Willkommen, Mr. Chance: Methodologische Betrachtungen zur Gute empirischer Forschung in der Padagogik, diskutiert vor allem an der neueren Untersuchung uber Gewalt von Heitmeyer u.a. (1995) = Welcome, Mr. Chance: Methodological Considerations Concerning the Quality of Empirical Research in Educational Science Based on a Recent Study on Violence Published by Heitmeyer et al. (1995).

ERIC Educational Resources Information Center

Wellenreuther, Martin

1997-01-01

Argues that the usefulness of strictly quantitative research is still questioned in educational studies, primarily due to deficiencies in methodological training. Uses a critique of a recent study by Heitmeyer et al. (1995) to illustrate the requirements of "good" empirical research. Considers the problems of hypothesis testing in field research.…

Gebändigtes Knallgas: Brennstoffzellen im mobilen und stationären Einsatz

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Waidhas, Manfred; Landes, Harald

2001-07-01

Die Brennstoffzelle hat aus technischer Sicht einen hohen Stand erreicht. Die PEMFC konnte ihre Zuverlässigkeit in einer Reihe von Nischenanwendungen, aber auch in Form erster mobiler und dezentraler Prototypen beweisen. Die SOFC und die MCFC konnten bereits in Anlagen von 100 kW und mehr in Erprobung gehen. Um jedoch wirtschaftlich konkur-renzfähig zu den etablierten Technologien der mobilen und dezentralen Energiewandlung zu werden, muss noch eine drastische Kostenreduktion sowohl beim Brennstoffzellen-Stack als auch bei den zu seinem Betrieb notwendigen Hilfsaggregaten erreicht werden. Für Fahrzeugantriebe muss außerdem eine Antwort auf die noch offene Treibstofffrage (Infrastruktur, H2-Erzeugung und H2-Speicherung) gefunden werden.

Energie aus der Tiefe: Geothermische Stromerzeugung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Huenges, Ernst

2004-11-01

Die Erde birgt überall genug Wärme für die geothermische Erzeugung elektrischen Stroms, die allerdings Wassertemperaturen von über 150 °C braucht. So warme Gesteinsschichten liegen in Mitteleuropa in mindestens 4 km Tiefe. Ein Kraftwerk muss also beim Betrieb über tiefe Bohrungen Wasser durch das Tiefengestein zirkulieren und dort erhitzen. Von Natur aus ist das Gestein jedoch dafür meist zu wenig porös. Deshalb soll das Einpressen von Fluiden unter hohem Druck die natürlichen Risse im Reservoirgestein künstlich vergrößern. Diese Stimulationstechnik erprobte das GeoForschungsZentrum Potsdam erfolgreich an einer 4309 m tiefen Bohrung im Geothermielabor Groß Schönebeck. Eine zweite Bohrung soll nun eine langfristige Wasserzirkulation im Untergrund erforschen. Funktioniert sie stabil, dann soll eine Demonstrationsanlage Strom erzeugen.

Veränderungsmanagement: Utility 4.0

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Hofstetter, Norbert

Finden Sie das rechte Maß für Ihre energiewirtschaftlichen Veränderungsvorhaben in "Utility 4.0". Mal was Gutes für Ältere: "Alter Dachs schlägt jungen Hasen". Beim Veränderungsmanagement ist Erfahrung gefragt. Die Bausteine der Veränderung reichen von wie sie mit ihrer Veränderungsgeschichte überzeugen bis wie sie die emotionale Achterbahn der Gefühle auf der individuellen Veränderungskurve bewältigen und wie Veränderungsprojekte auf Gesamtunternehmensebene ablaufen bis zur Frage, wie sie Ihre Macht-/Fachpromotoren und Multiplikatoren in Stellung bringen. Möglicherweise haben Sie die Veränderung in Form eines Start-up-ähnlichen Organisational Slack schon in Ihrem Haus. Nur wissen Sie es noch nicht. Und last but not least: Beschäftigen sie sich mit dem Thema Komplexitätshandhabung. Seien Sie es sich selbst Wert. Seien sie aufmerksam zu sich und ihrer Gesundheit!

Environmental Sensitive Areas (ESAs) changes in the Canyoles river watershed in Eastern Spain since the European Common Agriculture Policies (CAP) implementation

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Ángel González Peñaloza, Félix; Cerdà, Artemi

2014-05-01

The Enviromental Sensitive Areas (ESAs) approach to study the Land Degradation is a methodology developed by professor Costas Kosmas et al., (1999) to map environmental sensitive areas and then the impact of Land Degradation and desertification on Mediterranean Type Ecosystems (Salvati et al., 2013). This methodology has been applied mainly to the Mediterranean Belt (Lavado Contador et al., 2009), but other authors adapted the methodology to other climatic regions (Izzo et al., 2013). The ESAs methodology allows mapping changes in the distribution of the sensitive areas to Desertification as a consequence of biophysical or human chances. In the Mediterranean countries of Europe, especially Spain, suffered a dramatic change due to the application of the European Common Agricultural Policies (CAP) after 1992. The objective of the CAP was to implemented policies to improve the environmental conditions of agricultural land. This target is especially relevant in Mediterranean areas of Spain, mainly the South and the East of the country. An Environmental Sensitive Area (ESAs) model (Kosmas et al., 2009) was implemented using Geographical Information System (GIS) tools, to identify, assess, monitor and map the levels of sensitivity to land degradation in the Canyoles river watershed, which is a representative landscape of the Mediterranean belt in Eastern Spain The results show that it was found that after the implementation of CAP, the most sensitive areas have expanded. This increase in degraded areas is driven by the expansion of commercial and chemically managed crops that increased the soil erosion (Cerdà et al., 2009) and that few soil conservation strategies were applied (Giménez Morera et al., 2010). Another factor that triggered Desertification processes is the increase in the recurrencesof forest fires as a consequence of land abandonment (Cerdà and Lasanta, 2005; Cerdà and Doerr, 2007). This contributed to an increase of scrubland. Our research show an increase in the rangeland vegetation that is dominated by scrubland, meanwhile the woodlands are reduced. Circa 50 % of the land that was classified as "Critical" to land degradation after 1985 had been previously classified as "Non-affected". However, not all changes occurred in the Cànyoles watershed are characterized by a negative change; i.e., 82 % of the land has turned from "Critical" values to "Non- sensitive" to land degradation between mid-20th century and recent times. We found this negative trend to be having been caused by the removal of those crops that are most sensitive to land degradation, such as rain-fed crops, and that are mainly located in the west of the studied watershed. Similar findings were found by Zema et al., (2012) when applying the AnnAGNPS model to the agriculture land in Belgiums, Prokop and Poreba (2012) to the India, Miao e t al., (2012) in China and Haile and Fetene (2012) in Ethiopia: man made changes in the landscape that trigger land degradation processes.. Acknowledgements This research was undertaken in the frame of the 7FP project LEDDRA - Land Ecosystem Degradation and Desertification: Assessing the Fit of Responses - ENV, 2009.2.1.3.2. We thank professor Costas Kosmas for his guidance. References Cerdà, A., Doerr, S.H. 2007. Soil wettability, runoff and erodibility of major dry-Mediterranean land use types on calcareous soils. Hydrological Processes, 21, 2325-2336. doi: 10.1016/j.catena.2008.03.010. Cerdà, A., Giménez-Morera, A. y Bodí, M.B. 2009. Soil and water losses from new citrus orchards growing on sloped soils in the western Mediterranean basin. Earth Surface Processes and Landforms, 34, 1822-1830. DOI: 10.1002/esp.1889 Cerdà, A., Lasanta, A. 2005. Long-term erosional responses after fire in the Central Spanish Pyrenees: 1. Water and sediment yield. Catena, 60, 59-80. Giménez Morera, A., Ruiz Sinoga, J.D. y Cerdà, A. 2010. The impact of cotton geotextiles on soil and water losses in Mediterranean rainfed agricultural land. Land Degradation and Development , 210- 217. DOI: 10.1002/ldr.971. Haile, G.W., and Fetene, M. 2012. Assessment of soil erosion hazard in Kilie catchment, East Shoa, Ethiopia. Land Degradation & Development, 23 (3): 293-306. Miao, C. Y., Yang, L., Chen, X. H., Gao, Y. 2012. The vegetation cover dynamics (1982-2006) in different erosion regions of the Yellow River Basin, China. Land Degradation & Development, 23: 62- 71. DOI 10.1002/ldr.1050 Izzo, M., Araujo, N., Aucelli, P. P. C., Maratea, A., and Sánchez, A. 2013. Land sensitivity to Desertification in the Dominican Republic: an adaptation of the ESA methodology. Land Degradation & Development, 24: 486- 498. DOI 10.1002/ldr.2241 Kosmas, C., Ferrara, A., Briassouli, H., Imeson, A., 1999. Methodology for mapping Environmentally Sensitive Areas (ESAs) to Desertification. In: Kosmas, C., Kirkby, M., Geeson, N. (Eds.), The Medalus project: Mediterranean desertification and land use. Manual of key indicator of desertification and mapping environmentally sensitive areas to desertification. European Union, 31-47. Lavado Contador, J.F., Schnabel, S., Gómez Gutiérrez, A., Pulido Fernández, M., 2009. Mapping sensitivity to land degradation in Extremadura, SW Spain. Land Degradation and Development 20, 129-144. Prokop, P., Poreba, G. J. 2012. Soil erosion associated with an upland farming system under population pressure in Northeast India. Land Degradation & Development, 23: 310- 321. DOI 10.1002/ldr.2147 Salvati, L., Zitti, M., Perini, L. 2013. Fifty years on: long-term patterns of land sensitivity to desertification in Italy. Land Degradation and Development DOI: 10.1002/ldr.2226 Science 61, 174-185. Similar findings were found by Zema et al., (2012) when applying the AnnAGNPS model to the agriculture land in Belgiums, Prokop and Poreba (2012) to the India, Miao e t al., (2012) in China and Haile and Fetene (2012) in Ethiopia: man made changes in the landscape that trigger land degradation processes.. Zema, D. A., Bingner, R. L., Denisi, P., Govers, G., Licciardello, F., Zimbone, S. M. 2012. Evaluation of runoff, peak flow and sediment yield for events simulated by the AnnAGNPS model in a belgian agricultural watershed. Land Degradation & Development, 23: 205- 215. DOI 10.1002/ldr.1068

STF Optimierung von single-bit CT ΣΔ Modulatoren basierend auf skalierten Filterkoeffizienten

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Widemann, C.; Zorn, C.; Brückner, T.; Ortmanns, M.; Mathis, W.

2012-09-01

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Signalübertragungsverhalten von single-bit continuous-time (CT) ΣΔ Modulatoren. Dabei liegt der Fokus der Untersuchung auf dem Peaking der Signaltransferfunktion (STF). Dieser Effekt kann die Performance und die Stabilität des Gesamtsystems negativ beeinflussen, da bei auftretendem STF-Peaking Signale außerhalb des Signalbands verstärkt werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Reduktion des Peakings vorgestellt, der auf der Optimierung der Systemdynamik basiert. Dabei werden die Filterkoeffizienten des Modulators systematisch angepasst. Anhand eines Beispielsystems wird gezeigt, dass der Ansatz genutzt werden kann, um das Übertragungsverhalten des Modulators abhängig vom Ausgangssystem zu verändern. So kann entweder die Systemsperformance verbessert werden, ohne Peaking in der STF zu erzeugen, oder das STF-Peaking reduziert werden, ohne die Systemperformance stark zu beeinflussen.

Shopping-Center in deutschen Mittelstädten und ihr Einfluss auf die Zentralitätsentwicklung. Eine Untersuchung unter der Verwendung von Einzelhandelskennzahlen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Eckhardt, Yannick

2017-06-01

Shopping-centers have been subject to intense analysis from various angles. Due to by the growing number of shopping-centers located in medium-sized cities, a change of money flows within the municipal boundaries is expected. On a multi-level basis this article shows key retail figures of medium-sized cities with shopping-centers in comparison to ones without. The final result reveals that the retail turnover of medium-sized cities with a shopping-center reaches a significantly higher level than cities without a shopping-center. Furthermore, the evaluation of data shows a rise of the retail centrality in medium sized towns as a consequence of the opening of a shopping-center. This means the construction of shopping-centers doesn't only cause a shift of money flows within the city boundaries but also leads to an additional influx of money from outside the municipalities.

Phasenübergänge

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Heintze, Joachim

Bisher haben wir nur das thermische Verhalten von Stoffen einheitlicher Konsistenz diskutiert. Eines der auffälligsten Phänomene in der Physik der Wärme ist aber, dass ein Stoff in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen kann: fest, flüssig oder gasförmig, und dass durch Wärmezufuhr und -abfuhr Übergänge zwischen diesen verschiedenen Phasen bewirkt werden. Zunächst werden wir die Phasenübergänge flüssig-gasförmig und fest-gasförmig ausführlich diskutieren. Dann zeigen wir, dass der Phasenübergang fest-flüssig auf ganz ähnliche Weise beschrieben werden kann. Eine zusammenfassende Darstellung der Phasenübergänge ist in der Form von Zustandsdiagrammen möglich. Die Untersuchung solcher Diagramme führt auf das interessante Phänomen des kritischen Punktes. Am Schluss des Kapitels betrachten wir Phasenübergänge in Zweistoffsystemen. Sie weisen einige Eigenschaften auf, die nicht nur merkwürdig und physikalisch interessant, sondern vor allem auch technisch von Bedeutung sind.

Einstellung und Wissen von Lehramtsstudierenden zur Evolution - ein Vergleich zwischen Deutschland und der Türkei

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Graf, Dittmar; Soran, Haluk

Es wird eine Untersuchung vorgestellt, in der Wissen und Überzeugungen von Lehramtsstudierenden aller Fächer zum Thema Evolution an zwei Universitäten in Deutschland und der Türkei erhoben worden sind. Die Befragung wurde in Dortmund und in Ankara durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass ausgeprägte Defizite im Verständnis der Evolutionsmechanismen herrschen. Viele Studierende, insbesondere aus der Türkei, sind nicht von der Faktizität der Evolution überzeugt. Dies gilt sowohl für Studierende mit Fach Biologie als auch für Studierende mit anderen Fächern. Näher untersucht worden sind die Faktoren, die die Überzeugungen zur Evolution beeinflussen können, was ja in Anbetracht der hohen Ablehnungsrate der Evolution von besonderem Interesse ist. Das Vertrauen in die Wissenschaft spielt hierbei eine besondere Rolle: Wer der Wissenschaft vertraut, ist auch eher von der Evolution überzeugt, als diejenigen, die skeptisch gegenüber der Wissenschaft sind.

Infektion mit Epstein-Barr-Virus und Tumor-Entstehung beim Menschen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Kirchner, H.

1981-08-01

The Epstein-Barr Virus (EBV) is the only infectious agent for which a close association with human malignant tumors has been clearly demonstrated. These tumors are one type of nasopharyngeal carcinoma which is frequent in parts of East Asia and the Burkitt lymphoma which predominantly occurs in parts of Africa and New Guinea. Nonetheless, the EBV is the causative agent of infectious mononucleosis (IM), a benign, self-limiting lymphoproliferative disease of adolescents. The major difference between the countries in which the EBV-induced tumors occur and those in which IM occurs is the late primary EBV infection in the latter, whereas primary infection with EBV occurs in the first year of life in the former. All theories of viral carcinogenesis have to explain the long latency period between primary infection and tumor growth and how an ubiquitous virus may be oncogenic. Thus, invariably, one has to assume a role of cofactors, which may be of cytogenetic nature or may be represented by additional infections or by chemical agents. Since most modern theories of carcinogenesis consider a multi-step development of tumors, the theory that infection with an ubiquitous virus at the right time of life represents one step to carcinogenesis seems to be tenable.

Zeit im Wandel der Zeit.

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Aichelburg, P. C.

Contents: Einleitung(P. C. Aichelburg). 1. Über Zeit, Bewegung und Veränderung (Aristoteles). 2. Ewigkeit und Zeit (Plotin). 3. Was ist die Zeit? (Augustinus). 4. Von der Zeit (Immanuel Kant). 5. Newtons Ansichten über Zeit, Raum und Bewegung (Ernst Mach). 6. Über die mechanische Erklärung irreversibler Vorgänge (Ludwig Boltzmann). 7. Das Maß der Zeit (Henri Poincaré). 8. Dauer und Intuition (Henri Bergson). 9. Die Geschichte des Unendlichkeitsproblems (Bertrand Russell). 10. Raum und Zeit (Hermann Minkowski). 11. Der Unterschied von Zeit und Raum (Hans Reichenbach). 12. Newtonscher und Bergsonscher Zeitbegriff (Norbert Wiener). 13. Die Bildung des Zeitbegriffs beim Kinde (JeanPiaget).14. Eine Bemerkung über die Beziehungen zwischen Relativitätstheorie und der idealistischen Philosophie (Kurt Gödel). 15. Der zweite Hauptsatz und der Unterschied von Vergangenheit und Zukunft (Carl Friedrich v. Weizsäcker). 16. Zeit als physikalischer Begriff (Friedrich Hund). 17. Zeitmessung und Zeitbegriff in der Astronomie (Otto Heckmann). 18. Kann die Zeit rückwärts gehen? (Martin Gardner). 19. Zeit und Zeiten (Ilya Prigogine, Isabelle Stengers). 20. Zeit als dynamische Größe in der Relativitätstheorie (P. C. Aichelburg).

Untersuchung der Störwirkung von LTE auf SRD Anwendungen bei 868 MHz

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Welpot, M.; Wunderlich, S.; Gaspard, I.

2014-11-01

Moderne Hausautomatisierungssysteme, Alarmanlagen oder auch Funk-Zugangssysteme in Haus und Automobil setzen auf frei nutzbare Frequenzen in ISM/SRD-Bändern. Die rasante Zunahme an privaten und kommerziell genutzten Applikationen im SRD-Band bei 868 MHz und der Ausbau der LTE-Mobilfunknetze im Frequenzbereich unterhalb von 1 GHz ("Digital Dividend") wirft zunehmend die Frage nach der Funkverträglichkeit dieser Systeme untereinander auf. Während die SRD-Funkmodule auf eine geringe Sendeleistung von ~ +14 dBm beschränkt sind (Ralf and Thomas, 2009), beträgt die maximale LTE-Sendeleistung im Uplink nach (ETSI-Norm, 2011) +23 dBm. Zusammen mit der Einführung von LTE im Frequenzbereich unterhalb 1 GHz als DSL-Ersatz vor allem in ländlichen Gebieten, ergibt sich damit als mögliches Störszenario, dass durch die Aussendung des LTE-Endgerätes im Bereich von ca. 850 MHz die SRD-Funkverbindungen bei 868 MHz insbesondere dann gestört werden, wenn die Antennen beider Funksysteme räumlich nahe zueinander angeordnet sind und folglich nur eine geringe zusätzliche Entkopplung der Systeme bieten. In der vorliegenden Arbeit wird das LTE-Störpotential auf SRD-Empfänger praxisnah untersucht.

Identifikationsverfahren zur Analyse von EEG-Signalen bei Epilepsie mit Reaktions-Diffusions Netzwerken

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Gollas, F.; Tetzlaff, R.

2007-06-01

Partielle Differentialgleichungen des Reaktions-Diffusions-Typs beschreiben Phänomene wie Musterbildung, nichtlineare Wellenausbreitung und deterministisches Chaos und werden oft zur Untersuchung komplexer Vorgänge auf den Gebieten der Biologie, Chemie und Physik herangezogen. Zellulare Nichtlineare Netzwerke (CNN) sind eine räumliche Anordnung vergleichsweise einfacher dynamischer Systeme, die eine lokale Kopplung untereinander aufweisen. Durch eine Diskretisierung der Ortsvariablen können Reaktions-Diffusions-Gleichungen häufig auf CNN mit nichtlinearen Gewichtsfunktionen abgebildet werden. Die resultierenden Reaktions-Diffusions-CNN (RD-CNN) weisen dann in ihrer Dynamik näherungsweise gleiches Verhalten wie die zugrunde gelegten Reaktions-Diffusions-Systeme auf. Werden RD-CNN zur Identifikation neuronaler Strukturen anhand von EEG-Signalen herangezogen, so besteht die Möglichkeit festzustellen, ob das gefundene Netzwerk lokale Aktivität aufweist. Die von Chua eingeführte Theorie der lokalen Aktivität Chua (1998); Dogaru und Chua (1998) liefert eine notwendige Bedingung für das Auftreten von emergentem Verhalten in zellularen Netzwerken. Änderungen in den Parametern bestimmter RD-CNN könnten auf bevorstehende epileptische Anfälle hinweisen. In diesem Beitrag steht die Identifikation neuronaler Strukturen anhand von EEG-Signalen durch Reaktions-Diffusions-Netzwerke im Vordergrund der dargestellten Untersuchungen. In der Ergebnisdiskussion wird insbesondere auch die Frage nach einer geeigneten Netzwerkstruktur mit minimaler Komplexität behandelt.

Reproductive success of farmed blue foxes.

PubMed

Ilukha, V A; Harri, M; Rekilä, T

1997-01-12

The aim of this study was to provide basic data for the different components of reproductive performance of blue foxes under farm conditions. The foxes were mated naturally and the perinatal mortality of cubs was carefully recorded. This data allowed the evaluation of the effect of females' age and differences between years, and the maternal and paternal components of reproductive success. Generally the results were similar for all four years of the study. Altogether 2047 females (84.8 % of the total) gave birth to 22 941 cubs, of which 5.9% were stillborn and 11.4% died before weaning. Only in a very few cases (1.3%) was it the whole litter that was lost, and more commonly, there were some cub losses in almost one-half of the litters (46.9%). Abnormal birth and abortion of a part of a litter contributed most to reproductive failure of the vixen. Infanticide played a minimal role as a cause of postnatal cub mortality (0.3%). Death of the vixen was extremely rare. One half of all parturitions were dated between May 14 and May 28 and May 8 and May 20, for primiparous and multiparous vixens, respectively. Thus the parturitions peaked 5 days earlier (p < 0.001, median test) for multiparous vixens. The litter size was smaller and cub losses were higher for primiparous vixens than for multiparous ones. With a few exceptions, the age of the father or date of birth did not affect litter size or cub mortality. Postnatal cub mortality (y, %) decreased with age of the cub (x, days) and can be described by a simple equation: y = 15.3 - 11.2 log x, r(2) = 0.933. Fractional cub mortality increased with increasing litter size. Despite being significant, this increase was modest in extent. Low h(2) -values were observed for litter size at birth. ZUSAMMENFASSUNG: Der Zweck dieser Untersuchung war es, Basisinformation über verschiedene Komponenten der Reproduktion bei farmgezüchteten Blaufüchsen zu gewinnen. Die Fähen wurden naturlich gepaart. Eine besondere Aufmerksamkeit wurde der perinatalen Jungsterblichkeit gewidmet. Im allgemeinen waren die Ergebnisse für alle vier Jahre der Untersuchung gleich. Insgesamt 2 047 Fähen (84.8% von) warfen 22 941 Jungen. Von diesen wurden 5.6% totgeboren, und 11.4% starben später. Nur sehr selten war der ganze Wurf verloren (1.3%), aber Verluste fanden fast in der Hälfte der Würfe (46.9%) statt. Abnormale Geburt und Abort waren die häufigsten Ursachen der Geburtsprobleme der Fähen. Nur sehr selten brachte die Fähe ihre Jungen um (0.3%). Ebenso selten war ein Tod der Fähe. Eine Hälfte der Geburten fanden zwischen 14 und 28 Mai, bei Jungfähen und zwischen 8 und 20 Mai bei älteren statt. Die Jungfähen hatten kleinere Würfe und höhere Jungverluste als die Altfähen, wobei die Rüden fast keinen Einfluß hatten. Die postnatale Jungsterblichkeit (y, %) nahm mit Alter der Jungen (x, Tage) rasch ab, und kann mit einer einfachen Gleichung dargestellt werden: y = 15.3 - 11.2 log x, r(2) = 0.933. Jungsterblichkeit nahm mit der Grösse des Wurfes zu. Diese Wirkung war statistisch significant, zwar klein in Quantität. Die Heritabilitätswerte (h(2) ) der Wurfgrösse waren klein. 1997 Blackwell Verlag GmbH.

Radiosensibilisierung durch BRAF Inhibitoren.

PubMed

Strobel, Sophia Boyoung; Pätzold, Sylvie; Zimmer, Lisa; Jensen, Alexandra; Enk, Alexander; Hassel, Jessica Cecile

2017-07-01

In der letzten Zeit wurden in der Literatur vermehrt erhöhte Hauttoxizitäten während einer Kombinationstherapie mit BRAF Inhibitoren und Radiotherapie beschrieben. Wir berichten über sieben Melanompatienten in einem nicht resezierbaren Stadium III oder IV, die eine kombinierte Behandlung aus Bestrahlung und BRAF-Inhibitor erhielten. Bei allen Patienten konnte durch die Kombinationstherapie ein gutes lokales Ansprechen erreicht werden. Nur bei zwei Patienten wurde eine schwere Radiodermatitis (CTCAE Grad 3 bzw. 4) beobachtet. Bei diesen Patienten, die beide Vemurafenib erhielten, trat die Radiodermatitis nach ein bzw. zwei Wochen auf und resultierte in einer Unterbrechung der BRAF-Inhibitor Behandlung.. Die kumulative Dosis bis zum Zeitpunkt der Strahlendermatitis betrug 10 Gy bzw. 35 Gy. Bei allen anderen Vemurafenibpatienten konnten nur milde Reaktionen im Sinne einer Radiodermatitis CTCAE Grad 2, beim Dabrafenibpatienten CTCAE Grade 1 diagnostiziert werden. Bei einem Patienten wurde eine Recalldermatitis nach 14 Tagen einer beendeten Strahlentherapie mit einer kumulativen Dosis von 30 Gy diagnostiziert. Schwere Toxizitätsreaktionen der Haut unter einer BRAF-Inhibitionen treten nicht häufig auf und sind meistens gut therapierbar. Deshalb sollte die Kombinationstherapie bei aggressiv wachsenden Melanomen eine Therapieoption bleiben. Obwohl ein erhöhtes Risiko der Hauttoxizität unter einer Kombinationstherapie von Radiatio und BRAF-Inhibitoren besteht, wird diese von den meisten Patienten gut toleriert. Sequenzielle Therapie anstelle von gleichzeitiger Behandlung scheint die Toxizitätreaktionen nicht zu verhindern. © 2017 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

B-Zell-Lymphome der Haut - Pathogenese, Diagnostik und Therapie.

