Die Vorstellung, wie die Erde vor Zehntausenden von Jahren ausgesehen hat, fasziniert viele Menschen. Von der großen Eiszeit, die weite Landstriche unter kilometerdickem Eis begrub, bis zu Zeiten, in denen Menschen erstmals die Kontinente betraten, hat sich unsere Welt kontinuierlich gewandelt. Die Veränderungen im Meeresspiegel, die Bewegung der Eisschilde und klimatische Schwankungen hatten maßgeblichen Einfluss auf die Menschheitsgeschichte und prägten die Landschaften, die wir heute kennen. Dank moderner Computertechnologien und detaillierter wissenschaftlicher Datensätze lässt sich diese beeindruckende Entwicklung heute interaktiv visualisieren. Eine solch umfassende Darstellung der Erdvergangenheit wurde mit WebGL, einer Browsertechnologie zur 3D-Grafik, umgesetzt und zeigt die letzten 100.
000 Jahre auf eine neue, aufregende Weise. Das Herzstück für eine realistische Darstellung ist eine genaue globale Höhenkarte. Die Höhenunterschiede der Erde bestimmen maßgeblich die Konturen von Land und Meer. Dazu wurde der ETOPO Global Relief Model-Datensatz der amerikanischen NOAA verwendet. Diese Daten sind extrem detailliert und liefern Höheninformationen mit einer Auflösung bis zu 30 Metern am Äquator.
Für die historische Hauptbetrachtung wurde die Auflösung auf etwa 6 Kilometer heruntergerechnet, was trotzdem genügend Details erlaubt, um etwa die genauen Küstenlinien darzustellen. Besonders wichtig ist dabei eine hohe Genauigkeit in der Nähe des Meeresspiegels, da bereits kleinste Veränderungen hier großen Einfluss auf die Verteilung von Land und Wasser haben. Um eine effiziente Verarbeitung zu gewährleisten, wurde das Rohmaterial stark komprimiert. Die Höhe jedes Punktes wird als einzelner Wert in einem Graustufenbild abgelegt, das die Höhen zwischen etwa minus 8700 und 5700 Metern kodiert. Dieser Wertebereich umfasst sowohl die tiefsten Meeresgräben als auch hohe Gebirgszüge, wobei extreme Gipfel wie der Mount Everest wegen ihrer geringen Ausdehnung auf der dargestellten Skala unberücksichtigt bleiben.
Durch diese Kompression konnten notwendige Datenmengen drastisch reduziert werden, was schnelle Ladezeiten und flüssige Darstellung selbst in Browsern ermöglicht. Die visuelle Umsetzung erfolgt durch die Verwendung einer virtuellen Kugel, die mittels THREE.js, einer leistungsfähigen JavaScript-Bibliothek für 3D-Grafiken, gerendert wird. Ein maßgeschneiderter Shader berechnet auf dieser Kugel, welches Farbprofil an welcher Stelle erscheinen soll – abhängig von der jeweiligen Höhe und damit verbunden, ob sich dort Wasser oder Land befindet. Zusätzlich werden farbliche Details hinzugefügt, um Oberflächenstruktur und Relief zu simulieren, wodurch die Landschaft lebhaft und plastisch wirkt.
Ein weiterer bedeutender Faktor in der Erdgeschichte sind die historischen Meeresspiegelveränderungen. Besonders während der letzten Eiszeit führten rückläufige Meeresspiegel dazu, dass ehemals überflutete Landbrücken wieder sichtbar wurden. Diese Landbrücken spielten eine Schlüsselrolle bei der menschlichen Migration, beispielsweise der Beringstraße zwischen Asien und Nordamerika. Die Website zeigt interaktive Zeitpunkte an der Zeitleiste, die es ermöglichen, die Landschaft vor Zehntausenden Jahren zu erkunden, wenn manche Regionen, die heute unter Wasser liegen, noch trockenes Land waren. Diese Informationen beruhen auf Datensätzen des NOAA Paleoclimatology Programms, die globale Meeresspiegelschwankungen über Hunderttausende von Jahren rekonstruieren.
