@phdthesis{Rosenblum2003,
author = {Rosenblum, Michael},
title = {Phase synchronization of chaotic systems : from theory to experimental applications},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000682},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {In einem klassischen Kontext bedeutet Synchronisierung die Anpassung der Rhythmen von selbst-erregten periodischen Oszillatoren aufgrund ihrer schwachen Wechselwirkung. Der Begriff der Synchronisierung geht auf den ber{\"u}hmten niederl{\"a}andischen Wissenschaftler Christiaan Huygens im 17. Jahrhundert zur{\"u}ck, der {\"u}ber seine Beobachtungen mit Pendeluhren berichtete. Wenn zwei solche Uhren auf der selben Unterlage plaziert wurden, schwangen ihre Pendel in perfekter {\"U}bereinstimmung. Mathematisch bedeutet das, daß infolge der Kopplung, die Uhren mit gleichen Frequenzen und engverwandten Phasen zu oszillieren begannen. Als wahrscheinlich {\"a}ltester beobachteter nichtlinearer Effekt wurde die Synchronisierung erst nach den Arbeiten von E. V. Appleton und B. Van der Pol gegen 1920 verstanden, die die Synchronisierung in Triodengeneratoren systematisch untersucht haben. Seitdem wurde die Theorie gut entwickelt, und hat viele Anwendungen gefunden. Heutzutage weiss man, dass bestimmte, sogar ziemlich einfache, Systeme, ein chaotisches Verhalten aus{\"u}ben k{\"o}nnen. Dies bedeutet, dass ihre Rhythmen unregelm{\"a}ßig sind und nicht durch nur eine einzige Frequenz charakterisiert werden k{\"o}nnen. Wie in der Habilitationsarbeit gezeigt wurde, kann man jedoch den Begriff der Phase und damit auch der Synchronisierung auf chaotische Systeme ausweiten. Wegen ihrer sehr schwachen Wechselwirkung treten Beziehungen zwischen den Phasen und den gemittelten Frequenzen auf und f{\"u}hren damit zur {\"U}bereinstimmung der immer noch unregelm{\"a}ßigen Rhythmen. Dieser Effekt, sogenannter Phasensynchronisierung, konnte sp{\"a}ter in Laborexperimenten anderer wissenschaftlicher Gruppen best{\"a}tigt werden. Das Verst{\"a}ndnis der Synchronisierung unregelm{\"a}ßiger Oszillatoren erlaubte es uns, wichtige Probleme der Datenanalyse zu untersuchen. Ein Hauptbeispiel ist das Problem der Identifikation schwacher Wechselwirkungen zwischen Systemen, die nur eine passive Messung erlauben. Diese Situation trifft h{\"a}ufig in lebenden Systemen auf, wo Synchronisierungsph{\"a}nomene auf jedem Niveau erscheinen - auf der Ebene von Zellen bis hin zu makroskopischen physiologischen Systemen; in normalen Zust{\"a}nden und auch in Zust{\"a}nden ernster Pathologie. Mit unseren Methoden konnten wir eine Anpassung in den Rhythmen von Herz-Kreislauf und Atmungssystem in Menschen feststellen, wobei der Grad ihrer Interaktion mit der Reifung zunimmt. Weiterhin haben wir unsere Algorithmen benutzt, um die Gehirnaktivit{\"a}t von an Parkinson Erkrankten zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Kollaboration mit Neurowissenschaftlern zeigen, dass sich verschiedene Gehirnbereiche genau vor Beginn des pathologischen Zitterns synchronisieren. Außerdem gelang es uns, die f{\"u}r das Zittern verantwortliche Gehirnregion zu lokalisieren.},
language = {en}
}
@phdthesis{Zickfeld2003,
author = {Zickfeld, Kirsten},
title = {Modeling large-scale singular climate events for integrated assessment},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001176},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Erkenntnisse aus pal{\"a}oklimatologischen Studien, theoretischen Betrachtungen und Modellsimulationen deuten darauf hin, dass anthropogene Emissionen von Treibhausgasen und Aerosolen zu großskaligen, singul{\"a}ren Klimaereignissen f{\"u}hren k{\"o}nnten. Diese bezeichnen stark nichtlineare, abrupte Klima{\"a}nderungen, mit regionalen bis hin zu globalen Auswirkungen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Modellen zweier maßgeblicher Komponenten des Klimasystems, die singul{\"a}res Verhalten aufweisen k{\"o}nnten: die atlantische thermohaline Zirkulation (THC) und der indische Monsun. Diese