales Abkommen zur Meeresverschmutzung durch Plastik brauchen. Proz. Natl Acad. Wissenschaft. USA 114, 9994–9997 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Europäische Kommission (2023). Unsere Ozeane, Meere und Küsten. Deskriptor 8: Verunreinigungen. Verfügbar unter: https://ec.europa.eu/environment/marine/good-environmental-status/descriptor-8/index_en.htm (abgerufen am 23. März 2023).

Landrigan, PJ et al. Menschliche Gesundheit und Meeresverschmutzung. Ann. Globus. Gesundheit 86, 151 (2020).

Artikel Google Scholar

Peterson, CH et al. Langfristige Reaktion des Ökosystems auf die Ölkatastrophe von Exxon Valdez. Wissenschaft 302, 2082–2086 (2003).

Artikel CAS Google Scholar

Beyer, J., Trannum, HC, Bakke, T., Hodson, PV & Collier, TK Umweltauswirkungen der Ölkatastrophe der Deepwater Horizon: eine Übersicht. Mar. Pollut. Stier. 110, 28–51 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Meijer, LJ et al. Mehr als 1000 Flüsse sind für 80 % der weltweiten Plastikemissionen von Flüssen in die Ozeane verantwortlich. Wissenschaft. Adv. 7, eaaz5803 (2021).

Artikel Google Scholar

IBM (2021). PlasticNet: Rettung des Ozeans mit maschinellem Lernen (IBM Space Tech). Verfügbar unter: https://www.ibm.com/cloud/blog/plasticnet- saving-the-ocean-with-machine-learning-ibm-space-tech (abgerufen am 23. März 2023).

Sweet, M., Stelfox, M. & Lamb, J. (2019). Kunststoffe und Flachwasserkorallenriffe: Synthese der Wissenschaft für politische Entscheidungsträger.

Götz, CS, Karlsson, P. & Yitmen, I. Erforschung der Anwendbarkeit, Interoperabilität und Integrierbarkeit von Blockchain-basierten digitalen Zwillingen für das Asset-Lifecycle-Management. Smart Sustain. Gebaute Umgebung. 11, 532–558 (2020).

Artikel Google Scholar

Kesari Mary, DR, Ko, E., Yoon, DJ, Shin, SY & Park, SH Energieoptimierungstechniken im Unterwasser-Internet der Dinge: Probleme, Stand der Technik und zukünftige Richtungen. Wasser 14, 3240 (2022).

Artikel Google Scholar

ZDNET (2017). Wie IoT diesem Offshore-Bohrunternehmen dabei hilft, seine Effizienz zu steigern. Verfügbar unter: https://www.zdnet.com/article/iot-helping-offshore-driller-gain-efficiencies/ (abgerufen am 23. März 2023).

Dong, J., Asif, Z., Shi, Y., Zhu, Y. & Chen, Z. Auswirkungen des Klimawandels auf die Küsten- und Offshore-Erdölinfrastruktur und das damit verbundene Ölverschmutzungsrisiko: eine Übersicht. J. Mar. Sci. Ing. 10, 849 (2022).

Artikel Google Scholar

Periáñez, R. Ein Lagrange-Öltransportmodell für das Rote Meer. Ocean Eng. 217, 107953 (2020).

Artikel Google Scholar

Mohammadiun, S. et al. Evaluierung von Techniken des maschinellen Lernens zur Auswahl von Reaktionsmethoden für Meeresölverschmutzungen unter Bedingungen kleiner Datensätze. J. Hazard. Mater. 436, 129282 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Nowacek, DP et al. Seismische Meeresuntersuchungen und Meereslärm: Zeit für eine koordinierte und umsichtige Planung. Vorderseite. Ökologisch. Umgebung. 13, 378–386 (2015).

Artikel Google Scholar

Chahouri, A., Elouahmani, N. & Ouchene, H. Jüngste Fortschritte bei der Meereslärmverschmutzung: eine gründliche Überprüfung. Chemosphere 291, 132983 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Weltraumwal (2023). Verfügbar unter: https://www.spacewhales.de/ (abgerufen am 23. März 2023).

