Welttag der Meteorologie: Deutschlands neues Treibhausgas-Monitoringsystem

Jedes Jahr am 23. März findet der „Welttag der Meteorologie" statt. Warum die Meteorologie so wichtig für die Klimaforschung ist und wie Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre gemessen und künftig unabhängig überwacht werden, erklärt Geophysikerin Dr. Andrea Kaiser-Weiss. Sie leitet beim Deutschen Wetterdienst (DWD) das Referat „Emissionsverifikation Treibhausgase". Zudem koordiniert sie den Aufbau eines unabhängigen „Integrierten Treibhausgas-Monitoringsystem für Deutschland" (kurz ITMS). Die Entwicklung des Systems fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in einer ersten Aufbauphase von 2021 bis 2026 mit rund 15 Millionen Euro.

Frau Dr. Kaiser-Weiss, zunächst eine grundsätzliche Frage: Mit welchen Themen befasst sich die Meteorologie und in welcher Beziehung steht sie zur Klimaforschung?

Die Meteorologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Atmosphäre der Erde beschäftigt. Es geht zum Beispiel darum, atmosphärische Zustände wie Temperatur, Niederschlag oder Wind zu beobachten, zu verstehen und vorherzusagen. Zu diesem Zweck kombiniert die Meteorologie Messungen, wie etwa Daten von Wetterstationen oder Satelliten, mit Computermodellen. Durch die Modellierungen sind Meteorologen in der Lage, die Prozesse in der Atmosphäre zu simulieren und beispielsweise kurzfristige Wettervorhersagen zu erstellen.
Beim Klima stehen dagegen die langfristigen Beobachtungen im Fokus. Um die klimatischen Veränderungen, wie etwa die globale Erwärmung, zu verstehen, werden Daten über längere Zeiträume, manchmal Jahrzehnte oder Jahrhunderte, gesammelt. Beide Disziplinen sind deshalb so eng miteinander verknüpft, da die Klimaforschung – neben anderen Faktoren – die meteorologischen Daten nutzt und damit langfristige Klima-Beobachtungen ermöglicht werden.

Im Pariser Klimaabkommen von 2015 hat sich Deutschland – neben weiteren 194 Vertragsparteien – dazu verpflichtet, die Treibhausgasemissionen durch Klimaschutzmaßnahmen zu senken. Doch wie kann überprüft werden, ob die ergriffenen Maßnahmen wirksam sind oder nicht?

Aktuell sammelt das Umweltbundesamt jedes Jahr verschiedene Daten aus unterschiedlichen Quellen – das sind Zahlen aus Klimaberichten von Unternehmen bis hin zur Viehanzahl in der Landwirtschaft. Anhand der riesigen Datenmenge wird so eine Bilanz erstellt, welche Treibhausgas-Mengen in den einzelnen Sektoren – wie etwa Industrie, Landwirtschaft, Verkehr – schätzungsweise ausgestoßen wird.
Damit diese Zahlen in Zukunft auch unabhängig empirisch überprüft werden können, hat sich das Bundesforschungsministerium vor etwa drei Jahren dazu entschieden, den Aufbau eines unabhängigen Treibhausgas-Monitoringsystems für Deutschland zu fördern. Damit wird Deutschland in die Lage versetzt, die Quellen und Senken der drei – für den Klimawandel entscheidenden – Treibhausgase CO2, Methan und das sogenannte Lachgas mit Hilfe unabhängiger Messungen zu kontrollieren. Es geht darum, in Zukunft sowohl die natürlichen als auch die menschengemachten Treibhausgas-Quellen und -Senken durch konkrete Messungen zu erfassen.

Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, das ITMS-System im kommenden Jahr in die Praxis zu überführen. Wo stehen Sie aktuell?

So ein System aufzubauen, ist recht komplex. Wir müssen uns für jedes der drei Treibhausgase anschauen, wie wir die Quellen und Senken erfassen und abbilden können. Wenn wir uns das CO2 anschauen, so muss beispielsweise die Vegetation sehr gut modelliert werden, um die Daten von Mooren und Wäldern einfließen zu lassen. Was die Erfassung der CO2-Daten anbelangt, ist der Schwierigkeitsgrad also hoch und wir stehen noch in der Aufbauphase.
Beim Methan sind wir da schon weiter und können die natürlichen und menschengemachten Methan-Quellen für Deutschland bereits voneinander unterscheiden und abbilden (Anm. d. Redaktion: siehe Videosequenz). Dabei greifen wir auf verschiedene Messungen zurück – allein in Europa gibt es 50 Messstationen, die zum Beispiel jede Stunde die Methankonzentration in der Atmosphäre und die Windrichtung messen. Wenn wir diese Daten in die Computermodelle einspeisen, können wir präzisere Aussagen über die tatsächlichen, messbaren Emissionen treffen.