Klassifizierung der Flächennutzung innerhalb von 80.000 Bergbaustandorten weltweit

Warum Bergwerke in einer sich erwärmenden Welt wichtig sind

Der Vorstoß, fossile Brennstoffe durch saubere Energie zu ersetzen, verändert unsere Landschaften auf unerwartete Weise. Solarmodule, Windturbinen und Elektrofahrzeuge sind auf Metalle angewiesen, die aus dem Boden gebrochen werden, und die Jagd nach diesen Mineralien lässt Bergwerke weltweit wachsen. Bislang hatten wir jedoch nur ein unscharfes Bild davon, wie viel Land der Bergbau tatsächlich einnimmt und was innerhalb dieser weitläufigen Standorte genau vor sich geht. Diese Studie liefert eine scharfe, globale Sicht auf die Flächennutzung von Bergbauflächen und hilft der Gesellschaft, die verborgenen ökologischen Kosten der Energiewende abzuwägen.

Bergwerke aus dem All betrachten

Die Autorinnen und Autoren erstellten eine weltweite Karte der Flächennutzung innerhalb von mehr als 80.000 bekannten Bergbaugebieten in über 150 Ländern. Anstatt nur die Umrisse der Bergwerke darzustellen, unterteilen sie jeden Standort in verschiedene Zonen: tiefe Tagebaue, Halden mit Abraum und Tailings, gestörte Flächen, Gewässer wie Teiche und überflutete Gruben, bauliche Einrichtungen, kahle Böden und verbleibende Vegetation. Insgesamt finden sie, dass bergbaubedingte Aktivitätsflächen, die Vegetationsbedeckung entfernen, etwa 95.600 Quadratkilometer Land bedecken — eine Fläche in etwa der Größe eines mittelgroßen Landes — was etwa 0,07 % der Landfläche der Erde (ohne Antarktis) entspricht. Diese feingranulare Sicht zeigt nicht nur, wie verbreitet der Bergbau ist, sondern auch, welche Bereiche jedes Standorts am ehesten Risiken für Natur und Menschen bergen.

Farbe und Höhe kombinieren, um das Land zu lesen

Aus Satellitenbildern zu unterscheiden, was am Boden passiert, ist nicht trivial. Tagebaue und Abraumhalden können in herkömmlichen Farbaufnahmen sehr ähnlich aussehen, weil beide nacktes Gestein und Erdreich preisgeben. Um dem zu begegnen, kombinierte das Team zwei Arten von Satellitendaten. Zunächst nutzten sie optische Bilder der Sentinel‑2‑Mission Europas, die detaillierte Farbinformationen liefern und die Berechnung von Indizes erlauben, die Vegetation, bebaute Flächen, Wasser und kahlen Boden hervorheben. Zweitens verwendeten sie Höhenänderungskarten aus der TanDEM‑X‑Radar­mission, die messen, wie sich die Höhe der Erdoberfläche im Laufe der Zeit verändert hat. Wo für einen Tagebau Erde ausgehoben wurde, sinkt die Oberfläche; wo Abraum und Tailings aufgeschüttet sind, steigt sie an. Durch die zeitliche Abstimmung dieser beiden Datensätze für jedes Bergwerk konnten die Forschenden sowohl die "Haut" als auch die "Form" der Bergbaulandschaften sehen.

Einem Computer das Sortieren von Bergbaulandschaften beibringen

Mithilfe von Hunderten sorgfältig von Expertinnen und Experten beschrifteter Bergbauplätze trainierten die Autorinnen und Autoren ein maschinelles Lernmodell, einen sogenannten Random-Forest-Klassifizierer. Sie definierten sieben Flächennutzungs- und Landbedeckungsklassen auf Pixelebene und verfeinerten Trainingsbeispiele durch Schwellenwerte für Vegetation, Wasser, kahlen Boden, bebaute Flächen und Höhenänderung, um mehrdeutige oder gemischte Pixel zu vermeiden. Nach dem Training wurde das Modell auf alle Bergbau-Polygone weltweit angewandt und anschließend geglättet, sodass benachbarte Pixel kohärente Flächen bildeten. Das Ergebnis ist eine konsistente, hochaufgelöste Karte der Flächennutzung im Bergbau, die regionenweise heruntergeladen werden kann. Bei Tests zur Leistungsfähigkeit des Verfahrens klassifizierte das kombinierte Farb‑und‑Höhen‑Modell etwa 92 % der Validierungspixel korrekt — deutlich besser als ein Modell, das nur Farbinformationen verwendet.