García-Soto, C. (Carlos); et al. (2022). Ein Überblick über Indikatoren für den Klimawandel im Ozean: Meeresoberflächentemperatur, Wärmegehalt des Ozeans, pH-Wert des Ozeans, Konzentration des gelösten Sauerstoffs, Ausdehnung des arktischen Meereises, Dicke und Volumen, Meeresspiegel und Stärke der AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation). Vorderseite. Mar. Sci. 8. 2021.

McGee, J., Brent, K. & Burns, W. Geoengineering der Ozeane: eine neue Grenze in der internationalen Steuerung des Klimawandels. Aust. J. Maritime Ocean Affairs 10, 67–80 (2018).

Artikel Google Scholar

Crabbe, MJC Modellierung der Auswirkungen von Geoengineering-Optionen als Reaktion auf Klimawandel und globale Erwärmung: Auswirkungen auf Korallenriffe. Berechnen. Biol. Chem. 33, 415–420 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Boyd, P. & Vivian, C. Sollten wir Ozeane düngen oder Wolken säen? Niemand weiß. Natur 570, 155–157 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Steins, NA, Veraart, JA, Klostermann, JE & Poelman, M. Kombination von Offshore-Windparks, Naturschutz und Meeresfrüchten: Lehren aus einer niederländischen Praxisgemeinschaft. Mar. Policy 126, 104371 (2021).

Artikel Google Scholar

Kamermans, P. et al. Offshore-Windparks als potenzielle Standorte für die Wiederherstellung der Flachauster (Ostrea edulis) in der niederländischen Nordsee. Nachhaltigkeit (Schweiz) 10, 308 (2018).

Google Scholar

Großer Hub für Meeresökosysteme (2023). Verfügbar unter: https://www.lmehub.net/ (abgerufen am 24. August 2023).

Globale Umweltfazilität (2023). Große Meeresökosysteme. Verfügbar unter: https://www.thegef.org/what-we-do/topics/international-waters/marine/large-marine-ecosystems (abgerufen am 29. März 2023).

Du, Y. et al. Mission zur Beobachtung der Meeresoberflächenströmung auf mehreren Skalen (OSCOM): gleichzeitige Messung der Meeresoberflächenströmung, des Vektorwinds und der Temperatur. Prog. Ozeanogr. 193, 102531 (2021).

Artikel Google Scholar

NASA (2022). Der neueste internationale Wassersatellit bietet einen technischen Durchbruch. Verfügbar unter: https://www.nasa.gov/feature/jpl/latest-international-water-satellite-packs-an-engineering-punch (abgerufen am 29. März 2023).

INVERSE (2022). Dunkle Materie, Erde 2.0 und mehr: Diese 13 Missionen könnten Chinas nächste große Weltraummission sein. Verfügbar unter: https://www.inverse.com/science/china-space-missions-selection-process (abgerufen am 29. März 2023).

Levin, LA et al. Globaler Beobachtungsbedarf in der Tiefsee. Vorderseite. Mar. Sci. 6, 241 (2019).

Artikel Google Scholar

Paulus, E. Wirft Licht auf die Artenvielfalt der Tiefsee – ein äußerst gefährdeter Lebensraum angesichts des anthropogenen Wandels. Vorderseite. Mar. Sci. 8, 667048 (2021).

Artikel Google Scholar

Nguyen, AT et al. Über den Nutzen aktueller und zukünftiger ALPS-Daten zur Verbesserung der arktischen gekoppelten Ozean-Meereiszustandsschätzung. Oceanography 30, 69–73 (2017).

Artikel Google Scholar

UNESCO, GOOS BioEco Panel (202021). Besorgniserregende Wissenslücken zum globalen Status des Meereslebens. Verfügbar unter: https://www.unesco.org/en/articles/alarming-knowledge-gaps-global-status-marine-life (abgerufen am 29. März 2023).

Appeltans, W. et al. Das Ausmaß der globalen Artenvielfalt im Meer. Curr. Biol. 22, 2189–2202 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Jobin, A. et al. KI-Reflexionen im Jahr 2020. Nat. Mach. Ich verstehe 3, 2–8 (2021).