Modelle sind so konzipiert, dass sie den Anforderungen der "Integrated Assessment"-Modellierung gen{\"u}gen, d.h., sie sind realistisch, recheneffizient, transparent und flexibel. Das THC-Modell ist ein einfaches, interhemisph{\"a}risches Boxmodell, das anhand von Daten kalibriert wird, die mit einem gekoppelten Klimamodell mittlerer Komplexit{\"a}t erzeugt wurden. Das Modell wird durch die globale Mitteltemperatur angetrieben, die mit Hilfe eines linearen Downscaling-Verfahrens in regionale W{\"a}rme- und S{\"u}ßwasserfl{\"u}sse {\"u}bersetzt wird. Die Ergebnisse einer Vielzahl von zeitabh{\"a}ngigen Simulationen zeigen, dass das Modell in der Lage ist, maßgebliche Eigenschaften des Verhaltens komplexer Klimamodelle wiederzugeben, wie die Sensitivit{\"a}t bez{\"u}glich des Ausmaßes, der regionalen Verteilung und der Rate der Klima{\"a}nderung. Der indische Monsun wird anhand eines neuartigen eindimensionalen Boxmodells der tropischen Atmosph{\"a}re beschrieben. Dieses enth{\"a}lt Parmetrisierungen der Oberfl{\"a}chen- und Strahlungsfl{\"u}sse, des hydrologischen Kreislaufs und derHydrologie der Landoberfl{\"a}che. Trotz des hohen Idealisierungsgrades ist das Modell in der Lage, relevante Aspekte der beobachteten Monsundynamik, wie z.B. den Jahresgang des Niederschlags und das Eintritts- sowie R{\"u}ckzugsdatum des Sommermonsuns, zufrieden stellend zu simulieren. Außerdem erfasst das Modell die Sensitivit{\"a}tdes Monsuns bez{\"u}glich {\"A}nderungen der Treibhausgas- und Aerosolkonzentrationen, die aus komplexeren Modellen bekannt sind. Eine vereinfachte Version des Monsunmodells wird f{\"u}r die Untersuchung des qualitativen Systemverhaltens in Abh{\"a}ngigkeit von {\"A}nderungen der Randbedingungen eingesetzt. Das bemerkenswerteste Ergebnis ist das Auftreten einer Sattelknotenbifurkation des Sommermonsuns f{\"u}r kritische Werte der Albedo oder der Sonneneinstrahlung. Dar{\"u}ber hinaus weist das Modell zwei stabile Zust{\"a}nde auf: neben dem niederschlagsreichen Sommermonsun besteht ein Zustand, der sich durch einen schwachen hydrologischen Kreislauf auszeichnet. Das Beachtliche an diesen Ergebnissen ist, dass anthropogene St{\"o}rungen der plantetaren Albedo, wie Schwefelemissionen und/oder Landnutzungs{\"a}nderungen, zu einer Destabilisierung des indischen Monsuns f{\"u}hren k{\"o}nnten. Das THC-Boxmodell findet exemplarische Anwendung in einem "Integrated Assessment" von Klimaschutzstrategien. Basierend auf dem konzeptionellen und methodischen Ger{\"u}st des Leitplankenansatzes werden Emissionskorridore (d.h. zul{\"a}ssige Spannen an CO2-Emissionen) berechnet, die das Risiko eines THC-Zusammenbruchs begrenzen sowie sozio{\"o}konomische Randbedingungen ber{\"u}cksichtigen. Die Ergebnisse zeigen u.a. eine starke Abh{\"a}ngigkeit der Breite der Emissionskorridore von der Klima- und hydrologischen Sensitivit{\"a}t. F{\"u}r kleine Werte einer oder beider Sensitivit{\"a}ten liegt der obere Korridorrand bei weit h{\"o}heren Emissionswerten als jene, die von plausiblen Emissionsszenarien f{\"u}r das 21. Jahrhundert erreicht werden. F{\"u}r große Werte der Sensitivit{\"a}ten hingegen, verlassen schon niedrige Emissionsszenarien den Korridor in den fr{\"u}hen Jahrzehnten des 21. Jahrhunderts. Dies impliziert eine Abkehr von den gegenw{\"a}rtigen Emissionstrends innherhalb der kommenden Jahrzehnte, wenn das Risko eines THC Zusammenbruchs gering gehalten werden soll. Anhand einer Vielzahl von Anwendungen - von Sensitivit{\"a}ts- {\"u}ber Bifurkationsanalysen hin zu integrierter Modellierung - zeigt diese Arbeit den Wert reduzierter Modelle auf. Die Ergebnisse und die daraus zu ziehenden Schlussfolgerungen liefern einen wertvollen Beitrag zu der wissenschaftlichen und politischen Diskussion bez{\"u}glich der Folgen des anthropogenen Klimawandels und der langfristigen Klimaschutzziele.},
language = {en}
}
@phdthesis{Pietzker2003,
author = {Pietzker, Christian},
