@phdthesis{Baufeld2005,
  author    = {Baufeld, Ralf},
  title     = {GIS-gest{\"u}tzte Prognose der Biotopentwicklung auf Grundlage von Biotoptypen- und Vegetationserhebungen auf geplanten R{\"u}ckdeichungsfl{\"a}chen an der Mittleren Elbe in Sachsen-Anhalt},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2523},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Durch die anthropogene Nutzung sind viele Auen in Mitteleuropa ver{\"a}ndert worden, wobei insbesondere die Retentionsfl{\"a}chen stark verringert wurden. W{\"a}hrend Auen seit l{\"a}ngerem im Fokus der wissenschaftlichen Bearbeitung stehen, gibt es bisher große Wissensdefizite in der Frage der Auenreaktivierungen. Zum einen sind derartige Projekte bisher kaum verwirklicht und zum anderen ist ein langfristiges Monitoring notwendig, um die Anpassung von Bioz{\"o}nosen an die ver{\"a}nderten Standortbedingungen beobachten zu k{\"o}nnen. Um die Folgen derartiger Eingriffe zu analysieren, bieten sich computergest{\"u}tzte Modellierungen der Landschaftsentwicklung an, wie sie in der vorliegenden Arbeit verwirklicht wurden. Ziel der Arbeit war, mit Hilfe eines Geografischen Informationssystems (GIS) das Entwicklungspotenzial der Landschaft bei verschiedenen R{\"u}ckdeichungsvarianten auf der Ebene der Biotoptypen darzustellen. Dabei ging es nicht um die Erstellung eines allgemein g{\"u}ltigen Auenmodells sondern um die Erarbeitung eines Modells f{\"u}r einen konkreten Anwendungsfall. Der erarbeitete Ansatz sollte zudem f{\"u}r die landschaftsplanerische Praxis geeignet sein. Als Beispielgebiete wurden Fl{\"a}chen an der Mittleren Elbe bei Rog{\"a}tz und Sandau, beide im n{\"o}rdlichen Teil von Sachsen-Anhalt, ausgew{\"a}hlt. Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil werden Erhebungen und Auswertungen als Grundlage der Modellentwicklung dargestellt. Dazu wurden die Biotoptypen der Beispielgebiete fl{\"a}chendeckend erhoben und mit punktuellen Vegetationserhebungen erg{\"a}nzt. Aus dem Forschungsprojekt "R{\"u}ckgewinnung von Retentionsfl{\"a}chen und Altauenreaktivierung an der Mittleren Elbe in Sachsen-Anhalt" des Bundesministeriums f{\"u}r Bildung und Forschung (BMBF) standen standort{\"o}kologische Daten der Hydrologie und Bodenkunde zur Verf{\"u}gung. Ziel der Auswertung war, Schl{\"u}sselfaktoren f{\"u}r Hydrologie und Bodenbedingungen innerhalb der rezenten Aue zu identifizieren, die zur Auspr{\"a}gung bestimmter Biotoptypen f{\"u}hren. Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein Modell f{\"u}r Biotoptypenpotenziale auf den geplanten R{\"u}ck\–deichungsfl{\"a}chen entwickelt. Das Modell bearbeitet die Datenbank der verwendeten GIS-Dateien, die auf Daten zum Bestand beruht und um solche der Prognose der Standort{\"o}kologie (Hydrologie und Boden) im R{\"u}ckdeichungsfalle aus dem BMBF-Projekt erweitert wurde. Weitere Voraussetzung f{\"u}r die Modellierung war die Erarbeitung von Leitbildern, in denen unterschiedliche Nutzungsszenarios f{\"u}r die Landschaft nach Deichr{\"u}ckverlegung hypothetisch festgelegt wurden. Insbesondere die Nutzungsintensit{\"a}t wurde variiert, von einer Variante intensiver land- und forstwirtschaftlicher Nutzung {\"u}ber sogenannte integrierte Entwicklungsziele aus dem BMBF-Projekt bis hin zu einer Variante der Naturschutznutzung. Zus{\"a}tzlich wurde eine zuk{\"u}nftige Potentielle Nat{\"u}rliche Vegetation modelliert. Eine {\"U}berpr{\"u}fung des Modell fand f{\"u}r den Raum der rezenten Aue in der intensiven Nutzungsvariante statt, die der gegenw{\"a}rtigen Nutzung am n{\"a}chsten kommt. Werden Informationen des Bestandsbiotoptyps als Korrekturgr{\"o}ße in das Modell einbezogen, konnte f{\"u}r viele Biotoptypen eine Trefferquote von {\"u}ber 90 \% erreicht werden. Bei fl{\"a}chenm{\"a}ßig weniger bedeutenden Bio\–toptypen lag dieser Wert aufgrund der schmaleren Datenbasis zwischen 20 und 40 \%. Als Ergebnis liegt f{\"u}r unterschiedliche Deichvarianten und Leitbilder in den Beispielgebieten die Landschaftsentwicklung als Biotoppotenzial vor. Als eine vereinfachte Regionalisierung der punktuellen Vegetationsdaten wurde im Modell gepr{\"u}ft, inwieweit die modellierten Biotopfl{\"a}chen der Charakteristik der pflanzensoziologischen Aufnahmen aus der rezenten Aue entsprechen. In dem Falle wurde die Pflanzengesellschaft der jeweiligen {\"o}kologisch im Rahmen der Untersuchung einheitlichen Fl{\"a}cheneinheit zugeordnet. Anteilig l{\"a}sst sich damit die Biotopprognosefl{\"a}che pflanzensoziologisch konkretisieren. Die vorliegende Arbeit geh{\"o}rt zu den bisher wenigen Arbeiten, die sich mit den Folgen von Auenreaktivierung auf die Entwicklung der Landschaft auseinandersetzen. Sie zeigt eine M{\"o}glichkeit auf, Prognosemodelle f{\"u}r Biotoptypen und Vegetation anhand begrenzter Felduntersuchungen zu entwerfen. Derartige Modelle k{\"o}nnen zum Verst{\"a}ndnis von Eingriffen in den Naturhaushalt, wie sie die Deichr{\"u}ckverlegungen darstellen, beitragen und eine Folgenabsch{\"a}tzung unterst{\"u}tzen.},
  subject      = {Modellierung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Becker2013,
  author    = {Becker, Basil},
  title     = {Architectural modelling and verification of open service-oriented systems of systems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-70158},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Systems of Systems (SoS) have received a lot of attention recently. In this thesis we will focus on SoS that are built atop the techniques of Service-Oriented Architectures and thus combine the benefits and challenges of both paradigms. For this thesis we will understand SoS as ensembles of single autonomous systems that are integrated to a larger system, the SoS. The interesting fact about these systems is that the previously isolated systems are still maintained, improved and developed on their own. Structural dynamics is an issue in SoS, as at every point in time systems can join and leave the ensemble. This and the fact that the cooperation among the constituent systems is not necessarily observable means that we will consider these systems as open systems. Of course, the system has a clear boundary at each point in time, but this can only be identified by halting the complete SoS. However, halting a system of that size is practically impossible. Often SoS are combinations of software systems and physical systems. Hence a failure in the software system can have a serious physical impact what makes an SoS of this kind easily a safety-critical system. The contribution of this thesis is a modelling approach that extends OMG's SoaML and basically relies on collaborations and roles as an abstraction layer above the components. This will allow us to describe SoS at an architectural level. We will also give a formal semantics for our modelling approach which employs hybrid graph-transformation systems. The modelling approach is accompanied by a modular verification scheme that will be able to cope with the complexity constraints implied by the SoS' structural dynamics and size. Building such autonomous systems as SoS without evolution at the architectural level --- i. e. adding and removing of components and services --- is inadequate. Therefore our approach directly supports the modelling and verification of evolution.},
  language  = {en}
}
@book{BeckerGiese2012,
  author    = {Becker, Basil and Giese, Holger},
  title     = {Cyber-physical systems with dynamic structure : towards modeling and verification of inductive invariants},
  publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
  address   = {Potsdam},
  isbn      = {978-3-86956-217-9},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-62437},
  publisher      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {iv, 27},
  year      = {2012},
  abstract  = {Cyber-physical systems achieve sophisticated system behavior exploring the tight interconnection of physical coupling present in classical engineering systems and information technology based coupling. A particular challenging case are systems where these cyber-physical systems are formed ad hoc according to the specific local topology, the available networking capabilities, and the goals and constraints of the subsystems captured by the information processing part. In this paper we present a formalism that permits to model the sketched class of cyber-physical systems. The ad hoc formation of tightly coupled subsystems of arbitrary size are specified using a UML-based graph transformation system approach. Differential equations are employed to define the resulting tightly coupled behavior. Together, both form hybrid graph transformation systems where the graph transformation rules define the discrete steps where the topology or modes may change, while the differential equations capture the continuous behavior in between such discrete changes. In addition, we demonstrate that automated analysis techniques known for timed graph transformation systems for inductive invariants can be extended to also cover the hybrid case for an expressive case of hybrid models where the formed tightly coupled subsystems are restricted to smaller local networks.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bergner2003,
  author    = {Bergner, Andreas G. N.},
  title     = {Lake-level fluctuations and Late Quaternary climate change in the Central Kenya Rift},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001428},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2003},
  abstract  = {Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Rekonstruktion von Klima in historischen Zeiten im tropischen Ostafrika. Nach einer {\"U}bersicht {\"u}ber die heutigen klimatischen Bedingungen der Tropen und den Besonderheiten des ostafrikanischen Klimas, werden die M{\"o}glichkeiten der Klimarekonstruktion anhand von Seesedimenten diskutiert. Es zeigt sich, dass die hoch gelegenen Seen des Zentralen Keniarifts, als Teil des Ostafrikanischen Grabensystems, besonders geeignete Klimaarchive darstellen, da sie sensibel auf klimatische Ver{\"a}nderungen reagieren. Ver{\"a}nderungen der Seechemie, wie sie in den Sedimenten aufgezeichnet werden, eignen sich um die nat{\"u}rlichen Schwankungen in der Quart{\"a}ren Klimageschichte Ostafrikas nachzuzeichnen. Basierend auf der guten 40Ar/39Ar- und 14C-Datierbarkeit der Seesedimente wird eine Chronologie der pal{\"a}o{\"o}kologischen Bedingungen anhand von Diatomeenvergesellschaftungen restauriert. Dabei zeigen sich f{\"u}r die Seen Nakuru, Elmenteita und Naivasha kurzfristige Transgression/ Regressions-Zyklen im Intervall von ca. 11.000 Jahren w{\"a}hrend des letzten (ca. 12.000 bis 6.000 J.v.H.) und vorletzten Interglazials (ca. 140.000 bis 60.000 J.v.H.). Zus{\"a}tzlich kann ein allgemeiner, langfristiger Trend der Seeentwicklung von großen Frischwasserseen hin zu st{\"a}rker salinen Gew{\"a}ssern innerhalb der letzen 1 Mio. Jahre festgestellt werden. Mittels Transferfunktionen und einem hydro-klimatischen Modellansatz k{\"o}nnen die restaurierten limnologischen Bedingungen als klimatische Schwankungen des Einzugsgebietes interpretiert werden. Wenngleich auch der zus{\"a}tzliche Einfluss von tektonischen Ver{\"a}nderungen auf das Seeeinzugsgebiet und das Gewicht ver{\"a}nderter Grundwasserstr{\"o}me abgewogen werden, zeigt sich, dass allein geringf{\"u}gig erh{\"o}hte Niederschlagswerte von ca. 30±10 \% zu dramatischen Seespiegelanstiegen im Zentralen Keniarift f{\"u}hren. Aufgrund der etablierten hydrrologisch-klimatischen Wechselwirkungen werden R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die nat{\"u}rliche Variabilit{\"a}t des ostafrikanischen Klimas gezogen. Zudem wird die Sensitivit{\"a}t der Keniarift-Seen in Bezug auf die St{\"a}rke der {\"a}quatorialen Insolation und hinsichtilch variabler Oberfl{\"a}chenwassertemperaturen des Indischen Ozeans bewertet.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Brune2018,
  author    = {Brune, Sascha},
  title     = {Modelling continental rift dynamics},
  doi       = {10.25932/publishup-43236},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-432364},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {192},
  year      = {2018},
  abstract  = {Continental rift systems open up unique possibilities to study the geodynamic system of our planet: geodynamic localization processes are imprinted in the morphology of the rift by governing the time-dependent activity of faults, the topographic evolution of the rift or by controlling whether a rift is symmetric or asymmetric. Since lithospheric necking localizes strain towards the rift centre, deformation structures of previous rift phases are often well preserved and passive margins, the end product of continental rifting, retain key information about the tectonic history from rift inception to continental rupture. Current understanding of continental rift evolution is based on combining observations from active rifts with data collected at rifted margins. Connecting these isolated data sets is often accomplished in a conceptual way and leaves room for subjective interpretation. Geodynamic forward models, however, have the potential to link individual data sets in a quantitative manner, using additional constraints from rock mechanics and rheology, which allows to transcend previous conceptual models of rift evolution. By quantifying geodynamic processes within continental rifts, numerical modelling allows key insight to tectonic processes that operate also in other plate boundary settings, such as mid ocean ridges, collisional mountain chains or subduction zones. In this thesis, I combine numerical, plate-tectonic, analytical, and analogue modelling approaches, whereas numerical thermomechanical modelling constitutes the primary tool. This method advanced rapidly during the last two decades owing to dedicated software development and the availability of massively parallel computer facilities. Nevertheless, only recently the geodynamical modelling community was able to capture 3D lithospheric-scale rift dynamics from onset of extension to final continental rupture. The first chapter of this thesis provides a broad introduction to continental rifting, a summary of the applied rift modelling methods and a short overview of previews studies. The following chapters, which constitute the main part of this thesis feature studies on plate boundary dynamics in two and three dimension followed by global scale analyses (Fig. 1). Chapter II focuses on 2D geodynamic modelling of rifted margin formation. It highlights the formation of wide areas of hyperextended crustal slivers via rift migration as a key process that affected many rifted margins worldwide. This chapter also contains a study of rift velocity evolution, showing that rift strength loss and extension velocity are linked through a dynamic feed-back. This process results in abrupt accelerations of the involved plates during rifting illustrating for the first time that rift dynamics plays a role in changing global-scale plate motions. Since rift velocity affects key processes like faulting, melting and lower crustal flow, this study also implies that the slow-fast velocity evolution should be imprinted in rifted margin structures. Chapter III relies on 3D Cartesian rift models in order to investigate various aspects of rift obliquity. Oblique rifting occurs if the extension direction is not orthogonal to the rift trend. Using 3D lithospheric-scale models from rift initialisation to breakup I could isolate a characteristic evolution of dominant fault orientations. Further work in Chapter III addresses the impact of rift obliquity on the strength of the rift system. We illustrate that oblique rifting is mechanically preferred over orthogonal rifting, because the brittle yielding requires a lower tectonic force. This mechanism elucidates rift competition during South Atlantic rifting, where the more oblique Equatorial Atlantic Rift proceeded to breakup while the simultaneously active but less oblique West African rift system became a failed rift. Finally this Chapter also investigates the impact of a previous rift phase on current tectonic activity in the linkage area of the Kenyan with Ethiopian rift. We show that the along strike changes in rift style are not caused by changes in crustal rheology. Instead the rift linkage pattern in this area can be explained when accounting for the thinned crust and lithosphere of a Mesozoic rift event. Chapter IV investigates rifting from the global perspective. A first study extends the oblique rift topic of the previous chapter to global scale by investigating the frequency of oblique rifting during the last 230 million years. We find that approximately 70\% of all ocean-forming rift segments involved an oblique component of extension where obliquities exceed 20°. This highlights the relevance of 3D approaches in modelling, surveying, and interpretation of many rifted margins. In a final study, we propose a link between continental rift activity, diffuse CO2 degassing and Mesozoic/Cenozoic climate changes. We used recent CO2 flux measurements in continental rifts to estimate worldwide rift-related CO2 release, which we based on the global extent of rifts through time. The first-order correlation to paleo-atmospheric CO2 proxy data suggests that rifts constitute a major element of the global carbon cycle.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Baeckemo2022,
  author    = {B{\"a}ckemo, Johan Dag Valentin},
  title     = {Digital tools and bioinspiration for the implementation in science and medicine},
  doi       = {10.25932/publishup-57145},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-571458},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiv, 108},
  year      = {2022},
  abstract  = {Diese Doktorarbeit untersucht anhand dreier Beispiele, wie digitale Werkzeuge wie Programmierung, Modellierung, 3D-Konstruktions-Werkzeuge und additive Fertigung in Verbindung mit einer auf Biomimetik basierenden Design\-strategie zu neuen Analysemethoden und Produkten f{\"u}hren k{\"o}nnen, die in Wissenschaft und Medizin Anwendung finden. Das Verfahren der Funkenerosion (EDM) wird h{\"a}ufig angewandt, um harte Metalle zu verformen oder zu formen, die mit normalen Maschinen nur schwer zu bearbeiten sind. In dieser Arbeit wird eine neuartige Kr{\"u}mmungsanalysemethode als Alternative zur Rauheitsanalyse vorgestellt. Um besser zu verstehen, wie sich die Oberfl{\"a}che w{\"a}hrend der Bearbeitungszeit des EDM-Prozesses ver{\"a}ndert, wurde außerdem ein digitales Schlagmodell erstellt, das auf einem urspr{\"u}nglich flachen Substrat Krater auf Erhebungen erzeugte. Es wurde festgestellt, dass ein Substrat bei etwa 10.000 St{\"o}ßen ein Gleichgewicht erreicht. Die vorgeschlagene Kr{\"u}mmungsanalysemethode hat das Potenzial, bei der Entwicklung neuer Zellkultursubstrate f{\"u}r die Stammzellenforschung eingesetzt zu werden. Zwei Arten, die in dieser Arbeit aufgrund ihrer interessanten Mechanismen analysiert wurden, sind die Venusfliegenfalle und der Bandwurm. Die Venusfliegenfalle kann ihr Maul mit einer erstaunlichen Geschwindigkeit schließen. Der Schließmechanismus kann f{\"u}r die Wissenschaft interessant sein und ist ein Beispiel f{\"u}r ein so genanntes mechanisch bi-stabiles System - es gibt zwei stabile Zust{\"a}nde. Der Bandwurm ist bei S{\"a}ugetieren meist im unteren Darm zu finden und heftet sich mit seinen Saugn{\"a}pfen an die Darmw{\"a}nde. Wenn der Bandwurm eine geeignete Stelle gefunden hat, st{\"o}ßt er seine Haken aus und heftet sich dauerhaft an die Wand. Diese Funktion k{\"o}nnte in der minimalinvasiven Medizin genutzt werden, um eine bessere Kontrolle der Implantate w{\"a}hrend des Implantationsprozesses zu erm{\"o}glichen. F{\"u}r beide Projekte wurde ein mathematisches Modell, das so genannte Chained Beam Constraint Model (CBCM), verwendet, um das nichtlineare Biegeverhalten zu modellieren und somit vorherzusagen, welche Strukturen ein mechanisch bi-stabiles Verhalten aufweisen k{\"o}nnten. Daraufhin konnten zwei Prototypen mit einem 3D-Drucker gedruckt und durch Experimente veranschaulicht werden, dass sie beide ein bi-stabiles Verhalten aufweisen. Diese Arbeit verdeutlicht das hohe Anwendungspotenzial f{\"u}r neue Analysenmethoden in der Wissenschaft und f{\"u}r neue Medizinprodukte in der minimalinvasiven Medizin.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Dehne2021,
  author    = {Dehne, Julian},
  title     = {M{\"o}glichkeiten und Limitationen der medialen Unterst{\"u}tzung forschenden Lernens},
  doi       = {10.25932/publishup-49789},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-497894},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xvii, 404},
  year      = {2021},
  abstract  = {Forschendes Lernen und die digitale Transformation sind zwei der wichtigsten Einfl{\"u}sse auf die Entwicklung der Hochschuldidaktik im deutschprachigen Raum. W{\"a}hrend das forschende Lernen als normative Theorie das sollen beschreibt, geben die digitalen Werkzeuge, alte wie neue, das k{\"o}nnen in vielen Bereichen vor. In der vorliegenden Arbeit wird ein Prozessmodell aufgestellt, was den Versuch unternimmt, das forschende Lernen hinsichtlich interaktiver, gruppenbasierter Prozesse zu systematisieren. Basierend auf dem entwickelten Modell wurde ein Softwareprototyp implementiert, der den gesamten Forschungsprozess begleiten kann. Dabei werden Gruppenformation, Feedback- und Reflexionsprozesse und das Peer Assessment mit Bildungstechnologien unterst{\"u}tzt. Die Entwicklungen wurden in einem qualitativen Experiment eingesetzt, um Systemwissen {\"u}ber die M{\"o}glichkeiten und Grenzen der digitalen Unterst{\"u}tzung von forschendem Lernen zu gewinnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ellenbeck2023,
  author    = {Ellenbeck, Saskia},
  title     = {Zwischen Modellierung und Stakeholderbeteiligung - Wissensproduktion in der Energiewendeforschung},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {130},
  year      = {2023},
  abstract  = {Die Dekarbonisierung des Energiesystems ist Teil der international im Rahmen des Pariser Klimaabkommens beschlossenen CO2-Minderungsstrategie zur Bek{\"a}mpfung des Klimawandels. Nach den Verhandlungen und Beschl{\"u}ssen der Klimaziele stehen politische Entscheider weltweit nun vor der Frage, wie sie diese erreichen k{\"o}nnen. Dies produziert eine hohe politische Nachfrage nach Wissen um die direkten und indirekten Effekte verschiedener Instrumente und potentiellen Entwicklungspfade einer Energiewende. Dieser gesellschaftliche Bedarf an wissenschaftlichen Antworten zu L{\"o}sungsoptionen wurde im Rahmen einer Klimafolgenforschung, genauer einer Klimapolitikfolgenforschung, aufgenommen. Der relativ neue Zweig einer Energiewendeforschung hat sich weltweit entwickelt, steht dabei allerdings vor der doppelten Herausforderung: Erstens befindet sich das Objekt der Forschung nicht im luftleeren Raum, sondern innerhalb {\"o}konomischer, sozialer und politischer Zusammenh{\"a}nge, hier gesellschaftliche Einbettung genannt. Denn die Frage, wie die Energiewende erreicht werden kann, wird auch außerhalb der Wissenschaft debattiert und stellt damit ein Aushandlungsfeld unterschiedlicher Interessen und Narrative dar. Zweitens befindet sich das zu untersuchende Objekt in der Zukunft, hier unter dem Terminus des strukturellen Nicht-Wissens zusammengefasst. Diese beiden Bedingungen f{\"u}hren dazu, dass konventionelle Methoden der empirischen Sozialforschung nicht greifen und eine {\"O}ffnung und Transformation der Wissenschaft in Hinblick auf neue Methoden vonn{\"o}ten ist (Nowotny 2001, Ravetz 2006, Schneidewind 2013). In dieser Arbeit untersuche ich zwei M{\"o}glichkeiten, wie mit der Herausforderung, Wissen unter der Bedingung des strukturellen Nicht-Wissens und der gesellschaftlichen Einbettung zu produzieren, in der Energiewendeforschung umgegangen wird. Einerseits wird dies durch die Einbeziehung von Stakeholdern, also nicht-wissenschaftlicher Akteure, in den Forschungsprozess getan. Andererseits ist die Nutzung von komplexen {\"o}konometrischen Modellen zur Berechnung von Implikationen und energiewirtschaftlichen Entwicklungspfaden zu einem zentralen Mittel der Wissensgenerierung in der Energiewendeforschung avanciert. Damit wird der als Problem verstandenen strukturellen Bedingung des Nicht-Wissens insofern begegnet, als dass die Ergebnisse von Stakeholder-Involvement und von Modellierungsarbeiten zweifelsohne neues Wissen zur Verf{\"u}gung stellen. Uneinigkeit besteht jedoch darin, wor{\"u}ber dieses Wissen etwas aussagt: Sind es Interessen oder legitime Perspektiven, die Stakeholder in den Forschungsprozess einbringen und sind Modelle vereinfachte Darstellungen der Welt oder sind sie Ausdruck der Vorstellung des Modellierers?},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Francke2009,
  author    = {Francke, Till},
  title     = {Measurement and modelling of water and sediment fluxes in meso-scale dryland catchments},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-31525},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Water shortage is a serious threat for many societies worldwide. In drylands, water management measures like the construction of reservoirs are affected by eroded sediments transported in the rivers. Thus, the capability of assessing water and sediment fluxes at the river basin scale is of vital importance to support management decisions and policy making. This subject was addressed by the DFG-funded SESAM-project (Sediment Export from large Semi-Arid catchments: Measurements and Modelling). As a part of this project, this thesis focuses on (1) the development and implementation of an erosion module for a meso-scale catchment model, (2) the development of upscaling and generalization methods for the parameterization of such model, (3) the execution of measurements to obtain data required for the modelling and (4) the application of the model to different study areas and its evaluation. The research was carried out in two meso-scale dryland catchments in NE-Spain: Ribera Salada (200 km²) and Is{\´a}bena (450 km²). Adressing objective 1, WASA-SED, a spatially semi-distributed model for water and sediment transport at the meso-scale was developed. The model simulates runoff and erosion processes at the hillslope scale, transport processes of suspended and bedload fluxes in the river reaches, and retention and remobilisation processes of sediments in reservoirs. This thesis introduces the model concept, presents current model applications and discusses its capabilities and limitations. Modelling at larger scales faces the dilemma of describing relevant processes while maintaining a manageable demand for input data and computation time. WASA-SED addresses this challenge by employing an innovative catena-based upscaling approach: the landscape is represented by characteristic toposequences. For deriving these toposequences with regard to multiple attributes (eg. topography, soils, vegetation) the LUMP-algorithm (Landscape Unit Mapping Program) was developed and related to objective 2. It incorporates an algorithm to retrieve representative catenas and their attributes, based on a Digital Elevation Model and supplemental spatial data. These catenas are classified to provide the discretization for the WASA-SED model. For objective 3, water and sediment fluxes were monitored at the catchment outlet of the Is{\´a}bena and some of its sub-catchments. For sediment yield estimation, the intermittent measurements of suspended sediment concentration (SSC) had to be interpolated. This thesis presents a comparison of traditional sediment rating curves (SRCs), generalized linear models (GLMs) and non-parametric regression using Random Forests (RF) and Quantile Regression Forests (QRF). The observed SSCs are highly variable and range over six orders of magnitude. For these data, traditional SRCs performed poorly, as did GLMs, despite including other relevant process variables (e.g. rainfall intensities, discharge characteristics). RF and QRF proved to be very robust and performed favourably for reproducing sediment dynamics. QRF additionally excels in providing estimates on the accuracy of the predictions. Subsequent analysis showed that most of the sediment was exported during intense storms of late summer. Later floods yielded successively less sediment. Comparing sediment generation to yield at the outlet suggested considerable storage effects within the river channel. Addressing objective 4, the WASA-SED model was parameterized for the two study areas in NE Spain and applied with different foci. For Ribera Salada, the uncalibrated model yielded reasonable results for runoff and sediment. It provided quantitative measures of the change in runoff and sediment yield for different land-uses. Additional land management scenarios were presented and compared to impacts caused by climate change projections. In contrast, the application for the Is{\´a}bena focussed on exploring the full potential of the model's predictive capabilities. The calibrated model achieved an acceptable performance for the validation period in terms of water and sediment fluxes. The inadequate representation of the lower sub-catchments inflicted considerable reductions on model performance, while results for the headwater catchments showed good agreement despite stark contrasts in sediment yield. In summary, the application of WASA-SED to three catchments proved the model framework to be a practicable multi-scale approach. It successfully links the hillslope to the catchment scale and integrates the three components hillslope, river and reservoir in one model. Thus, it provides a feasible approach for tackling issues of water and sediment yield at the meso-scale. The crucial role of processes like transmission losses and sediment storage in the river has been identified. Further advances can be expected when the representation of connectivity of water and sediment fluxes (intra-hillslope, hillslope-river, intra-river) is refined and input data improves.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fuhrmann2018,
  author    = {Fuhrmann, Saskia},
  title     = {Physiologically-based pharmacokinetic and mechanism-based pharmacodynamic modelling of monoclonal antibodies with a focus on tumour targeting},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-418861},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xvii, 171},
  year      = {2018},
  abstract  = {Monoclonal antibodies (mAbs) are an innovative group of drugs with increasing clinical importance in oncology, combining high specificity with generally low toxicity. There are, however, numerous challenges associated with the development of mAbs as therapeutics. Mechanistic understanding of factors that govern the pharmacokinetics (PK) of mAbs is critical for drug development and the optimisation of effective therapies; in particular, adequate dosing strategies can improve patient quality life and lower drug cost. Physiologically-based PK (PBPK) models offer a physiological and mechanistic framework, which is of advantage in the context of animal to human extrapolation. Unlike for small molecule drugs, however, there is no consensus on how to model mAb disposition in a PBPK context. Current PBPK models for mAb PK hugely vary in their representation of physiology and parameterisation. Their complexity poses a challenge for their applications, e.g., translating knowledge from animal species to humans. In this thesis, we developed and validated a consensus PBPK model for mAb disposition taking into account recent insights into mAb distribution (antibody biodistribution coefficients and interstitial immunoglobulin G (IgG) pharmacokinetics) to predict tissue PK across several pre-clinical species and humans based on plasma data only. The model allows to a priori predict target-independent (unspecific) mAb disposition processes as well as mAb disposition in concentration ranges, for which the unspecific clearance (CL) dominates target-mediated CL processes. This is often the case for mAb therapies at steady state dosing. The consensus PBPK model was then used and refined to address two important problems: 1) Immunodeficient mice are crucial models to evaluate mAb efficacy in cancer therapy. Protection from elimination by binding to the neonatal Fc receptor is known to be a major pathway influencing the unspecific CL of both, endogenous and therapeutic IgG. The concentration of endogenous IgG, however, is reduced in immunodeficient mouse models, and this effect on unspecific mAb CL is unknown, yet of great importance for the extrapolation to human in the context of mAb cancer therapy. 2) The distribution of mAbs into solid tumours is of great interest. To comprehensively investigate mAb distribution within tumour tissue and its implications for therapeutic efficacy, we extended the consensus PBPK model by a detailed tumour distribution model incorporating a cell-level model for mAb-target interaction. We studied the impact of variations in tumour microenvironment on therapeutic efficacy and explored the plausibility of different mechanisms of action in mAb cancer therapy. The mathematical findings and observed phenomena shed new light on therapeutic utility and dosing regimens in mAb cancer treatment.},
  language  = {en}
}