Neue Inversionsmethode mit erweitertem Potential
Im Rahmen des ITMS-Projekts wurde eine Inversionsmethode entwickelt, welche sowohl die beobachtungsgestützte Emissionsschätzungen erlaubt als auch Konzentrationsfelder optimiert. Die wissenschaftlichen Grundlagen sind jetzt veröffentlicht. Die Studie bestätigt die ITMS-Demonstrator Ergebnisse und stärkt das Vertrauen in das Inversionssystem und den modularen Ansatz von ITMS.
Die Aufgabe des Integrierten Treibhausgas-Monitoringsystems (ITMS) ist die Bestimmung der Emissionen Deutschlands von verschiedenen Treibhausgasen. Zu Methan (CH4) wurde dazu 2025 der ITMS-Demonstrator und eine begleitende wissenschaftliche Publikation veröffentlicht, in der die Methanemissionen aus den ICOS-Beobachtungen bestimmt werden, und für das Beispieljahr 2021 angewandt und gr¨ undlich hinsichtlich methodischer Limitierungen untersucht wurden. Forschende des Deutschen Wetterdienstes (DWD) entwickelten parallel eine zusätzliche Methode, um das sogenannte inverse Problem – die Emissionen anhand der Beobachtungen zu bestimmen – zu lösen. Damit wird neu die Limitierung in der räumliche Verteilung vermieden. Dadurch lassen sich unterschiedliche methodische Ansätze miteinander vergleichen und ihre jeweiligen Stärken und Schwächen besser bewerten. Die neue Studie stellt die Methode vor und vergleicht beide Ansätze. Sie ist zur wissenschaftlichen Diskussion veröffentlicht: https://doi.org/10.5194/egusphere-2026-3221 [1]
Die alternative Methode basiert auf der Datenassimilation, genauer gesagt dem Local Ensemble Transform Kalman Filter (LETKF). Dabei werden viele leicht unterschiedliche Modellsimulationen mit den Messdaten verglichen und schrittweise angepasst. So verbessert der Algorithmus sowohl die berechneten Methankonzentrationen als auch die geschätzten Emissionen. Die Messdaten kommen dabei vom Integrated Carbon Observatory System (ICOS), das kontinuierlich die Konzentrationen der Treibhausgase in der Atmosphäre misst.
Die Ergebnisse dieser Studie sind nun sehr ähnlich zu denen des ITMS-Demonstrators. Die Inversionen deuten darauf hin, dass die Methanemissionen in Deutschland unterschätzt werden, insbesondere im Nordwesten des Landes.
Insgesamt schätzt die Studie die Methanemissionen um 33±20% höher als die gegenüber der UNFCCC berichteten für das Jahr 2021. Trotz der Übereinstimmung der beiden Methoden bestehen noch weitere Unsicherheiten, wie etwa potenzielle systematische Fehler im modellierten Transport durch das Wettermodell des DWD, ICON. Das ITMS-Projekt steht in engem Austausch mit seinen Partnern des Umweltbundesamts und Thünen-Instituts, um diese Diskrepanz in den Schätzungen zu erklären.
Mit dieser zweiten, unabhängigen Methode erweitert ITMS seinen Werkzeugkasten zur Bestimmung von Treibhausgasemissionen. Die Übereinstimmung der beiden Ansätze stärkt das Vertrauen in die Ergebnisse und bildet eine wichtige Grundlage für den weiteren Ausbau des Monitorings auf andere Treibhausgase.
[1] Becker, N., Bruch, V., R¨ osch, T., Keil, N. H., Steil, M. J., Jimenez de la Cuesta Otero, D., Ellerhoff, B., Potthast, R., and Kaiser-Weiss, A. K.: Concur- rent assimilation of methane fluxes and concentrations with a 4D LETKF for Germany in 2021 based on ICON–ART, EGUsphere [preprint], https://doi. org/10.5194/egusphere-2026-3221, 2026.