title = {In-situ Wachstumsuntersuchungen beim reaktiven Anlassen von Cu, In Schichten in elementarem Schwefel},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001219},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {In dieser Arbeit wurde das reaktive Anlassen von d{\"u}nnen Kupfer-Indium-Schichten in elementarem Schwefel mittels energiedispersiver R{\"o}ntgenbeugung untersucht. Durch die simultane Aufnahme der R{\"o}ntgenspektren und der Messung der diffusen Reflexion von Laserlicht der Wellenl{\"a}nge 635 nm an der Oberfl{\"a}che der Probe w{\"a}hrend des Schichtwachstums von CuInS2 konnte eine Methode zur Prozesskontrolle f{\"u}r ein Herstellungsverfahren von CuInS2 etabliert werden. Die Bildung von CuInS2 aus Kupfer-Indium-Vorl{\"a}uferschichten wird dominiert von Umwandlungen der intermetallischen Phasen. CuInS2 w{\"a}chst innerhalb der Aufheizperiode ab einer Temperatur von ca. 200°C aus der Phase Cu11In9. Jedoch zerf{\"a}llt letztere metallische Phase in Cu16In9 und fl{\"u}ssiges Indium bei einer Temperatur von ca. 310°C. Das fl{\"u}ssige Indium reagiert im Falle von Kupferarmut mit dem Schwefel und f{\"u}hrt zu einem zus{\"a}tzlichen Reaktionspfad {\"u}ber InS zu CuIn5S8. Unter Pr{\"a}parationsbedingungen mit Kupfer{\"u}berschuss wird das Indium in einer intermetallischen Phase gebunden.Erstmals konnte die Phase Digenite bei Temperaturen {\"u}ber 240°C beobachtet werden. Beim Abk{\"u}hlen auf Raumtemperatur wandelt sich diese Phase unter dem Verbrauch von Schwefel in Covellite um.F{\"u}r Proben mit Kupfer{\"u}berschuss konnte eine Wachstumskinetik proportional zur Temperatur beobachtet werden. Dieses Verhalten wurde durch eine stress-induzierte Diffusion als dominierenden Reaktionsmechanismus interpretiert. Dabei werden w{\"a}hrend der Bildung von CuInS2 durch unterschiedliche Ausdehnungen der metallischen und sulfidischen Schichten eine Spannung in der CuInS2-Schicht induziert, die nach {\"U}berschreiten einer Grenzspannung zu Rissen in der CuInS2-Schicht f{\"u}hrt. Entlang dieser Risse findet ein schneller Transport der Metalle zur Oberfl{\"a}che, wo diese mit dem Schwefel reagieren k{\"o}nnen, statt. Die Risse heilen durch die Bildung neuen Sulfids wieder aus.},
language = {de}
}
@phdthesis{Kulikovsky2003,
author = {Kulikovsky, Lazar},
title = {Experimentelle Untersuchung der Ladungstr{\"a}gerdynamik in photorefraktiven Polymeren},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001205},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Die heutige optische Informationsverarbeitung erfordert neue Materialien, die Licht effektiv verarbeiten, steuern und speichern k{\"o}nnen. Photorefraktive (PR) Materialien sind daf{\"u}r sehr interessant. In diesen Materialien entsteht bei inhomogener Beleuchtung (z.B. mit einem Intererenzmuster) {\"u}ber Ladungstr{\"a}gergenerierung und Einfang der Ladungstr{\"a}ger in Fallen ein Raumladungsfeld. Dieses wird {\"u}ber den elektrooptischen Effekt in eine r{\"a}umliche Modulation des Brechungsindex umgesetzt. Letztendlich f{\"u}hrt somit die inhomogene Beleuchtung eines PR-Materials zu einer r{\"a}umlich variierenden {\"A}nderung des Brechungsindex. Vor ca. 10 Jahren wurde entdeckt, dass auch Polymere einen PR-Effekt aufweisen k{\"o}nnen. Die Ansprechzeit dieser Materialien wird dabei wesentlich durch die Dynamik der Ladungstr{\"a}ger (bestimmt durch Erzeugung, Transport, Einfang in Fallen etc.) begrenzt. Bis zu Beginn dieser Arbeit war es noch nicht gelungen, einen quantitativen Zusammenhang zwischen der Ladungstr{\"a}gerdynamik und der Ansprechzeit des PR-Effekts experimentell nachzuweisen. In dieser Arbeit wird ein Weg aufgezeigt, durch photophysikalische Experimente unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen alle photophysikalischen Gr{\"o}ßen experimentell zu bestimmen, die den Aufbau des Raumladungsfelds in organischen photorefraktiven Materialien bestimmen. So konnte durch Experimente unter Beleuchtung mit kurzen Einzelpulsen sowohl die Beweglichkeit der freien Ladungstr{\"a}ger als auch die charakteristischen Parameter flacher Fallen ermittelt