PubMed

Nicolay, Jan P; Wobser, Marion

2016-12-01

Primär kutane B-Zell-Lymphome (PCBCL) beschreiben reifzellige lymphoproliferative Erkrankungen der B-Zell-Reihe, die primär die Haut betreffen. Die Biologie und der klinische Verlauf der einzelnen PCBCL-Subtypen variieren untereinander stark und unterscheiden sich grundsätzlich von primär nodalen und systemischen B-Zell-Lymphomen. Primär kutane Marginalzonenlymphome (PCMZL) und primäre kutane follikuläre Keimzentrumslymphome (PCFCL) werden auf Grund ihres unkomplizierten Verlaufs und ihrer exzellenten Prognose zu den indolenten PCBCL gezählt. Demgegenüber stellen die diffus großzelligen B-Zell-Lymphome, hauptsächlich vom Beintyp (DLBCL, LT) die aggressiveren PCBCL-Varianten mit schlechterer Prognose dar. Für die Ausbreitungsdiagnostik und die Therapieentscheidung sind eine genaue histologische und immunhistochemische Klassifizierung sowie der Ausschluss einer systemischen Beteiligung in Abgrenzung zu nodalen oder systemischen Lymphomen notwendig. Die Diagnostik sollte dabei durch molekularbiologische Untersuchungen unterstützt werden. Therapeutisch stehen für die indolenten PCBCL primär operative und radioonkologische Maßnahmen im Vordergrund sowie eine Systemtherapie mit dem CD20-Antikörper Rituximab bei disseminiertem Befall. Die aggressiveren Varianten sollten in erster Linie mit Kombinationen aus Rituximab und Polychemotherapieschemata wie z. B. dem CHOP-Schema oder Modifikationen davon behandelt werden. Auf Grund der in allen seinen Einzelheiten noch nicht vollständig verstandenen Pathogenese und Biologie sowie des begrenzten Therapiespektrums der PCBCL besteht hier, speziell beim DLBCL, LT, noch erheblicher Forschungsbedarf. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

Kundenfokus: Startpunkt für die digitale Transformation bei Stadtwerken

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fett, Perry; Küller, Philipp

Big Data, Internet der Dinge, Mobile Computing und soziale Medien - die modernen Informationstechnologien durchdringen den Alltag der meisten Menschen und lösen hierdurch eine digitale Transformation aus. Im Unternehmenskontext manifestiert sich die Digitalisierung durch eine neue Qualität der wissensbasierten Entscheidungsunterstützung und der Automatisierung bzw. Autonomisierung der Geschäftsprozesse. Für Stadtwerke gilt es nun, die Chancen der Digitalisierung zu ihren Gunsten zu nutzen. Ein Startpunkt könnte hierbei sein, wie Stadtwerke zukünftig mit ihren Kunden interagieren. Ausgelöst durch die Liberalisierung der Märkte rückt der Kunde heute stärker in den Mittelpunkt - die Energiewirtschaft steht nun vor der Herausforderung, dem Wettbewerb einen Schritt voraus zu sein und dem Kunden ein absolut positives Kundenerlebnis (Customer Experience) sowohl als Maßnahme zur Kundenbindung als auch zum Kundenaufbau zu bieten. Das vorliegende Kapitel zeigt hierfür die Erfolgskriterien für die gelungene Etablierung des Kundenfokus im eigenen Unternehmen auf. Mit dem Customer-Focus-Cycle-Modell von Fujitsu, angelehnt an den Deming-Kreislauf, wird ein allgemeingültiger Ansatz für ein mögliches Vorgehen beim Aufbau des Kundenfokus vorgestellt. Die sechs Phasen werden dabei anhand praktischer Beispiele erläutert und geben zudem Hinweise zu Methoden und Tools. Aus dem vorgestellten "Werkzeugkasten" wird ferner die Customer-Journey-Methode im Detail erläutert. Weiter soll das präsentierte Reifegradmodell Unternehmen dabei unterstützen, den eigenen Status quo festzustellen und die persönlichen Ziele auf dem Weg zur kundenzentrierten Organisation festzulegen.

Numerical solutions of pulsating flow and heat transfer characteristics in a channel with a backward-facing step

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Valencia, A.; Hinojosa, L.

The incompressible laminar flow of air and heat transfer in a channel with a backward-facing step is studied for steady cases and for pulsatile inlet conditions. For steady flows the influence of the inlet velocity profile, the height of the step and the Reynolds number on the reattachment length is investigated. A parabolic entrance profile was used for pulsatile flow. It was found with amplitude of oscillation of one by Re=100 that the primary vortex breakdown through one pulsatile cycle. The wall shear rate in the separation zone varied markedly with pulsatile flows and the wall heat transfer remained relatively constant. The time-average pulsatile heat transfer at the walls was greater as with steady flow with the same mean Reynolds number. Zusammenfassung Es wird eine zweidimensionale numerische Untersuchung des instationären Wärmeübergangs und Druckverlustes im laminar durchströmten Spaltkanal mit einer plötzlichen Kanalerweiterung dargelegt und zwar für stationäre und periodische Geschwindigkeitsprofile am Eintritt des Kanals. Für stationäre Strömungen wurden die Form des Eintrittsprofils, die Reynoldszahl und die Kanalerweiterung variiert. Als Lösung der Navier/Stokes-und der Energiegleichungen mit periodischen Randbedingungen resultiert eine oszillierende Strömung, die das Aufplatzen des Primärwirbels in einer Schwingungsperiode zur Folge hat. Der Einfluß dieser Oszillation auf den Wärmeübergang und den Strömungsverlust wurde für die maximale Amplitude und für Re=100 eingehend untersucht.

Eine selbstkonsistente Carleman Linearisierung zur Analyse von Oszillatoren

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Weber, Harry; Mathis, Wolfgang

2017-09-01

Die Analyse nichtlinearer dynamischer Schaltungen ist bis heute eine herausfordernde Aufgabe, da nur selten analytische Lösungen angegeben werden können. Daher wurden eine Vielzahl von Methoden entwickelt, um eine qualitative oder quantitative Näherung für die Lösungen der Netzwerkgleichung zu erhalten. Oftmals wird beispielsweise eine Kleinsignalanalyse mit Hilfe einer Taylorreihe in einem Arbeitspunkt durchgeführt, die nach den Gliedern erster Ordnung abgebrochen wird. Allerdings ist diese Linearisierung nur in der Nähe des stabilen Arbeitspunktes für hyperbolische Systeme gültig. Besonders für die Analyse des dynamischen Verhaltens von Oszillatoren treten jedoch nicht-hyperbolische Systeme auf, sodass diese Methode nicht angewendet werden kann Mathis (2000). Carleman hat gezeigt, dass nichtlineare Differentialgleichungen mit polynomiellen Nichtlinearitäten in ein unendliches System von linearen Differentialgleichungen transformiert werden können Carleman (1932). Wird das unendlichdimensionale Gleichungssystem für numerische Zwecke abgebrochen, kann bei Oszillatoren der Übergang in eine stationäre Schwingung (Grenzzyklus) nicht wiedergegeben werden. In diesem Beitrag wird eine selbstkonsistente Carleman Linearisierung zur Untersuchung von Oszillatoren vorgestellt, die auch dann anwendbar ist, wenn die Nichtlinearitäten keinen Polynomen entsprechen. Anstelle einer linearen Näherung um einen Arbeitspunkt, erfolgt mit Hilfe der Carleman Linearisierung eine Approximation auf einem vorgegebenen Gebiet. Da es jedoch mit der selbstkonsistenten Technik nicht möglich ist, das stationäre Verhalten von Oszillatoren zu beschreiben, wird die Berechnung einer Poincaré-Abbildung durchgeführt. Mit dieser ist eine anschließende Analyse des Oszillators möglich.

Smartes System für die Energiewende - der Übertragungsnetzbetreiber in der digitalen Zukunft

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Pflaum, Rainer; Egeler, Tobias

Die Übertragungsnetze stellen eine zuverlässige Versorgung von Haushalt, Gewerbe und Industrie mit elektrischer Energie sicher und sind damit Grundlage einer modernen Wirtschaft und Gesellschaft. Die mittlerweile unumkehrbaren Entwicklungen der nationalen und europäischen Energiewende stellen den Übertragungsnetzbetreiber in seinen Kernaufgaben, dem Bau und Betrieb von Netzen, dem Markt- und Netzzugang und der Integration der erneuerbaren Energien vor neue und große Herausforderungen. Verbrauchsnahe dezentrale Erzeugung wie verbrauchsferne zentrale Erzeugung muss im Sinne der Gewährleistung der Systemstabilität gemanagt und in Einklang mit dem Verbrauch gebracht werden. Erneuerbare Energien müssen zudem in einem solchen System ihren Beitrag zur System- und Marktintegration leisten. All das erfordert mehr Daten, um in einem Gesamtsystem dynamische Reaktionsmöglichkeiten gewährleisten zu können. Erst die "Digitalisierung" schafft dabei die notwendigen Voraussetzungen die Komplexität zu stemmen. Die Digitalisierung stellt daher ein Kernelement dieses Wandels des Übertragungsnetzbetreibers dar, die einerseits mit zum Entstehen der neuen Herausforderungen beiträgt, andererseits aber auch hilft Werkzeuge bereitzustellen, diesen Herausforderungen zu begegnen. Im folgenden Beitrag wird aufgezeigt, wie die Digitalisierung die Aufgaben und Instrumente des Übertragungsnetzbetreibers verändern. Ausgehend von den heutigen Aufgaben eines Übertragungsnetzbetreibers und dem gültigen Rechtsrahmen werden unter dem Begriff "Notwendiges Set für morgen" smarte Elemente und Werkzeuge beschrieben, die bereits heute im Einsatz sind oder in den nächsten Jahren notwendig werden. Im Anschluss erfolgt anhand einiger Beispiele aus unterschiedlichen Bereichen eine Konkretisierung der Einsatzzwecke der Digitalisierung beim Übertragungsnetzbetreiber. Ein kurzer Ausblick mit Fokus auf den weiteren Veränderungsprozess rundet den Beitrag ab.

Zeitlicher Verlauf der avaskulären Nekrose des Hüftkopfes bei Patienten mit Pemphigus vulgaris.

PubMed

Balighi, Kamran; Daneshpazhooh, Maryam; Aghazadeh, Nessa; Saeidi, Vahide; Shahpouri, Farzam; Hejazi, Pardis; Chams-Davatchi, Cheyda

2016-10-01

Pemphigus vulgaris (PV) wird in der Regel mit systemischen Corticosteroiden und Immunsuppressiva behandelt. Avaskuläre Nekrose (AVN) des Hüftkopfes ist eine gut bekannte schwerere Komplikation einer Corticosteroid-Therapie. Die Charakteristika dieser schweren Komplikation bei PV sind nach wie vor unbekannt. Nicht kontrollierte, retrospektive Untersuchung aller PV-bedingten AVN-Fälle, die in einer iranischen Klinik für bullöse Autoimmunerkrankungen zwischen 1985 und 2013 diagnostiziert wurden. Anhand der Krankenakten von 2321 untersuchten PV-Patienten wurden 45 Fälle (1,93 %) von femoraler AVN identifiziert. Dreißig davon waren Männer. Das mittlere Alter bei der Diagnose der AVN betrug 47,4 ± 14,2 Jahre. Der mittlere Zeitraum zwischen der Diagnose des PV und dem Einsetzen der AVN lag bei 25,3 ± 18,3 Monaten. Mit Ausnahme von acht Fällen (17,8 %) setzte die AVN bei der Mehrheit der Patienten innerhalb von drei Jahren nach Diagnose des PV ein. Die mittlere kumulative Dosis von Prednisolon bei Patienten mit AVN betrug 13.115,8 ± 7041,1 mg. Zwischen der Prednisolon-Gesamtdosis und dem Zeitraum bis zum Einsetzen der AVN bestand eine starke Korrelation (p = 0,001). Bei Patienten mit Alendronateinnahme in der Vorgeschichte war dieser Zeitraum signifikant kürzer (p = 0,01). Die AVN ist eine schwere Komplikation einer Corticosteroid-Behandlung bei Patienten mit PV. Sie wird bei 2 % der Patienten beobachtet und tritt vor allem in den ersten drei Behandlungsjahren auf. Bei Patienten, die höhere Dosen von Prednisolon erhalten, setzt die AVN tendenziell früher ein. © 2016 Deutsche Dermatologische Gesellschaft (DDG). Published by John Wiley & Sons Ltd.

[Postoperative adjuvante Therapie mit einem Mistelextrakt (Viscum album ssp. album) bei Hündinnen mit Mammatumoren].

PubMed

Biegel, Ulrike; Stratmann, Nina; Knauf, Yvonne; Ruess, Katja; Reif, Marcus; Wehrend, Axel

2017-01-01

Hintergrund: Canine Mammatumoren (CMT) sind wegen ihrer Häufigkeit und hohen Malignitätsrate eine Herausforderung für die Veterinärmedizin. Bisher ist noch keine postoperative adjuvante Therapie als wirksamer Standard etabliert und in den nächsten Jahren wohl auch nicht zu erwarten. Zusätzlich ist die Frage nach der Verträglichkeit einer adjuvanten Therapie mit Erhaltung oder Verbesserung der Lebensqualität (LQ) wichtig. Die Therapie mit Mistelextrakten (Viscum album L.; VAE) ist in der Humanonkologie nach adjuvanter Tumorbasistherapie (Chemotherapie und Bestrahlung) eine sehr häufig verwendete, zusätzliche adjuvante Behandlungsmethode. Auch bei verschiedenen Tierarten werden inzwischen Mistelpräparate in der Onkologie erfolgreich angewendet. Methoden: Überprüfung von Wirkung und Nutzen einer postoperativen, adjuvanten Misteltherapie beim CMT sowie Erfassung der LQ unter der VAE-Behandlung. Ausgewertet wurden 56 Hündinnen mit Mammaadenokarzinom, 33 ausschließlich operierte Kontrolltiere und 23 operierte Tiere, die adjuvant VAE erhielten. Ergebnisse: Die mediane Überlebenszeit (MST) aller Tiere (n = 56) betrug 32 Monate (Interquartilbereich 13-51 Monate). Im deskriptiven Vergleich der Überlebenszeiten (ST) nach Kaplan-Meier waren nach 12, 24, 36 bzw. 48 Monaten noch 24, 20, 15 bzw. 5 Hündinnen (entsprechend 72,7%, 60,6%, 45,1%, 12,4%) der Kontrollgruppe sowie 19, 14, 11 und 1 Hündin (82,6%, 60,9%, 47,8%, 4,3%) der VAE-Gruppe am Leben. Die VAE-Therapie führte zu einem geringeren Gesamtversterberisiko, das statistisch nicht signifikant war (Hazard Ratio (HR) 0,530, 95%-Konfidenzintervall (KI) 0,222-1,262; p = 0,15). Tendenziell (p = 0,07) zeigte sich eine Verringerung des tumorbedingten Sterberisikos auf 25% (HR 0,251, 95%-KI 0,056-1,122). Schlussfolgerungen: Es kann eine Tendenz zur Senkung des tumorbedingten Sterberisikos der VAE-Gruppe bei guter Verträglichkeit der Therapie angenommen werden. Die LQ der Tiere blieb über die gesamte Beobachtungszeit auf hohem Niveau stabil. © 2017 S. Karger GmbH, Freiburg.

On the Correlations between the Particles in the EPR-Paradoxon

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Treder, H.-J.

The Einstein-Podolsky-Rosen gedanken-experiment does not imply non-local interactions or an action-at-a-distance.Contrary, the EPR proves the measurements at one particle does not have influences at canonical variables of the other particles if the quantum-mechanical commutation relations are true.But, the EPR implices correlations between the particles which come in by subjective knowledge. These correlations are a priori informations about the relative motion or, complementarily, about the motion of the center of mass. The impression of an action-at-a-distance is produced by the use of usual particle coordinates in the EPR-arrangements.The discussion of the Einstein-Podolsky-Rosen gedanken-experiment (EPR) has been going on over fifty years. EINSTEIN, PODOLSKY, and ROSEN formulated their famous paradox in 1935, and in the discussion between N. BOHR (1935, 1949) and A. EINSTEIN (1936, 1948); A. EINSTEIN (1948) made his point that the EPR implied an action-at-a-distance for quantum-mechanical particles (without obvious classical interactions). His argument is the starting point for the recent discussion about EPR and causality (see A. Aspect, 1981).Translated AbstractÜber die Korrelationen zwischen den Partikeln beim EPR-ParadoxonDas Gedankenexperiment von EINSTEIN, PODOLSKY und ROSEN über die anscheinend paradoxen Beziehungen zwischen beliebig weit entfernten Partikeln gemäß der quantenmechanischen Theorie der Messungen führt tatsächlich nicht auf nichtlokale Wechselwirkungen.Das Einstein-Podolsky-Rosen-Paradoxon zeigt vielmehr, daß die Messung an einem Teilchen keinerlei Einfluß auf die Meßwerte an anderen Partikeln hat, wenn die quantenmechanischen Vertauschungsregeln erfüllt sind.Dagegen weist das Einstein-Podolsky-Rosensche Gedankenexperiment Korrelationen zwischen den Teilchen auf, die die Folge einer a-priori-Kenntnis über die Werte von Hamilton-Jacobischen Zwei-Partikeln-Koordinaten von nicht-wechselwirkenden Teilchen sind.

Conditional deletion of Pkd1 in osteocytes disrupts skeletal mechanosensing in mice

PubMed Central

Xiao, Zhousheng; Dallas, Mark; Qiu, Ni; Nicolella, Daniel; Cao, Li; Johnson, Mark; Bonewald, Lynda; Quarles, L. Darryl

2011-01-01

We investigated whether polycystin-1 is a bone mechanosensor. We conditionally deleted Pkd1 in mature osteoblasts/osteocytes by crossing Dmp1-Cre with Pkd1flox/m1Bei mice, in which the m1Bei allele is nonfunctional. We assessed in wild-type and Pkd1-deficient mice the response to mechanical loading in vivo by ulna loading and ex vivo by measuring the response of isolated osteoblasts to fluid shear stress. We found that conditional Pkd1 heterozygotes (Dmp1-Cre;Pkd1flox/+) and null mice (Pkd1Dmp1-cKO) exhibited a ∼40 and ∼90% decrease, respectively, in functional Pkd1 transcripts in bone. Femoral bone mineral density (12 vs. 27%), trabecular bone volume (32 vs. 48%), and cortical thickness (6 vs. 17%) were reduced proportionate to the reduction of Pkd1 gene dose, as were mineral apposition rate (MAR) and expression of Runx2-II, Osteocalcin, Dmp1, and Phex. Anabolic load-induced periosteal lamellar MAR (0.58±0.14; Pkd1Dmp1-cKO vs. 1.68±0.34 μm/d; control) and increases in Cox-2, c-Jun, Wnt10b, Axin2, and Runx2-II gene expression were significantly attenuated in Pkd1Dmp1-cKO mice compared with controls. Application of fluid shear stress to immortalized osteoblasts from Pkd1null/null and Pkd1m1Bei/m1Bei-derived osteoblasts failed to elicit the increments in cytosolic calcium observed in wild-type controls. These data indicate that polycystin-1 is essential for the anabolic response to skeletal loading in osteoblasts/osteocytes.—Xiao, Z., Dallas, M., Qiu, N., Nicolella, D., Cao, L., Johnson, M., Bonewald, L., Quarles, L. D. Conditional deletion of Pkd1 in osteocytes disrupts skeletal mechanosensing in mice. PMID:21454365

Double-mode Two-photon Absorption and Enhanced Photon Antibunching Due to Interference

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bandilla, A.; Ritze, H.-H.

Inspired by results of interfering signal and idler from a nondegenerate parametric amplifier we investigate the photon statistics of the resulting field after interference of two components subjected to double-mode two-photon absorption. This absorption process leads to a strong correlation of the participating modes, which can be used to generate fields with photon antibunching in interference experiments. In addition the photon number can be made small, which produces enhanced antibunching.Translated AbstractZwei-Photonen-Absorption aus zwei Moden und durch Interferenz verstärktes photon antibunchingDie quantenmechanische Betrachtung der Interferenz führt zu neuen Ergebnissen, wenn Felder ohne klassisches Analogon betrachtet werden. Insbesondere ergibt sich durch die Reduktion der Photonenzahl durch Interferenz eine effektive Verstärkung des Photon Antibunching, wie von den Verfassern in vorhergehenden Arbeiten gezeigt wurde. Die vorliegende Untersuchung betrachtet die Interferenz von zwei korrelierten Moden, wobei die Korrelation durch Zwei-Photonen-Absorption aus den beiden Moden zustande kommt. In jeder einzelnen Mode ergibt sich lediglich ein gewisses Bunching, wenn man mit kohärentem Licht in beiden Moden beginnt. Es wird die Interferenz der Feldstärke-Komponenten in bestimmten Polarisationsrichtungen untersucht. Zur Vereinfachung wird in den betrachteten Moden die gleiche Anfangsphotonenzahl vorausgesetzt und der Analysator auf minimale Transmittanz gebracht. Das eigentliche Signal entsteht dann durch Einführung einer endlichen Phasenverschiebung zwischen den beiden Moden. Dieses Signal zeigt Antibunching und kann in seiner Intensität beliebig variiert werden, was wegen des (1/n)-Charakters des Antibunching zu seiner Verstärkung führt. Ferner wird gezeigt, daß die zunächst für zwei linear polarisierte Moden durchgeführte Rechnung auf zwei zirkulare Moden sowie auf zwei gegenläufige Strahlen bei der dopplerfreien Zwei-Quanten-Absorption übertragen werden kann. Die Ergebnisse werden durch numerische Rechnungen gestützt und schließlich durch approximative Methoden reproduziert und erweitert.

[Cardiodoron® bei Patienten mit Schlafstörungen - Ergebnisse einer prospektiven Beobachtungsstudie].

PubMed

Rother, Claudia; Schnelle, Martin

Hintergrund: Schlafstörungen gehören zu den häufigsten gesundheitlichen Problemen der heutigen Zeit. Stress und die dadurch bedingte innere Anspannung sowie eine unrhythmische Lebensführung z.B. durch Schichtarbeit sind bekannte auslösende Faktoren. Weniger bekannt ist, dass auch funktionelle Herz-Kreislauf-Beschwerden zu Störungen des Schlafs führen können und dass deren Behandlung zu einer Verbesserung der Schlafqualität beiträgt. Ganzheitlich betrachtet geht es daher um die Wiederherstellung einer gesunden Rhythmik, insbesondere des Herz-/Atem- sowie des Schlaf-Wach-Rhythmus, die Cardiodoron®, eine Heilpflanzenkomposition aus Primula veris, Hyoscyamus niger und Onopordum acanthium, unterstützt. Patienten und Methoden: Mittels einer prospektiven, multizentrischen Beobachtungsstudie sollte ermittelt werden, wie sich funktionelle Herz-Kreislauf-Beschwerden und/oder Schlafstörungen unter der Behandlung mit Cardiodoron® (Dilution) über 3-6 Monate entwickeln. Im Zeitraum von September 2009 bis März 2012 dokumentierten 92 Ärzte 501 Patienten, von denen 380 über Schlafstörungen klagten und deren Daten in dieser Publikation näher betrachtet werden. Nach einer Aufnahmeuntersuchung erfolgte nach 90 Tagen eine Abschlussuntersuchung und bei Fortführung der Therapie nach nochmals 90 Tagen eine Follow-up-Untersuchung. Neben 30 ärztlicherseits bewerteten Symptomen beurteilten die Patienten ihr Befinden mittels Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) nach Buysse und der Beschwerden-Liste nach von Zerssen (B-L und B-L'). Ergebnisse: Unter der Cardiodoron®-Therapie gingen bei guter Verträglichkeit sowohl die Ausprägung der Schlafstörungen (um 65% von 2,0 auf 0,7 Punkte) als auch die erfassten 30 Symptome (um 59% von 24,3 auf 9,9 Punkte) deutlich zurück (p < 0,01). Weiterhin reduzierten sich der PSQI und der Gesamtwert der Beschwerden-Liste signifikant (p < 0,0001) um 60% bzw. 56% (von 12,2 auf 4,8 bzw. von 25,6 auf 11,4 Punkte). Schlussfolgerungen: Bei Patienten mit Schlafstörungen (mit oder ohne funktionelle Herz-Kreislauf-Beschwerden) kann die Ausprägung der Beschwerden mit Cardiodoron® deutlich gesenkt werden. Cardiodoron® ist gut verträglich. © 2016 S. Karger GmbH, Freiburg.

Effects of anisotropy in permeability on the two-phase flow and heat transfer in a porous cavity

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Zhang, X. L.; Nguyen, T. Hung; Kahawita, R.

Zusammenfassung In der Arbeit wird über die Ergebnisse einer numerischen Studie, betreffend die stationäre Konvektionsströmung und den stationären Wärmeübergang in einer rechteckigen, mit einem porösen, phasenveränderlichen Medium (PCM) verfüllten Kavität, berichtet. Den zwei vertikalen Berandungen der Kavität sind zwei, den Schmelzpunkt des PCM einschließende Temperaturen aufgeprägt, während die beiden horizontalen Berandungen adiabat gehalten werden. Das poröse Medium ist durch einen anisotropen Permeabilitätstensor charakterisiert, dessen Hauptachsen bezüglich des Gravitationsvektors beliebig orientiert sein können. Das Problem ist durch das Seitenverhältnis A, die Rayleigh-Zahl Ra, das Anisotropienverhältnis R und den Orientierungswinkel Θ des Permeabilitätstensor bestimmt. Hauptaugenmerk gilt dem Einfluß der anisotropen Permeabilität auf das Strömungsverhalten und den Wärme-übergang beim Phasenwechselprozeß flüssig/fest. Die Lösungsmethode basiert auf dem Kontrollvolumenprinzip in Verbindung mit der Landau-Transformation über welche das irreguläre Strömungsgebiet in ein rechteckiges abgebildet wird. Ergebnisse bezüglich Strömungsfeld, Temperaturverteilung, Phasengrenzenort und Wärmeübergang werden fürA=2,5Ra=40 0<=Θ<=π 0,25<=R<=4 mitgeteilt. Es zeigte sich, daß der Gleichgewichtszustand des Phasenwechselsprozesses fest/flüssig sowohl durch das Anisotropieverhältnis R als auch durch den Orientierungswinkel Θ des Permeabilitätstensors wesentlich beeinflußt werden kann. Zum einen existiert bei festgehaltenen ParameternA, Ra undR eine optimale Orientierung Θmax, bei der die Stromstärke, das Flüssigkeitsvolumen und der Wärmestrom Maximalwerte erreichen, während für Θmin=Θmax+π/2 Minimalwerte resultieren. Ist das anisotrope Medium entlang der Optimalrichtung Θmax orientiert, so ergibt sich zum anderen, daß eine Vergrößerung der in diese Richtung fallenden Permeabilitätskomponente die Stromstärke und den Wärmestrom in gleichem Maße erhöht, während eine Vergrößerung der anderen Permeabilitätskomponente nur vernachlässigbaren Einfluß hat. In den untersuchten Parameterbereichen lag die Optimalrichtung zwischen dem Gravitationsvektor und der Hauptstromrichtung.

[Kombinierte Anwendung von Strahlentherapie und adjuvanter Therapie mit einem Mistelextrakt (Viscum album L.) zur Behandlung des oralen malignen Melanoms beim Hund: Eine retrospektive Studie].

PubMed

von Bodungen, Uta; Ruess, Katja; Reif, Marcus; Biegel, Ulrike

2017-01-01

Hintergrund: Orale maligne Melanome (OMM) des Hundes zeichnen sich durch schnelles Wachstum, lokale Invasion und hohe Metastasierungsraten aus. Extrakte auf Basis von Viscum album L. (VAE) werden zunehmend in der Krebstherapie sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin eingesetzt. Ziel unserer Studie war es zu untersuchen, inwieweit die adjuvante Therapie mit VAE eine therapeutische Option zur Behandlung von OMM ist. Besonderes Augenmerk galt dabei der Überlebenszeit und möglichen Nebenwirkungen. Tiere und Methoden: 26 Hunde mit OMM, die in einem der größten veterinäronkologischen Zentren der Schweiz allesamt eine Strahlentherapie erhielten (teilweise nach operativer Tumorresektion) wurden in die retrospektive Studie eingeschlossen: 18 Hunde wurden mit VAE behandelt (1 ml VAE (Iscador®) in ansteigenden Konzentrationen von 0,1 bis 20 mg/ml subkutan 3-mal pro Woche (VAE-Gruppe), 8 erhielten keine adjuvante Behandlung (Vergleichsgruppe). Wir verglichen die Größenentwicklung der OMM sowie die Überlebenszeit. Ergebnisse: Patienten mit Bestrahlung und adjuvanter VAE-Therapie zeigten mit 236 Tagen eine signifikant längere mediane Überlebenszeit im Vergleich zu Patienten mit Bestrahlung, aber ohne adjuvante VAE-Therapie (49 Tage; Log-Rank-Test: p = 0,0047). Die VAE-Therapie verlängerte die Überlebenszeit um mehr als zwei Drittel (Hazard Ratio (HR) = 0,30, 95%-Konfidenzintervall (KI) 0,11-0,86; p = 0,024), während ein höheres Tumorstadium gemäß UICC (Union internationale contre le cancer) einen statistischen Trend zur Verdopplung des Sterberisikos zeigte (UICC-Stadium III/IV vs. I/II: HR = 2,12, 95%-KI 0,88-5,12; p = 0,095). Zwei Patienten zeigten milde Nebenwirkungen während der VAE-Behandlung. Einer der beiden zeigte 1 Tag lang ein selbstlimitiertes Fieber, bei dem anderen Patienten reduzierten wir die Dosis von einem konzentrierteren zu einem weniger konzentrierten VAE (Serie 0) aufgrund von Müdigkeit, die daraufhin verschwand. Schlussfolgerungen: VAE ist eine sichere, nebenwirkungsarme Behandlung und scheint sich positiv auf die Überlebenszeit von Hunden mit OMM auszuwirken. Somit ist dieser therapeutische Ansatz es wert, vermehrt bei der adjuvant zur Strahlentherapie eingesetzten Behandlung des OMM in Betracht gezogen zu werden. Die verglichenen Gruppen waren jedoch klein, divers und nicht konsistent hinsichtlich aller prognostischen Parameter. Eine prospektive Studie mit einer größeren Studienpopulation wäre daher von Interesse. © 2017 S. Karger GmbH, Freiburg.

From the Hensen net toward four-dimensional biological oceanography

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Wiebe, Peter H.; Benfield, Mark C.

2003-01-01

The development of quantitative zooplankton collecting systems began with Hensen (1887 Berichte der Kommssion wissenschaftlichen Untersuchung der deutschen Meere in Kiel5, 1-107; 1895 Ergebnisse der Plankton-Expedition der Humbolt-Stiftung. Kiel and Leipzig: Lipsius and Tischer ). Non-opening closing nets, opening closing nets (mostly messenger based), high-speed samplers, and planktobenthos net systems all had their start in his era - the late 1800s and early 1900s. This was also an era in which many of the fundamental questions about the structure and dynamics of the plankton in the worlds oceans were first posed. Fewer new systems were introduced between 1912 and 1950 apparently due in part to the two World Wars. The continuous plankton recorder stands out as a truly innovative device developed during this period ( Hardy 1926b Nature, London118, 630 ). Resurgence in development of mechanically-based instruments occurred during the 1950s and 1960s. A new lineage of high-speed samplers, the Gulf series, began in the 1950s and a number of variants were developed in the 1960s and 1970s. Net systems specifically designed to collect neuston first appeared in the late 1950s. During the 1960s, many focused field and experimental tank experiments were carried out to investigate the hydrodynamics of nets, and much of our knowledge concerning net design and construction criteria was developed. The advent of reliable electrical conducting cables and electrically-based control systems during this same period gave rise first to a variety of cod-end samplers and then to the precursors of the acoustically and electronically-controlled multi-net systems and environmental sensors, which appeared in the 1970s. The decade of the 1970s saw a succession of multi-net systems based both on the Bé multiple plankton sampler and on the Tucker trawl. The advent of the micro-computer stimulated and enabled the development of sophisticated control and data logging electronics for these systems in the 1980s. In the 1990s, acoustic and optical technologies gave rise to sensor systems that either complement multiple net systems or are deployed without nets. Multi-sensor systems with high data telemetry rates through electro-optical cable are now being deployed in towed bodies and on remotely operated vehicles. In the offing are new molecular technologies to identify species in situ, and realtime data analysis, image processing, and 3D/4D display. In the near future, it is likely that the use of multi-sensor systems deployed on autonomous vehicles will yield world wide coverage of the distribution and abundance of zooplankton.

Erzwingt die Quantenmechanik eine drastische Änderung unseres Weltbilds? Gedanken und Experimente nach Einstein, Podolsky und Rosen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Frodl, Peter

Von den Anfängen der Quantenmechanik bis heute gibt es Versuche, sie als statistische Theorie über Ensembles individueller klassischer Systeme zu interpretieren. Die Bedingungen, unter denen Theorien verborgener Parameter zu deterministischen Beschreibungen dieser individuellen Systeme als klassisch angesehen werden können, wurden von Einstein, Podolsky und Rosen 1935 formuliert: 1. Physikalische Systeme sind im Prinzip separierbar. 2. Zu jeder physikalischen Größe, deren Wert man ohne Störung des betrachteten Systems mit Sicherheit voraussagen kann, existiert ein ihr entsprechendes Element der physikalischen Realität.Zusammen sind sie, wie Bell 1964 gezeigt hat, prinzipiell unverträglich mit der Quantenmechanik und unhaltbar angesichts neuerer Experimente. Diese erweisen einmal mehr die Quantenmechanik als richtige Theorie. Um ihre Ergebnisse zu verstehen, müssen wir entweder die in der klassischen Physik als selbstverständlich angesehene Annahme der Separierbarkeit physikalischer Systeme aufgeben oder unseren Begriff der physikalischen Realität revidieren. Eine Untersuchung des Begriffs der Separabilität und einige Überlegungen zum Problem der Messung von Observablen zeigen, daß eine Änderung des Begriffs der physikalischen Realität unumgänglich ist. Der revidierte Realitätsbegriff sollte mit klassischer Physik und Quantenmechanik verträglich sein, um ein einheitliches Weltbild zu ermöglichen.Translated AbstractDo Quantum Mechanics Force us to Drastically Change our View of the World? Thoughts and Experiments after Einstein, Podolsky and RosenSince the advent of quantum mechanics there have been attempts of its interpretation in terms of statistical theory concerning individual classical systems. The very conditions necessary to consider hidden variable theories describing these individual systems as classical had been pointed out by Einstein, Podolsky and Rosen in 1935: 1. Physical systems are in principle separable. 2. If it is possible to predict with certainty the value of a physical quantity without disturbing the system under consideration, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity.Together they are, as was shown by Bell in 1964, incompatible in principle with quantum mechanics and no more tenable in view of recent experiments. These experiments once more corroborate quantum theory. In order to understand their results we are forced either to drop the assumption of separability of physical systems (taken for self-evident in classical physics) or to change our concept of physical reality. After investigating the notion of separability and connecting the EPR-correlations to the measurement problem we, conclude that a change of the concept of physical reality is indispensable. The revised concept should be compatible with both classical and quantum physics in order to allow a uniform view of the physical world.

Dynamic modelling and humus balances as tools for estimating and upscaling soil carbon stock changes in temperate cropland

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Oberholzer, Hans-Rudolf; Holenstein, Hildegard; Mayer, Jochen; Leifeld, Jens

2010-05-01

Humus balances are simple mathematical tools used by farmers for assessing the overall performance of their management in terms of soil organic matter changes. They are based on humus reproduction factors which themselves mainly depend on crop rotation, residue management, and amount and type of organic fertilization. Dynamic models, on the other hand, are typically complex and need more detailed input data and are designed to calculate the time course of soil carbon content. In both cases, thorough validation is needed to utilize their potential for estimating carbon stock changes. We compared the results of three humus balance methods SALCA-SQ (Neyroud 1997), VDLUFA method (VDLUFA 2004), Humod (Brock et al. 2008) and the RothC model with measured soil carbon stocks in a long-term experiment in Switzerland for the period 1977-2005 (Fliessbach et al 2007). The field trial comprises various minerally and organically fertilized treatments, the latter differing in the amount and composition of organics applied. All methods were able to distinguish systematic management effects on soil organic carbon (SOC). However, only those SOC trajectories calculated with the dynamic model RothC matched measured stocks quantitatively. For both, humus balances and dynamic modelling the result strongly depended on parameterization of organic fertilizers, i.e. its stability and organic matter content. Therefore, incomplete information on the amount and composition of organic fertilizer and lack of knowledge about its potential for humus reproduction is regarded an uncertainty in both dynamic modelling and humus balance calculation, and seems to be a major drawback for the reliable application of these approaches at the regional scale. Our results stress the need for more detailed and harmonized data bases of organic fertilizer composition and application rates. References Brock C., Hoyer U., Leithold G., Hülsbergen K.-J., 2008. Entwicklung einer praxisanwendbaren Methode der Humusbilanzierung im ökologischen Landbau. Abschlussbericht zum Projekt 03OE084, http://forschung.oekolandbau.de unter der BÖL-Bericht-ID 16447,184 pp. Fliessbach A, Oberholzer H.-R., Gunst L., Mäder P., 2007. Soil organic matter and biological soil quality indicators after 21 years of organic and conventional farming. Agriculture, Ecosystems and Environment 118, 273-284. Leifeld J., Reiser R., Oberholzer H.-R., 2009. Consequences of conventional vs. organic farming on soil carbon: Results from a 27-year field experiment. Agronomy Journal 101, 1204-1218. Neyroud J.-A., 1997. La part du sol dans la production intégrée 1. Gestion de la matière organique et bilan humique. Revue suisse d'agriculture, 29, 45-51. VDLUFA, 2004. VDLUFA-Standpunkt: Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten, Selbstverlag.

Neogene vegetation and past climate change in the Thakkhola-Mustang Graben (central Nepal).

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Adhikari, Basanta Raj; Wagreich, Michael; Draxler, Ilse; Paudayal, Khum N.

2010-05-01

The Thakkhola-Mustang Graben, which reflects Neogene extensional tectonics in the Tibetan Plateau and Himalaya, lies north of the Dhaulagiri-Annapurna ranges and south of the Yarlung-Tsangpo Suture Zone. The basement of Thakkhola-Mustang Graben is made up of Tibetan-Tethyan sedimentary rocks of Paleozoic and Mesozoic ages, which are unconformably overlain by continental debris (more than 850 m) of Neogene to Quaternary age. Stratigraphically, the Thakkhola-Mustang Graben sediments have been divided into five formations namely the Tetang Formation, the Thakkhola Formation, the Sammargaon Formation, the Marpha Formation and the Kaligandaki Formation. Different approaches have been made to study the Neogene sediments in this graben. In this study, we mainly focused on sedimentological and palynological studies of the Thakkhola-Mustang Graben, which provides a basis for discussing the paleo-environmental evolution of the southern continental margin of the Tibetan Plateau towards the end of the Miocene. Field mapping, profile logging, stable carbon and oxygen isotope analysis, and palynological studies were carried out to understand the depositional environment and the paleoclimate. The methodology developed by Zetter (1989) was followed for the pollen extraction. Pollen samples were processed in the laboratory and were studied under the light microscope (LM), which were later transferred to the scanning electron microscope (SEM). A variety of sedimentary environments are recognized including alluvial fan, lacustrine, braided river and glacio-fluvial. Neogene sediments are composed of braided fluvial deposits with lacustrine deposits in different level of the succession. Most of the pollens were found in the lacustrine layers of the Tetang and Thakkhola formations. Pollen analysis shows that the sediments contain dominant alpine trees like Abies, Pinus, Keteleeria, Picea Tsuga and Quercus with some steppe elements like Artemisia, Compositae, Chenopodiaceae, Plantago and Poaceae. The results show that during this period, the southern part of Tibet was covered mainly by steppe vegetation, indicating dry climate. Organic plant material from the Thakkhola and Tetang formations yielded stable carbon isotope (d13C) values between -21.87 to -26.64 permil, indicating the presence of C3 vegetation. However, the d13C values from the carbonates range between -0.62 to 11.08 permil, which shows the mix vegetation of C3 and C4 plants. It is presumed that the paleoclimate during the sediment deposition time of the Thakkhola-Mustang Graben was significantly warmer than the present-day climate. Further study of pollen with LM and SEM is necessary. Reference: Zetter, R., 1989, Methodik und Bedeutung einer routinemäßig kombinierten lichtmikroskopischen und rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung fossiler Mikrofloren. Cour. Forsch.-Inst. Senckenberg, Frankfurt am Main, 109, 41-50.

Optimized testing schemes using nucleus progeny, adult MOET siblings, or juvenile MOET pedigrees in dairy cattle closed populations.

PubMed

Bondoc, O L; Smith, C

1993-01-12

Selection response rates are predicted for nucleus progeny testing, adult multiple ovulation and embryo transfer (MOET) sib testing, and juvenile MOET pedigree testing in closed populations. Deterministic models are adapted to adjust predicted genetic gains for the effects of population size and structure, selection disequilibrium, sampling losses, and inbreeding depression. The improvement schemes were optimized for different numbers of sires used and first lactation females recorded per year. The number of nucleus daughters tested per sire, and of females per MOET full sibship, that maximize the predicted response to selection per year, were determined. Annual genetic gains and inbreeding rates were interpolated to the same planning horizon (20 years) to compare the optimized schemes for a wide range of situations. The predicted maximum genetic gain per year is higher for adult MOET than for juvenile MOET (due to the proportional extra time to collect the embryos needed) and for nucleus progeny testing. Average annual inbreeding rates are much higher for MOET schemes than for nucleus progeny testing. The advantages of adult and juvenile over nucleus progeny testing are little affected by planning horizon, but are higher with more females recorded per year, higher heritability, and higher reproductive and MOET success rates. Comparison of the schemes at the same level of inbreeding is fairer for fixed testing resources. At the same inbreeding level, the genetic advantage of adult MOET was generally maintained, but juvenile MOET then lost its advantage over progeny testing in these closed populations. ZUSAMMENFASSUNG: Optimierte Prüfpläne für Nukleusnachkommen, adulte MOET Geschwister oder juvenile MOET Pedigrees in geschlossenen Milchviehpopulationen Selektionserfolge werden für Nukleusnachkommenprüfung, adulte multiple Ovulation (MOET) und Embryotransfer, Geschwisterprüfung und juvenile MOET Pedigreeprüfung geschlossener Populationen geschätzt. Deterministische Modelle werden modifiziert zur Berücksichtigung geschätzter genetischer Fortschritte für die Wirkungen von Populationsgröße, Struktur, Selektionsungleichgewicht, Stichprobenungenauigkeit und Inzuchtdepression. Die Zuchtpläne werden für verschiedene Zahlen von Stieren und Erstlaktationskühe pro Jahr optimiert. Die Zahl der geprüften Nukleustöchter je Stier und Kühe je MOETVollgeschwistergruppe, die den geschätzten Erfolg maximieren, werden bestimmt. Um die optimierten Pläne über einen weiten Bereich zu vergleichen, werden jährlicher Zuchtfortschritt und Inzuchtzuwachs für den gleichen Planungshorizont von 20 Jahren interpoliert. Der geschätzte maximale Zuchtfortschritt pro Jahr ist für adultes MOET höher als bei juvenilem (wegen zusätzlicher Zeit zur Embryonengewinnung) und bei Nukleusnachkommenschaftsprüfung. Durchschnittliche jährliche Inzuchtraten sind viel höher für MOET Pläne als für das Nachkommenschaftsprüfsystem. Die Vorteile des adulten und juvenilen MOET über Nukleusnachkommenprüfung werden durch den Planungshorizont nur geringfügig tangiert, werden aber höher, wenn mehr weibliche Tiere je Jahr geprüft werden bei höherer Heritabilität, höherer Reproduktions- und Erfolgsrate. Der Vergleich der Pläne beim gleichen Inzuchtniveau ist für gegebene Testresourcen angemessener. 1993 Blackwell Verlag GmbH.

Neue biosensorische Prinzipien für die Hämoglobin-A1c Bestimmung

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Stöllner, Daniela

2002-06-01

Hämoglobin-A1c (HbA1c) ist ein Hämoglobin (Hb)-Subtypus, der durch nicht-enzymatische Glykierung des N-terminalen Valinrestes der Hämoglobin-beta-Kette entsteht. Das gemessene Verhältnis von HbA1c zum Gesamt-Hämoglobin (5-20 % bei Diabetikern) repräsentiert den Mittelwert der Blutglucosekonzentration über einen zweimonatigen Zeitraum und stellt zur Beurteilung der diabetischen Stoffwechsellage eine Ergänzung zur Akutkontrolle der Glukosekonzentration dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen amperometrischen Biosensor für die Bestimmung des medizinisch relevanten Parameters HbA1c zu entwickeln. Durch Selektion geeigneter Bioerkennungselemente und deren Immobilisierung unter Erhalt der Bindungsfunktion für die Zielmoleküle Hämoglobin bzw. HbA1c wurden spezifische, hochaffine und regenerationsstabile Sensoroberflächen geschaffen. Für die Entwicklung des HbA1c-Biosensors wurden zwei Konzepte - Enzymsensor und Immunosensor - miteinander verglichen. Die enzymatische Umsetzung von HbA1c erfolgte mit der Fructosylamin Oxidase (FAO) aus Pichia pastoris N 1-1 unter Freisetzung von H2O2, welches sowohl optisch über eine Indikatorreaktion als auch elektrochemisch nach Einschluss der FAO in PVA-SbQ und Fixierung des Immobilisats vor einer H2O2-Elektrode nachgewiesen wurde. Die Kalibration des Enzymsensors mit der HbA1c-Modellsubstanz Fructosyl-Valin ergab Nachweisgrenzen, die ausserhalb des physiologisch relevanten HbA1c-Konzentrationsbereich lagen. Aus der Umsetzung von glykierten Peptiden mit einer nicht HbA1c analogen Aminosäurensequenz, z.B. Fructosyl-Valin-Glycin wurde zudem eine geringe HbA1c-Spezifität abgeleitet. Für den Immunosensor wurden zwei heterogene Immunoassay-Formate unter Verwendung von hochaffinen und spezifischen Antikörpern in Kombination mit Glucose Oxidase (GOD) als Markerenzym zum Nachweis von HbA1c untersucht. Beim indirekt-kompetitiven Immunoassay wurde anstelle des kompletten HbA1c-Moleküls das glykierte Pentapeptid Fructosyl-Valin-Histidin-Leucin-Threonin-Prolin (glkPP) als Kompetitor und Affinitätsligand immobilisiert und so eine regenerierfähige Oberfläche geschaffen. Beim Sandwich-Immunoassay wurde im ersten Schritt Gesamt-Hämoglobin an die mit Haptoglobin (Hp) modifizierte Festphase angereichert und im zweiten Schritt der gebundene HbA1c-Anteil nachgewiesen. Für die Konstruktion des HbA1c-Immunosensors wurden Affinitätsmatrizen durch Modifizierung von Cellulose-Dialysemembranen mit glkPP bzw. Hp hergestellt. Grundlegend studiert wurde die Aktivierung der Cellulose-Membranen mit 1,1'-Carbonyldiimidazol (CDI) und 1-Cyano-4-dimethylaminopyridintetrafluoroborat (CDAP) als Aktivierungsagenzien. Eine gerichtete Immobilisierung der Liganden wurde realisiert, indem glkPP über dessen C-Terminus (einzige Carboxylatgruppe) und Hp über dessen periodat-oxidiertem Kohlenhydratrest an die amino- oder hydrazidfunktionalisierte Membranen kovalent gekoppelt wurden. Mit dem Einsatz der glkPP- und Hp-modifizierten Membranen in der elektrochemischen Messzelle war erstmalig der biosensorische Nachweis von HbA1c möglich. Als Transduktor diente eine Pt-Elektrode, an der das von der GOD generierte H2O2 umgesetzt und ein mit der HbA1c-Konzentration korrelierendes Stromsignal erzeugt wurde. Die Immunosensoren zeigten Ansprechzeiten von 3 s. Mit dem Immunosensor auf Basis des indirekt-kompetitiven Testprinzips wurde eine Kalibrationskurve für HbA1c im Bereich von 0,25-30 µg/ml (3,9-465 nM, CV 3-9 %) mit Assayzeiten von 60 min und mit dem Immunosensor im Sandwich-Format eine Kalibrationskurve im Bereich von 0,5-5 µg/ml (7,8-78 nM; 5-50 % HbA1c vom Gesamt-Hb, CV 6-10 %, 3 h) aufgenommen. Hemoglobin-A1c (HbA1c) is a hemoglobin subtype formed by non-enzymatic reaction of glucose with the N-terminus of the beta-polypeptide chains. As it reflects the glycemic status of diabetics over the preceding 8-12 weeks, the determination of HbA1c has become an established procedure in the management of diabetes mellitus. It is measured as the percentage of total hemoglobin. Up to 5 % HbA1c are considered as normal whereas in diabetic subjects it could be elevated from 5-20 %. In addition to amperometric biosensors for glucose self monitoring which have been successfully applied in diabetes management, biosensors for HbA1c would be an useful supplement for a comprehensive diabetes control. Objective of this work was to develop and compare amperometric biosensors for determination of HbA1c based on enzymatic and immunochemical methods. For the enzyme based HbA1c assay a novel fructosamine oxidase (FAO) derived from marine yeast Pichia pastoris, strain N1-1 was utilized. It recognizes and oxidatively degrades fructosyl-valine (FV) which corresponds to the glycated N-terminus of the beta-chain of HbA1c and therefore is regarded as a model compound for HbA1c. Hydrogen peroxide which is liberated by the FAO during FV conversion was indicated optically in a horseradish peroxidase (POD) coupled reaction and electrochemically. For the biosensor the FAO was embedded in polyvinyl alcohol-stylbazole (PVA-SbQ) and fixed it in front of a Pt-electrode. So far, the measuring range of FV did not cover the clinically relevant range of HbA1c. Low specificity was assumed since enzyme activity also was obtained with glycated peptides, e.g. fructosyl-valine-glycine, not corresponding to the glycated N-terminus of the hemoglobin-beta-chain. For the immunosensor two immunoassays formats - heterogeneous sandwich and heterogeneous competitive - were tested. The assays were designed as follows: The competitive immunoassay was based on the immobilized synthetic glycated pentapeptide fructosyl-valine-histidine-leucine-threonine-proline (glkPP) utilized as HbA1c analogue. The peptide has an amino acid sequence corresponding to the N-terminus of the hemoglobin beta-chains and is capable for competition together with the HbA1c of the sample for the amount of a glucose oxidase (GOD)-labelled anti-HbA1c antibody. In the sandwich-type assay haptoglobin (Hp), a natural hemoglobin binding molecule with antibody characteristic properties, was used as bioreceptor for enrichment of total hemoglobin onto the surface. In a subsequent step the HbA1c fraction was quantified by a GOD-labelled HbA1c specific antibody. Cellulose dialysis membrane was used as the solid support for immobilization of Hp and glkPP near the sensor surface. For activation of the membrane two reagents, 1,1‧-carbonyldiimidazole (CDI) and 1-cyano-4-dimethylamino pyridinium tetrafluoroborate (CDAP), were compared with respect to the degree of activation and coupling efficiency. Site-directed immobilization of Hp and glkPP was achieved by coupling Hp via its carbohydrate residue and glkPP via its C-terminus to the activated membrane using a bis-amine or bis-hydrazide spacer. The affinity membranes were placed in front of a modified Clark-type hydrogen peroxide electrode in an electrochemical measuring cell and HbA1c analysis was carried out within the stirred cell. Detection of the bound GOD-label was achieved by measurement of the electrocatalytic oxidation of hydrogen peroxide at +600 mV vs. Ag/AgCl. The indication was done in only 3 s. For the competitive principle a typical inhibition curve with a linear range between 0,25-30 µg/ml (3,9-465 nM, CV 3-9 %, 60 min per sample) HbA1c was obtained. Due to the high functional stability of the peptide multiple regeneration of the affinity surface was possible without loss of binding capacity. With the sandwich assay configuration the clinically relevant range could easily be covered (calibration curve: 5-50 % HbA1c corresponding to 7,8-78 nM, CV 6-10 %, 3 h per sample).

Variabilität des Reviergesangs des Buchfinken (Fringilla coelebs) zur Raum-Zeit-Beschreibung von Metapopulationen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Nolte, Björn

2003-10-01

Der Buchfinkengesang wurde in Potsdam in zwei Hauptpopulationen über drei Jahre aufgenommen. Jedes Individuum wurde eindeutig am individuellen Strophentypenrepertoire identifiziert. Ein weiterer Punkt der die individuelle Wiedererkennung bestätigt ist die hohe Standorttreue der adulten Männchen. Die beschriebene Methode eignet sich für die Untersuchung von gesamten Populationen, um den Wandel des Gesangs von Populationen in Raum und Zeit zu beschreiben. Die Haupterkenntnisse der Arbeit sind: - Die Gesamtanzahl der Grundstrophentypen innerhalb einer Population bleibt über Jahre konstant. - Die relative Häufigkeit jedes einzelnen Strophentyps variiert von Jahr zu Jahr und von Population zu Population. - Gesangslernen erfolgt exakt mit einem Korrektheitsgrad von mindestens 96%. - Das Song-Sharing ist innerhalb der Population hoch. Die diskutierten Mechanismen für das Song-Sharing sind: Die Lebenserwartung, das Zugverhalten, das Lernverhalten, die Etabliertheit von Strophentypen, Weibchenpräferenzen und die Reaktionen der territorialen Männchen. - Weiterhin wurde ein Modell zur kulturellen Evolution des Buchfinkengesangs programmiert, um die Rolle der Einflussfaktoren, wie Fehlerquote, Abwanderungsrate und Laufzeit zu ermitteln. Der Wandel des Dialektes erfolgt graduell in Raum und Zeit. Daher sind keine scharfen Dialektgrenzen anzutreffen. Trotz dieser Tatsache markieren die etablierten Strophentypen die Population. 50 % der Juvenilen siedeln am Geburtsort, auf diese Weise bleibt der Dialekt erhalten und Inzest wird vermieden. -Analysiert man das Repertoire benachbarten Männchen bei isolierten Alleen, so entspricht die Gesangsangleichung in etwa dem Zufall. -Intraindividuelle Vergleiche der quantitativen Parameter des jeweiligen Strophentyps wurden saisonal und annuell durchgeführt. Saisonal konnten für einen Strophentyp ein Trend ermittelt werden. Bei jährlichen Vergleichen konnten intraindividuell ausschließlich nicht signifikante Ergebnisse ermittelt werden, wohingegen die interindividuelle Variation in zwei Fällen signifikant war. In einem Fall bestand ein Trend und in einem weiteren Fall war die Variationsunterschiede nicht signifikant. - Der Verlauf der Brutsaison lässt sich an der jährlichen Gesangsaktivität nachvollziehen. Chaffinch song was recorded in Potsdam in two major populations of chaffinches over a period of three years. Each male was identified unambiguously because of their individual song type repertoires. These are usually easy to distinguish from sonagrams as the variation is discontinuous. A further point for individual recognition is the fixed territorial behaviour of adult males. The described method is employed to examine whole populations and to observe changes with space and time in the song of a population. The major findings of the study are: - The total amount of basic song types in each population is constant over years. - The quantity of each basic song type is different and varies from year to year and from population to population. - Song copying is extremely accurate on at least 96% of occasions. - Song-type sharing is high within populations. Discussed mechanisms for song neighbourhoods are: expectation of life, semi-migratory behaviour, learning skills, establishment of song types, female choice and male vs male interaction. Furthermore a model of cultural evolution of chaffinch song was programmed to determine the role of factors like error rate, rate of emigration and running time. The changes are gradual in space and time. Hence the dialect borders are smooth. Despite this fact established song types mark the population. As every second juvenile bird settles in the population of his birth inbreeding is avoided and the dialect structure is retained. - Analysing the repertoires of neighbouring males (“next door neighbours”) in isolated avenues to examine mutual influences suggests that these have the same amount of song types in common than would be expected by chance. - Within intraindividual comparisons the quantitative parameters of the same song types remain seasonal and annual constant, whereas interindividual variations within the same song tip are statistically significant. - The breeding biology of the chaffinch can be observed by seasonal singing activity during the breeding cycle.

Fructose 1,6-biphosphate aldolase in the sera of Simmental young bulls Connection with the fattening capacity, muscle quantity and protein content.

PubMed

Križanović, D; Karadjole, I

1993-01-12

The activity of enzyme aldolase (ALD) was determined in the sera of Simmental young bulls, with the purpose to see whether there exists a relationship between the enzyme activity and fattening capacity and whether the ALD could be an indicator of the muscle quantity and protein content. Early ALD activity was correlated with slaughter weight and ADG in the last fattening month. The regression analysis suggests that young bulls with higher serum ALD acitivity at the start of the experiment had more total muscles and less bone in the analysed rib part. On the basis of ALD activity in the first fattening month it was possible to estimate protein and fat content in the MLD. ZUSAMMENFASSUNG: Fructose-1,6-biphosphat Aldolase beim Serum Simmentaler Jungbullen. Beziehung zwischen Mastfähigkeit, Muskelmenge und Proteingehalt Aldolase (ALD) Enzymtätigkeit im Serum von Simmentaler Jungbullen wurden in Hinblick auf eine Beziehung mit Mastfähigkeit, Muskelmenge und Proteingehalt untersucht. Es zeigt sich eine Korrelation zwischen früher ALD Aktivität und Schlachtgewicht und Tageszuwachs im Endmastmonat. Regressionsanalyse ergab, daß Jungbullen mit höherer ALD Aktivität bei Mastbeginn mehr Muskelanteil im m. longissimus dorsi und weniger Knochen besitzen. ALD Aktivität im ersten Mastmonat erlaubt Schätzung des Protein- und Fettgehalts im m. long, dorsi. RESUMEN: Fructosa 1,6-bifosfato aldolasa en el suero de los terneros simentales. Relatión con sus capacidades de ser cebados, su cantidad de músculos y el contenido de proteínas Con el fin de establecer la relación entre la actividad de enzimas y las capacidades durante el proceso de la ceba, asf como para precisar si el ALD puede servir como indicador de la cantidad de músculos y el contenido de proteinas, intentaba determinarse la actividad de los enzimas de aldolasa (ALD) en el suero de los terneros simentales. A base de la actividad indicial del ALD, es posible estimar el peso final de matadero y la crecencia diaria media durante el último mes de la ceba. Tras una análisis regresiva se ha probado que los terneros con una actividad mayor del ALD en el suero a principios del proceso de su ceba tienen más músculos en total en la parte de costillas y m. longissimus dorsi mientras que tienen menos huesos. A base de la actividad del ALD durante el primer mes de la ceba es posible estimar el contenido de proteinas y grasa en m. long, dorsi. RÉSUMÉ: Fructose 1.6-biphosphate aldolase dans le sérum des taurillons de Simmental. Le rapport entre l'aptitude à l'angraissement, la proportion des muscles et la teneur en protéines On a déterminé l'activité de l'enzyme aldolase (ALD) dans le sérum des taurillons de Simmental afin de vérifier s'il existait un rapport entre l'activité des enzymes et l'aptitude à l'engraissement et si l'ALD pouvait être indicatrice de la proportion de muscles et de la teneur en protéines. A la base de l'activité initiale de l'ALD, il est possible d'évaluer le poids de la carcasse et le gain quotidien moyen au cours du dernier mois d'engrais. Par analyse régressive, il a été établi que les taurillons à l'activité supérieure de l'ALD dans le sérum avaient au début de l'engrais plus de muscles au total dans la région costale et le m. longissimus dorsi et moins d'os. A la base de l'activité de l'ALD au cours du premier mois d'engrais il est possible d'évaluer la teneur en protéines et en graisse dans le muscle longissimus dorsi. 1993 Blackwell Verlag GmbH.

The use of Mediterranean shrub to flight against the land degradation. The rainfall partitioning fluxes

NASA Astrophysics Data System (ADS)

García-Estringana, Pablo; Nieves Alonso-Blazquez, M.; Alegre, Jesús; Cerdà, Artemi

2014-05-01

Desertification can be triggered by the lost of vegetation (Izzo et al., 2013). One of the impacts of the lack of vegetation is the increase in the effective rainfall and then higher soil and water losses. Vegetation can reduce the effective rainfall by interception. To recover the land that is affected by Desertification we must select plant species that will intercept the rainfall, but will not avoid the rainfall to reach the soil. This is why, studies on the plant rainfall interception are relevant to flight Land Degradation processes. Soil erosion is highly dependent on the effective rainfall (Cerdà and Lasanta, 2005; Haile and Fetene; 2012; Miao et al., 2012, Prokop and Poręba, 2012). The amount of rainfall that reaches the soil surface and can contribute to detach and transport material is determined by the interception of plants. Interception is also a key factor of the watershed hydrology (Zema et al., 2012). The importance of the rainfall partitioning fluxes is related to the climatic conditions, as climate control the plant cover and the soil properties, and then the soil losses (Cerdà, 1998). Although the shrubs has been seen as a key vegetation cover in semiarid lands to control the soil and water losses (Cerdà and Doerr, 2007) little information is available about rainfall interception in Mediterranean shrub vegetation, due to technical difficulties to measure them in such small-sized vegetation (Belmonte Serrato and Romero Diaz, 1998). The aim of this work was to assess the influence of different Mediterranean shrubs (Retama sphaerocarpa, Colutea arborescens, Dorycnium pentaphyllum, Medicago strasseri, Pistacia Lentiscus and Quercus coccifera) on rainfall partitioning fluxes (interception losses, throughfall and stemflow) in semiarid environments. The experiment was carried out under natural rainfall conditions with live specimens during two years, with automatic measurement of rainfall partitioning fluxes. In order to assess the influence of biotic and abiotic factors on rainfall partitioning fluxes and their seasonal variation, twenty rainfall events, ten small-size events (P≤10 mm) and ten major events (P>10 mm), were selected. Great differences were observed among species, with interception losses varying between 10% for R. sphaerocarpa to greater than 36% for D. pentaphyllum and M. strasseri, and with stemflow percentages changing between less than 11% for D. pentaphyllum and M. strasseri and 20% for R. sphaerocarpa (Garcia-Estringana, 2011). Pistacia Lentiscus intercepted 21 % of the rainfall and Quercus coccifera 31 %. Species was the most important biotic factor, rainfall volume was the most significant abiotic factor. Stemflow percentages increased and interception losses percentages decreased as rainfall volume increased, both until a stable value reached when rainfall volume was greater than 10 mm. Stemflow and interception losses varied greatly in small events, consequently it is difficult to predict rainfall interception fluxes in semiarid regions, where small events are the most frequent ones. Rainfall volume events greater than 10 mm are much less frequent, but more rainfall is concentrated around the stem base, being during these events when species which used stemflow as an adaptive mechanism to aridity store water in deep soil layers. Stemflow reached their maximum values in autumn and winter, and their minimum values in summer, unlike interception losses, which were higher in summer, except for M. strasseri because it sheds all its leaves. Hydrologic impact of shrubs was very variable depending on the species, and its capacity to form dense communities. Therefore it makes this type of vegetation of great interest in the Mediterranean region, not only by the effect on soil protection (Garcia-Estringana et al., 2010), but also by the effect on hydrology and water availability in a region where water is a scarce resource and shrub vegetation is proliferating as a result of agricultural abandonment. Acknowledgements TThe research projects 07 M/0077/1998, 07 M/0023/2000 and RTA01-078-C2- 2, GL2008-02879/BTE, LEDDRA243857 and RECARE FP7 project 603498 supported this research. References: Belmonte Serrato, F., Romero Díaz, A. 1998. A simple technique for measuring rainfall interception by small shrub: "interception flow collection box. Hydrological Processes 12, 471-481. Cerdà, A. 1998. Relationship between climate and soil hydrological and erosional characteristics along climatic gradients in Mediterranean limestone areas. Geomorphology, 25, 123-134. Cerdà, A., Doerr, S.H. 2007. Soil wettability, runoff and erodibility of major dry-Mediterranean land use types on calcareous soils. Hydrological Processes, 21, 2325-2336. doi: 10.1016/j.catena.2008.03.010. Cerdà, A., Lasanta, A. 2005. Long-term erosional responses after fire in the Central Spanish Pyrenees: 1. Water and sediment yield. Catena, 60, 59-80. Garcia-Estringana, P. 2011. Efectos de diferentes tipos de vegetación mediterránea sobre la hidrología y la pérdida de suelo. Tesis Doctoral, Universidad de Alcalá, Facultad de Ciencias, pp. 170. Garcia-Estringana, P., Alonso-Blázquez, N., Marques, M.J., Bienes, R., Alegre, J. 2010. Direct and indirect effects of Mediterranean vegetation on runoff and soil loss. European Journal of Soil Science 61, 174-185. Izzo, M., Araujo, N., Aucelli, P. P. C., Maratea, A., and Sánchez, A. 2013. Land sensitivity to Desertification in the Dominican Republic: an adaptation of the ESA methodology. Land Degradation & Development, 24: 486- 498. DOI 10.1002/ldr.2241 Lasanta, A., Cerdà, A. 2005. Long-term erosional responses after fire in the Central Spanish Pyrenees: 2. Solute release. Catena, 60, 80-101 Miao, C. Y., Yang, L., Chen, X. H., Gao, Y. 2012. The vegetation cover dynamics (1982-2006) in different erosion regions of the Yellow River Basin, China. Land Degradation & Development, 23: 62- 71. DOI 10.1002/ldr.1050 Prokop, P., Poręba, G. J. 2012. Soil erosion associated with an upland farming system under population pressure in Northeast India. Land Degradation & Development, 23: 310- 321. DOI 10.1002/ldr.2147 Zema, D. A., Bingner, R. L., Denisi, P., Govers, G., Licciardello, F., Zimbone, S. M. 2012. Evaluation of runoff, peak flow and sediment yield for events simulated by the AnnAGNPS model in a belgian agricultural watershed. Land Degradation & Development, 23: 205- 215. DOI 10.1002/ldr.1068

Shrublands and Soil Erosion. An State-of-the-Art

NASA Astrophysics Data System (ADS)

García Estríngana, Pablo; Dunkerley, David; Cerdà, Artemi

2014-05-01

Shrublands and Soil Erosion. An State-of-the-Art Arid and semiarid regions occupy two-fifth of the continents (Reynolds et al., 2007). These regions are characterized by dry climatic conditions, recurrent droughts and a scant rainfall pattern with a marked seasonality and a high inter-annual variability which makes water to be a scant resource and vegetation to follow a high variability spatial distribution pattern (Breshears et al., 1998; Cecchi et al., 2006; Dunkerley, 2008). These conditions make these areas more sensitive to climate change (Rowell, 2005) and to land use change as a consequence of land abandonment (Poyatos et al., 2003; Delgado et al., 2010; García-Ruiz, 2010), increasing the risk of desertification (Puigdefábregas and Mendizabal, 1998; Geeson et al., 2002), in such a way that 65-70% of arid and semiarid areas are vulnerable to this degradation process (UNEP, 1991). Soil Erosion and Land Degradation are closely related to the changes in the vegetation cover (Zhao et al., 2013). Although other factors such as rainfall intensity or slope (Ziadat and Taimeh, 2013) the plant cover is the main factor that controls the soil erosion, controlling the infiltration and runoff generation (Cerdà, 1998a; Kargar Chigani et al., 2012; Haregeweyn, 2013). Soil erosion show non-sustainable rates under these regions, such as under Mediterranean conditions (Cerdà et al., 2010) and on agriculture land (Cerdà et al; 2007; 2009) due to climatic conditions, to parent material and to the roughed terrain (Romero Díaz et al., 2010). The traditional impact of grazing, of extremely intense fires, of ploughing and the widespread use of herbicides on agriculture, the increase of the road and railway embankments and the agricultural land abandonment cause vegetation removal. Canopy cover partitions rainfall reducing the amount of water reaching the soil and the kinetic energy of rainfall drops, protecting the soil against the impact of rainfall drops. Vegetation distribution controls the exposure of soils to rainfall drops affecting soil erosion (Cerdà, 1997a; Cammeraat et al., 2010; Kakembo et al., 2012). The lost of vegetation can trigger Desertification (Izzo et al., 2013) because soil erosion is highly dependent on the effective rainfall striking soil particles (Cerdà and Lasanta, 2005; Haile and Fetene; 2012; Miao et al., 2012, Prokop and Poręba, 2012). Shrubs are the most characteristic vegetation type in semiarid and arid ecosystems all over the world (Tomaselli, 1981; Kummerrow, 1989), typical of intermediate stages of most vegetation succession series, being the first in terms of dominant vegetation coverage, occupying 24% of drylands, followed by crop vegetation with 20% (Reynolds et al., 2007). Moreover, shrub vegetation covers the soil permanently, being able to adapt to very unfavourable conditions like droughts, frosts, non-fertile soils,… improving the soil quality due to their capacity to activate organic matter cycles supplying greater amounts of litter (Alegre et al., 2004). Shrubs have complex root systems, inducing changes in soil properties and increasing soil macroporosity (indirect effects) that increase infiltration reducing runoff and the soil loss (Garcia-Estringana et al., 2010). Shrubs improve the infiltration capacity of soils (Cerdà, 1997), even in the most difficult conditions (Marques et al., 2005), the water retention capacity (Ruiz Sinoga et al., 2010) and the runoff and sediment redistribution. Shrub vegetation has been seen as a key vegetation cover in semiarid lands to control the soil and water losses (Francis and Thornes, 1990; Barea et al., 1996; Romero Díaz, 2003; Cerdà and Doerr, 2007). But the majority of revegetation programmes in arid and semiarid regions still ignores the great potential of this type of vegetation. Romero Díaz et al. (2010) indicated that 99% of revegetation programmes carried out by public authorities in Spain used fast growing tree vegetation (Pinus sp. and Eucalyptus sp.) that grow faster in non-fertile soils resisting to isolation. But the introduction of these species is conducted using aggressive techniques like terracing, changing topography and making more vulnerable terrain to soil loss, with erosion rates one or two order of magnitude greater than other shrublands naturally recovered (Romero Díaz et al., 2010). In relation to tree vegetation shrubs cover the soil faster, being very efficient in reducing runoff and soil erosion (Kummerow, 1989; Haase et al., 2000), not being necessary aggressive techniques for revegetation operations. The land use is the key factor that determines the soil loss and the vegetation recovery which can contribute to reduce the soil and water losses. Land abandonment use to trigger an increase in soil erosion, but the vegetation recovery reduces the impact of the abandonment. The natural vegetation recovery is the most effective way to regenerate degraded soils although under arid and semiarid climatic conditions this process is delayed due to the water stress and soil degradation and revegetation programmes are carried out. A firm commitment for shrub vegetation is necessary for improving soil recovery in semiarid and arid lands. Acknowledgements The research projects 07 M/0077/1998, 07 M/0023/2000 and RTA01-078-C2- 2, GL2008-02879/BTE, LEDDRA243857 and RECARE FP7 project 603498 supported this research. References Alegre, J., Alonso-Blázquez, N., de Andrés, F., Tenorio, J.L., Ayerbe, L. 2004. Revegetation and reclamation of soils using wild leguminous shrubs in cold semiarid Mediterranean conditions: Litterfall and carbon and nitrogen returns under two aridity regimes. Plant and Soil 263, 203-112. Barea, J.M., Requena, N., Jimenez, I. 1996. A revegetation strategy based on the management of arbuscular mycorrhizae, Rhizobium and rhizobacteria for the reclamation of desertified Mediterranean shrubland ecosystems. In: Mycorrhization of Forest Plants under Arid and Semi-arid Conditions and Desertification Control in the Mediterranean, CIHEAM-IAMZ, Zaragoza, pp. 75-86. Breshears, D.D., Nyhan, J.W., Heil, C.E., Wilcox, B.P. 1998. Effects of woody plants on microclimate in a semiarid woodland: Soil temperature and evaporation in canopy and intercanopy patches. International Journal of Plant Sciences 159, 1010-1017. Cammeraat, E.L.H., Cerdà, A., Imeson, A.C. 2010. Ecohydrological adaptation of soils following land abandonment in a semi-arid environment. Ecohydrology 3, 421-430. Cecchi, G.A., Kröpfl, A.I., Villasuso, N.M., Distel, R.A. 2006. Stemflow and soil water redistribution in intact and disturbed plants of Larrea divaricata in southern Argentina. Arid Land Research and Management 20, 209-217. Cerdà, A. 1997. The effect of patchy distribution of Stipa tenacissima L. on runoff and erosion. Journal of Arid Environments 36, 37-51. Cerdà, A. 1998. Relationship between climate and soil hydrological and erosional characteristics along climatic gradients in Mediterranean limestone areas. Geomorphology, 25, 123-134. Cerdà, A., Imeson, A.C., Poesen, J., 2007. Soil Water Erosion in Rural Areas. Catena special issue 71, 191- 252. Cerdà, A., Flanagan, D.C., le Bissonnais, Y., Boardman, J., 2009. Soil Erosion and Agriculture. Soil and Tillage Research 106, 107-108. Cerdà, A., Hooke, J., Romero-Diaz, A., Montanarella, L., Lavee, H., 2010. Soil erosion on Mediterranean type-ecosystems. Land Degradation and Development 21, 71-74. Cerdà, A., Doerr, S.H. 2007. Soil wettability, runoff and erodibility of major dry-Mediterranean land use types on calcareous soils. Hydrological Processes, 21, 2325-2336. doi: 10.1016/j.catena.2008.03.010. Cerdà, A., Lasanta, A. 2005. Long-term erosional responses after fire in the Central Spanish Pyrenees: 1. Water and sediment yield. Catena, 60, 59-80. Delgado J, Llorens P, Nord G, Calder IR, Gallart F. 2010. Modelling the hydrological response of a Mediterranean medium-sized headwater basin subject to land cover change: the Cardener River basin (NE Spain). Journal of Hydrology 383: 125-134. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2009.07.024 Dunkerley, D. 2008. Intra-storm evaporation as a component of canopy interception loss in dryland shrubs: observations from Fowlers Gap, Australia. Hydrological Processes 22, 1985-1995. Francis, C., Thornes, J.B. 1990. Matorral: Erosion and reclamation. En: Albaladejo, J., Stocking,, M.A., Díaz, E. (Eds.), Degradación y regeneración del suelo en condiciones ambientales mediterráneas. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Murcia, pp. 87-116. Garcia-Estringana, P., Alonso-Blázquez, N., Marques, M.J., Bienes, R., Alegre, J. 2010. Direct and indirect effects of Mediterranean vegetation on runoff and soil loss. European Journal of Soil Science 61, 174-185. García-Ruiz, J.M. 2010. The effects of land uses on soil erosion in Spain: a review. Catena 81, 1-11. Geeson, N., Brandt, C.J., Thornes, J.B. 2002. Mediterranean desertification: a mosaic of processes and responses. John Wiley & Sons, LTD, 433 pp. Haase, P., Pugnaire, F.I., Clark, S.C., Incoll, L.D. 2000. Photosynthetic rate and canopy development in the drought-deciduous shrub Anthyllis cytisoides L. Journal of Arid Environments 46, 79-91. Haile, G.W., Fetene, M. 2012. Assessment of soil erosion hazard in Kilie catchment, East Shoa, Ethiopia. Land Degradation and Development 23, 293-306. Haregeweyn, N., Poesen, J., Verstraeten, G., Govers, G., de Vente, J., Nyssen, J., Deckers, J., and Moeyersons, J. 2013. Assessing the performance of a spatially distributed soil erosion and sediment delivery model (WATEM/ SEDEM in Northern Ethiopia. Land Degradation & Development, 24: 188- 204. DOI 10.1002/ldr.1121 Izzo, M., Araujo, N., Aucelli, P. P. C., Maratea, A., and Sánchez, A. 2013. Land sensitivity to Desertification in the Dominican Republic: an adaptation of the ESA methodology. Land Degradation & Development, 24: 486-498. DOI 10.1002/ldr.2241 Kakembo, V., Ndlela, S., and Cammeraat, E. 2012. Trends in vegetation patchiness loss and implications for landscape function: the case of Pteronia incana invasion in the Eastern Cape Province, South Africa. Land Degradation & Development, 23: 548- 556. DOI 10.1002/ldr.2175 Kargar Chigani, H., Khajeddin, S. J. and Karimzadeh, H. R. 2012. Soil relationships of three arid land plant species and their use in rehabilitating degraded sites. Land Degradation & Development, 23: 92- 101. DOI 10.1002/ldr.1057 Kummerrow, J. 1989. Structural aspects of shrubs in Mediterranean type plant communities. In: Bellot, J. (Ed.), Jornadas Sobre las Bases Ecológicas para la Gestión de Ecosistemas Terrestres. Options Méditerranéens. Série Séminaires. CIHEAM IAMZ, Zaragoza, Vol. 3, pp. 5-11. Marques, M.J., Jiménez, L., Pérez-Rodríguez, R., García-Ormaechea, S., Bienes, R. 2005. Reducing water erosion in a gypsic soil by combined use of organic amendment and shrub revegetation. Land Degradation and Development 16, 339-350. Miao, C. Y., Yang, L., Chen, X. H., Gao, Y. 2012. The vegetation cover dynamics (1982-2006) in different erosion regions of the Yellow River Basin, China. Land Degradation & Development, 23: 62- 71. DOI 10.1002/ldr.1050 Poyatos R, Llorens P, Piñol J, Rubio C. 2008. Response of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and pubescent oak (Quercus pubescens Willd.) to soil and atmospheric water deficits under Mediterranean mountain climate. Annals of Forest Science 65: 306/301-306/313. DOI: 10.1051/forest:2008003 Prokop, P., Poręba, G. J. 2012. Soil erosion associated with an upland farming system under population pressure in Northeast India. Land Degradation & Development, 23: 310- 321. DOI 10.1002/ldr.2147 Puigdefábregas, J., Mendizábal, T. 1998. Perspectives on desertification: western Mediterranean. Journal of Arid Environments 39, 209-224. Reynolds, J.F., Maestre, F.T., Kemp, P.R., Stafford-Smith, D.M., Lambin, E. 2007. Natural and human dimensions of land degradation in drylands: causes and consequences. In: Canadell, J.G., Pataki, D.E., Pitelka. L.F. (Eds.) Terrestrial Ecosystems in a Changing World, Global Change - The IGBP Series, pp. 247-259. Romero Díaz, A. 2003 Influencia de la litología en las consecuencias del abandono de tierras de cultivo en medio Mediterráneos semiáridos. Papeles de Geografía 38, 151-165. Romero Díaz, A., Belmonte Serrato, F., Ruiz-Sinoga, J.D. 2010. The geomorphic impact of afforestations on soil erosion in Southeast Spain. Land Degradation and Development 21, 188-195.Rowell, 2005 Ruiz Sinoga, J.D., Romero Díaz, A., Ferre Bueno, E., Martínez Murillo, J.F. 2010. The role of soil surface conditions in regulating runoff and erosion processes on a metamorphic hillslope (Southern Spain). Soil surface conditions, runoff and erosion in Southern Spain. Catena 80, 131-139. Tomaselli, R. 1981. Main physiognomic types and geographic distribution of shrub systems related to Mediterranean climates. In: di Castri, F., Goodall, D.W., Specht, R. (Eds.), Ecosystems of the world: Mediterranean-type shrublands. Elsevier, Amsterdam, Netherlands, pp. 95-106. UNEP. 1991. Status of Desertification and Implementation of the United Nations Plan of Action to Combat Desertification. United Nations Environment Programme (UNEP). Nairobi. Zhao, G., Mu, X., Wen, Z., Wang, F., and Gao, P. 2013. Soil erosion, conservation, and Eco-environment changes in the Loess Plateau of China. Land Degradation & Development, 24: 499- 510. DOI 10.1002/ldr.2246 Ziadat, F. M., and Taimeh, A. Y. 2013. Effect of rainfall intensity, slope and land use and antecedent soil moisture on soil erosion in an arid environment. Land Degradation & Development, 24: 582- 590. DOI 10.1002/ldr.2239

Reproductive and some peri-natal variables in a mixed breed beef cattle herd.

PubMed

Ponzoni, R W; Gifford, D R

1994-01-12

Calving success (CS), days to calving (DC), birth weight (BW) and calving ease (CE) were studied in a mixed breed (Hereford, Jersey × Hereford and Simmental × Hereford) beef cattle herd. DC was not normally distributed and a number of transformations failed in normalising it. Repeatabilities were estimated by analysis of variance. Inclusion (or exclusion) of non calvers and the transformations studied had little effect on the repeatability of DC, which ranged from 0.10 to 0.12. The repeatabilities for CS, BW and CE were 0.08, 0.26 and 0.03, respectively. The residual correlations of CS with DC and functions of DC were high (-0.68 or greater), whereas the correlations among DC and functions of DC were close to one. The correlations of DC with BW and CE varied little with the transformation applied to DC, ranging from 0.26 to 0.28 and 0.10 to 0.12, respectively. The correlation between BW and CE was 0.06. The study points to a number of problems associated with the use of DC as a reproductive variable in beef cattle. It is concluded that although DC is currently a useful field reproductive variable, the search for appropriate female reproductive traits should continue. ZUSAMMENFASSUNG: Reproduktions- und Perinatal-Variable in einer gemischtrassigen Fleisch-Rinderherde Abkalbeerfolg (CS), Tage bis Abkalbung (DC), Geburtsgewicht (BW) und Kalbeleichtigkeit (CE) wurden in einer gemischtrassigen (Hereford, Jersey × Hereford und Simmental × Hereford) Mutterkuhherde untersucht. DC waren nicht normalverteilt und konnte auch durch eine Reihe von Transformationen nicht normalisiert werden. Wiederholbarkeiten wurden mit Varianzanalyse geschätzt. Berücksichtigung (oder Nichtberücksichtigung) von Nichtkalbungen und die Transformationen hatten wenig Wirkung auf Wiederholbarkeit von DC, die zwischen 0,10 und 0,12 war. Wiederholbarkeiten für CS, BW und CE waren 0,08, 0,26 und 0,03. Die Restkorrelation von CS mit DC und Funktionen von DC waren hoch (- 0,68 oder stärker), während Korrelationen zwischen DC und Funktionen von DC auch nahe 1 waren. Die Korrelationen von DC mit BW und CE schwankten wenig nach den verschiedenen Transformationen und bewegten sich zwischen 0,26 und 0,28 sowie 0,10 und 0,12. Die Korrelation zwischen BW und CE war 0,06. Die Untersuchung weist auf eine Reihe von Problemen, die sich durch die Verwendung von DC als Reproduktionsvariable von Fleischrindern ergeben. Es wird der Schluß gezogen, daß DC derzeit zwar nützliche Information für die Praxis ist, daß aber das Suchen nach wissenschaftlich angemessenen weiblichen Reproduktionsmerkmalen fortgesetzt werden sollte. RESUMEN: Variables reproductivas y peri-natales en un rodeo de vacunos de carne de varias razas Las variables éxito al parto (CS), dias al parto (DC), peso al nacer (BW) y facilidad de parto (CE) se estudiaron en un rodeo de vacunos de carne compuesto de varias razas (Hereford, Jersey × Hereford y Simmental × Hereford). DC no estaba normalmente distribuida y una serie de transformaciones ensayadas fracasaron en normalizar esta variable. Las repetibilidades se estimaron por análisis de variancia. La inclusión (o exclusión) de las vacas falladas (no paridas) del análisis y las transformaciones estudiadas tuvieron poco efecto en la repetibilidad de DC, que varió de 0.10 a 0.12. Las repetibilidades de CS, BW y CE fueron 0.08, 0.26 y 0.03, respectivamente. Las correlaciones residuales de CS con DC y con funciones de DC fueron altas (valor absoluto 0.68 o mayor), mientras que las correlaciones entre DC y funciones de DC fueron cerca de uno. Las correlaciones de DC con BW y CE variaron poco con la transformación aplicada a DC, yendo (en valor absoluto) de 0.26 a 0.28 y 0.10 a 0.12, respectivamente. La correlación entre BW y CE fue de 0.06. El estudio apunta a una serie de problemas asociados con el uso de DC como variable reproductiva en vacunos de carne. Se concluye que aunque DC es actualmente una útil variable reproductiva de campo, la búsqueda de rasgos reproductivos de la hembra a ser incluídos en esquemas de evaluación genética de vacunos de carne debe continuar. 1994 Blackwell Verlag GmbH.

Hydrological Dynamics In High Mountain Catchment Areas of Central Norway

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Löffler, Jörg; Rößler, Ole

Large-scaled landscape structure is regarded as a mosaic of ecotopes where process dynamics of water and energy fluxes are analysed due to its effects on ecosystem functioning. The investigations have been carried out in the continental most Vågå/Oppland high mountains in central Norway since 1994 (LÖFFLER &WUNDRAM 1999, 2000, 2001). Additionally, comparable investigations started in 2000 dealing with the oceanic high mountain landscapes on same latitudes (LÖFFLER et al. 2001). The theoretical and methodological framework of the project is given by the Landscape-Ecological Complex Analysis (MOSIMANN 1984, 1985) and its variations due to technical and principle methodical challenges in this high mountain landscape (KÖHLER et al. 1994, LÖFFLER 1998). The aim of the project is to characterize high mountain ecosystem structure, functioning and dynamics within small catchment areas, that are chosen in two different altitudinal belts each in the eastern continental and the western oceanic region of central Norway. In the frame of this research project hydrological and meteorological measurements on ground water, percolation and soil moisture dynamics as well as on evaporation, air humidity and air-, surface- and soil-temperatures have been conducted. On the basis of large-scaled landscape-ecological mappings (LÖFFLER 1997) one basic meteorological station and several major data logger run stations have been installed in representative sites of each two catchment areas in the low and mid alpine belts of the investigation regions ( JUNGet al. 1997, LÖFFLER &WUNDRAM 1997). Moreover, spatial differentiations of groundwater level, soil moisture and temperature profiles have been investigated by means of hand held measurements at different times of the day, during different climatic situations and different seasons. Daily and annual air-, surface- and soil-temperature dynamics are demonstrated by means of thermoisopleth-diagrams for different types of ecotopes of the different altitudinal belts. The local differences of temperature dynamics are illustrated in a map as an example of the low alpine altitudinal belt showing a 4-dimensional characterization (in space and time) of high mountain ecosystem functioning. Hydrological aspects derived from those results are presented showing the large- scaled hydrological dynamics of high mountain catchment basins in central Norway. The results of the process analysis of hydrological dynamics in the central Norwegian high mountains are discussed within the frame of investigations on altitudinal changes of mountain ecosystem structure and functioning (LÖFFLER &WUNDRAM [in print]). The poster illustrates the theoretical and methodological conception, methods and techniques, examples from complex data material as well as general outcomes of the project (RÖßLER [in prep.]. JUNG, G., J. LÖFFLER &D. WUNDRAM (1997): Untersuchungen zur Struktur, Funktion und Dynamik mittelnorwegischer Hochgebirgsökosysteme. Forschungsansatz. Oldenburger Geoökologisches Kolloquium 3: 4-36. Oldenburg. KÖHLER, B., J. LÖFFLER &D. WUNDRAM (1994): Probleme der kleinräumigen Geoökovarianz im mittelnorwegischen Gebirge. Norsk geogr. Tidsskr. 48: 99- 111. LÖFFLER, J. (1997): Großmaßstäbige geoökologische Kartierungen in den Höhenstufen des mittelnorwegischen Gebirges. NORDEN 12: 205-228. Bremen. LÖFFLER, J. (1998): Geoökologische Untersuchungen zur Struktur mittelnorwegischer Hochgebirgsökosysteme. Oldenburger Geoökologische Studien 1. Oldenburg. LÖFFLER, J., O.-D. FINCH, J. NAUJOK &R. PAPE (2001): Möglichkeiten der Integration zoologischer Aspekte in die landschaftsökologische Untersuchung von Hochgebirgen. Methodendiskussion am Beispiel ökologischer Prozesssysteme und Biozönosen. Naturschutz u. Landschaftsplanung 33 (11): 351-357. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (1997): Klimatische Phänomene in mittelnorwegischen Hochgebirgslandschaften und ihre ökosystemare Bedeutung. Oldenburger Geoökologisches Kolloquium 3: 37-86. Oldenburg. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (1999): Kleinräumige Klimavarianz im mittelnorwegischen Hochgebirgsraum Vågå/Oppland. NORDEN 13: 267 -276. Bremen. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (2000) : Temperature Dynamics of Ecotopes in small Catchment Areas. In: C. BEIERKUHNLEIN et al. (Hrsg.): Zukunft mitteleuropäischer Kulturlandschaft. Analyse - Planung - Management. Tagungsband mit Kurzfassungen der Beiträge zur 1. Jahrestagung der IALE- Region Deutschland: 76, Nürtingen. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (2001): Räumliche und zeitliche Differenzierung des Temperaturhaushalts von Hochgebirgsökosystemen. NORDEN 14: 85 -102. Bremen. LÖFFLER, J. &D. WUNDRAM (in print): Geoökologische Untersuchungen zur Prozessdynamik mittelnorwegischer Hochgebirgsökosysteme. Oldenburger Geoökologische Studien 2. Oldenburg. MOSIMANN, T. (1984): Landschaftsökologische Komplexanalyse. Wiesbaden. MOSIMANN, T. (1985): Untersuchungen zur Funktion subarktischer und alpiner Geoökosysteme (Finnmark [Norwegen] und Schweizer Alpen). Physiogeographica 7. Basel. RÖßLER, O. (in prep.): Modelling the Water Balance of Central Norwegian High Mountain Ecosystems. University of Oldenburg.

The effects of training in time-limited dynamic psychotherapy: changes in therapeutic outcome.

PubMed

Bein, E; Anderson, T; Strupp, H; Henry, W; Schacht, T; Binder, J; Butler, S

2000-02-01

The present study explored the effects on therapeutic outcomes of training therapists in brief manualized therapy. As part of the Vanderbilt II project, each of 16 therapists (8 psychiatrists and 8 clinical psychologists) treated 2 moderately disturbed adult patients using his or her customary short-term treatment methods; they then received a year of training in a manualized form of brief dynamic therapy, Time-Limited Dynamic Psychotherapy (TLDP); finally, they administered TLDP to 2 additional patients. It was hypothesized that training would result in improved outcomes generally and that differentially greater improvement would be seen in patients commonly considered less suitable for brief dynamic therapy. Outcome data obtained at termination failed to support either hypothesis. Measurements of interpersonal dependency obtained at a one-year follow-up were consistent with the first hypothesis, but the follow-up data were inconsistent with the second. A systematic review of the 32 posttraining cases suggested that the majority of the therapists had not achieved basic competence at TLDP. Die hier beschriebene Studie untersucht die Wirkungen eines Trainings in manualisierter Kurzzeitherapie auf das Therapierergebnis. Als Teil des Vanderbilt II Projektes behandelten jeweils 16 Therapeuten (8 Psychiater und 8 klinische Psychologen) zwei mittelgradig beeinrächtigte erwachsene Patienten mit den ihnen vertrauten Kurzzeitbehandlungsmethoden. Danach wurden sie über ein Jahr in einer manualisierten Form psychodynamischer Kurzzeittherapie ausgebildet und wandten diese Therapie auf zwei weitere Patienten an. Es wurde angenommen, dass die Ausbildung in besseren Ergebnisdaten, die bei Ende der Therapie erhoben wurden, konnten diese Hypothese nicht bestätigen. Maße für die interpersonale Abhängigkeit zu einem Einjahreskatamnesezeitpunkt waren mit der ersten Hypothese konform, aber inkonsistent mit der zweiten. Eine systematische Untersuchung der 32 nach der Ausbildung behandelten Fälle legt nahe, dass die Mehrzahl der Therapeuten keine grundlegende Kompetenz in zeitlich limitierter dynamischer Psychotherapie erworben hatte. Cette éude explore les effets sur les résultats thérapeutiques de la formation des thérapeutes dans une thérapie brève, manualissée. Dans le cadre du projet Vanderbilt II, chacun des 16 thérapeutes (8 psychiatrs et 8 psychologues cliniciens) a traité deux patients adultes modérément perturbés, chacun par sa méthode habituelle de thérapie brève; ensuite ils ont reçu une formation d'une année dans une méthode manualisée de thérapie brève, la Psychothérapie Dynamique Limitée dans le Temps (TLDP); pour finir, ils ont appliqué la TLDP à de meilleurs résultats en général, et qu'une amélioration comparativement plus importante sera observée chez des patients habituellement considérés comme moins adaptés à une thérapie dynamique brè. Les résultats obtenus à la terminaison n'ont pu confirmer aucune de ces hypothèses. Des mesures de la dépendance interpersonnelle une année après étaient consistantes avec la première hypothèse, mais les données catamnestiques étaient inconsistantes avec la deuxième. Une revue systématique des 32 cas après formation a suggéré que la majorité des thérapeutes n'avait pas acquis une compétence de base en TLDP. Este estudio exploró la efectividad del entrenamiento de terapeutas en una terapia breve manualizada. Como parte del proyecto Vanderbilt II, dieciséis terapeutas (ocho psiquiatras y ocho psicólogos clínicos) trataron dos pacientes adultos mooderadamente perturbados con sus métodos habituales de tratamiento a corto plazo. Estos terapeutas recibieron luego un año de entrenamiento en terapia dinámica breve manualizada que se Ilamó Psicoterapia Dinámica de Tiempo limitado (TLDP). Finalmente, administraron esta TLDP a dos pacientes más. La hipótesis fue que el entrenamiento ilevaría, en general, a resultados mejores y que habría mayor mejoramiento en pacientes menos aptos para una terapia dinámica breve. Los resultados a la terminación no apoyaron ninguna de las dos hipótesis. Las mediciones de dependencia interpersonal al año de seguimiento resultaron consistentes con la primera hipótesis, mientras que los resultados de seguimiento fueron inconsistentes con la segunda. Una revisión sistemática de los treinta y dos casos luego del entrenamiento sugiere que la mayoría de los terapeutas no había l.

Developing a Science-based River Basin Management Plan for the Kharaa River Basin, Mongolia

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Karthe, Daniel

2013-04-01

The Kharaa River Basin (KRB), which is located north of Mongolia's capital Ulaanbaatar and south of Lake Baikal, was chosen as a model region for the development and implementation of an integrated water resources management consisting of a monitoring concept, technical measures and a capacity development program (Karthe et al. 2012a). The basin of the Kharaa River covers an area of 14534 km² that is partly mountaineous and largely covered by taiga and steppe. At its outlet, the 362 km Kharaa River has a mean long-term annual discharge of 12.1 m³/s (MoMo Consortium 2009). A highly continental climate results in limited water resources, and rising water consumption coupled with the effects of climate and land use change may in the future exacerbate this water scarcity (Malsy et al. 2012; Karthe et al. 2013). Whereas the environment in the upper part of the catchment is in a relatively pristine state, the mid- and downstream sections of the river are characterized by nearby industry, mining activities and intensive agriculture (Menzel et al. 2011), resulting in declining water quality and ultimately a degradation of aquatic ecosystems (Hofmann et al. 2010; Hartwig et al. 2012). Moreover, it is a problem for the supply of major cities like Darkhan which largely rely on alluvial aquifers containing shallow-depth groundwater (Mun et al. 2008). Currently, there are alarming signs of water quality deterioration. With regard to water provision, a major problem is the poor state of distribution infrastructures which were often built in the 1960s and 70s (Scharaw & Westerhoff 2011). Rather little is currently known about the water quality supplied to end users; the latter is even more dubious in the city's informal ger districts (Karthe et al. 2012b). One important goal of the research and development project "Integrated Water Resources Management in Central Asia: Model Region Mongolia" lies in the implementation of a holistic concept for water resources monitoring and management. In the past, shared and unclear responsibilities, a spatial mismatch between administrative and river basin boundaries, the lack of relevant information, financial resources and implementation capacity resulted in an uncoordinated and partially uncontrolled exploitation of water resources (Livingstone et al. 2009; Horlemann et al. 2012). The recent decision of the Mongolian government to develop river basin management plans and to provide for their implementation through river basin councils and administrations, and the comparatively good data availability resulting from the R&D project, resulted in the decision to jointly develop a science-based river basin management plan for the KRB as a model region for other river basins of the country. References: Hartwig, M.; Theuring, P.; Rode, M. & Borchardt, D. (2012): Suspended sediments in the Kharaa River catchment (Mongolia) and its impact on hyporheic zone functions. Environmental Earth Sciences 65(5):1535-1546. Hofmann, J.; Venohr, M.; Behrendt, H. & Opitz, D. (2010): Integrated Water Resources Management in Central Asia: Nutrient and heavy metal emissions and their relevance for the Kharaa River Basin, Mongolia. Water Science and Technology 62(2):353-363. Horlemann, L. & Dombrowsky, I. (2012): Institutionalising IWRM in developing and transition countries: the case of Mongolia. Environmental Earth Sciences 65(5):1547-1559. Karthe, D.; Borchardt, D. & Hufert, F. (2012a): Implementing IWRM: Experiences from a Central Asian Model Region. In: Pandya, A.B. (Ed.) (2012): India Water Week 2012. Water, Energy and Food Security: Call for Solutions, Part A3, pp. 1-15. Delhi: Ministry of Water Resources, Government of India. Karthe, D.; Sigel, K.; Scharaw, B. et al. (2012b): Towards an integrated concept for monitoring and improvements in water supply, sanitation and hygiene (WASH) in urban Mongolia. Water & Risk 20:1-5. Karthe, D.; Malsy, M.; Kopp, B. & Minderlein, S. (2013): Assessing Water Availibility and its Drivers in the Context of an Integrated Water Resources Management (IWRM): A Case Study from the Kharaa River Basin, Mongolia. GeoÖko (submitted). Livingstone, A.J.; Erdenechimeg, C. & Oyunsuvd, A. (2009): Needs assessment on institutional capacity for water governance in Mongolia. Ulaan Baatar: Government of Mongolia & UNDP Mongolia. Malsy, M.; aus der Beek, T.; Eisner, S. & Flörke, M. (2012): Climate Change impacts on Central Asian water resources. Advances in Geosciences 32:77-83. Menzel, L.; Hofmann, J. & Ibisch, R. (2011): Untersuchung von Wasser- und Stoffflüssen als Grundlage für ein Integriertes Wasserressourcen - Management im Kharaa-Einzugsgebiet (Mongolei). Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 55(2):88-103. MoMo Consortium (2009): Integrated Water Resources Management for Central Asia: Model Region Mongolia (MoMo). Case Study in the Kharaa River Basin. Final Project Report. Mun, Y.; Ko, I.H.; Janchivdorj, L. et al. (2008): Integrated Water Management Model on the Selenge River Basin: Status Survey and Investigation (Phase I). Seoul: KEI Publications. Scharaw, B. & T. Westerhoff (2011): A Leak Detection in Drinking Water Distribution Network of Darkhan in Framework of the Project Integrated Water Resources Management in Central Asia, Model Region Mongolia. Proceedings of the IWA 1st Central Asian Regional Young and Senior Water Professionals Conference, Almaty/Kazakhstan, pp. 275-282.

Link between Miocene compression of Lower Austroalpine Rust Range and subsidence of neighboring Eisenstadt Basin: Results from high-resolution geophysics at the Oslip section (Northern Burgenland, Austria)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Häusler, Hermann; Scheibz, Jürgen; Chwatal, Werner; Kohlbeck, Franz

2014-05-01

The Eisenstadt Basin is the Austrian sub basin of the Neogene Eisenstadt-Sopron Basin, which is surrounded by mountain chains belonging to the Lower Austroalpine. The Rust Range is composed of crystalline overlain by Neogene formations, mainly fluvial Rust Formation of Karpatian age passing into marine Leitha Limestone of Middle Badenian age. Neogene of the Eisenstadt Basin comprises deposits of Karpatian to Pannonian age, which are characterized by deposits of fluvial, shallow marine, deeper marine and lacustrine environment with rapid facies changes at short distances complicating the interpretation of geophysical profiles. The geophysical profile measured east of Oslip (Scheibz, 2010) crosses the eastern margin of the Eisenstadt Basin, which is bordered by the north-south trending Rust Range. Application of complementary geophysical methods enables a profound interpretation of subsurface structures correlating different geophysical properties for the geologic interpretation. To obtain a full high-resolution image from a few meters down to a maximum of 350 m in depth electrical resistivity tomography (ERT), seismics and gravimetry were applied, and for topographical correction all data points were geodetically surveyed. The listric St. Margarethen Fault separates the Neogene of the Eisenstadt Basin from the crystalline basement of the Rust Range. West of this fault the seismic section clearly reveals reflectors, which we interpret as eastward dipping and eastward thickening beds of Miocene age. East of this fault a basal reflector above the crystalline basement images an open fold structure which domes up towards the crest of the Rust Range. Based on very detailed biostratigraphic investigations and our recent findings from geophysical campaigns we interpret the development of the Eisenstadt Basin in front of the Rust Range as follows (1-7): 1) In Karpatian times fluvial Rust Formation was deposited along the Lower Austroalpine of the Northern Burgenland. 2) During Middle Badenian times shallow-marine Leitha Limestone was deposited along islands and atolls of the crystalline basement, and clastic sedimentation of the Eisenstadt Basin comprised both fine clastic marine and coarse clastic fluvial deposits. 3) Since Leitha Formation on top of the Rust Range is of Middle Badenian age, the base of which is located at an altitude of 200 meter above sea level, and limestone beds equivalent in age crop out at the eastern and western side of the Range at an altitude of 130 meter, we conclude epirogenetic uplift of Rust Range, which took place after Middle Badenian times. 4) The uplifted Rust Range was sealed by deposits of Upper Sarmatian age at its western side near St. Margarethen and at its eastern side north of Oggau. 5) Updoming of the Rust Range of at least 70 meters caused open fold structures in the Lower Miocene succession as measured along the Oslip road-section, openly folded limestone beds of Middle Badenian age east of St. Margarethen (Fuchs, 1965; Sauer et al., 1992) as well as eastward tilted successions of Badenian age, the fault tectonics of which was interpreted as reverse drag associated with deformation bands in the footwall of a normal fault in the Oslip sandpit by Spahić et al. (2011). 6) The exploration well Zillingtal 1 in the western Eisenstadt Basin down to a depth of 1415 m proofed 1150 m thick deposits of Badenian age overlain by approximately 200 m thick deposits of Sarmatian age (Häusler, in press). Consequently subsidence of the Eisenstadt Basin coevalled the short period of updoming and openly folding of the Rust Range during Upper Badenian to Lower Sarmatian times. 7) Ongoing subsidence of the Eisenstadt Basin along the listric fault in front of the uplifted Rust Range until Middle Pannonian times resulted in growth strata dipping to the east and fault drags indicating a hanging-wall syncline. Fuchs, W. (1965): Geologie des Ruster Berglandes (Burgenland). - Jahrbuch der Geologischen Bundesanstalt, 108, 155-194, 3 Abb., 2 Taf., Wien. Häusler, H. (ed.): Geologische Karte der Republik Österreich 1:50.000, Erläuterungen zur Geologischen Karte 77 Eisenstadt, (Geologische Bundesanstalt), Wien (in press). Sauer, R., Seifert, P. and Wessely, G. (1992): Part II: Excursions. - Mitteilungen der Österreichischen Geologischen Gesellschaft, 85, 97-239, 154 Abb., Wien. Scheibz, J. (2010): Geologisch-geophysikalische Untersuchung postmiozäner Strukturen zwischen Leithagebirge und Ruster Höhenzug (Nördliches Burgenland). - Unveröffentlichte Dissertation, Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie der Universität Wien, 173 S., 94 Abb., 3 Tab., (Department für Umweltgeowissenschaften), Wien. Spahić, D., Exner, U., Behm, M., Grasemann, B., Haring, A. and Pretsch, H. (2011): Listric versus planar normal fault geometry: an example from the Eisenstadt-Sopron Basin (E Austria). - International Journal of Earth Sciences (Geologische Rundschau), 100, 1685-1695, 7 fig.

Robust boosting via convex optimization

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Rätsch, Gunnar

2001-12-01

In this work we consider statistical learning problems. A learning machine aims to extract information from a set of training examples such that it is able to predict the associated label on unseen examples. We consider the case where the resulting classification or regression rule is a combination of simple rules - also called base hypotheses. The so-called boosting algorithms iteratively find a weighted linear combination of base hypotheses that predict well on unseen data. We address the following issues: o The statistical learning theory framework for analyzing boosting methods. We study learning theoretic guarantees on the prediction performance on unseen examples. Recently, large margin classification techniques emerged as a practical result of the theory of generalization, in particular Boosting and Support Vector Machines. A large margin implies a good generalization performance. Hence, we analyze how large the margins in boosting are and find an improved algorithm that is able to generate the maximum margin solution. o How can boosting methods be related to mathematical optimization techniques? To analyze the properties of the resulting classification or regression rule, it is of high importance to understand whether and under which conditions boosting converges. We show that boosting can be used to solve large scale constrained optimization problems, whose solutions are well characterizable. To show this, we relate boosting methods to methods known from mathematical optimization, and derive convergence guarantees for a quite general family of boosting algorithms. o How to make Boosting noise robust? One of the problems of current boosting techniques is that they are sensitive to noise in the training sample. In order to make boosting robust, we transfer the soft margin idea from support vector learning to boosting. We develop theoretically motivated regularized algorithms that exhibit a high noise robustness. o How to adapt boosting to regression problems? Boosting methods are originally designed for classification problems. To extend the boosting idea to regression problems, we use the previous convergence results and relations to semi-infinite programming to design boosting-like algorithms for regression problems. We show that these leveraging algorithms have desirable theoretical and practical properties. o Can boosting techniques be useful in practice? The presented theoretical results are guided by simulation results either to illustrate properties of the proposed algorithms or to show that they work well in practice. We report on successful applications in a non-intrusive power monitoring system, chaotic time series analysis and a drug discovery process. --- Anmerkung: Der Autor ist Träger des von der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Potsdam vergebenen Michelson-Preises für die beste Promotion des Jahres 2001/2002. In dieser Arbeit werden statistische Lernprobleme betrachtet. Lernmaschinen extrahieren Informationen aus einer gegebenen Menge von Trainingsmustern, so daß sie in der Lage sind, Eigenschaften von bisher ungesehenen Mustern - z.B. eine Klassenzugehörigkeit - vorherzusagen. Wir betrachten den Fall, bei dem die resultierende Klassifikations- oder Regressionsregel aus einfachen Regeln - den Basishypothesen - zusammengesetzt ist. Die sogenannten Boosting Algorithmen erzeugen iterativ eine gewichtete Summe von Basishypothesen, die gut auf ungesehenen Mustern vorhersagen. Die Arbeit behandelt folgende Sachverhalte: o Die zur Analyse von Boosting-Methoden geeignete Statistische Lerntheorie. Wir studieren lerntheoretische Garantien zur Abschätzung der Vorhersagequalität auf ungesehenen Mustern. Kürzlich haben sich sogenannte Klassifikationstechniken mit großem Margin als ein praktisches Ergebnis dieser Theorie herausgestellt - insbesondere Boosting und Support-Vektor-Maschinen. Ein großer Margin impliziert eine hohe Vorhersagequalität der Entscheidungsregel. Deshalb wird analysiert, wie groß der Margin bei Boosting ist und ein verbesserter Algorithmus vorgeschlagen, der effizient Regeln mit maximalem Margin erzeugt. o Was ist der Zusammenhang von Boosting und Techniken der konvexen Optimierung? Um die Eigenschaften der entstehenden Klassifikations- oder Regressionsregeln zu analysieren, ist es sehr wichtig zu verstehen, ob und unter welchen Bedingungen iterative Algorithmen wie Boosting konvergieren. Wir zeigen, daß solche Algorithmen benutzt werden koennen, um sehr große Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen zu lösen, deren Lösung sich gut charakterisieren laesst. Dazu werden Verbindungen zum Wissenschaftsgebiet der konvexen Optimierung aufgezeigt und ausgenutzt, um Konvergenzgarantien für eine große Familie von Boosting-ähnlichen Algorithmen zu geben. o Kann man Boosting robust gegenüber Meßfehlern und Ausreissern in den Daten machen? Ein Problem bisheriger Boosting-Methoden ist die relativ hohe Sensitivität gegenüber Messungenauigkeiten und Meßfehlern in der Trainingsdatenmenge. Um dieses Problem zu beheben, wird die sogenannte 'Soft-Margin' Idee, die beim Support-Vector Lernen schon benutzt wird, auf Boosting übertragen. Das führt zu theoretisch gut motivierten, regularisierten Algorithmen, die ein hohes Maß an Robustheit aufweisen. o Wie kann man die Anwendbarkeit von Boosting auf Regressionsprobleme erweitern? Boosting-Methoden wurden ursprünglich für Klassifikationsprobleme entwickelt. Um die Anwendbarkeit auf Regressionsprobleme zu erweitern, werden die vorherigen Konvergenzresultate benutzt und neue Boosting-ähnliche Algorithmen zur Regression entwickelt. Wir zeigen, daß diese Algorithmen gute theoretische und praktische Eigenschaften haben. o Ist Boosting praktisch anwendbar? Die dargestellten theoretischen Ergebnisse werden begleitet von Simulationsergebnissen, entweder, um bestimmte Eigenschaften von Algorithmen zu illustrieren, oder um zu zeigen, daß sie in der Praxis tatsächlich gut funktionieren und direkt einsetzbar sind. Die praktische Relevanz der entwickelten Methoden wird in der Analyse chaotischer Zeitreihen und durch industrielle Anwendungen wie ein Stromverbrauch-Überwachungssystem und bei der Entwicklung neuer Medikamente illustriert.

IMP3 can predict aggressive behaviour of lung adenocarcinoma

PubMed Central

2012-01-01

Background Lung cancer most often presents as an inoperable tumour and the diagnosis is usually performed on a small biopsy/cytology specimen. In the group of non small cell lung cancer - not otherwise specified, adenocarcinoma phenotype can be determined immunohistochemically using TTF-1 and Napsin A. Expression of oncofetal protein IMP3 in human cancer is associated with poor differentiation and aggressive behaviour. In the present study expression of IMP3 was correlated with expression of TTF-1 and Napsin A, histological subtype and clinical stage of lung adenocarcinoma. We were interested whether distant metastases are associated with IMP3 overexpression, regardless of the histologic subtype of adenocarcinoma. Methods In retrospective study, consecutive series of 105 patients with advanced lung adenocarcinoma diagnosed from 2006 to 2009 in Clinical Hospital Center Split, Croatia, were analysed. Clinical data were collected from the Pulmology Department and time of death from the Mortality Registry. Paraffin blocks of bronchoscopic biopsies were collected from the Institute of Pathology and 15 cases excluded from the analysis due to insufficient material. Expression of IMP3, Napsin A and TTF-1 were analysed by indirect enzyme immunohistochemistry. Statistical analysis was performed and P values less than 0.05 considered significant. Results Of 90 patients, 71 (78%) were males and 19 (22%) females. Median age for males was 61.5 years (min-max 43–83) and for females 61 years (min-max 44–86). Pleural effusion was found in 15 (16.6%) and distant metastases in 45 (50%) cases. According to histological subtypes, there were 34 acinar, 2 lepidic, 2 papillary and 52 solid subtypes. IMP3 overexpression was found in 63 cases (70%) and was correlated with solid subtype (P = 0.002) and negative/weak Napsin A expression (P = 0.004). Strong Napsin A expression correlated with TTF-1 expression (P = 0.003) and lower histological grades (P = 0.031). Patients with IMP3 overexpression more often had distant metastases than patients with negative IMP3, 55.5% versus 33.3% (P = 0.033). Non solid subtypes with IMP3 overexpression developed distant metastasis more common than non solid subtypes with negative IMP3, 72% versus 35% (P = 0.028). Conclusions Expression of IMP3 correlates with solid subtype and with distant metastases regardless of histological subtype of lung adenocarcinoma. Virtual slides http://www.diagnosticpathology.diagnomx.eu/vs/1966211581795258 Zusammenfassung Hintergrund Das Lungenkarzinom kommt meistens als nicht resektabler Tumor vor und die Diagnose kann nur in kleinen Biopsaten oder zytologisch gestellt werden. In der Gruppe der nicht kleinzelligen Lungenkarzinome kann der nicht anders spezifizierte Adenokarzinom Phänotyp mit Hilfe der Antikörper TTF-1 und Napsin A diagnostiziert werden. Die Expression des onkoföetalen Proteins IMP3 ist bei humanen Karzinomen mit agressivem Verhalten und metastatischem Potential verbunden. In dieser Studie korreliert die Expression von IMP3 mit TTF-1, Napsin A, histologischem Typ und klinischem Staging des Lungenkarzinoms. Wir waren daran interessiert, ob Fernmetastasen mit IMP3 Überexpression assoziiert sind, unabhängig von der histologischen Subtyp von Adenokarzinom. Methode In der retrospektiven Studie wurden die von 2006 bis 2009 im Klinischem Krankenhaus Split, Kroatien diagnostizerte Adenokarzinome der Lunge von 105 Patienten analysiert. Die klinischen Daten stammten aus der Abteilung für Pulmologie und im Falle des Todes vom Todesregister. Die Paraffinblöcke der primären Lungenbiopsate dieser Patienten wurden im Institut für Pathologie mit der indirekter Enzym - Immunohistochemie mittels Kombination der Antikörper gegen IMP3, Napsin A und TTF1 untersucht. 15 Fälle aus der Analyse aufgrund unzureichender Material ausgeschlossen. Es wurde eine statistische Untersuchung durchgeführt und Werte weniger als 0.05 P wurden als statistisch signifikant bezeichnet. Ergebnisse Von 90 Patienten mit Lungencarcinom waren 71 (78%) mänlich, durchschnittliches Alter war für Männer 61.5 Jahre (min-max 43–83) und 61 Jahre für Frauen (min-max 44–86). Pleurale Effusionen fand man in 15 Fällen (16.6%) und Fernmetastasen in 45 (50%) Fällen. Histologische Sybtypen waren: 2 lepidic Karzinome, 34 azinäre Karzinome, 2 papilläre und 52 solide Karzinome. IMP3 war exprimiert in 63 Fälle (70%). Positive IMP3 Expression war mit solidem Typ (P = 0.002) und negativer Napsin A Expression (P = 0.004) assoziert. Napsin A Expression war mit niedrigem Gradus (P = 0.031) und positiver TTF-1 Expression (P = 0.003) assoziert. Patienten mit IMP3 Überexpression öfter hatten Fernmetastasen als Patienten mit negativen IMP3, 55.5% versus 33.3% (P = 0.033). Non solide Subtyp mit IMP3 Überexpression entwickelten Fernmetastasen Meer häufiger als nicht festem Subtyp mit negativen IMP3, 72% versus 35% (P = 0.028). Schlussworte Die Expression von IMP3 ist mit negaativer Expression von Napsin A, solidem Subtyp und Metastasen verbunden und hat praktische predictive Werte in der pathologischen Diagnose des Adenokarzinoms der Lunge. Die Expression von IMP3 korreliert mit soliden Subtyp und mit Fernmetastasen unabhängig von histologische Subtyp Lungenadenokarzinom. PMID:23190601

Fi Investigations On Hp-Rocks From The Lower Engadine Window New Insights On Its Late Tectono-Metamorphic Evolution

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Bertle, R. J.; Götzinger, M. A.; Koller, F.

2003-04-01

Fluid inclusions studies in metamorphic rocks allow to reconstruct not only the chemistry of the fluids enabling and/or supporting metamorphic reactions but also the late metamorphic evolution of orogenesis. Therefore late, discordant quarz-calcite veins were investigated using FI-techniques. The Engadine Window which is exposed at the Swiss-Austrian-border exposes the penninic units of the Western Alps as a tectonic window within the Austroalpine nappes of the Eastern Alps. The nappes of the Engadine window underwent metamorphism and deformation during Tertiary times (THÖNI 1981, BERTLE 2000). The highest unit (Fimber unit) and the core of the window (= Zone of Pfunds) suffered HP-LT-metamorphism. P-T-conditions for parts of the Zone of Pfunds at the region of Piz Mundin are at 13-15 kbar at 380^oC (BOUSQUET et al. 2002) indicated by the occurrence of carpholite and glaucophane. The late metamorphic history is not very well constrained. There exist only a few FI-data published in an abstract by STÖCKHERT et al. 1990 and some unpublished data in RING 1989. During the ongoing mapping campaign of the first author samples from the Fimber unit and the Zone of Pfunds were collected and investigated using a LINKHAM freezing-cooling-stage. The investigated veins are discordant in respect to the main-foliation of the rocks and show nice cristalls of quarz, calcite and sometimes feldspar (adularia). Structural data implie that the investigated veins correspond to a set of ac-joints that correlate to the late updoming of the large "Engadiner Gewölbe" (Engadin anticlinal structure, MATTMÜLLER 1996). All investigated veins (from all tectonic units) show the same relationship to the anticlinal structure. FI-investigations show, that a large amount of the primary FI are decrepitated, however it was possible to find enough to provide a serious statistical data set. FI from Piz Mundin in the core of the Engadine window exhibit at the base of the vein quarz at the contact to the host rock (blueschist) epidote-clinozoisite cristalls. Futheron amphibole is visible. It is common at the base of the vein quarz and decreases towards the middle of the vein. FI are H2O-rich and indicate high pressure of trapping. Quarzes from the upper most part of the Zone of Pfunds from S of Zeblasjoch (W of Samnaun Dorf) show two main groups of primary FI which could be differentiated at room temperature: homogenous FI and such with a bubble. All FI were frozen at max. temperatures of ca. -56 ^oC. Bigger FI show cracking due to cristallisation pressure (build up of "wings"), the cracks however closed again during heating, so that the FI remained closed. Initial melting started between -20 ^oC (first recristallisation signs) and -9 ^oC, final melting was observable at -1 ^oC to 0 ^oC. Then the FI was a.) homogenous or b.) showed a bubble. Homogenisation Temp. of the inclusions with bubble were in the range of 70 to 150 ^oC , most of them between 70 and 80 ^oC and 110 - 125 ^oC. The data indicate a more or less pure H_2O-system for the FI under high pressure. Assuming a cristallisation temperature of the cristalls of about 200 to 250 ^oC and a density of the FI between 0,97 and 1,0 g/cm^3 pressures of 2,5 to 4,5 Kbar are indicated. The same P-T-conditions (same chemistry and melting & homog. Temp.) could be derived from FI in quarz from the Salaaser Kopf (Idalpe) for the late metamorphic evolution of the Fimber unit, indicating that the late metamorphic history of both units is the same. It is concluded that opening of the veins and first cristallisation of vein quarz corresponds to the first signs of updoming of the Engadine anticlinal structure. Updoming of the anticline started when the whole nappe stack was covered by the Austroalpine nappes. Therefore FI show such high pressures for trapping of the fluid. Acknowledgements: Data partly result from FWF-project P. 15278 "Bündnerschieferakkretion in the westlichen Ostalpen". Financal support is greatly acknowledged. References: BERTLE, R. J. 2000: Zur Geologie und Geochronologie um Alp Trida (Samnaun/Schweiz) einschließlich ingenieurgeologischer Fragen der Gebirgsauflösung und des Permafrosts. - Unpubl. Msc-Thesis. Univ. Wien, 395 S. BOUSQUET, R., GOFFÉ, B., VIDAL, O., OBERHÄNSLI, R. & PATRIAT, M. 2002: The tectono-metamorphic history of the Valaisan domain from the Western to the Central Alps: new constraints on the evolution of the Alps. - Geol. Soc. America Bull., 114/2, S. 207-225. KÜSTER, M. &STÖCKHERT, B. 1997: Density changes of fluid inclusions in high-pressure low-temperature metamorphic rocks from Crete: A thermobarometric approach based on the creep strength of the host minerals. Lithos, 41, S. 151-167. MATTMÜLLER, C. R. 1996: Geometrische Untersuchung des Inntalgewölbes. - Jahrb. Geol. B.-A., 139/1, S. 45-69, Wien 1996. RING, U. 1989: Tectonogenesis of the Penninic/Austroalpine Boundary Zone: The Arosa Zone (Grisons Rätikon area, Swiss-Austrian Alps). - Unpubl. Phd.-Thesis., 177 p., Tübingen. STOECKHERT, B., RÖSSNER, G., KÜSTER, M., HEIDER, M., GUNDLACH, K. &RICHTER, D.K. 1990: High-Pressure Metamorphism of the Mesozoic Sediments in the Lower Engadine Window, Eastern Alps. - Terra Abstracts, 2, S. 34, 1990. THÖNI, M. 1981: Degree and Evolution of the Alpine Metamorphism in the Austroalpine Unit W of the Hohe Tauern in the light of K/Ar and Rb/Sr Age Determinations on Micas. - Jahrb. Geol. B.-A., 124/1, S. 111-174, Wien 1981.

Efficiency of selection methods for increased ratio of pupal-larval to adult-larval weight gains in Tribolium.

PubMed

Campo, J L; Cobos, P

1994-01-12

Four lines of Tribolium castaneum were selected in each of three replicates for increased ratio of (pupal-larval) to (adult-larval) weight gains, using selection for increased (pupal-larval) weight gain (PL), selection for decreased (adult-larval) weight gain (AL), direct selection for the ratio (R) and linear selection index of larval, pupal and adult weights (I), respectively, for four generations. Linear index was calculated with economic weights of m(2) -m(3) , m(3) -m(1) and m(1) -m(2) , respectively, with m(1) , m(2) and m(3) being the means for larval, pupal and adult weights. Selection to increase the ratio is considered to be a method to maximize the mean response in (adult-larval) weight while controlling the response in (pupal-adult) weight, and as a form of antagonistic selection to increase the weight gain during a given age period relative to the gain at another age period. Larval, pupal and adult weights were measured at 14, 21 and 28 days after adult emergence, respectively. The selected proportion was 20 % in all lines. The response observed for the ratio differed significantly among lines (p < 0.01), with the I and AL lines having the greatest responses. Line R was less effective in improving the objective of selection, while line PL appeared to be inappropriate. The observed responses for the numerator and denominator weight gains were positive in line PL, and negative in the AL, R and I lines. All lines apart from line PL decreased the (adult-larval) weight, holding (pupal-adult) weight constant. Larval weight showed the greatest influence on the response for the objective of selection. The results for this greater than 1 ratio are compared with results of others for smaller than 1 ratios, in which indirect selection for increased numerator is the more efficient alternative to the selection index. ZUSAMMENFASSUNG: Effizienz Selektionsverfahren zur Verbesserung des Quotienten der Gewichtsentwicklung zwischen Puppe/Larve und Käfer/Larve bei Tribolium. In den jeweils drei Versuchsserien zur Erhöhung des Quotienten (Gewicht von Puppe-Larve/Gewicht von Käfer-Larve) wurden vier Versuchsreihen von Tribolium castaneum untersucht: die Versuchsreihe PL wurde gewählt um die Differenz (Puppengewicht-Larvengewicht) zu erhöhen, die Versuchsreihe AL wurde gewählt um die Differenz (Käfergewicht-Larvengewicht) zu reduzieren, die Versuchsreihe R wurde direkt für den Koeffizienten gewählt und die Auswahl der Versuchsreihe I erfolgte über einen linearen Index, errechnet aus dem Gewicht von Larven, Puppen und Käfern über vier Generationen. Der lineare Index wurde berechnet aus den Gewichten von (m(2) -m(3) ), (m(3) -m(1) ) bzw. (m(1) -m(2) ), wobei m(1) , m(2) und m(3) die Mittelwerte für das Gewicht von Larven, Puppen bzw. Käfern sind. Die Auswahl zur Erhöhung des Quotienten ist eine Methode zur Maximierung des Durchschnittsgewichtsverhältnisses Käfer/Larve, sowie eine antagonische Auswahlform zur Erhöhung der Gewichtszunahme während einer bestimmten Wachstumsperiode im Vergleich zur Gewichtszunahme während einer anderen Wachstumsperiode. Das Selektionsverhältnis belief sich auf 20%. Die beim Quotienten beobachtete Antwort wies bedeutende Unterschiede zwischen Versuchsreihen auf (p < 0.01), wobei die höchsten Antworten bei den Versuchsreihen I und AL beobachtet wurden. Versuchsreihe R war am wenigsten effektiv, während Versuchsreihe PL nicht geeignet schien, das Auswahlziel zu verbessern. Die bei Nenner und Zähler beobachteten Antworten waren positiv bei der Versuchsreihe PL und negativ bei den anderen drei Versuchsreihen. Die Ergebnisse für diesen Quotient größer als 1 wurden mit denen anderer Versuche für Quotienten kleiner als 1 verglichen, bei denen die Auswahl zur Erhöhung des Zählers die effizienteste Alternative zum Auswahlindex ist. RESUMEN: Eficiencia de métodos de selección para incrementar el cociente entre la ganancia en peso de pupa-peso de larva y la ganancia en peso de adulto-peso de larva en Tribolium Cuatro líneas de Tribolium castaneum fueron seleccionadas en cada una de tres repeticiones para incrementar el cociente (peso de pupa-peso de larva)/(peso de adulto-peso de larva); la línea PL fue seleccionada para aumentar la diferencia (peso de pupa-pesp de larva), la línea AL fue seleccionada para disminuir la diferencia (peso de adulto-peso de larva), fa línea R fue seleccionada directamente para el cociente, y la línea I fue seleccionada por medio de un índice lineal basado en los pesos de larva, pupa y adulto, durante cuatro generaciones. El índice lineal se calculó con pesos económicos de (m(2) -m(3) ), (m(3) -m(1) ), y (m(1) -m(2) ) respectivamentee, siendo m(1) , m(2) , y m(3) los valores medios para el peso de larva, pupa y adulto. La selección para aumentar el cociente indicado es un método para maximizar la respuesta en (peso de adulto-peso de larva) controlando al tiempo la respuesta en (peso de pupa-peso de adulto), y es una forma de selección antagónica para aumentar la ganancia de peso durante un periodo de edad en relación con la ganancia en peso durante otro periodo. La proporción de selección due el 20 %. La respuesta observada en el cociente difería significativamente entre lineas (p < 0.01), teniendo las líneas I y AL las mayores respuestas. La línea R fue menos efectiva, mientras que la línea PL parecía inapropiada para mejorar el objetiyo de selección. Las respuestas observadas en el denominador y en el numerador fueron positivas en la línea PL, y negativas en las otras tres líneas. Los resultados para este cociente mayor que 1 se comparan con los de otros experimentos para cocientes menores que 1, en los que la selección para incrementar el numerador es la alternativa más eficiente al índice de selección. 1994 Blackwell Verlag GmbH.

Localised states in organic semiconductors and their detection

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Imperia, Paolo

2002-06-01

New polymers and low molecular compounds, suitable for organic light emitting devices and organic electronic applications, have been synthesised in this years in order to obtain electron transport characteristics compatible with requirements for applications in real plastic devices. However, despite of the technological importance and of the relevant progress in devices manufacture, fundamental physical properties of such class of materials are still not enough studied. In particular extensive presence of distributions of localised states inside the band gap has a deep impact on their electronic properties. Such presence of shallow traps as well as the influence of the sample preparation conditions on deep and shallow localised states have not been, until now, systematically explored. The thermal techniques are powerful tools in order to study localised levels in inorganic and organic materials. Thermally stimulated luminescence (TSL), thermally stimulated currents (TSC) and thermally stimulated depolarisation currents (TSDC) allow to deeply look to shallow and deep trap levels as well as they permit to study, in synergy with dielectric spectroscopy (DES), polarisation and depolarisation effects. We studied, by means of numerical simulations, the first and the second order kinetic equations characterised by negligible and strong re-trapping respectively. We included in the equations Gaussian, exponential and quasi-continuous distributions of localised states. The shapes of the theoretical peaks have been investigated by means of systematic variation of the two main parameters of the equations, i. e. the energy trap depth E and the frequency factor a and of the parameters regulating the distributions, in particular for a Gaussian distribution the distribution width s and the integration limits. The theoretical findings have been applied to experimental glow curves. Thin films of polymers and low molecular compounds. Polyphenylquinoxalines, trisphenylquinoxalines and oxadiazoles, studied because of their technological relevance, show complex thermograms, having several levels of localised states and depolarisation peaks. In particular well ordered films of an amphiphilic substituted 2-(p-nitrophenyl)-5-(p-undecylamidophenyl)-1,3,4-oxadiazole (NADPO) are characterised by rich TSL thermograms. A wide region of shallow traps, localised at Em = 4 meV, has been successfully fit by means of a first order kinetic equation having a Gaussian distribution of localised states. Two further peaks, having a different origin, have been characterised. The peaks at Tm = 221.5 K and Tm = 254.2 have activation energy of Em= 0.63 eV and Em = 0.66 eV, frequency factor s = 2.4x1012 s-1 and s = 1.85x1011 s-1, distribution width s = 0.045 eV and s = 0.088 eV respectively. Increasing the number of thermal cycle, a peak, probably connected with structural defects, appears at Tm = 197.7 K. The numerical analysis of this peak was performed by means of a first order equation containing a Gaussian distribution of traps. The activation energy of the trap level is centred at Em = 0.55 eV. The distribution is perfectly symmetric with a quite small width s = 0.028 eV. The frequency factor is s = 1.15 x 1012 s-1, resulting of the same order of magnitude of its neighbour peak at Tm = 221.5 K, having both, probably, the same origin. Furthermore the work demonstrates that the shape of the glow curves is strongly influenced by the excitation temperature and by the thermal cycles. For that reason Gaussian distributions of localised states can be confused with exponential distributions if the previous thermal history of the samples is not adequately considered. In den letzten Jahren ist eine Vielzahl neuer organischer Polymere und niedermolekularer Verbindungen synthetisiert worden, die sich als aktive Komponente für Elektrolumineszenz-Bauelemente und andere elektronische Anwendungen eignen. Trotz der großen technologischen Bedeutung und des erheblichen Fortschrittes, der bei der Herstellung solcher Materialien erzielt worden ist, sind grundlegende physikalische Eigenschaften dieser Materialklassen noch nicht ausreichend erforscht. Insbesondere das Auftreten lokalisierter Zustände innerhalb der Bandlücke hat besondere Bedeutung für ihre elektronischen Eigenschaften. Sowohl die Präsenz dieser flachen traps (Fallen, Löcher) als auch der Einfluß der Herstellungsbedingungen auf die tiefen und flachen lokalisierten Zustände wurden bisher nicht systematisch untersucht. Thermische Techniken sind wichtige Methoden, um lokalisierte Niveaus in organischen und anorganischen Materialien zu erforschen. Themisch-Stimulierte Lumineszenz (TSL), Thermisch-Stimulierte Ströme (TSC) und Thermisch-Stimulierte Depolarisierte Ströme (TSDC) ermöglichen die Untersuchung flacher und tiefer traps; in Verbindung mit DiElektrischer Spektroskopie (DES) können außerdem Polarisations- und Depolarisationseffekte studiert werden. Mit Hilfe numerischer Simulationen haben wir die kinetischen Gleichungen erster und zweiter Ordnung untersucht, die sich durch schwaches bzw. starkes Wieder-Fangen beschreiben lassen. In diesen Gleichungen haben wir Gaussian-, exponentielle und quasi-kontinuierliche Verteilungen von lokalisierten Zustände berücksichtigt. Durch Veränderung der beiden wichtigsten Parameter (Tiefe der traps E und Häufigkeit) konnte die Form der thermischen Maxima untersucht werden. Auch die die Gaussian-Verteilung bestimmenden Faktoren wurden verändert. Diese theoretischen Ergebnisse wurden auf die experimentellen Glow-Kurven angewandt. Dünne Filme aus polymeren und niedermolekularen Verbindungen (Polyphenylquinoxaline, Trisphenylquinoxaline und Oxadiazole), die wegen ihrer technologischen Bedeutung ausgewählt wurden, zeigen komplexes thermisches Verhalten. Insbesondere hoch geordnete Filme eines amphiphil substituierten 2-(p-nitrophenyl)-5-(p-undecylamidophenyl)-1,3,4-oxadiazols (NADPO) zeichnen sich durch komplexe TSL-Diagramme aus. Im Bereich von Em = 4 meV wurde eine Region flacher traps gefunden. Zwei weitere TSL-Maxima treten bei Tm = 221.5 K bzw. Tm = 254.2 K auf. Sie besitzen Aktivierungsenergien von Em= 0.63 eV bzw. Em = 0.66 eV, ihre Frequenzfaktoren betragen s = 2.4x1012 s-1 bzw. s = 1.85x1011 s-1, sie zeigen Breiten der Verteilung von s = 0.045 eV bzw. s = 0.088 eV. Des weiteren zeigt diese Arbeit, daß die Form der Glow-Kurven stark von der Anregungstemperatur und vom thermischen Kreislauf beeinflußt wird.

Crystallization, biomimetics and semiconducting polymers in confined systems. (German Title: Kristallisation, Biomimetik und halbleitende Polymere in räumlich begrenzten Systemen)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Montenegro, Rivelino V. D.

2003-05-01

The colloidal systems are present everywhere in many varieties such as emulsions (liquid droplets dispersed in liquid), aerosols (liquid dispersed in gas), foam (gas in liquid), etc. Among several new methods for the preparation of colloids, the so-called miniemulsion technique has been shown to be one of the most promising. Miniemulsions are defined as stable emulsions consisting of droplets with a size of 50-500 nm by shearing a system containing oil, water, a surfactant, and a highly water insoluble compound, the so-called hydrophobe 1. In the first part of this work, dynamic crystallization and melting experiments are described which were performed in small, stable and narrowly distributed nanodroplets (confined systems) of miniemulsions. Both regular and inverse systems were examined, characterizing, first, the crystallization of hexadecane, secondly, the crystallization of ice. It was shown for both cases that the temperature of crystallization in such droplets is significantly decreased (or the required undercooling is increased) as compared to the bulk material. This was attributed to a very effective suppression of heterogeneous nucleation. It was also found that the required undercooling depends on the nanodroplet size: with decreasing droplet size the undercooling increases. 2. It is shown that the temperature of crystallization of other n-alkanes in nanodroplets is also significantly decreased as compared to the bulk material due to a very effective suppression of heterogeneous nucleation. A very different behavior was detected between odd and even alkanes. In even alkanes, the confinement in small droplets changes the crystal structure from a triclinic (as seen in bulk) to an orthorhombic structure, which is attributed to finite size effects inside the droplets. An intermediate metastable rotator phase is of less relevance for the miniemulsion droplets than in the bulk. For odd alkanes, only a strong temperature shift compared to the bulk system is observed, but no structure change. A triclinic structure is formed both in bulk and in miniemulsion droplets. 3. In the next part of the thesis it is shown how miniemulsions could be successfully applied in the development of materials with potential application in pharmaceutical and medical fields. The production of cross-linked gelatin nanoparticles is feasible. Starting from an inverse miniemulsion, the softness of the particles can be controlled by varying the initial concentration, amount of cross-link agent, time of cross-linking, among other parameters. Such particles show a thermo-reversible effect, e.g. the particles swell in water above 37 °C and shrink below this temperature. Above 37 °C the chains loose the physical cross-linking, however the particles do not loose their integrity, because of the chemical cross-linking. Those particles have potential use as drug carriers, since gelatin is a natural polymer derived from collagen. 4. The cross-linked gelatin nanoparticles have been used for the biomineralization of hydroxyapatite (HAP), a biomineral, which is the major constituent of our bones. The biomineralization of HAP crystals within the gelatin nanoparticles results in a hybrid material, which has potential use as a bone repair material. 5. In the last part of this work we have shown that layers of conjugated semiconducting polymers can be deposited from aqueous dispersion prepared by the miniemulsion process. Dispersions of particles of different conjugated semiconducting polymers such as a ladder-type poly(para-phenylene) and several soluble derivatives of polyfluorene could be prepared with well-controlled particle sizes ranging between 70 - 250 nm. Layers of polymer blends were prepared with controlled lateral dimensions of phase separation on sub-micrometer scales, utilizing either a mixture of single component nanoparticles or nanoparticles containing two polymers. From the results of energy transfer it is demonstrated that blending two polymers in the same particle leads to a higher efficiency due to the better contact between the polymers. Such an effect is of great interest for the fabrication of opto-electronic devices such as light emitting diodes with nanometer size emitting points and solar cells comprising of blends of electron donating and electron accepting polymers. populärwissenschaftlicher Abstract: Kristallisation, Biomimetik und halbleitende Polymere in räumlich begrenzten Systemen: Äl und Wasser mischen sich nicht, man kann aber aus beiden Flüssigkeiten Emulsionen herstellen, bei denen Tröpfchen der einen Flüssigkeit in der anderen Flüssigkeit vorliegen. Das heit, es können entweder Ältröpfchen in Wasser oder Wassertröpfchen in Äl erzeugt werden. Aus täglichen Erfahrungen, z.B. beim Kochen wei man jedoch, dass sich eine Emulsion durch Schütteln oder Rühren herstellen lässt, diese jedoch nicht besonders stabil ist. Mit Hilfe von hohen Scherenergien kann man nun sehr kleine, in ihrer Gröe sehr einheitliche und auerdem sehr stabile Tröpfchen von 1/10000 mm erhalten. Eine solche Emulsion wird Miniemulsion genannt. In der Dissertation wurden nun z.B. Miniemulsionen untersucht, die aus kleinen Wassertröpfchen in einem Äl bestehen. Es konnte gezeigt werden, dass das Wasser in diesen Tröpfchen, also in den räumlich begrenzten Systemen, nicht bei 0 °C, sondern bei -22 °C kristallisierte. Wie lässt sich das erklären? Wenn man einen Eimer Wasser hat, dann bildet sich normalerweise bei 0 °C Eis, da nämlich in dem Wasser einige (manchmal ganz wenige) Keime (z.B. Schutzteilchen, ein Fussel etc.) vorhanden sind, an denen sich die ersten Kristalle bilden. Wenn sich dann einmal ein Kristall gebildet hat, kann das Wasser im gesamten Eimer schnell zu Eis werden. Ultrareines Wasser würde bei -22 °C kristallisieren. Wenn man jetzt die Menge Wasser aus dem Eimer in kleine Tröpfchen bringt, dann hat man eine sehr, sehr groe Zahl, nämlich 1017 Tröpfchen, in einem Liter Emulsion vorliegen. Die wenigen Schmutzpartikel verteilen auf sehr wenige Tröpfchen, die anderen Tröpfchen sind ultrarein. Daher kristallisieren sie erst bei -22 °C. Im Rahmen der Arbeit konnte auch gezeigt werden, dass die Miniemulsionen genutzt werden können, um kleine Gelatine-Partikel, also Nanogummibärchen, herzustellen. Diese Nanogummibärchen quellen bei Erhöhung der Temperatur auf ca. 38 °C an. Das kann ausgenutzt werden, um zum Beispiel Medikamente zunächst in den Partikeln im menschlichen Körper zu transportieren, die Medikamente werden dann an einer gewünschten Stelle freigelassen. In der Arbeit wurde auch gezeigt, dass die Gelatine-Partikel genutzt werden können, um die Natur nachzuahnen (Biomimetik). Innerhalb der Partikel kann nämlich gezielt Knochenmaterial aufgebaut werden kann. Die Gelatine-Knochen-Partikel können dazu genutzt werden, um schwer heilende oder komplizierte Knochenbrüche zu beheben. Gelatine wird nämlich nach einigen Tagen abgebaut, das Knochenmaterial kann in den Knochen eingebaut werden. LEDs werden heute bereits vielfältig verwendet. LEDs bestehen aus Halbleitern, wie z.B. Silizium. Neuerdings werden dazu auch halbleitende Polymere eingesetzt. Das groe Problem bei diesen Materialien ist, dass sie aus Lösungsmitteln aufgebracht werden. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde gezeigt, dass der Prozess der Miniemulsionen genutzt werden kann, um umweltfreundlich diese LEDs herzustellen. Man stellt dazu nun wässrige Dispersionen mit den Polymerpartikeln her. Damit hat man nicht nur das Lösungsmittel vermieden, das hat nun noch einen weiteren Vorteil: man kann nämlich diese Dispersion auf sehr einfache Art verdrucken, im einfachsten Fall verwendet man einfach einen handelsüblichen Tintenstrahldrucker.

Electron acceleration at localized wave structures in the solar corona (German Title: Elektronenbeschleunigung an lokalen Wellenstrukturen in der Sonnenkorona)

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Miteva, Rositsa Stoycheva

2007-07-01

Our dynamic Sun manifests its activity by different phenomena: from the 11-year cyclic sunspot pattern to the unpredictable and violent explosions in the case of solar flares. During flares, a huge amount of the stored magnetic energy is suddenly released and a substantial part of this energy is carried by the energetic electrons, considered to be the source of the nonthermal radio and X-ray radiation. One of the most important and still open question in solar physics is how the electrons are accelerated up to high energies within (the observed in the radio emission) short time scales. Because the acceleration site is extremely small in spatial extent as well (compared to the solar radius), the electron acceleration is regarded as a local process. The search for localized wave structures in the solar corona that are able to accelerate electrons together with the theoretical and numerical description of the conditions and requirements for this process, is the aim of the dissertation. Two models of electron acceleration in the solar corona are proposed in the dissertation: I. Electron acceleration due to the solar jet interaction with the background coronal plasma (the jet--plasma interaction) A jet is formed when the newly reconnected and highly curved magnetic field lines are relaxed by shooting plasma away from the reconnection site. Such jets, as observed in soft X-rays with the Yohkoh satellite, are spatially and temporally associated with beams of nonthermal electrons (in terms of the so-called type III metric radio bursts) propagating through the corona. A model that attempts to give an explanation for such observational facts is developed here. Initially, the interaction of such jets with the background plasma leads to an (ion-acoustic) instability associated with growing of electrostatic fluctuations in time for certain range of the jet initial velocity. During this process, any test electron that happen to feel this electrostatic wave field is drawn to co-move with the wave, gaining energy from it. When the jet speed has a value greater or lower than the one, required by the instability range, such wave excitation cannot be sustained and the process of electron energization (acceleration and/or heating) ceases. Hence, the electrons can propagate further in the corona and be detected as type III radio burst, for example. II. Electron acceleration due to attached whistler waves in the upstream region of coronal shocks (the electron--whistler--shock interaction) Coronal shocks are also able to accelerate electrons, as observed by the so-called type II metric radio bursts (the radio signature of a shock wave in the corona). From in-situ observations in space, e.g., at shocks related to co-rotating interaction regions, it is known that nonthermal electrons are produced preferably at shocks with attached whistler wave packets in their upstream regions. Motivated by these observations and assuming that the physical processes at shocks are the same in the corona as in the interplanetary medium, a new model of electron acceleration at coronal shocks is presented in the dissertation, where the electrons are accelerated by their interaction with such whistlers. The protons inflowing toward the shock are reflected there by nearly conserving their magnetic moment, so that they get a substantial velocity gain in the case of a quasi-perpendicular shock geometry, i.e, the angle between the shock normal and the upstream magnetic field is in the range 50--80 degrees. The so-accelerated protons are able to excite whistler waves in a certain frequency range in the upstream region. When these whistlers (comprising the localized wave structure in this case) are formed, only the incoming electrons are now able to interact resonantly with them. But only a part of these electrons fulfill the the electron--whistler wave resonance condition. Due to such resonant interaction (i.e., of these electrons with the whistlers), the electrons are accelerated in the electric and magnetic wave field within just several whistler periods. While gaining energy from the whistler wave field, the electrons reach the shock front and, subsequently, a major part of them are reflected back into the upstream region, since the shock accompanied with a jump of the magnetic field acts as a magnetic mirror. Co-moving with the whistlers now, the reflected electrons are out of resonance and hence can propagate undisturbed into the far upstream region, where they are detected in terms of type II metric radio bursts. In summary, the kinetic energy of protons is transfered into electrons by the action of localized wave structures in both cases, i.e., at jets outflowing from the magnetic reconnection site and at shock waves in the corona. Die Sonne ist ein aktiver Stern, was sich nicht nur in den allseits bekannten Sonnenflecken, sondern auch in Flares manifestiert. Während Flares wird eine große Menge gespeicherter, magnetischer Energie in einer kurzen Zeit von einigen Sekunden bis zu wenigen Stunden in der Sonnenkorona freigesetzt. Dabei werden u.a. energiereiche Elektronen erzeugt, die ihrerseits nichtthermische Radio- und Röntgenstrahlung, wie sie z.B. am Observatorium für solare Radioastronomie des Astrophysikalischen Instituts Potsdam (AIP) in Tremsdorf und durch den NASA-Satelliten RHESSI beobachtet werden, erzeugen. Da diese Elektronen einen beträchtlichen Anteil der beim Flare freigesetzten Energie tragen, ist die Frage, wie Elektronen in kurzer Zeit auf hohe Energien in der Sonnenkorona beschleunigt werden, von generellem astrophysikalischen Interesse, da solche Prozesse auch in anderen Sternatmosphären und kosmischen Objekten, wie z.B. Supernova-Überresten, stattfinden. In der vorliegenden Dissertation wird die Elektronenbeschleunigung an lokalen Wellenstrukturen im Plasma der Sonnenkorona untersucht. Solche Wellen treten in der Umgebung der magnetischen Rekonnektion, die als ein wichtiger Auslöser von Flares angesehen wird, und in der Nähe von Stoßwellen, die infolge von Flares erzeugt werden, auf. Generell werden die Elektronen als Testteilchen behandelt. Sie werden durch ihre Wechselwirkung mit den elektrischen und magnetischen Feldern, die mit den Plasmawellen verbunden sind, beschleunigt. Infolge der magnetischen Rekonnektion als Grundlage des Flares werden starke Plasmaströmungen (sogenannte Jets) erzeugt. Solche Jets werden im Licht der weichen Röntgenstrahlung, wie z.B. durch den japanischen Satelliten YOHKOH, beobachtet. Mit solchen Jets sind solare Typ III Radiobursts als Signaturen von energiereichen Elektronenstrahlen in der Sonnenkorona verbunden. Durch die Wechselwirkung eines Jets mit dem umgebenden Plasma werden lokal elektrische Felder erzeugt, die ihrerseits Elektronen beschleunigen können. Dieses hier vorgestellte Szenarium kann sehr gut die Röntgen- und Radiobeobachtungen von Jets und den damit verbundenen Elektronenstrahlen erklären. An koronalen Stoßwellen, die infolge Flares entstehen, werden Elektronen beschleunigt, deren Signatur man in der solaren Radiostrahlung in Form von sogenannten Typ II Bursts beobachten kann. Stoßwellen in kosmischen Plasmen können mit Whistlerwellen (ein spezieller Typ von Plasmawellen) verbunden sein. In der vorliegenden Arbeit wird ein Szenarium vorgestellt, das aufzeigt, wie solche Whistlerwellen an koronalen Stoßwellen erzeugt werden und durch ihre resonante Wechselwirkung mit den Elektronen dieselben beschleunigen. Dieser Prozess ist effizienter als bisher vorgeschlagene Mechanismen und kann deshalb auch auf andere Stoßwellen im Kosmos, wie z.B. an Supernova-Überresten, zur Erklärung der dort erzeugten Radio- und Röntgenstrahlung dienen.

Bewehrte Betonbauteile unter Betriebsbedingungen: Forschungsbericht

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Eligehausen, Rolf; Kordina, Karl; Schießl, Peter

2000-09-01

Vorwort. Teil I: Rißbreiten (Gert König) 1 Ein mechanisches Modell zur Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit über die Rißbreiten unter Betriebsbedingungen (Gert König und Michael Fischer). 1.1 Einleitung und Zielsetzung. 1.2 Versuchsprogramm. 1.3 Meßtechnik. 1.4 Belastung und Versuchsdurchführung. 1.5 Literatur. 2 Rißbreiten und Verformungszunahme vorgespannter Bauteile unter wiederholter Last - und Zwangbeanspruchung (Gert König und Michael Fischer). 2.1 Einleitung und Zielsetzung. 2.2 Versuchsprogramm. 2.3 Auswertung. 2.4 Ausblick. 2.5 Literatur. 3 Rißverhalten von Beton bei plötzlicher Abkühlung (Viktor Mechtcherine und Harald S. Müller). 3.1 Einleitung. 3.2 Experimentelle Untersuchungen. 3.3 Formulierung eines Stoffgesetzes für thermisch beanspruchten Beton. 3.4 Riß entwicklung in einer Betonplatte unter Temperaturschock. 3.5 Zusammenfassung. 3.6 Literatur. 4 Stahlfaserbeton unter Betriebsbedingungen bei Dauerbeanspruchung (Bo Soon Kang, Bernd Schnütgen und Friedhelm Stangenberg). 4.1 Einleitung. 4.2 Wirkung von Stahlfasern im Beton. 4.3 Versuchsprogramm. 4.4 Untersuchungen zum Verbundverhalten. 4.5 Untersuchungen zum Verhalten unter Biegebeanspruchung. 4.6 Theoretische Untersuchungen. 4.7 Literatur. 5 Experimentelle Untersuchungen an Stahlbeton-Zugkörpern unter wiederholter Belastung zur Ermittlung des versteifenden Einflusses der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen (Petra Seibel und Gerhard Mehlhorn). 5.1 Einleitung. 5.2 Ansatz zur Bestimmung der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen nach Eurocode 2, Model Code 90 und Günther. 5.3 Experimentelle Untersuchungen. 5.4 Ergebnisse. 5.5 Zusammenfassung. 5.6 Literatur. 6 Riß- und Verformungsverhalten von vorgefertigten Spannbetonträgern unter Betriebsbedingungen bei besonderer Berücksichtigung des Betonalters (Monika Maske, Heinz Meichsner und Lothar Schubert). 6.1 Einleitung. 6.2 Beschreibung der Fertigteilträger. 6.3 Belastungsversuche. 6.4 Ergebnisse. 6.5 Zusammenfassung. 6.6 Literatur. Teil II: Verbundfragen (Rolf Eligehausen). 1 Ein mechanisches Modell zur Beschreibung des Verbundverhaltens zwischen Stahl und Beton (Gert König, Nguyen V. Tue und Wolfgang Kurz). 1.1 Einleitung. 1.2 Beschreibung der Kraftübertragung zwischen Stahl und Beton. 1.3 Vorstellung des Modells. 1.4 Materialgesetze für die Berechnung der Verformung des Fachwerks. 1.5 Vergleich zwischen Versuch und Modell. 1.6 Zusammenfassung und Ausblick. 1.7 Literatur. 2 Verbund unter nicht ruhender Beanspruchung (Rainer Koch und György L. Balázs). 2.1 Übersicht über die durchgeführten Versuche. 2.2 Versuchkörper und Materialien. 2.3 Versuchseinrichtungen. 2.4 Versuche und Ergebnisse. 2.5 Zusammenfassung und Ausblick. 2.6 Literatur. 3 Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbetontragwerken unter Betriebsbelastung (Thomas M. Sippel und Rolf Eligehausen). 3.1 Einleitung. 3.2 Allgemeines. 3.3 Rechenmodell und Materialmodelle. 3.4 Vergleich zwischen Versuchen und Rechnung. 3.5 Parameterstudien. 3.6 Vereinfachtes Rechenmodell. 3.7 Zusammenfassung. 3.8 Literatur. 4 Verbundverhalten von Spanngliedern mit nachträglichem Verbund unter Betriebsbedingungen (Josef Hegger, Norbert Will und Heiner Cordes). 4.1 Einführung. 4.2 Verbundverhalten von Spanngliedern. 4.3 Zeitabhängige Effekte des Verbunds. 4.4 Versuche unter statischer Langzeitbeanspruchung. 4.5 Versuche unter dynamischer Langzeitbeanspruchung. 4.6 Bemessungsvorschlag für Verbundkennwerte. 4.7 Zusammenfassung. 4.8 Literatur. 5 Spannungsumlagerungen in gemischt bewehrten Querschnitten (Josef Hegger, Heiner Cordes und Matthias Rudlof). 5.1 Problemstellung und Zielsetzung. 5.2 Spannungsumlagerungen bei gemischter Bewehrung. 5.3 Versuche an zentrischen Zugkörpern. 5.4 Versuchsergebnisse. 5.5 Ermittlung und Vergleich von Verbundkennwerten. 5.6 Zusammenfassung. 5.7 Literatur. Teil III: Bauteile (Karl Kordina). 1 Einfluß von Längsbeanspruchungen auf den Neigungswinkel der Schubrisse (Marek Los und Ulrich Quast). 1.1 Einleitung. 1.2 Ungerissener Zustand. 1.3 Gerissener Zustand. 1.4 FEM-Berechnungen. 1.5 Zusammenfassung. 1.6 Literatur. 2 Auswirkungen des unterschiedlichen Verformungsverhaltens bei Beund Entlastung auf die Beanspruchungen im Gebrauchszustand (Jochen Keysberg). 2.1 Einleitung und Zielsetzung. 2.2 Modelle für die Momenten-Verkrümmungs-Beziehung. 2.3 Programm zur nichtlinearen Berechnung. 2.4 Einfluß von Lastwechseln auf nichtlineare Berechnungen. 2.5 Zusammenfassung. 2.6 Literatur. 3 3D-Analyse von Balken-Stützen-Verbindungen aus normal- und hochfestem Beton unter zyklischer Beanspruchung (Josko Ozbolt, Yijun Li und Rolf Eligehausen). 3.1 Einleitung. 3.2 Materialmodell und FE-Diskretisierung. 3.3 Numerische Analyse. 3.4 Schlußfolgerungen. 3.5 Zusammenfassung. 3.6 Literatur. 4 Der Einfluß von freien Schwingungen infolge dynamischer Belastung auf die Deterioration eines Bauwerks (Manfred Specht und Michael Kramp). 4.1 Veranlassung des Forschungsvorhabens. 4.2 Forschungsziele. 4.3 Versuchsträger, Versuchsdurchführung und Versuchsergebnisse. 4.4 Auswertung. 4.5 Ergebnisse für die Systemidentifikation von Stahlbetonkonstruktionen. 4.6 Literatur. 5 Lokale Schwind- und Temperaturgradienten in bewehrten, oberflächennahen Zonen von Betonkonstruktionen (Josef Eibl und Stephan Kranz). 5.1 Problemstellung. 5.2 Temperatur- und Feuchtefeldberechnung. 5.3 Numerisches Berechnungsmodell zur Spannungsanalyse im Beton. 5.4 Durchgeführte Versuche. 5.5 Rechnerische Untersuchungen. 5.6 Zusammenfassung. 5.7 Literatur. 6 Wassereindringverhalten von Flüssigkeiten beim Biegeriß (Gert König und Christian Brunsch). 6.1 Problemstellung. 6.2 Experimentelle Untersuchungen. 6.3 Entwicklung eines Modells zur rechnerischen Abschätzung des zeitlichen Eindringens einer Wassermenge in Biegerisse von Stahlbetonbauteilen. 6.4 Zusammenfassung und Diskussion der Versuchsreihe. 6.5 Literatur. 7 Dauerhaftigkeitsprobleme von offenen Becken (György Iványi, Wilhelm Buschmeyer und Udo Paas). 7.1 Einleitung. 7.2 Bestandsaufnahme. 7.3 Felduntersuchungen. 7.4 Laboruntersuchungen. 7.5 Berechnungen. 7.6 Entwurfs- und Ausführungskriterien. 7.7 Literatur. Teil IV: Korrosion und Ermüdung (Peter Schießl). 1 Ermüdungskorrosion von Spannstahl (Herbert Kupfer und Hans H. Müller). 1.1 Forschungsziel. 1.2 Korrosionsversuche an Spannstählen. 1.3 Methoden zur Erkennung von Anrissen. 2 Korrosionsermüdung von Stahl in Betonbauteilen (J. W. Weber, Peter Schießl und Jörg Moersch). 2.1 Allgemeines. 2.2 Wesentliche Einflüsse bei der Schwingungsrißkorrosion. 2.3 Ziel der Untersuchungen. 2.4 Prüfkörper und Betone. 2.5 Chloridbeaufschlagung. 2.6 Ergebnisse. 2.7 Zusammenfassung. 2.8 Literatur. 3 Untersuchungen zum Rißkorrosionsverhalten von Spannstählen unter Betriebsbedingungen (Jörg Moersch und Peter Schießl). 3.1 Einführung und Ziel. 3.2 Untersuchungsprogramm. 3.3 Ergebnisse. 3.4 Zusammenfassung der Ergebnisse. 3.5 Literatur. 4 Schwingfestigkeit von Stahlbeton bei Beanspruchung mit Meerwasser (Ulf Nürnberger und Willibald Beul). 4.1 Einführung. 4.2 Mechanismus. 4.3 Schwingfestigkeitsuntersuchungen. 4.4 Folgerungen. 4.5 Literatur. 5 Wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion von zugschwellbeanspruchten Spannstählen (Ulf Nürnberger und Willibald Beul). 5.1 Einführung. 5.2 Untersuchungen. 5.3 Folgerung. 5.4 Literatur. 6 Selbstheilung und Bewehrungskorrosion bei von schwach sauren Wässern durchströmten Trennrissen in bewehrtem Beton (Wieland Ramm und Michaela Biscoping). 6.1 Übersicht. 6.2 Einleitung. 6.3 Versuchsprogramm. 6.4 Versuchsergebnisse. 6.5 Zusammenfassung. 6.6 Literatur. 7 Untersuchungen zur Reibermüdung bei teilweise vorgespannten Bauteilen (Heiner Cordes, Josef Hegger und Jens U. Neuser). 7.1 Einleitung. 7.2 Stand der Forschung. 7.3 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung. 7.4 Versuchsergebnisse. 7.5 Zusammenfassung und Ausblick. 7.6 Literatur. Teil V: Junger Beton (Ferdinand S. Rostásy). 1 Ermittlung und Berechnung des Nullspannungstemperaturgradienten im jungen Beton (Rupert Springenschmid und Jean-Louis Bostvironnois). 1.1 Einleitung. 1.2 Der Nullspannungstemperaturgradient. 1.3 Ergebnisse und Schußfolgerungen. 1.4 Literatur. 2 Experimentelle Ermittlung der Verformungskennwerte von jungem Beton und der Zwangspannungen in situ (Markus Plannerer und Rupert Springenschmid). 2.1 Einleitung. 2.2 Versuche zur Ermittlung der Verformungskennwerte und der Zwangspannungen. 2.3 Laborergebnisse. 2.4 In-situ-Ergebnisse. 2.5 Zusammenfassung. 2.6 Literatur. 3 Werkstoffeigenschaften jungen Betons--Experimente und Modellierung (Ferdinand S. Rostásy und Alex-W. Gutsch). 3.1 Einleitung. 3.2 Versuche und Modellbildung. 3.3 Zusammenfassung. 3.4 Literatur.

Entwicklung von Landnutzungsszenarien für landschaftsökologische Fragestellungen

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Fritsch, Uta

2002-04-01

Die Landschaften Mitteleuropas sind das Resultat einer langwierigen Geschichte menschlicher Landnutzung mit ihren unterschiedlichen, z.T. konkurrierenden Nutzungsansprüchen. Durch eine überwiegend intensive Beanspruchung haben die direkten und indirekten Auswirkungen der Landnutzung in vielen Fällen zu Umweltproblemen geführt. Die Disziplin der Landschaftsökologie hat es sich zur Aufgabe gemacht, Konzepte für eine nachhaltige Nutzung der Landschaft zu entwickeln. Eine wichtige Fragestellung stellt dabei die Abschätzung der möglichen Folgen von Landnutzungsänderungen dar. Für die Analyse der relevanten Prozesse in der Landschaft werden häufig mathematische Modelle eingesetzt, welche es erlauben die Landschaft unter aktuellen Verhältnissen oder hinsichtlich veränderter Rahmenbedingungen zu untersuchen. Die hypothetische Änderung der Landnutzung, die als Landnutzungsszenario bezeichnet wird, verkörpert eine wesentliche Modifikation der Rahmenbedingungen, weil Landnutzung mageblich Einfluss auf die natürlichen Prozesse der Landschaft nimmt. Während die Antriebskräfte einer solchen Änderung überwiegend von sozio-ökonomischen und politischen Entscheidungen gesteuert werden, orientiert sich die exakte Verortung der Landnutzungsänderungen an den naturräumlichen Bedingungen und folgt z.T. erkennbaren Regeln. Anhand dieser Vorgaben ist es möglich, räumlich explizite Landnutzungsszenarien zu entwickeln, die als Eingangsdaten für die Modellierung verschiedener landschaftsökologischer Fragestellungen wie z.B. für die Untersuchung des Einflusses der Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Erosionsgefahr oder die Habitatqualität dienen können. Im Rahmen dieser Dissertation wurde das rasterbasierte deterministische Allokationsmodell luck (Land Use Change Scenario Kit) für die explizite Verortung der Landnutzungsänderungen entwickelt. Es basiert auf den in der Landschaftsökologie üblichen räumlichen Daten wie Landnutzung, Boden sowie Topographie und richtet sich bei der Szenarienableitung nach den Leitbildern der Landschaftsplanung. Das Modell fut auf der Hypothese, dass das Landnutzungsmuster als Funktion seiner landschaftsökologischen Faktoren beschrieben werden kann. Das Veränderungspotenzial einer Landnutzungseinheit resultiert im Modell aus einer Kombination der Bewertung der relativen Eignung des Standortes für die jeweilige Landnutzung und der Berücksichtigung von Standorteigenschaften der umliegenden Nachbarn. Die Durchführung der Landnutzungsänderung im Modell ist iterativ angelegt, um den graduellen Prozess des Landschaftswandels nachvollziehen zu können. Als Fallbeispiel für die Anwendung solcher räumlich expliziten Landnutzungsszenarien dient die Fragestellung, inwieweit Landnutzungsänderungen die Hochwasserentstehung beeinflussen. Um den Einfluss auf die Hochwasserentstehung für jede der Landnutzungskategorien – bebaute, landwirtschaftlich genutzte und naturnahe Flächen – abschätzen zu können, wird im Landnutzungsmodell luck exemplarisch für jede Kategorie ein Teilmodell für die Veränderung von Landnutzung angeboten: 1) Ausdehnung der Siedlungsfläche: Dieses Teilmodell fut auf der Annahme, dass sich Siedlungen nur in direkter Nachbarschaft bereits bestehender Bebauung und bevorzugt entlang von Entwicklungsachsen ausbreiten. Steile Hangneigungen stellen für potenzielle Standorte ein Hemmnis bei der Ausbreitung dar. 2) Stilllegung von Grenzertragsackerflächen: Gemä der Hypothese, dass sich die Stilllegung von Ackerflächen an der potenziellen Ertragsleistung der Standorte orientiert, werden in diesem Teilmodell alle Ackerstandorte dahingehend bewertet und die Flächen mit der geringsten Leistungsfähigkeit stillgelegt. Bei homogenen Gebietseigenschaften werden die Stilllegungsflächen zufällig auf die Ackerfläche verteilt. 3) Etablierung von Schutzgebieten in Ufer- und Auenbereichen: Ausgehend von der These, dass sich entlang von Flüssen sensible Flächen befinden, deren Schutz positive Folgen für das Leistungsvermögen der Landschaft haben kann, werden in diesem Teilmodell schützenswerte Ufer- und Auenbereiche auf derzeit landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgewiesen. Die Gröe der Schutzgebietsfläche orientiert sich an der Morphologie der umgebenden Landschaft. Die drei Teilmodelle wurden hinsichtlich der implizierten Hypothesen mit vielen unterschiedlichen Ansätzen validiert. Das Resultat dieser intensiven Analyse zeigt für jedes Teilmodell eine zufriedenstellende Tauglichkeit. Die Modellierung der Landnutzungsänderungen wurden in drei mesoskaligen Flusseinzugsgebieten mit einer Fläche zwischen 100 und 500 km² durchgeführt, die sich markant in ihrer Landnutzung unterscheiden. Besonderer Wert wurde bei der Gebietsauswahl darauf gelegt, dass eines der Gebiete intensiv landwirtschaftlich genutzt wird, eines dicht besiedelt und eines vorwiegend bewaldet ist. Im Hinblick auf ihre Relevanz für die vorliegende Fragestellung wurden aus bestehenden Landnutzungstrends die Szenarien für (1) die prognostizierte Siedlungsfläche für das Jahr 2010, (2) die möglichen Konsequenzen des EU-weiten Beschlusses der Agenda 2000 und (3) die Novelle des Bundesnaturschutzgesetzes aus dem Jahr 2001 abgeleitet. Jedes Szenario wurde mit Hilfe des Modells auf die drei Untersuchungsgebiete angewendet. Dabei wurden für die Siedlungsausdehnung in allen drei Gebieten realistische Landnutzungsmuster generiert. Einschränkungen ergeben sich bei der Suche nach Grenzertragsstilllegungsflächen. Hier hat unter homogenen Gebietseigenschaften die zufällige Verteilung von Flächen für die Stilllegung zu einem unrealistischen Ergebnis geführt. Die Güte der Schutzgebietsausweisung ist mageblich an die aktuelle Landnutzung der Aue und die Morphologie des Geländes gebunden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Flächen in den Ufer- und Auenbereichen mehrheitlich unter derzeitiger Ackernutzung stehen und der Flusslauf sich in das Relief eingetieft hat. Exemplarisch werden für jeden Landnutzungstrend die hydrologischen Auswirkungen anhand eines historischen Hochwassers beschrieben, aus denen jedoch keine pauschale Aussage zum Einfluss der Landnutzung abgeleitet werden kann. Die Studie demonstriert die Bedeutung des Landnutzungsmusters für die natürlichen Prozesse in der Landschaft und unterstreicht die Notwendigkeit einer räumlich expliziten Modellierung für landschaftsökologische Fragestellungen in der Mesoskala. Today′s landscapes in Central Europe are the result of a long history of land-use, which is characterised by many different demands. The immediate and long-term consequences of predominantly intensive land-use have led to environmental problems in many cases. Therefore it is necessary to develop strategies for the maintenance of landscape efficiency which take into account the different claims of utilisation. In this context the estimation of possible impacts of land-use changes represents an important statement of problem. For the analysis of the relevant processes within the landscape, it is common to apply mathematical models. Such models enable the investigation of the landscape under current conditions or with regard to modified boundary conditions. A hypothetic alteration of land-use, which is termed as land-use scenario, represents a substantial modification of the boundary conditions, because land-use exerts a strong influence on the natural processes of the landscape. While the driving forces are predominantly governed by socio-economical and political decisions, the exact location of land-use changes within the landscape mainly depends on the natural conditions and follows partly transparent rules. With these presumptions it is possible to develop land-use scenarios, which can serve as input data for the modelling of different questions of landscape ecology such as the influence of land-use on the water balance, the danger of erosion or the quality of habitat characteristics. In the context of this thesis the grid-based deterministic allocation model luck (Land Use Change Scenario Kit) for the allocation of land-use changes was developed. It is based upon the types of spatial data, which are commonly used in landscape ecology, such as information on land-use, soils as well as topography. The derivation of scenarios follows the approaches of landscape planning. The model is based upon the hypothesis, that land-use structure can be described as a function of its landscape ecological factors. The potential of a site to become subject to land-use changes, results from a combination of its local qualities and the site characteristics of its neighbourhood. Land-use change is realised iteratively in order to simulate the gradual process of changes in the landscape. The influence of land-use changes on flood generation serves as a case study to demonstrate the need for spatial explicit land-use scenarios. For each land-use category – built up areas, agriculturally used areas and natural/semi-natural land – the model luck offers a submodel for investigating the effect of land-use changes on flood generation: 1) Expansion of settlement area: This submodel is based upon the assumption that settlements spread only in the neighbourhood of already existing built-up areas and preferentially along infrastructural axes of development. Steep slopes inhibit the spreading on potential locations. 2) Set-aside of marginal yield sites under agricultural use: Setting-aside of arable land is based on the hypothesis that the selection of arable land to be set-aside depends on the potential yield efficiency of the locations. Within this submodel all fields under agricultural use are valued to that effect and the ones with the least productive efficiency are selected as set-aside locations. In case of homogeneous area qualities the set-aside locations are selected randomly. 3) Establishment of protected areas in waterside and ripearian areas: This submodel takes into consideration that the protection of sensitive areas along the river courses may have positive consequences for the efficiency of the landscape. Therefore this submodel establishes protection zones on waterside and ripearian sites under currently agricultural use, that might be of value for nature conservation. The size of the protection area depends on the morphology of the surrounding landscape. The three submodels were validated with respect to the implied hypotheses by the help of many different approaches. The result of this intensive analysis shows a satisfying suitability for each of the submodels. The simulation of land-use changes was carried out for three mesoscale river catchments with an area between 100 and 500 km². Special attention was paid to the fact that these areas should be markingly different in their land-use: One study area is predominantly under intensive agricultural use, one is densely populated and the third one is covered by forest in large parts of the area. With regard to their relevance to the onhand question from existing land-use trends scenarios were derived for the prognosed settlement area for the year 2010, for the possible consequences of the EU-wide agreement of Agenda 2000 and for the amending federal conservation law dating to the year 2001, which enhances the enlargement of protected areas. Each scenario was applied to the three study areas utilizing the model luck. For the expansion of the settlement areas in all three study areas realistic land-use patterns were generated. Limitations arose only in the context of the search for marginal yield fields. Here, the random distribution of areas to be set-aside under homogeneous conditions led to unrealistic results. The quality of the establishment of protected areas in waterside and ripearian areas is substantially bound to current land-use and the morphology of the area. The best results for this submodel are achieved if waterside and ripearian areas are mainly arable land and if the river has lowered its course into the morphology. The hydrological consequences are described exemplarily for each land-use trend with a historical flood event. The interpretation of the hydrographs does not allow global statements about the influence of land-use. The study demonstrates the significance of land-use pattern for the natural processes in the landscape and underlines the necessity of spatially explicit modelling for landscape ecological questions at the mesoscale.

FORS am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte

NASA Astrophysics Data System (ADS)

1998-09-01

Erstes wissenschaftliches Beobachtungsinstrument liefert eindrucksvolle Bilder Entsprechend dem straffen Zeitplan wird das ESO Very Large Teleskop Projekt (VLT-Projekt) auf dem Cerro Paranal in Nord-Chile verwirklicht: die volle Betriebsbereitschaft des ersten der vier 8,2m-Einzelteleskope wird Anfang des nächsten Jahres erreicht sein. Am 15. September 1998 wurde ein weiterer wichtiger Meilenstein erfolgreich, rechtzeitig und innerhalb des Kostenplans erreicht. Nur wenige Tage nach seiner Montage am ersten 8,2m-Einzelteleskop des VLT (UT1) konnte FORS1 ( FO cal R educer and S pectrograph) als erstes einer Gruppe leistungsfähiger und komplexer wissenschaftlicher Instrumente seine Beobachtungstätigkeit beginnen. Von Anfang an konnte es eine Reihe exzellenter astronomischer Bilder aufnehmen. Dieses bedeutende Ereignis eröffnet eine Fülle neuer Möglichkeiten für die europäische Astronomie. FORS - ein Höhepunkt an Komplexität FORS1 und das zukünftige Zwillingsinstrument (FORS2) sind das Ergebnis einer der eingehendsten und fortschrittlichsten technologischen Studien, die je für ein Instrument der bodengebundenen Astronomie durchgeführt wurden. Dieses einzigartige Instrument ist nun im Cassegrain-Fokus installiert und verschwindet beinahe, trotz seiner Dimensionen von 3 x 1.5m (Gewicht 2.3t), unterhalb des riesigen 53 m 2 großen Zerodurspiegels. Um die große Spiegelfläche und die hervorragende Bildqualität von UT1 optimal auszunützen, wurde FORS speziell so konstruiert, daß es die lichtschwächsten und entferntesten Objekte im Weltall untersuchen kann. Bald wird dieses komplexe VLT-Instrument den europäischen Astronomen erlauben, die derzeitigen Beobachtungshorizonte entscheidend zu erweitern. Die beiden FORS-Instrumente sind Vielzweck-Beobachtungsinstrumente, die in mehreren unterschiedlichen Beobachtungsarten eingesetzt werden können. Beispielsweise können Bilder mit zwei verschiedenen Abbildungsmaßstäben (Vergrößerungen) sowie Spektren mit unterschiedlicher spektraler Auflösung von einzelnen oder mehreren Objekten aufgenommen werden. Dabei erlaubt der schnelle Wechsel zwischen den unterschiedlichen Beobachtungsarten z.B. zunächst die Aufnahme und direkt anschließend die Spektroskopie weit entfernter Galaxien. Damit kann dann u.a. die stellare Zusammensetzung und die Entfernung bestimmt werden. Als eines der leistungsfähigsten astronomischen Instrumente seiner Art wird FORS1 ein wahres Arbeitspferd für die Untersuchung des fernen Universums darstellen. Der Bau von FORS Das FORS-Projekt wird unter ESO-Kontrakt von einem Konsortium dreier deutscher astronomischer Institute durchgeführt, der Landessternwarte Heidelberg und den Universitäts-Sternwarten von Göttingen and München. Bis zur Beendigung des Projekts werden die beteiligten Institute Arbeit im Umfang von ca. 180 Mann-Jahren eingebracht haben. Bei der Landessternwarte Heidelberg lag die Leitung des Projekts. Hier wurde außerdem das gesamte optische System konstruiert, die Beschaffung der Komponenten der abbildenden Optik und der Zusatzoptiken für Spektroskopie und Polarimetrie durchgeführt und die spezielle Computersoftware geschrieben, mit der die von FORS gelieferten Daten verarbeitet und ausgewertet werden. Darüber hinaus wurde in der Werkstatt der Sternwarte ein Teleskopsimulator gebaut, mit dem alle wesentlichen Funktionen von FORS in Europa getestet werden konnten, bevor das Instrument zum Paranal (Chile) transportiert wurde. An der Universitäts-Sternwarte Göttingen wurden Konstruktion, Herstellung und Zusammenbau der gesamten Mechanik von FORS durchgeführt. Der größte Teil der Präzisionsteile, insbesondere der Multispalteinheit, wurde in der feinmechanischen Werkstatt der Sternwarte hergestellt. Die Beschaffung der großen Instrumentengehäuse und Flansche, die Computeranalysen für mechanische und thermische Stabilität des empfindlichen Spektrographen und die Herstellung der speziellen Werkzeuge für Handhabung, Wartung und Justierung lag ebenso in der Verantwortung dieser Sternwarte wie die Tests der zahlreichen opto- und elektromechanischen Funktionen. Die Universitäts-Sternwarte München war verantwortlich für das Projektmanagement, Integration und Test des gesamten Instruments im Labor, für Planung und Einbau aller Elektronik und Elektromechanik, sowie für Entwicklung und Test der gesamten Software, die FORS in allen Teilen vollständig per Computer steuert (z.B. Filter- und Grismräder, Verschlüsse, Spalteinheit für die Vielspaltspektroskopie, Masken, alle optischen Komponenten, Elektromotoren, Encoder usw.). Zusätzlich wurde Computersoftware geschrieben, mit der die komplexen astronomischen Beobachtungen mit FORS vorbereitet werden und das Verhalten des Instruments durch eine ständige Kontrolle der gesammelten wissenschaftlichen Daten überwacht wird. Als Gegenleistung für den Bau von FORS erhalten die Astronomen der drei beteiligten Institute des FORS-Konsortiums eine gewisse Anzahl von Nächten an "garantierter Beobachtungszeit" am VLT. In dieser Beobachtungszeit werden verschiedene Forschungsprojekte durchgeführt, deren Themen unter anderem von kleinen Körpern im äußeren Sonnensystem über Untersuchungen von Sternen im Endstadium und den von ihnen abgestoßenen Gaswolken bis zur Erforschung ferner Galaxien und Quasare reichen, die Aufschluß über die frühen Zeiten unseres Universums geben. Erste Tests von FORS1 am VLT-UT1: ein großartiger Erfolg Nach sorgfältiger Vorbereitung hat das FORS-Konsortium nun mit der Inbetriebnahme ("Commissioning") des Instruments begonnen. Dazu gehören ein eingehender Nachweis der spezifizierten Leistungsfähigkeit am Teleskop, die Überprüfung der korrekten Funktionsweise unter Softwaresteuerung vom Kontrollraum auf Paranal, und am Ende dieses Prozesses eine Demonstration, daß das Instrument seinen angestrebten wissenschaftlichen Zweck erfüllt. Während der Durchführung dieser Tests gelangen dem Commissioning-Team auf Paranal eine Reihe von Aufnahmen verschiedener astronomischer Objekte, von denen einige hier wiedergegeben sind. Sie wurden alle mit FORS in der Standardauflösung gewonnen (Bildfeldgröße 6.8 x 6.8 Bogenminuten, Pixelgröße 0.20 Bogensekunden) und zeigen einige der eindrucksvollen Möglichkeiten, die das neue Instrument bietet. Spiralgalaxie NGC 1288 ESO PR Photo 37a/98 ESO PR Photo 37a/98 [Preview - JPEG: 800 x 908 pix - 224k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3406 pix - 1.5Mb] Farbaufnahme der Spiralgalaxie NGC 1288, aufgenommen in der ersten Beobachtungsnacht von FORS ("Nacht des ersten Lichts"). Das erste Photo zeigt eine Dreifarbenaufnahme der schönen Spiralgalaxie NGC 1288 im südlichen Sternbild Fornax. PR Photo 37a/98 umfaßt das gesamte Feld, das mit der 2048 x 2048 Pixel großen CCD-Kamera abgebildet wurde. Es wurde aus drei CCD-Aufnahmen zusammengesetzt, die bei gutem Seeing in verschiedenen Farben in der "Nacht des ersten Lichts" (15. September 1998) aufgenommen wurden. Diese Galaxie mit einem Durchmesser von rund 200000 Lichtjahren ist etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt, ihre Fluchtgeschwindigkeit beträgt 4500 km/sec. Technische Informationen : Photo 37a/98 ist ein Komposit von drei Aufnahmen in den drei Filtern B (420nm, 6 Minuten belichtet), V (530nm, 3 Minuten) und I (800nm, 3 Minuten) während einer Periode mit 0.7 Bogensekunden Seeing. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten groß. Norden ist links, Osten unten. Entfernter Galaxienhaufen ESO PR Photo 37b/98 ESO PR Photo 37b/98 [Preview - JPEG: 657 x 800 pix - 248k] [High-Res - JPEG: 2465 x 3000 pix - 1.9Mb] Ein ungewöhnlicher Galaxienhaufen in der Umgebung des Quasars PB5763 . ESO PR Photo 37c/98 ESO PR Photo 37c/98 [Preview - JPEG: 670 x 800 pix - 272k] [High-Res - JPEG: 2512 x 3000 pix - 1.9Mb] Vergrößerung von PR Photo 37b/98; sie zeigt mehr Einzelheiten des ungewöhnlichen Galaxienhaufens. Die nächsten Photos wurden von einer 5-minütigen Aufnahme im Nahen Infrarot reproduziert, die ebenfalls in der "Nacht des ersten Lichts" von FORS1 (15. September 1998) gewonnen wurde. PR Photo 37b/98 zeigt einen Himmelsausschnitt in der Nähe des Quasars PB5763, in dem auch ein ungewöhnlicher, sehr weit entfernter Haufen von Galaxien zu sehen ist. Er besteht aus einer großen Zahl lichtschwacher Galaxien, die bisher noch nicht eingehend untersucht wurden. Dieser Haufen ist ein gutes Beispiel für die Art von Objekten, auf die viel Beobachtungszeit mit FORS verwendet werden wird, sobald der reguläre Beobachtungsbetrieb begonnen hat. Eine Vergrößerung des gleichen Feldes ist in PR Photo 37c/98 wiedergegeben. Sie zeigt die einzelnen Mitglieder dieses Galaxienhaufens im Detail. Man beachte besonders die interessante spindelförmige Galaxie, die anscheinend einen äquatorialen Ring aufweist. Neben einer schönen Spiralgalaxie sind auch noch viele weitere lichtschwache Galaxien zu erkennen. Sie sind entweder Zwerggalaxien und Mitglieder des Haufens oder befinden sich sehr viel weiter entfernt im Hintergrund des Haufens. Technische Informationen : PR Photos 37b/98 (als Negativ reproduziert) und 37c/98 (Positiv) stammen von einer Aufnahme, die bei 0.8 Bogensekunden Seeing durch ein I-Filter (nahes Infrarot, 800nm) gewonnen wurde. Die Belichtungszeit betrug 5 Minuten, und es wurde eine Flatfield-Korrektur durchgeführt. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten bzw. 2.5 x 2.3 Bogenminuten groß. Norden ist links oben, Osten links unten. Spiralgalaxie NGC 1232 ESO PR Photo 37d/98 ESO PR Photo 37d/98 [Preview - JPEG: 800 x 912 pix - 760k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3420 pix - 5.7Mb] Ein Farbbild der Spiralgalaxie NGC 1232, aufgenommen am 21. September 1998. ESO PR Photo 37e/98 ESO PR Photo 37e/98 [Preview - JPEG: 800 x 961 pix - 480k] [High-Res - JPEG: 3000 x 3602 pix - 3.5Mb] Vergrößerung des Zentrums von PR Photo 37d/98. Dieses spektakuläre Bild der großen Spiralgalaxie NGC 1232 (Photo 37d/98) wurde am 21. September 1998 unter guten Beobachtungsbedingungen erhalten. Es wurde aus drei Einzelaufnahmen im ultravioletten, blauen und roten Licht zusammengesetzt. Die Farben der verschiedenen Regionen sind deutlich sichtbar: Das Zentralgebiet enthält ältere, rötlich leuchtende Sterne (Photo 37e/98), während die Spiralarme von jungen, bläulichen Sternen und roten Sternentstehungsgebieten bevölkert sind. Man beachte die gestörte Begleitgalaxie am linken Rand (Photo 37d/98), die wie der griechische Buchstabe "Theta" aussieht. NGC 1232 liegt 20 Grad südlich des Himmelsäquators im Sternbild Eridanus. Obwohl die Entfernung dieser Galaxie ungefähr 100 Millionen Lichtjahre beträgt, kann man auf Grund der exzellenten Bildqualität einen unglaublichen Reichtum an Details erkennen. Bei dieser Entfernung entspricht die Kantenlänge des Bildfeldes etwa 200000 Lichtjahren oder etwa der doppelten Größe unserer Milchstraße. Technische Informationen : Photos 37d/98 und 37e/98 sind ein Komposit von drei Aufnahmen in den drei Filtern U (360nm, 10 Minuten belichtet), B (420nm, 6 Minuten) und R (600nm, 2 Minuten 30 Sekunden) während einer Periode mit 0.7 Bogensekunden Seeing. Das gezeigte Feld ist 6.8 x 6.8 Bogenminuten bzw. 1.6 x 1.8 Bogenminuten groß. Norden ist oben, Osten links. Note: [1] Diese Pressemitteilung wird gemeinsam (auf Englisch und Deutsch) von der Europäischen Südsternwarte, der Landessternwarte Heidelberg und den Universitäts-Sternwarten Göttingen und München herausgegeben. An English Version of this Press Release is also available. Zugang zu ESO Presseinformationen ESO Presseinformationen werden im World Wide Web zur Verfügung gestellt (URL: http://www.eso.org/outreach/press-rel/). ESO Pressephotos dürfen veröffentlicht werden, wenn die Europäische Südsternwarte als Urheber genannt wird.

Large-scale hydrological modelling in the semi-arid north-east of Brazil

NASA Astrophysics Data System (ADS)

Güntner, Andreas

2002-07-01

Semi-arid areas are, due to their climatic setting, characterized by small water resources. An increasing water demand as a consequence of population growth and economic development as well as a decreasing water availability in the course of possible climate change may aggravate water scarcity in future, which often exists already for present-day conditions in these areas. Understanding the mechanisms and feedbacks of complex natural and human systems, together with the quantitative assessment of future changes in volume, timing and quality of water resources are a prerequisite for the development of sustainable measures of water management to enhance the adaptive capacity of these regions. For this task, dynamic integrated models, containing a hydrological model as one component, are indispensable tools. The main objective of this study is to develop a hydrological model for the quantification of water availability in view of environmental change over a large geographic domain of semi-arid environments. The study area is the Federal State of Ceará (150 000 km2) in the semi-arid north-east of Brazil. Mean annual precipitation in this area is 850 mm, falling in a rainy season with duration of about five months. Being mainly characterized by crystalline bedrock and shallow soils, surface water provides the largest part of the water supply. The area has recurrently been affected by droughts which caused serious economic losses and social impacts like migration from the rural regions. The hydrological model Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) developed in this study is a deterministic, spatially distributed model being composed of conceptual, process-based approaches. Water availability (river discharge, storage volumes in reservoirs, soil moisture) is determined with daily resolution. Sub-basins, grid cells or administrative units (municipalities) can be chosen as spatial target units. The administrative units enable the coupling of Wasa in the framework of an integrated model which contains modules that do not work on the basis of natural spatial units. The target units mentioned above are disaggregated in Wasa into smaller modelling units within a new multi-scale, hierarchical approach. The landscape units defined in this scheme capture in particular the effect of structured variability of terrain, soil and vegetation characteristics along toposequences on soil moisture and runoff generation. Lateral hydrological processes at the hillslope scale, as reinfiltration of surface runoff, being of particular importance in semi-arid environments, can thus be represented also within the large-scale model in a simplified form. Depending on the resolution of available data, small-scale variability is not represented explicitly with geographic reference in Wasa, but by the distribution of sub-scale units and by statistical transition frequencies for lateral fluxes between these units. Further model components of Wasa which respect specific features of semi-arid hydrology are: (1) A two-layer model for evapotranspiration comprises energy transfer at the soil surface (including soil evaporation), which is of importance in view of the mainly sparse vegetation cover. Additionally, vegetation parameters are differentiated in space and time in dependence on the occurrence of the rainy season. (2) The infiltration module represents in particular infiltration-excess surface runoff as the dominant runoff component. (3) For the aggregate description of the water balance of reservoirs that cannot be represented explicitly in the model, a storage approach respecting different reservoirs size classes and their interaction via the river network is applied. (4) A model for the quantification of water withdrawal by water use in different sectors is coupled to Wasa. (5) A cascade model for the temporal disaggregation of precipitation time series, adapted to the specific characteristics of tropical convective rainfall, is applied for the generating rainfall time series of higher temporal resolution. All model parameters of Wasa can be derived from physiographic information of the study area. Thus, model calibration is primarily not required. Model applications of Wasa for historical time series generally results in a good model performance when comparing the simulation results of river discharge and reservoir storage volumes with observed data for river basins of various sizes. The mean water balance as well as the high interannual and intra-annual variability is reasonably represented by the model. Limitations of the modelling concept are most markedly seen for sub-basins with a runoff component from deep groundwater bodies of which the dynamics cannot be satisfactorily represented without calibration. Further results of model applications are: (1) Lateral processes of redistribution of runoff and soil moisture at the hillslope scale, in particular reinfiltration of surface runoff, lead to markedly smaller discharge volumes at the basin scale than the simple sum of runoff of the individual sub-areas. Thus, these processes are to be captured also in large-scale models. The different relevance of these processes for different conditions is demonstrated by a larger percentage decrease of discharge volumes in dry as compared to wet years. (2) Precipitation characteristics have a major impact on the hydrological response of semi-arid environments. In particular, underestimated rainfall intensities in the rainfall input due to the rough temporal resolution of the model and due to interpolation effects and, consequently, underestimated runoff volumes have to be compensated in the model. A scaling factor in the infiltration module or the use of disaggregated hourly rainfall data show good results in this respect. The simulation results of Wasa are characterized by large uncertainties. These are, on the one hand, due to uncertainties of the model structure to adequately represent the relevant hydrological processes. On the other hand, they are due to uncertainties of input data and parameters particularly in view of the low data availability. Of major importance is: (1) The uncertainty of rainfall data with regard to their spatial and temporal pattern has, due to the strong non-linear hydrological response, a large impact on the simulation results. (2) The uncertainty of soil parameters is in general of larger importance on model uncertainty than uncertainty of vegetation or topographic parameters. (3) The effect of uncertainty of individual model components or parameters is usually different for years with rainfall volumes being above or below the average, because individual hydrological processes are of different relevance in both cases. Thus, the uncertainty of individual model components or parameters is of different importance for the uncertainty of scenario simulations with increasing or decreasing precipitation trends. (4) The most important factor of uncertainty for scenarios of water availability in the study area is the uncertainty in the results of global climate models on which the regional climate scenarios are based. Both a marked increase or a decrease in precipitation can be assumed for the given data. Results of model simulations for climate scenarios until the year 2050 show that a possible future change in precipitation volumes causes a larger percentage change in runoff volumes by a factor of two to three. In the case of a decreasing precipitation trend, the efficiency of new reservoirs for securing water availability tends to decrease in the study area because of the interaction of the large number of reservoirs in retaining the overall decreasing runoff volumes. Semiaride Gebiete sind auf Grund der klimatischen Bedingungen durch geringe Wasserressourcen gekennzeichnet. Ein zukünftig steigender Wasserbedarf in Folge von Bevölkerungswachstum und ökonomischer Entwicklung sowie eine geringere Wasserverfügbarkeit durch mögliche Klimaänderungen können dort zu einer Verschärfung der vielfach schon heute auftretenden Wasserknappheit führen. Das Verständnis der Mechanismen und Wechselwirkungen des komplexen Systems von Mensch und Umwelt sowie die quantitative Bestimmung zukünftiger Veränderungen in der Menge, der zeitlichen Verteilung und der Qualität von Wasserressourcen sind eine grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung von nachhaltigen Maßnahmen des Wassermanagements mit dem Ziel einer höheren Anpassungsfähigkeit dieser Regionen gegenüber künftigen Änderungen. Hierzu sind dynamische integrierte Modelle unerlässlich, die als eine Komponente ein hydrologisches Modell beinhalten. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist daher die Erstellung eines hydrologischen Modells zur großräumigen Bestimmung der Wasserverfügbarkeit unter sich ändernden Umweltbedingungen in semiariden Gebieten. Als Untersuchungsraum dient der im semiariden tropischen Nordosten Brasiliens gelegene Bundestaat Ceará (150 000 km2). Die mittleren Jahresniederschläge in diesem Gebiet liegen bei 850 mm innerhalb einer etwa fünfmonatigen Regenzeit. Mit vorwiegend kristallinem Grundgebirge und geringmächtigen Böden stellt Oberflächenwasser den größten Teil der Wasserversorgung bereit. Die Region war wiederholt von Dürren betroffen, die zu schweren ökonomischen Schäden und sozialen Folgen wie Migration aus den ländlichen Gebieten geführt haben. Das hier entwickelte hydrologische Modell Wasa (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments) ist ein deterministisches, flächendifferenziertes Modell, das aus konzeptionellen, prozess-basierten Ansätzen aufgebaut ist. Die Wasserverfügbarkeit (Abfluss im Gewässernetz, Speicherung in Stauseen, Bodenfeuchte) wird mit täglicher Auflösung bestimmt. Als räumliche Zieleinheiten können Teileinzugsgebiete, Rasterzellen oder administrative Einheiten (Gemeinden) gewählt werden. Letztere ermöglichen die Kopplung des Modells im Rahmen der integrierten Modellierung mit Modulen, die nicht auf der Basis natürlicher Raumeinheiten arbeiten. Im Rahmen eines neuen skalenübergreifenden, hierarchischen Ansatzes werden in Wasa die genannten Zieleinheiten in kleinere räumliche Modellierungseinheiten unterteilt. Die ausgewiesenen Landschaftseinheiten erfassen insbesondere die strukturierte Variabilität von Gelände-, Boden- und Vegetationseigenschaften entlang von Toposequenzen in ihrem Einfluss auf Bodenfeuchte und Abflussbildung. Laterale hydrologische Prozesse auf kleiner Skala, wie die für semiaride Bedingungen bedeutsame Wiederversickerung von Oberflächenabfluss, können somit auch in der erforderlichen großskaligen Modellanwendung vereinfacht wiedergegeben werden. In Abhängigkeit von der Auflösung der verfügbaren Daten wird in Wasa die kleinskalige Variabilität nicht räumlich explizit sondern über die Verteilung von Flächenanteilen subskaliger Einheiten und über statistische Übergangshäufigkeiten für laterale Flüsse zwischen den Einheiten berücksichtigt. Weitere Modellkomponenten von Wasa, die spezifische Bedingungen semiarider Gebiete berücksichtigen, sind: (1) Ein Zwei-Schichten-Modell zur Bestimmung der Evapotranspiration berücksichtigt auch den Energieumsatz an der Bodenoberfläche (inklusive Bodenverdunstung), der in Anbetracht der meist lichten Vegetationsbedeckung von Bedeutung ist. Die Vegetationsparameter werden zudem flächen- und zeitdifferenziert in Abhängigkeit vom Auftreten der Regenzeit modifiziert. (2) Das Infiltrationsmodul bildet insbesondere Oberflächenabfluss durch Infiltrationsüberschuss als dominierender Abflusskomponente ab. (3) Zur aggregierten Beschreibung der Wasserbilanz von im Modell nicht einzeln erfassbaren Stauseen wird ein Speichermodell unter Berücksichtigung verschiedener Größenklassen und ihrer Interaktion über das Gewässernetz eingesetzt. (4) Ein Modell zur Bestimmung der Entnahme durch Wassernutzung in verschiedenen Sektoren ist an Wasa gekoppelt. (5) Ein Kaskadenmodell zur zeitlichen Disaggregierung von Niederschlagszeitreihen, das in dieser Arbeit speziell für tropische konvektive Niederschlagseigenschaften angepasst wird, wird zur Erzeugung höher aufgelöster Niederschlagsdaten verwendet. Alle Modellparameter von Wasa können von physiographischen Gebietsinformationen abgeleitet werden, sodass eine Modellkalibrierung primär nicht erforderlich ist. Die Modellanwendung von Wasa für historische Zeitreihen ergibt im Allgemeinen eine gute Übereinstimmung der Simulationsergebnisse für Abfluss und Stauseespeichervolumen mit Beobachtungsdaten in unterschiedlich großen Einzugsgebieten. Die mittlere Wasserbilanz sowie die hohe monatliche und jährliche Variabilität wird vom Modell angemessen wiedergegeben. Die Grenzen der Anwendbarkeit des Modell-konzepts zeigen sich am deutlichsten in Teilgebieten mit Abflusskomponenten aus tieferen Grundwasserleitern, deren Dynamik ohne Kalibrierung nicht zufriedenstellend abgebildet werden kann. Die Modellanwendungen zeigen weiterhin: (1) Laterale Prozesse der Umverteilung von Bodenfeuchte und Abfluss auf der Hangskala, vor allem die Wiederversickerung von Oberflächenabfluss, führen auf der Skala von Einzugsgebieten zu deutlich kleineren Abflussvolumen als die einfache Summe der Abflüsse der Teilflächen. Diese Prozesse sollten daher auch in großskaligen Modellen abgebildet werden. Die unterschiedliche Ausprägung dieser Prozesse für unterschiedliche Bedingungen zeigt sich an Hand einer prozentual größeren Verringerung der Abflussvolumen in trockenen im Vergleich zu feuchten Jahren. (2) Die Niederschlagseigenschaften haben einen sehr großen Einfluss auf die hydrologische Reaktion in semiariden Gebieten. Insbesondere die durch die grobe zeitliche Auflösung des Modells und durch Interpolationseffekte unterschätzten Niederschlagsintensitäten in den Eingangsdaten und die daraus folgende Unterschätzung von Abflussvolumen müssen im Modell kompensiert werden. Ein Skalierungsfaktor in der Infiltrationsroutine oder die Verwendung disaggregierter stündlicher Niederschlagsdaten zeigen hier gute Ergebnisse. Die Simulationsergebnisse mit Wasa sind insgesamt durch große Unsicherheiten gekennzeichnet. Diese sind einerseits in Unsicherheiten der Modellstruktur zur adäquaten Beschreibung der relevanten hydrologischen Prozesse begründet, andererseits in Daten- und Parametersunsicherheiten in Anbetracht der geringen Datenverfügbarkeit. Von besonderer Bedeutung ist: (1) Die Unsicherheit der Niederschlagsdaten in ihrem räumlichen Muster und ihrer zeitlichen Struktur hat wegen der stark nicht-linearen hydrologischen Reaktion einen großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse. (2) Die Unsicherheit von Bodenparametern hat im Vergleich zu Vegetationsparametern und topographischen Parametern im Allgemeinen einen größeren Einfluss auf die Modellunsicherheit. (3) Der Effekt der Unsicherheit einzelner Modellkomponenten und -parameter ist für Jahre mit unter- oder überdurchschnittlichen Niederschlagsvolumen zumeist unterschiedlich, da einzelne hydrologische Prozesse dann jeweils unterschiedlich relevant sind. Die Unsicherheit einzelner Modellkomponenten- und parameter hat somit eine unterschiedliche Bedeutung für die Unsicherheit von Szenarienrechnungen mit steigenden oder fallenden Niederschlagstrends. (4) Der bedeutendste Unsicherheitsfaktor für Szenarien der Wasserverfügbarkeit für die Untersuchungsregion ist die Unsicherheit der den regionalen Klimaszenarien zu Grunde liegenden Ergebnisse globaler Klimamodelle. Eine deutliche Zunahme oder Abnahme der Niederschläge bis 2050 kann gemäß den hier vorliegenden Daten für das Untersuchungsgebiet gleichermaßen angenommen werden. Modellsimulationen für Klimaszenarien bis zum Jahr 2050 ergeben, dass eine mögliche zukünftige Veränderung der Niederschlagsmengen zu einer prozentual zwei- bis dreifach größeren Veränderung der Abflussvolumen führt. Im Falle eines Trends von abnehmenden Niederschlagsmengen besteht in der Untersuchungsregion die Tendenz, dass auf Grund der gegenseitigen Beeinflussung der großen Zahl von Stauseen beim Rückhalt der tendenziell abnehmenden Abflussvolumen die Effizienz von neugebauten Stauseen zur Sicherung der Wasserverfügbarkeit zunehmend geringer wird. --- Anmerkung: Der Autor ist Träger des von der Universitätsgesellschaft Potsdam e.V. vergebenen Wissenschaftspreises zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses für die beste Dissertation des Jahres 2002/2003 an der Universität Potsdam.