Dr. Efraín Alberto Padilla Zepeda lässt Satellitenbilder von Künstlicher Intelligenz analysieren. Die Daten können dabei helfen, die Auswirkungen des Klimawandels besser zu verstehen und damit umzugehen.

Auf dem Titel der Dissertation von Dr. Efraín Alberto Padilla Zepeda ist ein Satellitenbild abgedruckt. Es zeigt einen Ausschnitt des mexikanischen Bundesstaats Jalisco, in dessen Hauptstadt Guadalajara Padilla aufgewachsen ist. Ungeübte Menschenaugen sehen nicht mehr als Flächen mit Vegetation, Ödland, ein Gewässer. Maschinelles Sehen analysiert dagegen die Pixelwolke mittels künstlicher Intelligenz, wodurch jeder Bildpunkt plötzlich eine Bedeutung bekommt. „Man kann feststellen, ob auf einer Fläche von zehn mal zehn Metern Wald oder Gras wächst“, erläutert der Wissenschaftler, der seit 2023 am Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) in Oberpfaffenhofen nahe München forscht. Sein Fokus: die Schnittstelle von Erdbeobachtung, Deep Learning und Atmosphärenphysik.

Padilla nutzt Aufnahmen der europäischen Sentinel-2-Satelliten und lässt sie durch künstliche Intelligenz mittels Deep Learning – genauer gesagt durch konvolutionelle neuronale Netze (CNN) – verarbeiten und analysieren. Diese erkennen charakteristische Muster und Strukturen weit besser als das menschliche Auge. Mit CNNs lassen sich riesige Mengen an Satellitendaten automatisiert verarbeiten, verschiedene Aufnahmen vergleichen und damit sehr detaillierte Informationen über Veränderungen auf der Erdoberfläche gewinnen. Nebeleffekte, die durch Partikel und Gase in der Atmosphäre verursacht werden, müssen dabei herausgerechnet werden. Auf diese sogenannte atmosphärische Korrektur hat sich Efraín Padilla spezialisiert.

Landwirtschaft und Naturkatastrophen im Blick behalten

Die Daten aus der deutschen Erdbeobachtungsmission Environmental Mapping and Analysis Program (EnMAP) der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR nutzen Forschende, Unternehmen und Behörden auf der ganzen Welt – unter anderem für die Optimierung der landwirtschaftlichen Produktion, Ökosystemmonitoring oder das Management von Naturkatastrophen. „Mit den Daten lässt sich zum Beispiel überwachen, ob Pflanzen auf einem bestimmten Feld gut wachsen oder unter Trockenheit leiden, ob ein Gewässer verschmutzt ist oder ein Waldstück abgeholzt wurde“, sagt Padilla.

Zu Beginn seines Mechatronikstudiums an der Hochschule Centro de Enseñanza Técnica Industrial (CETI) in Guadalajara hatte er eigentlich vor, Ingenieur in einem der vielen Industriebetriebe seiner Heimatregion zu werden. „Im Masterstudium habe ich angefangen, mich für maschinelles Sehen zu interessieren, das im industriellen Bereich etwa zur Qualitätskontrolle eingesetzt wird.“ Der Vortrag eines Gastwissenschaftlers vom DLR brachte ihn auf die Idee, nach Deutschland zu gehen: „Die Forschung auf diesem Gebiet ist in Deutschland sehr weit fortgeschritten, also sagte ich mir: München ist ‚the place to be‘!“ 

Zweimonatiger Deutschkurs als Einstieg

Im Rahmen eines binationalen Promotionsstudiums forschte Padilla zunächst zwei Jahre am Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav) in Guadalajara und wechselte 2023 mit einem DAAD-Stipendium für weitere zwei Jahre ans DLR: „Ohne diese Förderung wäre der Forschungsaufenthalt in Deutschland für mich nicht möglich gewesen.“ Zum Einstieg konnte er an einem zweimonatigen DAAD-finanzierten Deutschkurs teilnehmen. „In dem Kurs waren Teilnehmende aus der ganzen Welt. Wir haben zusammen gekocht und uns gegenseitig Tipps gegeben, so war das Ankommen leichter.“ 

Obwohl Padilla im Arbeitsalltag fast nur Englisch spricht, lernt er weiter Deutsch. „Ich kann mich schon ganz gut verständigen“, sagt er und lacht. „Am Anfang dachte ich oft, die Deutschen wären wütend. Das lag aber nur am Klang der Sprache.“ 

Wassermanagement und Hitzeschutz verbessern

Seit Oktober 2026 hat Padilla eine Stelle als wissenschaftlicher Mitarbeiter am DLR. Er arbeitet in einem internationalen Team, das die Sentinel-2-Satellitendaten auswertet und validiert. Bei Exkursionen ins DLR-Testgebiet Puch in Oberbayern gleichen die Forschenden die Ergebnisse mit der Realität ab. Außerdem bereitet er die Land Surface Temperature Monitoring-Mission (LSTM) des europäischen Copernicus-Programms mit vor. Ihr Ziel ist es, mithilfe eines thermischen Infrarotsensors die Temperaturen von Landoberflächen genau zu messen. Die Ergebnisse können dabei helfen, das Wassermanagement auf landwirtschaftlichen Flächen oder den Hitzeschutz in Städten zu verbessern.

„Der Großraum München ist ein toller Ort zum Leben“, meint Efraín Padilla. „Ich fahre gern Fahrrad, dafür ist die Stadt wunderbar geeignet, und zum Wandern in den Alpen kann ich mit dem Zug fahren. Das Bier mag ich auch sehr!“ Über die Arbeit und die große mexikanische Community in München hat er schnell einen Freundeskreis gefunden. „Die Ausgehkultur ist anders hier“, erzählt er. „In Mexiko feiert man laut und in großen Gruppen, hier sind die Gruppen kleiner und es geht etwas ruhiger und entspannter zu. Aber das finde ich auch schön.“

Miriam Hoffmeyer (12. November 2026)