Doch das bloße Meer und Land sind nur ein Teil des Bildes. Klimadaten sind entscheidend, um die Umweltbedingungen realistisch abzubilden. Temperatur und Niederschlag beeinflussen Vegetation, Wüstenbildung und die Lebensräume früher Menschen. Ein umfangreiches Simulationsdatenset, das Klimadaten bis zu drei Millionen Jahre »rückwärts« liefert, wurde komprimiert und für die Anwendung im Browser optimiert. Diese Daten erlauben eine dynamische Umwandlung der Erdoberfläche in verschiedene Klima- und Vegetationszonen, sodass beispielsweise Trockenwüsten und üppige Wälder anhand von Farbe und Muster sichtbar sind.
Durch Interpolation zwischen Zeitschritten ergeben sich weiche Übergänge ohne abrupte Farbsprünge. Eisschilde wurden ebenfalls aufwendiger visualisiert. Während der letzten Eiszeit bedeckten weltweite Eismassen große Teile der Kontinente. Das Wissen über deren Ausdehnung beruht auf hochwertigen wissenschaftlichen Datensätzen, die etwa alle 2.500 Jahre Aufnahmen der Eisdicke in Rasterform anbieten.
Da einzelne Rasterbilder schlecht skalierbar und optisch abrupt wirken, setzt der Entwickler auf eine komplexe Methode: Aus vorhandenen Daten werden Eismassen als komplexe Polygone berechnet, Kanten geglättet und mit Delaunay-Triangulation in Dreiecksflächen zerlegt, um eine geschmeidige Darstellung auf der Kugeloberfläche zu erschaffen. Dies erfordert umfangreiche Vorverarbeitung, bietet aber eine visuell ansprechende und wissenschaftlich fundierte Abbildung der Gletscherverteilung. Das Projekt ist zudem durch Hinzufügen moderner Staatsgrenzen ergänzt, wodurch Nutzer geografische Bezüge besser einordnen können. Die glatten Linien lassen erahnen, wie bekannte Regionen in historischen Zeiträumen aussahen und fördern so das Verständnis für den Bezug zwischen der Gegenwart und vergangenen Epochen. Die Kombination all dieser Daten und Technologien macht es möglich, die Erdgeschichte in nur einem Browserfenster erfahrbar zu machen, ohne Software installieren zu müssen.
Diese Art der Interaktivität bietet sowohl Forschern als auch Bildungseinrichtungen eine hervorragende Methode, komplexe geologische und klimatische Prozesse zu vermitteln. Von der Entstehung der Landbrücke Beringia, die frühe Migrationen ermöglichte, bis zu versunkenen Landschaften wie Doggerland zwischen Großbritannien und dem europäischen Festland – all diese historischen Geschichten werden lebendig. Neben dem visuellen Erlebnis zeigt die Arbeit auch die Bedeutung großer Datenverarbeitung und moderner Programmiertechniken in der Erfassung und Vermittlung wissenschaftlichen Wissens. Es illustriert, wie aus Zahlen und Tabellen greifbare Erlebnisse in der digitalen Welt entstehen, die das Verständnis von Natur und Geschichte erweitern. Zukunftsvisionen umfassen die Einbindung noch genauerer Daten, die Rekonstruktion weiter zurückliegender Erdzeitalter sowie die Darstellung bedeutender Ereignisse der Menschheit, darunter Migrationen, Kulturen und Konflikte.
Solche Entwicklungen werden die Erlebbarkeit von Geschichte und Geographie weiter vertiefen und neue Forschungsperspektiven eröffnen. Insgesamt steht mit der Visualisierung von 100.000 Jahren Erdgeschichte in WebGL ein brillanter Beweis dafür, wie digitale Technologien menschliche Neugier fördern und historische Zusammenhänge innovativ zugänglich machen. Jeder, der sich für unsere planetare Vergangenheit, die Entwicklung des Klimas und die Wanderungen der Menschen interessiert, kann hier auf eine spannende Entdeckungsreise gehen, die Wissen anschaulich und interaktiv vermittelt.