werden. Zur Bestimmung der Dichte tiefer Fallen wurde die Intensit{\"a}tsabh{\"a}ngigkeit des station{\"a}ren Photostroms untersucht. Durch die analytische L{\"o}sung des bestimmenden Gleichungssystems konnte gezeigt werden, dass die Sublinearit{\"a}t der Intensit{\"a}tsabh{\"a}ngigkeit des Photostroms prim{\"a}r mit dem Verh{\"a}ltnis zwischen Entleerungs- und Einfangkoeffizienten tiefer Fallen korreliert. Zur unabh{\"a}ngigen Bestimmung des Entleerungskoeffizienten der tiefen Fallen wurden Doppelpulsexperimente mit variabler Verz{\"o}gerungszeit zwischen den Pulsen verwendet. Mit den erhaltenen Parametern konnte dann das untere Limit der zum Aufbau des Raumladungsfelds notwendigen Zeit abgesch{\"a}tzt werden. Diese Werte wurden mit den gemessenen photorefraktiven Ansprechzeiten verglichen. Es zeigt sich, dass weder die Photogeneration noch der Transport der Ladungstr{\"a}ger die Geschwindigkeit des Aufbaus des Raumladungsfeldes limitiert. Stattdessen konnte erstmals quantitativ nachgewiesen werden, dass die Dynamik des Raumladungsfelds in den hier untersuchten PR-Materialien durch das F{\"u}llen tiefer Fallen mit photogenerierten Ladungstr{\"a}gern bestimmt wird. Dabei spielt das Verh{\"a}ltnis zwischen dem Einfang- und dem Rekombinationskoeffizienten eine wesentliche Rolle. Weiterhin wurde die Dynamik des Aufbaus des Raumladungsfelds bei unterschiedlichen Vorbeleuchtungsbedingungen quantitativ simuliert und mit den experimentellen PR-Transienten verglichen. Die gute {\"U}bereinstimmung zwischen den simulierten und gemessenen Transienten erlaubte es abschließend, die kritischen Parameter, die die Dynamik des PR-Effekts in den untersuchten Polymeren begrenzen, zu identifizieren.},
language = {de}
}
@phdthesis{Zillmer2003,
author = {Zillmer, R{\"u}diger},
title = {Statistical properties and scaling of the Lyapunov exponents in stochastic systems},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001147},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Die vorliegende Arbeit umfaßt drei Abhandlungen, welche allgemein mit einer stochastischen Theorie f{\"u}r die Lyapunov-Exponenten befaßt sind. Mit Hilfe dieser Theorie werden universelle Skalengesetze untersucht, die in gekoppelten chaotischen und ungeordneten Systemen auftreten. Zun{\"a}chst werden zwei zeitkontinuierliche stochastische Modelle f{\"u}r schwach gekoppelte chaotische Systeme eingef{\"u}hrt, um die Skalierung der Lyapunov-Exponenten mit der Kopplungsst{\"a}rke ('coupling sensitivity of chaos') zu untersuchen. Mit Hilfe des Fokker-Planck-Formalismus werden Skalengesetze hergeleitet, die von Ergebnissen numerischer Simulationen best{\"a}tigt werden. Anschließend wird gezeigt, daß 'coupling sensitivity' im Fall gekoppelter ungeordneter Ketten auftritt, wobei der Effekt sich durch ein singul{\"a}res Anwachsen der Lokalisierungsl{\"a}nge {\"a}ußert. Numerische Ergebnisse f{\"u}r gekoppelte Anderson-Modelle werden bekr{\"a}ftigt durch analytische Resultate f{\"u}r gekoppelte raumkontinuierliche Schr{\"o}dinger-Gleichungen. Das resultierende Skalengesetz f{\"u}r die Lokalisierungsl{\"a}nge {\"a}hnelt der Skalierung der Lyapunov-Exponenten gekoppelter chaotischer Systeme. Schließlich wird die Statistik der exponentiellen Wachstumsrate des linearen Oszillators mit parametrischem Rauschen studiert. Es wird gezeigt, daß die Verteilung des zeitabh{\"a}ngigen Lyapunov-Exponenten von der Normalverteilung abweicht. Mittels der verallgemeinerten Lyapunov-Exponenten wird der Parameterbereich bestimmt, in welchem die Abweichungen von der Normalverteilung signifikant sind und Multiskalierung wesentlich wird.},
language = {en}
}
@phdthesis{Fuessel2003,
author = {F{\"u}ssel, Hans-Martin},