Artikel Google Scholar

Tzachor, A., Whittlestone, J., Sundaram, L. & Heigeartaigh, SO Künstliche Intelligenz in einer Krise braucht dringend Ethik. Nat. Mach. Intellig. 2, 365–366 (2020).

Artikel Google Scholar

Menegotto, A. & Rangel, TF Die Kartierung von Wissenslücken in der Meeresvielfalt zeigt einen Breitengradienten fehlenden Artenreichtums. Nat. Komm. 9, 4713 (2018).

Artikel Google Scholar

Snowden, D. et al. Dateninteroperabilität zwischen Elementen des globalen Ozeanbeobachtungssystems. Vorderseite. Mar. Sci. 6, 442 (2019).

Artikel Google Scholar

Martín Míguez, B. et al. Das European Marine Observation and Data Network (EMODnet): Visionen und Rollen des Tors zu Meeresdaten in Europa. Vorderseite. Mar. Sci. 6, 313 (2019).

Artikel Google Scholar

Schoening, T. et al. Meeresbilddaten FAIR machen. Wissenschaft. Daten 9, 414 (2022).

Artikel Google Scholar

Die Welt von morgen heute (2022). Singapurs digitaler Zwilling des gesamten Landes. Verfügbar unter: https://www.tomorrowsworldtoday.com/2022/09/12/singapores-digital-twin-of-entire-country/ (abgerufen am 29. März 2023).

Scripps Institution of Oceanography (2023). Argo-Programm. Verfügbar unter: https://argo.ucsd.edu/about/ (abgerufen am 29. März 2023).

Tollefson, J. El Niño-Überwachungssystem im Fehlermodus. Natur (2014).

Voosen, P. Eine Flotte von Segeldrohnen könnte die Auswirkungen des Klimawandels auf die Ozeane überwachen. Wissenschaft. Mag. (2018).

Regierungsexekutive (2021). Warum Amerika die Meeresdatenrevolution anführen und finanzieren muss. Verfügbar unter: https://www.govexec.com/management/2021/06/why-america-must-leadand-fund-ocean-data-revolution/175010/ (abgerufen am 29. März 2023).

Globales Ozeanbeobachtungssystem (2021). Experten warnen davor, dass Beschränkungen der Meeresbeobachtungen in nationalen Gewässern die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels gefährden könnten. Verfügbar unter: https://www.goosocean.org/index.php?option=com_content&view=article&id=403:experts-warn-limits-on-ocean-observations-in-national-waters-likely-to-jeopardize-climate -change-mitigation-efforts&catid=13&Itemid=125 (abgerufen am 29. März 2023).

Murray, F. et al. Datenherausforderungen und -chancen für das Umweltmanagement der Öl- und Gasstilllegung in der Nordsee im Zeitalter des blauen Wachstums. Mar. Policy 97, 130–138 (2018).

Artikel Google Scholar

Richards, CE, Tzachor, A., Avin, S. & Fenner, R. Belohnungen, Risiken und verantwortungsvoller Einsatz künstlicher Intelligenz in Wassersystemen. Nat. Wasser 1, 422–432 (2023).

Artikel Google Scholar

Tzachor, A., Devare, M., King, B., Avin, S. & Ó hÉigeartaigh, S. Verantwortungsvolle künstliche Intelligenz in der Landwirtschaft erfordert ein systemisches Verständnis von Risiken und externen Effekten. Nat. Mach. Intellig. 4, 104–109 (2022).

Artikel Google Scholar

Galaz, V. et al. Künstliche Intelligenz, systemische Risiken und Nachhaltigkeit. Technol. Soc. 67, 101741 (2021).

Artikel Google Scholar

Stilgoe, J., Owen, R. & Macnaghten, P. In The Ethics of Nanotechnology, Geoengineering and Clean Energy 347–359 (Routledge, 2020).

Nationales Ozeanographiezentrum (2023). Marine autonome Robotersysteme. Verfügbar unter: https://noc.ac.uk/technology/technology-development/marine-autonomous-robotic-systems (abgerufen am 29. März 2023).