Was die globale Karte offenbart

Der neue Datensatz zeigt, dass innerhalb von Bergbaugebieten kahler Boden und allgemein gestörte Flächen den größten Anteil ausmachen, gefolgt von Tagebauen. Ostasien fällt durch die größte Gesamtbergbaufläche und das umfangreichste Vorkommen an Tagebauen auf; auch Lateinamerika, Nordamerika und Osteuropa weisen große Bergbaufußabdrücke auf. Auf einem groben globalen Raster ergeben sich deutliche Hotspots: Kohle‑ und Metallgürtel im Norden Chinas, Indonesiens Bergbauregionen, Australiens rohstoffreiches Inland, Kupfer‑ und Goldgürtel in den Anden sowie Konzentrationen intensiver Aktivität in Afrika und Zentralasien. Die Daten beleuchten außerdem kleinteiligen und handwerklichen Bergbau in Regionen wie dem Amazonasgebiet und zeigen, dass frühere handgezeichnete Grenzen die tatsächliche Fläche aktiver Förderung oft überschätzt haben, indem große Wald- und ungenutzte Flächen als "Bergbauzonen" zusammengefasst wurden.

Beschränkungen und Anwendungen der neuen Sicht

Da die Kartierung auf 10‑Meter‑Satellitenpixeln beruht, können schmale Merkmale wie kleine Gebäude, Straßen und einige Verarbeitungsanlagen nicht vollständig erfasst werden; sie können in Kategorien wie kahler Boden oder gestörte Flächen verschwimmen. Bestimmte Anlagentypen, Tailings‑Dämme und Laugenflächen werden in breitere Abfall‑ oder Wasserklassen eingeordnet. Zudem wurden verschiedene Bergbaustandorte für unterschiedliche Jahre zwischen 2017 und 2022 abgebildet, je nachdem, wann geeignete Höhen­daten verfügbar waren, sodass der Datensatz keinen einheitlichen Zeitpunkt wiedergibt. Trotz dieser Vorbehalte argumentieren die Autorinnen und Autoren, dass der Datensatz gut geeignet ist für globale und regionale Studien des ökologischen Fußabdrucks des Bergbaus, etwa zur Verfolgung von Entwaldung, zur Bewertung von Bedrohungen für die Biodiversität oder zur Verknüpfung von Mineralversorgungsketten mit konkreten Landfolgen.

Warum das für Menschen und den Planeten wichtig ist

Indem die Forschung von groben Umrissen der Bergwerke zu detaillierten Karten dessen übergeht, was sich in ihnen abspielt, bietet sie ein ehrlicheres Bild der Landkosten unseres Mineralbedarfs. Nicht jeder Bereich innerhalb eines Bergwerks ist gleich gefährlich: Tiefe Gruben, Abraumhalden und kontaminierte Teiche stellen deutlich höhere Risiken dar als unberührte Vegetation oder leicht gestörter Boden. Durch die Trennung dieser Zonen im globalen Maßstab ermöglicht der Datensatz Regierungen, Unternehmen und Gemeinschaften, die Aufmerksamkeit auf die schädlichsten Teile von Bergbaubetrieben zu richten, klügere Vorschriften zu entwerfen und die Vorteile sauberer Energie besser mit der Verantwortung zum Schutz von Ökosystemen und lokalen Lebensgrundlagen in Einklang zu bringen.

Zitation: Cheng, YT., Hoang, N.T., Maupu, L. et al. Classifying land use within 80,000 mining sites on a global scale. Sci Data 13, 338 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06681-x

Schlüsselwörter: Bergbau-Fußabdruck, Fernerkundung, Flächennutzung, kritische Mineralien, Umweltauswirkungen