title = {Impacts analysis for inverse integrated assessments of climate change},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001089},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung und Anwendung des Klimawirkungsmoduls des ICLIPS-Modells, eines integrierten Modells des Klimawandels ('Integrated Assessment'-Modell). Vorangestellt ist eine Diskussion des gesellschaftspolitischen Kontexts, in dem modellbasiertes 'Integrated Assessment' stattfindet, aus der wichtige Anforderungen an die Spezifikation des Klimawirkungsmoduls abgeleitet werden. Das 'Integrated Assessment' des Klimawandels umfasst eine weiten Bereich von Aktivit{\"a}ten zur wissenschaftsbasierten Unterst{\"u}tzung klimapolitischer Entscheidungen. Hierbei wird eine Vielzahl von Ans{\"a}tzen verfolgt, um politikrelevante Informationen {\"u}ber die erwarteten Auswirkungen des Klimawandels zu ber{\"u}cksichtigen. Wichtige Herausforderungen in diesem Bereich sind die große Bandbreite der relevanten r{\"a}umlichen und zeitlichen Skalen, die multifaktorielle Verursachung vieler 'Klimafolgen', erhebliche wissenschaftliche Unsicherheiten sowie die Mehrdeutigkeit unvermeidlicher Werturteile. Die Entwicklung eines hierarchischen Konzeptmodells erlaubt die Strukturierung der verschiedenen Ans{\"a}tze sowie die Darstellung eines mehrstufigen Entwicklungsprozesses, der sich in der Praxis und der zu Grunde liegenden Theorie von Studien zur Vulnerabilit{\"a}t hinsichtlich des Klimawandels wiederspiegelt. 'Integrated Assessment'-Modelle des Klimawandels sind wissenschaftliche Werkzeuge, welche eine vereinfachte Beschreibung des gekoppelten Mensch-Klima-Systems enthalten. Die wichtigsten entscheidungstheoretischen Ans{\"a}tze im Bereich des modellbasierten 'Integrated Assessment' werden im Hinblick auf ihre F{\"a}higkeit zur ad{\"a}quaten Darstellung klimapolitischer Entscheidungsprobleme bewertet. Dabei stellt der 'Leitplankenansatz' eine 'inverse' Herangehensweise zur Unterst{\"u}tzung klimapolitischer Entscheidungen dar, bei der versucht wird, die Gesamtheit der klimapolitischen Strategien zu bestimmen, die mit einer Reihe von zuvor normativ bestimmten Mindestkriterien (den sogenannten 'Leitplanken') vertr{\"a}glich sind. Dieser Ansatz verbindet bis zu einem gewissen Grad die wissenschaftliche Strenge und Objektivit{\"a}t simulationsbasierter Ans{\"a}tze mit der F{\"a}higkeit von Optimierungsans{\"a}tzen, die Gesamtheit aller Entscheidungsoptionen zu ber{\"u}cksichtigen. Das ICLIPS-Modell ist das erste 'Integrated Assessment'-Modell des Klimawandels, welches den Leitplankenansatz implementiert. Die Darstellung von Klimafolgen ist eine wichtige Herausforderung f{\"u}r 'Integrated Assessment'-Modelle des Klimawandels. Eine Betrachtung bestehender 'Integrated Assessment'-Modelle offenbart große Unterschiede in der Ber{\"u}cksichtigung verschiedener vom Klimawandel betroffenen Sektoren, in der Wahl des bzw. der Indikatoren zur Darstellung von Klimafolgen, in der Ber{\"u}cksichtigung nicht-klimatischer Entwicklungen einschließlich gezielter Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel, in der Behandlung von Unsicherheiten und in der Ber{\"u}cksichtigung von 'singul{\"a}ren' Ereignissen. 'Integrated Assessment'-Modelle, die auf einem Inversansatz beruhen, stellen besondere Anforderungen an die Darstellung von Klimafolgen. Einerseits muss der Detaillierungsgrad hinreichend sein, um Leitplanken f{\"u}r Klimafolgen sinnvoll definieren zu k{\"o}nnen; andererseits muss die Darstellung effizient genug sein, um die Gesamtheit der m{\"o}glichen klimapolitischen Strategien erkunden zu k{\"o}nnen. Großr{\"a}umige Singularit{\"a}ten k{\"o}nnen h{\"a}ufig durch vereinfachte dynamische Modelle abgebildet werden. Diese Methode ist jedoch weniger geeignet f{\"u}r regul{\"a}re Klimafolgen, bei denen die Bestimmung relevanter Ergebnisse in der Regel die Ber{\"u}cksichtigung der Heterogenit{\"a}t von klimatischen, naturr{\"a}umlichen und sozialen Faktoren auf der lokalen oder regionalen Ebene erfordert. Klimawirkungsfunktionen stellen sich als die geeignetste Darstellung regul{\"a}rer Klimafolgen im ICLIPS-Modell heraus. Eine Klimawirkungsfunktion beschreibt in aggregierter Form die Reaktion eines klimasensitiven Systems, wie sie von einem geographisch expliziten Klimawirkungsmodell f{\"u}r eine repr{\"a}sentative Teilmenge m{\"o}glicher zuk{\"u}nftiger Entwicklungen simuliert wurde. Die in dieser Arbeit vorgestellten Klimawirkungsfunktionen nutzen die globale Mitteltemperatur sowie die atmosph{\"a}rische CO2-Konzentration als Pr{\"a}diktoren f{\"u}r global und regional aggregierte Auswirkungen des Klimawandels auf nat{\"u}rliche {\"O}kosysteme, die landwirtschaftliche Produktion und die Wasserverf{\"u}gbarkeit. Die Anwendung einer 'Musterskalierungstechnik' erm{\"o}glicht hierbei die Ber{\"u}cksichtigung der regionalen und saisonalen Muster des Klima{\"a}nderungssignals aus allgemeinen Zirkulationsmodellen, ohne die Effizienz der dynamischen Modellkomponenten zu beeintr{\"a}chtigen. Bem{\"u}hungen zur quantitativen Absch{\"a}tzung zuk{\"u}nftiger Klimafolgen sehen sich bei der Wahl geeigneter Indikatoren in der Regel einem Zielkonflikt zwischen der Relevanz eines Indikators f{\"u}r Entscheidungstr{\"a}ger und der Zuverl{\"a}ssigkeit, mit der dieser bestimmt werden kann, gegen{\"u}ber. Eine Reihe von nichtmonet{\"a}ren Indikatoren zur aggregierten Darstellung von Klimafolgen in Klimawirkungsfunktionen wird pr{\"a}sentiert, welche eine Balance zwischen diesen beiden Zielen anstreben und gleichzeitig die Beschr{\"a}nkungen ber{\"u}cksichtigen, die sich aus anderen Komponenten des ICLIPS-Modells ergeben. Klimawirkungsfunktionen werden durch verschiedene Typen von Diagrammen visualisiert, welche jeweils unterschiedliche Perspektiven auf die Ergebnismenge der Klimawirkungssimulationen erlauben. Die schiere Anzahl von Klimawirkungsfunktionen verhindert ihre umfassende Darstellung in dieser Arbeit. Ausgew{\"a}hlte Ergebnisse zu Ver{\"a}nderungen in der r{\"a}umlichen Ausdehnung von Biomen, im landwirtschaftlichen Potential verschiedener L{\"a}nder und in der Wasserverf{\"u}gbarkeit in mehreren großen Einzugsgebieten werden diskutiert. Die Gesamtheit der Klimawirkungsfunktionen wird zug{\"a}nglich gemacht durch das 'ICLIPS Impacts Tool', eine graphische Benutzeroberfl{\"a}che, die einen bequemen Zugriff auf {\"u}ber 100.000 Klimawirkungsdiagramme erm{\"o}glicht. Die technischen Aspekte der Software sowie die zugeh{\"o}rige Datenbasis wird beschrieben. Die wichtigste Anwendung von Klimawirkungsfunktionen ist im 'Inversmodus', wo sie genutzt werden, um Leitplanken zur Begrenzung von Klimafolgen in gleichzeitige Randbedingungen f{\"u}r Variablen aus dem optimierenden ICLIPS-Klima-Weltwirtschafts-Modell zu {\"u}bersetzen. Diese {\"U}bersetzung wird erm{\"o}glicht durch Algorithmen zur Bestimmung von Mengen erreichbarer Klimazust{\"a}nde ('reachable climate domains') sowie zur parametrisierten Approximation zul{\"a}ssiger Klimafenster ('admissible climate windows'), die aus Klimawirkungsfunktionen abgeleitet werden. Der umfassende Bestand an Klimawirkungsfunktionen zusammen mit diesen Algorithmen erm{\"o}glicht es dem integrierten ICLIPS-Modell, in flexibler Weise diejenigen klimapolitischen Strategien zu bestimmen, welche bestimmte in biophysikalischen Einheiten ausgedr{\"u}ckte Begrenzungen von Klimafolgen explizit ber{\"u}cksichtigen. Diese M{\"o}glichkeit bietet kein anderes intertemporal optimierendes 'Integrated Assessment'-Modell. Eine Leitplankenanalyse mit dem integrierten ICLIPS-Modell unter Anwendung ausgew{\"a}hlter Klimawirkungsfunktionen f{\"u}r Ver{\"a}nderungen nat{\"u}rlicher {\"O}kosysteme wird beschrieben. In dieser Analyse werden so genannte 'notwendige Emissionskorridore' berechnet, die vorgegebene Beschr{\"a}nkungen hinsichtlich der maximal zul{\"a}ssigen globalen Vegetationsver{\"a}nderungen und der regionalen Klimaschutzkosten ber{\"u}cksichtigen. Dies geschieht sowohl f{\"u}r eine 'Standardkombination' der drei gew{\"a}hlten Kriterien als auch f{\"u}r deren systematische Variation. Eine abschließende Diskussion aktueller Entwicklungen in der 'Integrated Assessment'-Modellierung stellt diese Arbeit mit anderen einschl{\"a}gigen Bem{\"u}hungen in Beziehung.},
language = {en}
}
@phdthesis{GilMerinoRubio2003,
author = {Gil-Merino Rubio, Rodrigo},
title = {Cosmology through gravitational lenses},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001030},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {In dieser Dissertation nutze ich den Gravitationslinseneffekt, um eine Reihe von kosmologischen Fragen zu untersuchen. Der Laufzeitunterschied des Gravitationslinsensystems HE1104-1805 wurde mit unterschiedlichen Methoden bestimmt. Zwischen den beiden Komponenten erhalte ich einen Unterschied von Delta_t(A-B) = -310 +-20 Tagen (2 sigma Konfidenzintervall). Außerdem nutze ich eine dreij{\"a}hrige Beobachtungskampagne, um den Doppelquasar Q0957+561 zu untersuchen. Die beobachteten Fluktuationen in den Differenzlichtkurven lassen sich durch Rauschen erkl{\"a}ren, ein Mikrogravitationslinseneffekt wird zur Erkl{\"a}rung nicht ben{\"o}tigt. Am Vierfachquasar Q2237+0305 untersuchte ich den Mikrogravitationslinseneffekt anhand der Daten der GLITP-Kollaboration (Okt. 1999-Feb. 2000). Durch die Abwesenheit eines starken Mikrogravitationslinsensignals konnte ich eine obere Grenze von v=600 km/s f f{\"u}r die effektive Transversalgeschwindigkeit der Linsengalaxie bestimmen (unter der Annahme von Mikrolinsen mit 0.1 Sonnenmassen). Im zweiten Teil der Arbeit untersuchte ich die Verteilung der Dunklen Materie in Galaxienhaufen. F{\"u}r den Galaxienhaufen Cl0024+1654 erhalte ich ein Masse-Leuchtkraft-Verh{\"a}ltnis von M/L = 200 M_sun/L_sun (innerhalb eines Radius von 3 Bogenminuten). Im Galaxienhaufen RBS380 finde ich eine relativ geringe R{\"o}ntgenleuchtkraft von L =2*10^(44) erg/s, obwohl im optischen eine große Anzahl von Galaxien gefunden wurde.},
language = {en}
}
@phdthesis{Albus2003,
author = {Albus, Alexander P.},
title = {Mixtures of Bosonic and Fermionic atoms},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001065},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Ziel der Arbeit war die systematische theoretische Behandlung von Gemischen aus bosonischen und fermionischen Atomen in einem Parameterbereich, der sich zur Beschreibung von aktuellen Experimenten mit ultra-kalten atomaren Gasen eignet. Zuerst wurde der Formalismus der Quantenfeldtheorie auf homogene, atomare Boson-Fermion Gemische erweitert, um grundlegende Gr{\"o}ßen wie Quasiteilchenspektren, die Grundzustandsenergie und daraus abgeleitete Gr{\"o}ßen {\"u}ber die Molekularfeldtheorie hinaus zu berechnen. Unter Zuhilfenahme der dieser Resultate System wurde ein Boson-Fermion Gemisch in einem Fallenpotential im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie beschrieben. Daraus konnten die Dichteprofile ermittelt werden und es ließen sich drei Bereiche im Phasendiagramm identifizieren: (i) ein Bereich eines stabilen Gemisches, (ii) ein Bereich, in dem die Spezies entmischt sind und (iii) ein Bereich, in dem das System kollabiert. Im letzten dieser drei F{\"a}llen waren Austausch--Korrelationseffekte signifikant. Weiterhin wurde die {\"A}nderung der kritischen Temperatur der Bose-Einstein-Kondensation aufgrund der Boson-Fermion-Wechselwirkung berechnet. Verursacht wird dieser Effekt von Dichtumverteilungen aufgrund der Wechselwirkung. Dann wurden Boson-Fermion Gemische in optischen Gittern betrachtet. Ein Stabilit{\"a}tskriterium gegen Phasenentmischung wurde gefunden und es ließen sich Bedingungen f{\"u}r einen suprafl{\"u}ssig zu Mott-isolations Phasen{\"u}bergang angeben. Diese wurden sowohl mittels einer Molekularfeldrechnung als auch numerisch im Rahmen eines Gutzwilleransatzes gefunden. Es wurden weiterhin neuartige frustrierte Grundzust{\"a}nde im Fall von sehr großen Gitterst{\"a}rken gefunden.},
language = {en}
}
@phdthesis{Jaster2003,
author = {Jaster, Nicole},