Wang, Q., Qiu, Z., Yang, S., Li, H. & Li, X. Entwurf und experimentelle Forschung eines neuartigen autarken Tiefsee-Profilierungsschwimmers zur Beobachtung des Nordostens vor der Insel Luzon. Wissenschaft. Rep. 12, 18885 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Ostrom, E. Neuformulierung der Commons. Schweizerische Politikwissenschaft. Rev. 6, 29–52 (2000).

Artikel Google Scholar

Brodie Rudolph, T. et al. Ein Übergang zu einer nachhaltigen Meeresbewirtschaftung. Nat. Komm. 11, 3600 (2020).

Artikel Google Scholar

Europäische Kommission (2023). Europäischer digitaler Zwilling des Ozeans (European DTO). Verfügbar unter: https://research-and-innovation.ec.europa.eu/funding/funding-opportunities/funding-programmes-and-open-calls/horizon-europe/eu-missions-horizon-europe/restore-our -ocean-and-waters/european-digital-twin-ocean-european-dto_en (abgerufen am 16. März 2023).

Europäische Kommission, CORDIS (2023). Öffentliche Infrastruktur der EU für den europäischen digitalen Zwillingsozean. Verfügbar unter: https://cordis.europa.eu/project/id/101101473 (abgerufen am 16. März 2023).

Europäische Kommission (2021). Horizont Europa. Verfügbar unter: https://research-and-innovation.ec.europa.eu/system/files/2022-06/ec_rtd_he-investing-to-shape-our-future_0.pdf (abgerufen am 23. März 2023).

UN-Chronik (2022). Zusammenarbeit und Kapazitätsaufbau zur Beendigung der illegalen, nicht gemeldeten und unregulierten Fischerei. Verfügbar unter: https://www.un.org/en/un-chronicle/joint-analytical-cell-closing-net-illegal-unreported-and-unregulated-fishing (abgerufen am 23. März 2023).

Foley, MM et al. Leitende ökologische Prinzipien für die Meeresraumplanung. Mar. Policy 34, 955–966 (2010).

Artikel Google Scholar

Santos, CF et al. Meeresraumplanung. In World Seas: Eine Umweltbewertung (S. 571–592). Akademische Presse (2019).

Ehler, CN Zwei Jahrzehnte Fortschritt in der Meeresraumplanung. Mar. Policy 132, 104134 (2021).

Artikel Google Scholar

Referenzen herunterladen

Dieses Papier wurde durch die Unterstützung eines Zuschusses der Templeton World Charity Foundation, Inc. ermöglicht. Die in dieser Veröffentlichung geäußerten Meinungen sind die der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der Templeton World Charity Foundation, Inc. wider. Das sind wir Wir danken Professor Alex Hearn von der Universidad San Francisco de Quito und dem Galapagos Science Center für die Ausrichtung von OH am USFQ und am Galapagos Science Center sowie für seine Kommentare zur Verbesserung und Präzisierung des Manuskripts. Die Autoren danken Frau Kristina Atanasova für die grafische Entwicklung und Gestaltung von Abb. 1.

Universität Cambridge, Centre for the Study of Existential Risk, Cambridge, Großbritannien

Asaf Tzachor und Catherine E. Richards

Reichman University, School of Sustainability, Herzliya, Israel

Asaf Tzachor & Ofir Hendel

Universität Cambridge, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Cambridge, Großbritannien

Catherine E. Richards

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

AT, OH und CER haben das Papier gemeinsam entwickelt und alle haben gleichermaßen zum Verfassen des Textes beigetragen.

Korrespondenz mit Asaf Tzachor.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Tzachor, A., Hendel, O. & Richards, CE Digitale Zwillinge: ein Sprungbrett zur Erreichung der Nachhaltigkeit der Ozeane?. npj Ocean Sustain 2, 16 (2023). https://doi.org/10.1038/s44183-023-00023-9

Zitat herunterladen

Eingegangen: 19. April 2023

Angenommen: 12. September 2023

Veröffentlicht: 09. Oktober 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s44183-023-00023-9

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein gemeinsam nutzbarer Link verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt