@phdthesis{Yadavalli2014, author = {Yadavalli, Nataraja Sekhar}, title = {Advances in experimental methods to probe surface relief grating formation mechanism in photosensitive materials}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-71213}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2014}, abstract = {When azobenzene-modified photosensitive polymer films are irradiated with light interference patterns, topographic variations in the film develop that follow the electric field vector distribution resulting in the formation of surface relief grating (SRG). The exact correspondence of the electric field vector orientation in interference pattern in relation to the presence of local topographic minima or maxima of SRG is in general difficult to determine. In my thesis, we have established a systematic procedure to accomplish the correlation between different interference patterns and the topography of SRG. For this, we devise a new setup combining an atomic force microscope and a two-beam interferometer (IIAFM). With this set-up, it is possible to track the topography change in-situ, while at the same time changing polarization and phase of the impinging interference pattern. To validate our results, we have compared two photosensitive materials named in short as PAZO and trimer. This is the first time that an absolute correspondence between the local distribution of electric field vectors of interference pattern and the local topography of the relief grating could be established exhaustively. In addition, using our IIAFM we found that for a certain polarization combination of two orthogonally polarized interfering beams namely SP (↕, ↔) interference pattern, the topography forms SRG with only half the period of the interference patterns. Exploiting this phenomenon we are able to fabricate surface relief structures below diffraction limit with characteristic features measuring only 140 nm, by using far field optics with a wavelength of 491 nm. We have also probed for the stresses induced during the polymer mass transport by placing an ultra-thin gold film on top (5-30 nm). During irradiation, the metal film not only deforms along with the SRG formation, but ruptures in regular and complex manner. The morphology of the cracks differs strongly depending on the electric field distribution in the interference pattern even when the magnitude and the kinetic of the strain are kept constant. This implies a complex local distribution of the opto-mechanical stress along the topography grating. The neutron reflectivity measurements of the metal/polymer interface indicate the penetration of metal layer within the polymer resulting in the formation of bonding layer that confirms the transduction of light induced stresses in the polymer layer to a metal film.}, language = {en} } @phdthesis{Wipperling2006, author = {Wipperling, Adriana}, title = {Protestparteien in Regierungsverantwortung : Die Gr{\"u}nen, die Alternative Liste, die STATT Partei und die Schill-Partei in ihrer ersten Legislaturperiode als kleine Koalitionspartner}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-27030}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2006}, abstract = {{\"U}bernimmt eine Protestpartei Regierungsverantwortung, sieht sie ihre Prinzipien und Forderungen der realpolitischen Nagelprobe ausgesetzt. Es ist ein Dilemma von Anspruch und Wirklichkeit, ein Spagat zwischen Protestimage und Regierungspolitik , der diese Parteien oftmals zu zerreißen droht. Anhand der Fallstudien von vier mitregierenden Protestparteien in Deutschland sollen folgende Fragen beantwortet werden: Was macht eine Partei zur Protestpartei? Was waren die Ursachen f{\"u}r die Wahlerfolge der Gr{\"u}nen, der AL, der STATT-Partei und der Schill-Partei? Wie verliefen die Koalitionsverhandlungen? Welche Forderungen konnten die Protestparteien gegen{\"u}ber ihren großen Koalitionspartnern durchsetzen? Wo mussten sie Abstriche machen? Welche Reformvorhaben wurden angedacht und welche wurden tats{\"a}chlich umgesetzt? Welche innerparteilichen Konflikte ergaben sich aus der neuen Rolle der Protestparteien? Letztendlich zeigt sich: Protestparteien scheitern nicht an ihrem schmalspurigen Programm, geringer Stammw{\"a}hlerschaft oder unerfahrenem Personal, sondern weil sie naturgem{\"a}ß in die „Erwartungsfalle" tappen.}, language = {de} } @phdthesis{Winkler2013, author = {Winkler, Henning}, title = {Synthese von thermoplastisch verarbeitbaren Fetts{\"a}ure-Acylderivaten der St{\"a}rke und Proteine}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-71089}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2013}, abstract = {In den vergangenen Jahren wurden stetig wachsende Produktionskapazit{\"a}ten von Biokunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffe nverzeichnet. Trotz großer Produktionskapazit{\"a}ten und einem geeigneten Eigenschaftsprofil findet St{\"a}rke nur als hydrophile, mit Weichmachern verarbeitete thermoplastische St{\"a}rke (TPS) in Form von Blends mit z. B. Polyestern Anwendung. Gleiches gilt f{\"u}r Kunststoffe auf Proteinbasis. Die vorliegende Arbeit hat die Entwicklung von Biokunststoffen auf St{\"a}rkebasis zum Ziel, welche ohne externe Weichmacher thermoplastisch verarbeitbar und hydrophob sind sowie ein mechanisches Eigenschaftsprofil aufweisen, welches ein Potenzial zur Herstellung von Materialien f{\"u}r eine Anwendung als Verpackungsmittel bietet. Um die Rohstoffbasis f{\"u}r Biokunststoffe zu erweitern, soll das erarbeitete Konzept auf zwei industriell verf{\"u}gbare Proteintypen, Zein und Molkenproteinisolat (WPI), {\"u}bertragen werden. Als geeignete Materialklasse wurden Fetts{\"a}ureester der St{\"a}rke herausgearbeitet. Zun{\"a}chst fand ein Vergleich der S{\"a}urechlorid-Veresterung und der Umesterung von Fetts{\"a}urevinylestern statt, woraus letztere als geeignetere Methode hervorging. Durch Variation der Reaktionsparameter konnte diese optimiert und auf eine Serie der Fetts{\"a}urevinylester von Butanoat bis Stearat f{\"u}r DS-Werte bis zu 2,2-2,6 angewandt werden. M{\"o}glich war somit eine systematische Studie unter Variation der veresterten Fetts{\"a}ure sowie des Substitutionsgrades (DS). S{\"a}mtliche Produkte mit einem DS ab 1,5 wiesen eine ausgpr{\"a}gte L{\"o}slichkeit in organischen L{\"o}sungsmitteln auf wodurch sowohl die Aufnahme von NMR-Spektren als auch Molmassenbestimmung mittels Gr{\"o}ßenausschlusschromatographie mit gekoppelter Mehrwinkel-Laserlichtstreuung (GPC-MALLS) m{\"o}glich waren. Durch dynamische Lichtstreuung (DLS) wurde das L{\"o}slichkeitsverhalten veranschaulicht. S{\"a}mtliche Produkte konnten zu Filmen verarbeitet werden, wobei Materialien mit DS 1,5-1,7 hohe Zugfestigkeiten (bis zu 42 MPa) und Elastizit{\"a}tsmodule (bis 1390 MPa) aufwiesen. Insbesondere St{\"a}rkehexanoat mit DS <2 sowie St{\"a}rkebutanoat mit DS >2 hatten ein mechanisches Eigenschaftsprofil, welches insbesondere in Bezug auf die Festigkeit/Steifigkeit vergleichbar mit Verpackungsmaterialien wie Polyethylen war (Zugfestigkeit: 15-32 MPa, E-Modul: 300-1300 MPa). Zugfestigkeit und Elastizit{\"a}tsmodul nahmen mit steigender Kettenl{\"a}nge der veresterten Fetts{\"a}ure ab. Ester l{\"a}ngerkettiger Fetts{\"a}uren (C16-C18) waren spr{\"o}de. {\"U}ber Weitwinkel-R{\"o}ntgenstreuung (WAXS) und Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR) konnte der Verlauf der Festigkeiten mit einer zunehmenden Distanz der St{\"a}rke im Material begr{\"u}ndet werden. Es konnten von DS und Kettenl{\"a}nge abh{\"a}ngige Glas{\"u}berg{\"a}nge detektiert werden, die kristallinen Strukturen der langkettigen Fetts{\"a}uren zeigten einen Schmelzpeak. Die Hydrophobie der Filme wurde anhand von Kontaktwinkeln >95° gegen Wasser dargestellt. Blends mit biobasierten Polyterpenen sowie den in der Arbeit hergestellten Zein-Acylderivaten erm{\"o}glichten eine weitere Verbesserung der Zugfestigkeit bzw. des Elastizit{\"a}tsmoduls hochsubstituierter Produkte. Eine thermoplastische Verarbeitung mittels Spritzgießen war sowohl f{\"u}r Produkte mit hohem als auch mittlerem DS-Wert ohne jeglichen Zusatz von Weichmachern m{\"o}glich. Es entstanden homogene, transparente Pr{\"u}fst{\"a}be. Untersuchungen der H{\"a}rte ergaben auch hier f{\"u}r St{\"a}rkehexanoat und -butanoat mit Polyethylen vergleichbare Werte. Ausgew{\"a}hlte Produkte wurden zu Fasern nach dem Schmelzspinnverfahren verarbeitet. Hierbei wurden insbesondere f{\"u}r hochsubstituierte Derivate homogenen Fasern erstellt, welche im Vergleich zur Gießfolie signifikant h{\"o}here Zugfestigkeiten aufwiesen. St{\"a}rkeester mit mittlerem DS ließen sich ebenfalls verarbeiten. Zun{\"a}chst wurden f{\"u}r eine {\"U}bertragung des Konzeptes auf die Proteine Zein und WPI verschiedene Synthesemethoden verglichen. Die Veresterung mit S{\"a}urechloriden ergab hierbei die h{\"o}chsten Werte. Im Hinblick auf eine gute L{\"o}slichkeit in organischen L{\"o}sungsmitteln wurde f{\"u}r WPI die Veresterung mit carbonyldiimidazol (CDI)-aktivierten Fetts{\"a}uren in DMSO und f{\"u}r Zein die Veresterung mit S{\"a}u-rechloriden in Pyridin bevorzugt. Es stellte sich heraus, dass acyliertes WPI zwar hydrophob, jedoch ohne Weichmacher nicht thermoplastisch verarbeitet werden konnte. Die Erstellung von Gießfolien f{\"u}hrte zu Spr{\"o}dbruchverhalten. Unter Zugabe der biobasierten {\"O}ls{\"a}ure wurde die Anwendung von acyliertem WPI als thermoplastischer Filler z. B. in Blends mit St{\"a}rkeestern dargestellt. Im Gegensatz hierzu zeigte acyliertes Zein Glas{\"u}berg{\"a}nge <100 °C bei ausreichender Stabilit{\"a}t (150-200 °C). Zeinoleat konnte ohne Weichmacher zu einer transparenten Gießfolie verarbeitet werden. S{\"a}mtliche Derivate erwiesen sich als ausgepr{\"a}gt hydrophob. Zeinoleat konnte {\"u}ber das Schmelzspinnverfahren zu thermoplastischen Fasern verarbeitet werden.}, language = {de} } @phdthesis{Wattenbach2008, author = {Wattenbach, Martin}, title = {The hydrological effects of changes in forest area and species composition in the federal state of Brandenburg, Germany}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-27394}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2008}, abstract = {This thesis aims to quantify the human impact on the natural resource water at the landscape scale. The drivers in the federal state of Brandenburg (Germany), the area under investigation, are land-use changes induced by policy decisions at European and federal state level. The water resources of the federal state are particularly sensitive to changes in land-use due to low precipitation rates in the summer combined with sandy soils and high evapotranspiration rates. Key elements in landscape hydrology are forests because of their unique capacity to transport water from the soil to the atmosphere. Given these circumstances, decisions made at any level of administration that may have effects on the forest sector in the state are critical in relation to the water cycle. It is therefore essential to evaluate any decision that may change forest area and structure in such a sensitive region. Thus, as a first step, it was necessary to develop and implement a model able to simulate possible interactions and feedbacks between forested surfaces and the hydrological cycle at the landscape scale. The result is a model for simulating the hydrological properties of forest stands based on a robust computation of the temporal and spatial LAI (leaf area index) dynamics. The approach allows the simulation of all relevant hydrological processes with a low parameter demand. It includes the interception of precipitation and transpiration of forest stands with and without groundwater in the rooting zone. The model also considers phenology, biomass allocation, as well as mortality and simple management practices. It has been implemented as a module in the eco-hydrological model SWIM (Soil and Water Integrated Model). This model has been tested in two pre-studies to verify the applicability of its hydrological process description for the hydrological conditions typical for the state. The newly implemented forest module has been tested for Scots Pine (Pinus sylvestris) and in parts for Common Oak (Quercus robur and Q. petraea) in Brandenburg. For Scots Pine the results demonstrate a good simulation of annual biomass increase and LAI in addition to the satisfactory simulation of litter production. A comparison of the simulated and measured data of the May sprout for Scots pine and leaf unfolding for Oak, as well as the evaluation against daily transpiration measurements for Scots Pine, does support the applicability of the approach. The interception of precipitation has also been simulated and compared with weekly observed data for a Scots Pine stand which displays satisfactory results in both the vegetation periods and annual sums. After the development and testing phase, the model is used to analyse the effects of two scenarios. The first scenario is an increase in forest area on abandoned agricultural land that is triggered by a decrease in European agricultural production support. The second one is a shift in species composition from predominant Scots Pine to Common Oak that is based on decisions of the regional forestry authority to support a more natural species composition. The scenario effects are modelled for the federal state of Brandenburg on a 50m grid utilising spatially explicit land-use patterns. The results, for the first scenario, suggest a negative impact of an increase in forest area (9.4\% total state area) on the regional water balance, causing an increase in mean long-term annual evapotranspiration of 3.7\% at 100\% afforestation when compared to no afforestation. The relatively small annual change conceals a much more pronounced seasonal effect of a mean long-term evapotranspiration increase by 25.1\% in the spring causing a pronounced reduction in groundwater recharge and runoff. The reduction causes a lag effect that aggravates the scarcity of water resources in the summer. In contrast, in the second scenario, a change in species composition in existing forests (29.2\% total state area) from predominantly Scots Pine to Common Oak decreases the long-term annual mean evapotranspiration by 3.4\%, accompanied by a much weaker, but apparent, seasonal pattern. Both scenarios exhibit a high spatial heterogeneity because of the distinct natural conditions in the different regions of the state. Areas with groundwater levels near the surface are particularly sensitive to changes in forest area and regions with relatively high proportion of forest respond strongly to the change in species composition. In both cases this regional response is masked by a smaller linear mean effect for the total state area. Two critical sources of uncertainty in the model results have been investigated. The first one originates from the model calibration parameters estimated in the pre-study for lowland regions, such as the federal state. The combined effect of the parameters, when changed within their physical meaningful limits, unveils an overestimation of the mean water balance by 1.6\%. However, the distribution has a wide spread with 14.7\% for the 90th percentile and -9.9\% for the 10th percentile. The second source of uncertainty emerges from the parameterisation of the forest module. The analysis exhibits a standard deviation of 0.6 \% over a ten year period in the mean of the simulated evapotranspiration as a result of variance in the key forest parameters. The analysis suggests that the combined uncertainty in the model results is dominated by the uncertainties of calibration parameters. Therefore, the effect of the first scenario might be underestimated because the calculated increase in evapotranspiration is too small. This may lead to an overestimation of the water balance towards runoff and groundwater recharge. The opposite can be assumed for the second scenario in which the decrease in evapotranspiration might be overestimated.}, language = {en} } @phdthesis{Wasiolka2007, author = {Wasiolka, Bernd}, title = {The impact of overgrazing on reptile diversity and population dynamics of Pedioplanis l. lineoocellata in the southern Kalahari}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-16611}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2007}, abstract = {Die Vegetationskomposition und -struktur, beispielsweise die unterschiedliche Architektur von B{\"a}umen, Str{\"a}uchern, Gr{\"a}sern und Kr{\"a}utern, bietet ein großes Spektrum an Habitaten und Nischen, die wiederum eine hohe Tierdiversit{\"a}t in den Savannensystemen des s{\"u}dlichen Afrikas erm{\"o}glichen. Dieses {\"O}kosystem wurde jedoch {\"u}ber Jahrzehnte weltweit durch intensive anthropogene Landnutzung (z.B. Viehwirtschaft) nachhaltig ver{\"a}ndert. Dabei wurden die Zusammensetzung, Diversit{\"a}t und Struktur der Vegetation stark ver{\"a}ndert. {\"U}berweidung in Savannensystemen f{\"u}hrt zu einer Degradation des Habitates einhergehend mit dem Verlust von perennierenden Gr{\"a}sern und krautiger Vegetation. Dies f{\"u}hrt zu einem Anstieg an vegetationsfreien Bodenfl{\"a}chen. Beides, sowohl der Verlust an perennierenden Gr{\"a}sern und krautiger Vegetation sowie der Anstieg an vegetationsfreien Fl{\"a}chen f{\"u}hrt zu verbesserten Etablierungsbedingungen f{\"u}r Str{\"a}ucher (z.B. Rhigozum trichotomum, Acacia mellifera) und auf lange Sicht zu stark verbuschten Fl{\"a}chen. Die Tierdiversit{\"a}t in Savannen ist hiervon entscheidend beeinflusst. Mit sinkender struktureller Diversit{\"a}t verringert sich auch die Tierdiversit{\"a}t. W{\"a}hrend der Einfluss von {\"U}berweidung auf die Vegetation relativ gut untersucht ist sind Informationen {\"u}ber den Einfluss von {\"U}berweidung auf die Tierdiversit{\"a}t, speziell f{\"u}r Reptilien, eher sp{\"a}rlich vorhanden. Zus{\"a}tzlich ist sehr wenig bekannt zum Einfluss auf die Populationsdynamik (z.B. Verhaltensanpassungen, Raumnutzung, {\"U}berlebensrate, Sterberate) einzelner Reptilienarten. Ziel meiner Doktorarbeit ist es den Einfluss von {\"U}berweidung durch kommerzielle Farmnutzung auf die Reptiliengemeinschaft und auf verschiedene Aspekte der Populationsdynamik der Echse Pedioplanis lineoocellata lineoocellata zu untersuchen. Hinsichtlich bestimmter Naturschutzmaßnahmen ist es einerseits wichtig zu verstehen welchen Auswirkungen {\"U}berweidung auf die gesamte Reptiliengemeinschaft hat. Und zum anderen wie entscheidende Faktoren der Populationsdynamik beeinflusst werden. Beides f{\"u}hrt zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der Reaktion von Reptilien auf Habitatdegradation zu erlangen. Die Ergebnisse meiner Doktorarbeit zeigen eindeutig einen negativen Einfluss der {\"U}berweidung und der daraus resultierende Habitatdegradation auf (1) die gesamte Reptiliengemeinschaft und (2) auf einzelne Aspekte der Populationsdynamik von P. lineoocellata. Im Teil 1 wird die signifikante Reduzierung der Reptiliendiversit{\"a}t und Abundanz in degradierten Habitaten beschrieben. Im zweiten Teil wird gezeigt, dass P. lineoocellata das Verhalten an die verschlechterten Lebensbedingungen anpassen kann. Die Art bewegt sich sowohl h{\"a}ufiger als auch {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum und legt dabei gr{\"o}ßere Distanzen zur{\"u}ck. Zus{\"a}tzlich vergr{\"o}ßerte die Art ihr Revier (home range) (Teil 3). Im abschließenden Teil wird der negative Einfluss von {\"U}berweidung auf die Populationsdynamik von P. lineoocellata beschrieben: In degradierten Habitaten nimmt die Populationsgr{\"o}ße von adulten und juvenilen Echsen ab, die {\"U}berlebens- und Geburtenrate sinken, w{\"a}hren zus{\"a}tzlich das Pr{\"a}dationsrisiko ansteigt. Verantwortlich hierf{\"u}r ist zum einen die ebenfalls reduzierte Nahrungsverf{\"u}gbarkeit (Arthropoden) auf degradierten Fl{\"a}chen. Dies hat zur Folge, dass die Populationsgr{\"o}ße abnimmt und die Fitness der Individuen verringert wird, welches sich durch eine Reduzierung der {\"U}berlebens- und Geburtenrate bemerkbar macht. Und zum anderen ist es die Reduzierung der Vegetationsbedeckung und der R{\"u}ckgang an perennierenden Gr{\"a}sern welche sich negativ auswirken. Als Konsequenz hiervon gehen Nischen und Mikrohabitate verloren und die M{\"o}glichkeiten der Reptilien zur Thermoregulation sind verringert. Des Weiteren hat dieser Verlust an perennierender Grasbedeckung auch ein erh{\"o}htes Pr{\"a}dationsrisikos zur Folge. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass nicht nur B{\"a}ume und Str{\"a}ucher, wie in anderen Studien gezeigt, eine bedeutende Rolle f{\"u}r die Diversit{\"a}t spielen, sondern auch das perennierende Gras eine wichtige Rolle f{\"u}r die Faunendiversit{\"a}t spielt. Weiterhin zeigte sich, dass Habitatdegradation nicht nur die Population als gesamtes beeinflusst, sondern auch das Verhalten und Populationsparameter einzelner Arten. Des Weiteren ist es Reptilien m{\"o}glich durch Verhaltensflexibilit{\"a}t auf verschlechterte Umweltbedingen zu reagieren.}, language = {en} } @phdthesis{Waha2012, author = {Waha, Katharina}, title = {Climate change impacts on agricultural vegetation in sub-Saharan Africa}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-64717}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2012}, abstract = {Agriculture is one of the most important human activities providing food and more agricultural goods for seven billion people around the world and is of special importance in sub-Saharan Africa. The majority of people depends on the agricultural sector for their livelihoods and will suffer from negative climate change impacts on agriculture until the middle and end of the 21st century, even more if weak governments, economic crises or violent conflicts endanger the countries' food security. The impact of temperature increases and changing precipitation patterns on agricultural vegetation motivated this thesis in the first place. Analyzing the potentials of reducing negative climate change impacts by adapting crop management to changing climate is a second objective of the thesis. As a precondition for simulating climate change impacts on agricultural crops with a global crop model first the timing of sowing in the tropics was improved and validated as this is an important factor determining the length and timing of the crops´ development phases, the occurrence of water stress and final crop yield. Crop yields are projected to decline in most regions which is evident from the results of this thesis, but the uncertainties that exist in climate projections and in the efficiency of adaptation options because of political, economical or institutional obstacles have to be considered. The effect of temperature increases and changing precipitation patterns on crop yields can be analyzed separately and varies in space across the continent. Southern Africa is clearly the region most susceptible to climate change, especially to precipitation changes. The Sahel north of 13° N and parts of Eastern Africa with short growing seasons below 120 days and limited wet season precipitation of less than 500 mm are also vulnerable to precipitation changes while in most other part of East and Central Africa, in contrast, the effect of temperature increase on crops overbalances the precipitation effect and is most pronounced in a band stretching from Angola to Ethiopia in the 2060s. The results of this thesis confirm the findings from previous studies on the magnitude of climate change impact on crops in sub-Saharan Africa but beyond that helps to understand the drivers of these changes and the potential of certain management strategies for adaptation in more detail. Crop yield changes depend on the initial growing conditions, on the magnitude of climate change, and on the crop, cropping system and adaptive capacity of African farmers which is only now evident from this comprehensive study for sub-Saharan Africa. Furthermore this study improves the representation of tropical cropping systems in a global crop model and considers the major food crops cultivated in sub-Saharan Africa and climate change impacts throughout the continent.}, language = {en} } @phdthesis{Voss2007, author = {Voß, Anja}, title = {Untersuchung und Modellierung der Stickstoff- und Phosphorumsatz- und Transportprozesse in mesoskaligen Einzugsgebieten des Tieflandes am Beispiel von Nuthe, Hammerfließ und Stepenitz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15481}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2007}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war es, die Stickstoff- und Phosphorprozesse im nordostdeutschen Tiefland detailliert zu untersuchen und Handlungsoptionen hinsichtlich der Landnutzung zur nachhaltigen Steuerung der Stickstoff- und Phosphoreintr{\"a}ge in die Fließgew{\"a}sser aufzuzeigen. Als Grundvoraussetzung f{\"u}r die Modellierung des N{\"a}hrstoffhaushaltes mussten zun{\"a}chst die hydrologischen Prozesse und die Abfl{\"u}sse f{\"u}r die Einzugsgebiete validiert werden. Daf{\"u}r wurde in dieser Arbeit das {\"o}kohydrologische Modell SWIM verwendet. Die Abflussmodellierung umfasste den Zeitraum 1991 - 2000. Die Ergebnisse dazu zeigen, dass SWIM in der Lage war, die hydrologischen Prozesse in den Untersuchungsgebieten ad{\"a}quat wiederzugeben. Auf der Grundlage der Modellierung des Wasserhaushaltes wurden mit SWIM die Stoffumsatzprozesse f{\"u}r den Zeitraum 1996 - 2000 simuliert. Um dabei besonders das Prozessgeschehen im Tiefland zu ber{\"u}cksichtigen, war die Erweiterung von SWIM um einen Ammonium-Pool mit dessen Umsatzprozessen erforderlich. Außerdem wurde der Prozess der N{\"a}hrstoffversickerung so erg{\"a}nzt, dass neben Nitrat auch Ammonium und Phosphat durch das gesamte Bodenprofil verlagert und {\"u}ber die Abflusskomponenten zum Gebietsauslass transportiert werden k{\"o}nnen. Mit diesen Modellerweiterungen konnten die Stickstoff und Phosphorprozesse in den Untersuchungsgebieten gut abgebildet werden. Mit dem so validierten Modell wurden weitere Anwendungen erm{\"o}glicht. N{\"a}hrstoffsimulationen f{\"u}r den Zeitraum 1981 bis 2000 dienten der Untersuchung des abnehmenden Trends in den N{\"a}hrstoffkonzentrationen der Nuthe. Die Untersuchungsergebnisse lassen deutlich erkennen, dass sich die Konzentrationen nach 1990 haupts{\"a}chlich auf Grund der Reduzierung der Eintr{\"a}ge aus punktf{\"o}rmigen Quellen und Rieselfeldern verringert haben. Weitere Modellrechnungen zur Herkunft der N{\"a}hrstoffe haben ergeben, dass Nitrat {\"u}berwiegend aus diffusen Quellen, Ammonium und Phosphat dagegen aus punktf{\"o}rmigen Quellen stammen. Als besonders sensitiv auf die Modellergebnisse haben sich die Parameter zu Landnutzung und -management und die Durchwurzelungstiefe der Pflanzen herausgestellt. Abschließend wurden verschiedene Landnutzungsszenarien angewendet. Die Ergebnisse zu den Szenariorechnungen zeigen, dass fast alle vorgegebenen Landnutzungsszenarien zu einer Verringerung der Stickstoff- bzw. Phosphoremissionen f{\"u}hrten. Die Anwendung von Szenarien, die alle relevanten Zielvorgaben und Empfehlungen zum Ressourcenschutz ber{\"u}cksichtigen, zeigen die gr{\"o}ßten Ver{\"a}nderungen.}, language = {de} } @phdthesis{Vorogushyn2008, author = {Vorogushyn, Sergiy}, title = {Analysis of flood hazard under consideration of dike breaches}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-27646}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2008}, abstract = {River reaches protected by dikes exhibit high damage potential due to strong value accumulation in the hinterland areas. While providing an efficient protection against low magnitude flood events, dikes may fail under the load of extreme water levels and long flood durations. Hazard and risk assessments for river reaches protected by dikes have not adequately considered the fluvial inundation processes up to now. Particularly, the processes of dike failures and their influence on the hinterland inundation and flood wave propagation lack comprehensive consideration. This study focuses on the development and application of a new modelling system which allows a comprehensive flood hazard assessment along diked river reaches under consideration of dike failures. The proposed Inundation Hazard Assessment Model (IHAM) represents a hybrid probabilistic-deterministic model. It comprises three models interactively coupled at runtime. These are: (1) 1D unsteady hydrodynamic model of river channel and floodplain flow between dikes, (2) probabilistic dike breach model which determines possible dike breach locations, breach widths and breach outflow discharges, and (3) 2D raster-based diffusion wave storage cell model of the hinterland areas behind the dikes. Due to the unsteady nature of the 1D and 2D coupled models, the dependence between hydraulic load at various locations along the reach is explicitly considered. The probabilistic dike breach model describes dike failures due to three failure mechanisms: overtopping, piping and slope instability caused by the seepage flow through the dike core (micro-instability). The 2D storage cell model driven by the breach outflow boundary conditions computes an extended spectrum of flood intensity indicators such as water depth, flow velocity, impulse, inundation duration and rate of water rise. IHAM is embedded in a Monte Carlo simulation in order to account for the natural variability of the flood generation processes reflected in the form of input hydrographs and for the randomness of dike failures given by breach locations, times and widths. The model was developed and tested on a ca. 91 km heavily diked river reach on the German part of the Elbe River between gauges Torgau and Vockerode. The reach is characterised by low slope and fairly flat extended hinterland areas. The scenario calculations for the developed synthetic input hydrographs for the main river and tributary were carried out for floods with return periods of T = 100, 200, 500, 1000 a. Based on the modelling results, probabilistic dike hazard maps could be generated that indicate the failure probability of each discretised dike section for every scenario magnitude. In the disaggregated display mode, the dike hazard maps indicate the failure probabilities for each considered breach mechanism. Besides the binary inundation patterns that indicate the probability of raster cells being inundated, IHAM generates probabilistic flood hazard maps. These maps display spatial patterns of the considered flood intensity indicators and their associated return periods. Finally, scenarios of polder deployment for the extreme floods with T = 200, 500, 1000 were simulated with IHAM. The developed IHAM simulation system represents a new scientific tool for studying fluvial inundation dynamics under extreme conditions incorporating effects of technical flood protection measures. With its major outputs in form of novel probabilistic inundation and dike hazard maps, the IHAM system has a high practical value for decision support in flood management.}, language = {en} } @phdthesis{Trost2014, author = {Trost, Gerda}, title = {Poly(A) Polymerase 1 (PAPS1) influences organ size and pathogen response in Arabidopsis thaliana}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-72345}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2014}, abstract = {Polyadenylation of pre-mRNAs is critical for efficient nuclear export, stability, and translation of the mature mRNAs, and thus for gene expression. The bulk of pre-mRNAs are processed by canonical nuclear poly(A) polymerase (PAPS). Both vertebrate and higher-plant genomes encode more than one isoform of this enzyme, and these are coexpressed in different tissues. However, in neither case is it known whether the isoforms fulfill different functions or polyadenylate distinct subsets of pre-mRNAs. This thesis shows that the three canonical nuclear PAPS isoforms in Arabidopsis are functionally specialized owing to their evolutionarily divergent C-terminal domains. A moderate loss-of-function mutant in PAPS1 leads to increase in floral organ size, whereas leaf size is reduced. A strong loss-of-function mutation causes a male gametophytic defect, whereas a weak allele leads to reduced leaf growth. By contrast, plants lacking both PAPS2 and PAPS4 function are viable with wild-type leaf growth. Polyadenylation of SMALL AUXIN UP RNA (SAUR) mRNAs depends specifically on PAPS1 function. The resulting reduction in SAUR activity in paps1 mutants contributes to their reduced leaf growth, providing a causal link between polyadenylation of specific pre-mRNAs by a particular PAPS isoform and plant growth. Additionally, opposite effects of PAPS1 on leaf and flower growth reflect the different identities of these organs. The overgrowth of paps1 mutant petals is due to increased recruitment of founder cells into early organ primordia whereas the reduced leaf size is due to an ectopic pathogen response. This constitutive immune response leads to increased resistance to the biotrophic oomycete Hyaloperonospora arabidopsidis and reflects activation of the salicylic acid-independent signalling pathway downstream of ENHANCED DISEASE SUSCEPTIBILITY1 (EDS1)/PHYTOALEXIN DEFICIENT4 (PAD4). Immune responses are accompanied by intracellular redox changes. Consistent with this, the redox-status of the chloroplast is altered in paps1-1 mutants. The molecular effects of the paps1-1 mutation were analysed using an RNA sequencing approach that distinguishes between long- and short tailed mRNA. The results shown here suggest the existence of an additional layer of regulation in plants and possibly vertebrate gene expression, whereby the relative activities of canonical nuclear PAPS isoforms control de novo synthesized poly(A) tail length and hence expression of specific subsets of mRNAs.}, language = {en} } @phdthesis{Tietz2014, author = {Tietz, Marcel}, title = {Europ{\"a}isches Verwaltungsmanagement : Vergleich von Hauptst{\"a}dten neuer und alter Mitgliedsstaaten der EU am Beispiel der B{\"u}rgerdienste}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-72171}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2014}, abstract = {Im Rahmen der Dissertation wird die Anwendung und Wirkung von Kernelementen des New Public Management (NPM) am Beispiel der B{\"u}rgerdienste der sechs europ{\"a}ischen Hauptst{\"a}dte Berlin, Br{\"u}ssel, Kopenhagen, Madrid, Prag und Warschau analysiert. Hierbei steht der Vergleich von Hauptst{\"a}dten der MOE-Staaten mit Hauptst{\"a}dten alter EU-Mitgliedsstaaten im Vordergrund. Es wird die folgende Forschungshypothese untersucht: Die Verwaltungen in den Hauptst{\"a}dten der {\"o}stlichen Mitgliedsstaaten der EU haben in Folge der grunds{\"a}tzlichen gesellschaftlichen und politischen Umbr{\"u}che in den 1990er Jahren bedeutend mehr Kernelemente des NPM beim Neuaufbau ihrer {\"o}ffentlichen Verwaltungen eingef{\"u}hrt. Durch den folgerichtigen Aufbau kundenorientierter und moderner Verwaltungen sowie der strikten Anwendung der Kernelemente des New Public Management arbeiten die B{\"u}rgerdienste in den Hauptst{\"a}dten {\"o}stlicher EU-Mitgliedsstaaten effizienter und wirkungsvoller als vergleichbare B{\"u}rgerdienste in den Hauptst{\"a}dten westlicher EU-Mitgliedsstaaten. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der Forschungshypothese werden die Vergleichsst{\"a}dte zun{\"a}chst den entsprechenden Rechts- und Verwaltungstraditionen (kontinentaleurop{\"a}isch deutsch, napoleonisch und skandinavisch) zugeordnet und bez{\"u}glich ihrer Ausgangslage zum Aufbau einer modernen Verwaltung (Westeurop{\"a}ische Verwaltung, Wiedervereinigungsverwaltung und Transformations-verwaltung) kategorisiert. Im Anschluss werden die institutionellen Voraussetzungen hinterfragt, was die deskriptive Darstellung der Stadt- und Verwaltungsgeschichte sowie die Untersuchung von organisatorischen Strukturen der B{\"u}rgerdienste, die Anwendung der NPM-Instrumente als auch die Innen- und Außenperspektive des NPM umfasst. Es wird festgestellt, ob und in welcher Form die B{\"u}rgerdienste der Vergleichsst{\"a}dte die Kernelemente des NPM anwenden. Im Anschluss werden die Vergleichsst{\"a}dte bez{\"u}glich der Anwendung der Kernelemente miteinander verglichen, wobei der Fokus auf dem pers{\"o}nlichen Vertriebsweg und der Kundenorientierung liegt. Der folgende Teil der Dissertation befasst sich mit dem Output der B{\"u}rgerdienste, der auf operative Resultate untersucht und verglichen wird. Hierbei stellt sich insbesondere die Frage nach den Leistungsmengen und der Produktivit{\"a}t des Outputs. Es werden aber auch die Ergebnisse von Verwaltungsprozessen untersucht, insbesondere in Bezug auf die Kundenorientierung. Hierf{\"u}r wird ein Effizienzvergleich der B{\"u}rgerdienste in den Vergleichsst{\"a}dten anhand einer relativen Effizienzmessung und der Free Disposal Hull (FDH)-Methode nach Bouckaert durchgef{\"u}hrt. Es ist eine Konzentration auf popul{\"a}re Dienstleistungen aus dem Portfolio der B{\"u}rgerdienste notwendig. Daher werden die vergleichbaren Dienstleistungen Melde-, Personalausweis-, F{\"u}hrerschein- und Reisepass-angelegenheiten unter Einbeziehung des Vollzeit{\"a}quivalents zur Berechnung der Effizienz der B{\"u}rgerdienste herangezogen. Hierf{\"u}r werden Daten aus den Jahren 2009 bis 2011 genutzt, die teilweise aus verwaltungsinternen Datenbanken stammen. Anschließend wird der Versuch unternommen, den Outcome in die Effizienzanalyse der B{\"u}rgerdienste einfließen zu lassen. In diesem Zusammenhang wird die Anwendbarkeit von verschiedenen erweiterten Best-Practice-Verfahren und auch eine Erweiterung der relativen Effizienzmessung und der FDH-Methode gepr{\"u}ft. Als Gesamtfazit der Dissertation kann festgehalten werden, dass die B{\"u}rgerdienste in den untersuchten Hauptst{\"a}dten der MOE-Staaten nicht mehr Kernelemente des NPM anwenden, als die Hauptst{\"a}dte der westlichen Mitgliedsstaaten der EU. Im Gegenteil wendet Prag deutlich weniger NPM-Instrumente als andere Vergleichsst{\"a}dte an, wohingegen Warschau zwar viele NPM-Instrumente anwendet, jedoch immer von einer westeurop{\"a}ischen Vergleichsstadt {\"u}bertroffen wird. Auch die Hypothese, dass die B{\"u}rgerdienste in den Hauptst{\"a}dten der MOE-Staaten effizienter arbeiten als vergleichbare B{\"u}rgerdienste in den Hauptst{\"a}dten westlicher EU-Mitgliedsstaaten wurde durch die Dissertation entkr{\"a}ftet. Das Gegenteil ist der Fall, da Prag und Warschau im Rahmen des Effizienzvergleichs lediglich durchschnittliche oder schlechte Performances aufweisen. Die aufgestellte Hypothese ist durch die Forschungsergebnisse widerlegt, lediglich das gute Abschneiden der Vergleichsstadt Warschau bei der Anwendungsanalyse kann einen Teil der These im gewissen Umfang best{\"a}tigen.}, language = {de} }