MoRE (Modeling of Regionalized Emissions)

Das Modellsystem MoRE (Modeling of Regionalized Emissions) wurde in Kooperation mit dem Umweltbundesamt entwickelt. Es beruht auf dem Modellsystem MONERIS und ist ein in einer Open Source Umgebung weiterentwickeltes Werkzeug zur Modellierung von Stoffeinträgen in Oberflächengewässer für eine breite Palette an Stoffen mit Relevanz zur Gewässergüte. Die modellierten Einträge werden an das Umweltbundesamt übergeben (https://www.umweltbundesamt.de/daten/wasser/fliessgewaesser/eintraege-von-naehr-schadstoffen-in-die ).

Derzeit können in MoRE für das deutsche Bundesgebiet Einträge für die folgenden Stoffe modelliert werden:

• Nährstoffe (Stickstoff, Phosphor)
• Schwermetalle (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)
• Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK16, Benzo(a)pyren)
• Arzneistoffe (Diclofenac, Ibuprofen, Iomeprol, Suflamethoxazol)
• Pflanzenschutzmittel (Diuron, Isoproturon)
• Phenole (Nonylphenol, Octylphenol)
• Phthalate (DEHP)
• Terbutryn
• Triclosan

Die Eintragsmodellierung mit MoRE erfolgt als Regionalisierte Pfadanalyse. Die Stoffeinträge werden zeitlich und räumlich differenziert über verschiedene Eintragspfade abgebildet, wobei zwischen punktförmigen und diffusen Quellen unterschieden wird. In MoRE sind die folgenden Eintragspfade implementiert:

Punktquellen:

• kommunale Kläranlagen
• industrielle Direkteinleiter
• Einträge aus historischem Bergbau (für Schwer-metalle)       

Eintragspfade mit diffusen Quellen:

• Kanalisationssysteme
• Oberflächenabfluss
• Erosion
• Grundwasser
• Dränagen
• direkte atmosphärische Depositionen auf die Gewässeroberfläche
• Binnenschifffahrt (für polyzyklische Kohlenwasserstoffe)                      

Aufgrund der flexiblen Struktur von MoRE, können jederzeit neue Stoffe und Eintragspfade angelegt werden, sofern die dafür benötigte Grundlage vorhanden ist und eine Modellierung durchgeführt werden kann. Zudem bietet MoRE die Möglichkeit, bestehende Berechnungsansätze zu verändern und miteinander zu vergleichen. Dafür können verschiedene Varianten angelegt werden.

In der MoRE-Datenbank werden deutschlandweite Abfluss- und Gütedaten von Messstellen hinterlegt, aus denen beobachtete Frachten im Gewässer berechnet werden. Diese können den modellierten Frachten gegenübergestellt und so für die Plausibilisierung der berechneten Einträge genutzt werden.

Neben der Modellierung von Einträgen ermöglicht MoRE auch die Berechnung und Bewertung von Maßnahmen zum Gewässerschutz auf Flussgebietsebene, z.B. die Darstellung von Anpassungen in der Betriebsweise von kommunalen Kläranlagen oder die Erhöhung des Anschlussgrades der Bevölkerung an bestehende Kläranlagen.

Links: Modellierte Kupfer-Einträge in die Oberflächengewässer Deutschlands über verschiedene Eintragspfade für die Jahre 2012-2014. Rechts: Räumliche Darstellung der mittleren modellierten Kupfer-Einträge für die Jahre 2012-2014.    (aus Fuchs et al. 2017 - https://doi.org/10.3390/w9040239)

Modellaufbau

Das Modellsystem MoRE basiert auf einer open source PostgreSQL/SQLite-Datenbank, einem generischen Rechenkern und der Benutzeroberfläche MoRE Developer, mit deren Hilfe die Inhalte der Datenbank gelesen, verändert und erweitert werden können. Alle Berechnungen erfolgen über den Rechenkern, der über die Benutzeroberfläche angesteuert wird. Die Ergebnisse der Modellierung können als Tabelle über den MoRE Developer ausgegeben werden und in GIS in Kartenform visualisiert werden. Nutzer können auf zwei verschiedene Weisen mit MoRE arbeiten: auf Basis eines Multi-user-Zugangs in einer PostgreSQL-Datenbank über das Internet oder als Einzelplatzanwendung auf dem PC (SQLite Version). Weitere Informationen zur Benutzung von MoRE finden sich im Handbuch und in unserem MoRE-Wiki.

Anwendungen von MoRE

Die flexible Struktur von MoRE erlaubt die Anpassung der modellierten Stoffe und Eintragspfade. Darüber hinaus kann auch der räumliche Bezug geändert und andere Flussgebiete dargestellt werden. Während die Entwicklung der ursprünglichen MoRE-Instanz für alle deutschen Flussgebietseinheiten fortgesetzt wird, wurde und wird das Modell am IWG auch für detaillierte Analysen in Teileinzugsgebieten und anderen Projekten genutzt:

• Inn-Einzugsgebiet: Im Auftrag des Umweltbundesamtes wurde im Inn-Einzugsgebiet in Kooperation mit dem Umweltbundesamt Österreich und dem Landesamt für Umwelt Bayern die grenzüberschreitende Harmonisierung von Eingangsdaten und Berechnungsansätzen erforscht. Link: Inn-Projekt
• Baden-Württemberg: Im Auftrag der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz (LUBW) wurde für die baden-württembergischen Wasserkörper eine detaillierte Analyse der Nährstoffeinträge mit bestverfügbaren Daten durchgeführt. Link: METRIS-Projekt
• Nidda: Im vom BMBF geförderten Verbundprojekt NiddaMan wurde MoRE im Einzugsgebiet der hessischen Nidda mit der Frage der notwendigen zeitlichen und räumlichen Auflösung für Fragen der Gewässergütemodellierung eingesetzt. Link: NiddaMan
• Nordrhein-Westfalen: In Zusammenarbeit mit der Landesanstalt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalens (LANUV) wurde die Modellierung der Nährstoff- und Quecksilbereinträge in die Oberflächengewässer Nordrhein-Westfalens unter besonderer Berücksichtigung der Niederschlagseinleitungen durchgeführt. Link: NRW-Projekt
• Luxemburg: für die Berichterstattung zur Wasserrahmenrichtlinie wurden die Datengrundlagen für die Modellierung von Nährstoffeinträgen in Luxemburg zusammengestellt und werden in einem Anschlussprojekt weitergehend vertieft. Link: Lux-Projekt
• Brasilien: In Kooperation mit Partnern aus Forschung und Praxis wird MoRE für die Modellierung von Stoffeinträgen im Einzugsgebiet der Passauna-Talsperre genutzt. Link: Mudak-Seite

Weitere Informationen

Auf den Seiten des Umweltbundesamtes

Modelle kombinieren: Wasserhaushalt und Schadstoffeinträge: https://www.umweltbundesamt.de/themen/modelle-kombinieren-wasserhaushalt

Stoffeinträge in Gewässer: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/fluesse/nutzung-belastungen/stoffeintraege-in-gewaesser

Einträge von Nähr- und Schadstoffen in die Oberflächengewässer: https://www.umweltbundesamt.de/daten/wasser/fliessgewaesser/eintraege-von-naehr-schadstoffen-in-die#nahrstoffeintrage-sinken-wieder-langsam

Schadstoffe aus Kanalisationen in Gewässer: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/fluesse/nutzung-belastungen/schadstoffe-aus-kanalisationen-in-gewaessern#schadstoffe-im-urbanen-abwassersystem

Gewässerschutz benötigt effiziente Abwasserbehandlung: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/fluesse/nutzung-belastungen/gewaesserschutz-benoetigt-effiziente#stoffe-in-klaranlagen

Weitere Informationen zu MoRE entnehmen Sie bitte den folgenden Veröffentlichungen:

Morling, K.; Fuchs, S.; Krumm, J.; Haag, I. (2024): Zusammenführung der bundesweiten Modellierung von Wasserhaushalt (LARSIM-ME) und Stoffeinträgen (MoRE). UBA Texte | 37/2024. Umweltbundesamt. Online verfügbar unter: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/zusammenfuehrung-der-bundesweiten-modellierung-von

Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnisse von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022. Umweltbundesamt. Online verfügbar unter: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/phosphoreintraege-in-die-gewaesser-bundesweit

Fuchs, Stephan; Rothvoß, Shari; Toshovski, Snezhina (2018): Ubiquitäre Schadstoffe – Eintragsinventare, Umweltverhalten und Eintragsmodellierung. Abschlussbericht (Forschungskennzahl 3714 21 200 0). Umweltbundesamt (UBA) (TEXTE, 52/2018). Online verfügbar unter https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/ubiquitaere-schadstoffe-eintragsinventare.

Fuchs, S.; Kaiser, M.; Kiemle, L.; Kittlaus, S.; Rothvoß, S.; Toshovski, S.; Wagner, A.; Wander, R.; Weber, T.; Ziegler, S. (2017): Modeling of Regionalized Emissions (MoRE) into Water Bodies: An Open-Source River Basin Management System. Water 2017, 9, 239, doi:10.3390/w9040239. [LINK: https://www.mdpi.com/2073-4441/9/4/239]

Fuchs, Stephan; Weber, Tatyana; Wander, Ramona; Toshovski, Snezhina; Kittlaus, Steffen; Reid, Lucas et al. (2017): Effizienz von Maßnahmen zur Reduktion von Stoffeinträgen. Endbericht. 1. Aufl. 1 Band. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt (TEXTE, 05/2017). Online verfügbar unter https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1968/publikationen/2017-01-17_texte_05-2017_masnahme_neffizienz-stoffeintrage_komp.pdf .

Fuchs, Stephan; Scherer, Ulrike; Wander, Ramona; Behrendt, Horst; Venohr, Markus; Opitz, Dieter et al. (2010): Berechnung von Stoffeinträgen in die Fließgewässer Deutschlands mit dem Modell MONERIS. Nährstoffe, Schwermetalle und Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. 1. Aufl. 1 Band. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt (TEXTE, 45/2010). Online verfügbar unter http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/4017.pdf .

MoRE Developer

Wenn Sie Interesse an der Nutzung von MoRE für die Modellierung von Stoffeinträgen in Flussgebieten haben, nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf:

• PD Dr.-Ing Stephan Fuchs  stephan fuchs ∂does-not-exist.kit edu

Die im Auftrag des Umweltbundesamtes geführte bundesweite Instanz von MoRE enthält zahlreiche Daten, die entweder vom Umweltbundesamt selbst, den Bundesländern oder anderen Dritten unter Einhaltung von Nutzungsvereinbarungen für die Modellierung der Stoffeinträge mit MoRE zur Verfügung gestellt wurden. Es ist uns daher nur möglich, eine leere MoRE SQLite Version ohne Dateninhalte für Interessenten zur Verfügung zu stellen. Als interessierter Nutzer können sie diese zum Ausprobieren mit eigenen Inhalten füllen. Informationen zur Benutzung von MoRE finden Sie in unserem Handbuch und auf den Seiten des MoRE-Wiki.