Kernkomponente des ITMS-Demonstrators veröffentlicht
Eine Kernkomponente des vom DWD entwickelten ITMS-Demonstrators zur Abschätzung der deutschen Methanemissionen ist nun als Open-Source-Software verfügbar.
Im Rahmen des Integrierten Treibhausgas-Monitoringsystems für Deutschland (ITMS) wurde ein Demonstrator zur Abschätzung der deutschen Methanemissionen entwickelt. Er besteht aus vielen Komponenten, für die zwei zentrale Schritte die Basis bilden. Zunächst wird der Transport von Methan von den Emissionsquellen zu den Beobachtungen mit dem Open-Source-Wettermodell ICON simuliert. Die Modellausgabe wird mit Beobachtungen verglichen und eine Korrektur der ursprünglich angenommenen Emissionen berechnet. Dieser zweite Schritt basiert auf der Software „Dynamic Uncertainty Bayesian Flux Inversion“ (DUBFI), die nun ebenfalls öffentlich verfügbar ist.
DUBFI berechnet die wahrscheinlichsten Emissionen auf der Grundlage von Zehntausenden von Beobachtungen. Um abzuschätzen, welche Beobachtungen mit den Emissionen übereinstimmen, muss die Modellunsicherheit berücksichtigt werden. DUBFI stützt sich auf ein meteorologisches Ensemble, wie es in der numerischen Wettervorhersage verwendet wird, um die Zuverlässigkeit der Simulation zu quantifizieren. Für die erste Version des Demonstrators wurde gezeigt, dass diese Methode die Genauigkeit der Emissionsabschätzungen verbessert (Bruch et al., 2025).
DUBFI ist ein forschungsorientiertes Softwaremodul, mit dem verschiedene Methoden zur Berechnung der Modellunsicherheit getestet und verglichen werden können. Es bietet einen Rahmen für die Arbeit mit großen Matrizen auf Hochleistungscomputern und ermöglicht es Forschenden, Modellunsicherheiten zu verwenden, die zusammen mit den geschätzten Emissionen dynamisch aktualisiert werden. Weitere Details sind in der wissenschaftlichen Dokumentation des Softwarepakets zu finden.
Mit ICON und DUBFI sind nun zwei Hauptkomponenten des ITMS-Demonstrators als Open-Source-Software verfügbar, was den wissenschaftlichen Austausch weiter fördern kann. Weitere Tools sind erforderlich, um die Eingabedaten vorzubereiten, die Simulationen zu koordinieren und die Ergebnisse in Emissionsschätzungen umzuwandeln. Der modulare Aufbau mit Komponenten wie DUBFI trägt dazu bei, die Software robust und wiederverwendbar zu machen.
Link DUBFI: https://gitlab.dkrz.de/itms/itms-m/dubfi
Scientific documentation: https://itms.gitlab-pages.dkrz.de/itms-m/dubfi/scidoc/introduction.html
Reference: Bruch, V., Rösch, T., Jiménez de la Cuesta Otero, D., Ellerhoff, B., Mamtimin, B., Becker, N., Blechschmidt, A.-M., Förstner, J., and Kaiser-Weiss, A. K.: German methane fluxes in 2021 estimated with an ensemble-enhanced scaling inversion based on the ICON–ART model, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2025-1464, 2025.