BioWaWi-KI untersucht am Beispiel der Wasserschutzgebiete der Stadtwerke Bühl, wie Künstliche Intelligenz dazu beitragen kann, Biodiversität und Ökosystemleistungen in Wasserschutzgebieten zu erhalten. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, wie Veränderungen des Wasserhaushalts durch Trockenperioden, Starkregen und andere Umweltveränderungen auf Biotope und Arten wirken.
Dafür verbindet das Projekt umfangreiche Umwelt- und Biodiversitätsdaten mit hydrologischen Modellen, Fernerkundung und KI-Methoden. Wetter, Bodenfeuchte, Grund- und Oberflächenwasser werden ebenso berücksichtigt wie Bodeneigenschaften, Vegetation, Biotope und ausgewählte Tier- und Pflanzenarten. Satelliten- und Kameradaten ergänzen die Messungen im Gelände. So sollen Zusammenhänge sichtbar werden, die bei einer getrennten Betrachtung einzelner Datenquellen nur schwer zu erkennen sind.
Ein zentrales Ziel ist die Entwicklung eines KI-gestützten Frühwarnsystems. Es soll kritische Veränderungen des Wasserhaushalts und mögliche Folgen für feuchteabhängige Arten und Biotope möglichst frühzeitig erkennen. Darüber hinaus sollen Szenarien untersucht werden, etwa die Auswirkungen längerer Dürreperioden oder möglicher Maßnahmen zur Stabilisierung des Landschaftswasserhaushalts.
Damit verfolgt BioWaWi-KI einen stark anwendungsorientierten Ansatz. Die Ergebnisse sollen Wasserversorger dabei unterstützen, Biodiversität und Ökosystemleistungen stärker in das Management ihrer Wasserschutzgebiete einzubeziehen. Denn intakte Ökosysteme sind auch für die Wasserversorgung von Bedeutung, unter anderem für Grundwasserneubildung, Wasserqualität sowie Filter- und Pufferfunktionen der Böden.

BioWaWi-KI verbindet Feldforschung, Umweltmonitoring, Prozessmodellierung und KI-Entwicklung mit der praktischen Anwendung bei einem Wasserversorger. Die Arbeiten sind in sechs miteinander verknüpfte Arbeitspakete gegliedert. Die im Gelände erhobenen Daten bilden dabei die Grundlage für das Prozessverständnis und die KI-Modelle. Die Ergebnisse fließen anschließend in die praktische Anwendung und das Biodiversitätsmanagement ein. Diese Struktur ist auch im Arbeitsplan des Projekts als aufeinander aufbauender Prozess

AP 0 – Koordination und Datenmanagement: Das Arbeitspaket bildet den organisatorischen Rahmen des Projekts. Neben der Projektkoordination gehören dazu das gemeinsame Datenmanagement, die Abstimmung zwischen den Projektpartnern und die Öffentlichkeitsarbeit.
AP 1 – Datensammlung und Monitoring: Die Grundlage von BioWaWi-KI bilden umfangreiche Messungen und Felduntersuchungen. Erfasst werden unter anderem Wetter und Bodenfeuchte, Grundwasserstände und Oberflächengewässer sowie Vegetation und ausgewählte Tier- und Pflanzenarten. Ergänzt werden diese Daten durch bodenkundliche Untersuchungen, Satellitendaten und weitere Geodaten. Bei den Stadtwerken Bühl entsteht zudem ein Leitstand, in dem Monitoringdaten und später auch Modell- und Prognoseergebnisse zusammenlaufen.
AP 2 – Prozessanalyse und Modellierung: Hier werden die Zusammenhänge zwischen Wasserhaushalt und Biodiversität untersucht. Im Fokus stehen unter anderem die räumliche und zeitliche Dynamik der Bodenfeuchte, hydrologische und hydrogeologische Prozesse sowie deren Einfluss auf Arten und Biotope. Neben statistischen und Machine-Learning-Verfahren kommen dafür auch physikalische und numerische Modelle zum Einsatz.
AP 3 – KI-Prognosen und Frühwarnsystem: Auf Grundlage der Monitoringdaten und des gewonnenen Prozessverständnisses werden KI-Methoden entwickelt, mit denen sich zukünftige Veränderungen des Wasserhaushalts und deren Auswirkungen auf Biodiversität und Ökosystemleistungen abschätzen lassen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Früherkennung von Trockenstress und der Entwicklung von Szenarien, aus denen später Handlungsoptionen abgeleitet werden können.
AP 4 – Kommunikation und Beteiligung: Lokale und regionale Akteure werden in das Projekt einbezogen. Dadurch sollen Praxiserfahrungen und lokale Kenntnisse in die Forschung einfließen und gleichzeitig die Ergebnisse so aufbereitet werden, dass sie für Wasserversorger, Behörden, Naturschutz und weitere Akteure nutzbar werden.
AP 5 – Biodiversitätsmanagement in wasserwirtschaftlichen Unternehmen: Hier laufen die Ergebnisse des Projekts in der Praxis zusammen. Gemeinsam mit den Stadtwerken Bühl werden wissenschaftliche Erkenntnisse, Monitoring und KI-basierte Prognosen in Handlungsoptionen für das Management von Wasserschutzgebieten übersetzt. Ziel ist es, Biodiversität und Ökosystemleistungen langfristig stärker im Umweltmanagement wasserwirtschaftlicher Unternehmen zu verankern. Die Stadtwerke Bühl bilden dabei als Praxispartner die zentrale Schnittstelle zwischen Forschung und Anwendung.