title = {Ratchet models of molecular motors},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000867},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Transportvorg{\"a}nge in und von Zellen sind von herausragender Bedeutung f{\"u}r das {\"U}berleben des Organismus. Muskeln m{\"u}ssen sich kontrahieren k{\"o}nnen, Chromosomen w{\"a}hrend der Mitose an entgegengesetzte Enden der Zelle bewegt und Organellen, das sind von Membranen umschlossene Kompartimente, entlang molekularer Schienen transportiert werden. Molekulare Motoren sind Proteine, deren Hauptaufgabe es ist, andere Molek{\"u}le zu bewegen. Dazu wandeln sie die bei der ATP-Hydrolyse freiwerdende chemische Energie in mechanische Arbeit um. Die Motoren des Zellskeletts geh{\"o}ren zu den drei Superfamilien Myosin, Kinesin und Dynein. Ihre Schienen sind Filamente des Zellskeletts, Actin und die Microtubuli. In dieser Arbeit werden stochastische Modelle untersucht, welche dazu dienen, die Fortbewegung dieser linearen molekularen Motoren zu beschreiben. Die Skala, auf der wir die Bewegung betrachten, reicht von einzelnen Schritten eines Motorproteins bis in den Bereich der gerichteten Bewegung entlang eines Filaments. Ein Einzelschritt {\"u}berbr{\"u}ckt je nach Protein etwa 10 nm und wird in ungef{\"a}hr 10 ms zur{\"u}ckgelegt. Unsere Modelle umfassen M Zust{\"a}nde oder Konformationen, die der Motor annehmen kann, w{\"a}hrend er sich entlang einer eindimensionalen Schiene bewegt. An K Orten dieser Schiene sind {\"U}berg{\"a}nge zwischen den Zust{\"a}nden m{\"o}glich. Die Geschwindigkeit des Proteins l{\"a}sst sich in Abh{\"a}ngigkeit von den vertikalen {\"U}bergangsraten zwischen den einzelnen Zust{\"a}nden analytisch bestimmen. Wir berechnen diese Geschwindigkeit f{\"u}r Systeme mit bis zu vier Zust{\"a}nden und Orten und k{\"o}nnen weiterhin eine Reihe von Regeln ableiten, die uns einsch{\"a}tzen helfen, wie sich ein beliebiges vorgegebenes System verhalten wird. Dar{\"u}ber hinaus betrachten wir entkoppelte Subsysteme, also einen oder mehrere Zust{\"a}nde, die keine Verbindung zum {\"u}brigen System haben. Mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit kann ein Motor einen Zyklus von Konformationen durchlaufen, mit einer anderen Wahrscheinlichkeit einen davon unabh{\"a}ngigen anderen. Aktive Elemente werden in realen Transportvorg{\"a}ngen durch Motorproteine nicht auf die {\"U}berg{\"a}nge zwischen den Zust{\"a}nden beschr{\"a}nkt sein. In verzerrten Netzwerken oder ausgehend von der diskreten Mastergleichung des Systems k{\"o}nnen auch horizontale Raten spezifiziert werden und m{\"u}ssen weiterhin nicht mehr die Bedingungen der detaillierten Balance erf{\"u}llen. Damit ergeben sich eindeutige, komplette Pfade durch das jeweilige Netzwerk und Regeln f{\"u}r die Abh{\"a}ngigkeit des Gesamtstroms von allen Raten des Systems. Außerdem betrachten wir die zeitliche Entwicklung f{\"u}r vorgegebene Anfangsverteilungen. Bei Enzymreaktionen gibt es die Idee des Hauptpfades, dem diese bevorzugt folgen. Wir bestimmen optimale Pfade und den maximalen Fluss durch vorgegebene Netzwerke. Um dar{\"u}ber hinaus die Geschwindigkeit des Motors in Abh{\"a}ngigkeit von seinem Treibstoff ATP angeben zu k{\"o}nnen, betrachten wir m{\"o}gliche Reaktionskinetiken, die den Zusammenhang zwischen den unbalancierten {\"U}bergangsraten und der ATP-Konzentration bestimmen. Je nach Typ der Reaktionskinetik und Anzahl unbalancierter Raten ergeben sich qualitativ unterschiedliche Verl{\"a}ufe der Geschwindigkeitskurven in Abh{\"a}ngigkeit von der ATP-Konzentration. Die molekularen Wechselwirkungspotentiale, die der Motor entlang seiner Schiene erf{\"a}hrt, sind unbekannt.Wir vergleichen unterschiedliche einfache Potentiale und die Auswirkungen auf die Transportkoeffizienten, die sich durch die Lokalisation der vertikalen {\"U}berg{\"a}nge im Netzwerkmodell im Vergleich zu anderen Ans{\"a}tzen ergeben.},
language = {en}
}
@phdthesis{Klumpp2003,
author = {Klumpp, Stefan},
title = {Movements of molecular motors : diffusion and directed walks},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000806},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Bewegungen von prozessiven molekularen Motoren des Zytoskeletts sind durch ein Wechselspiel von gerichteter Bewegung entlang von Filamenten und Diffusion in der umgebenden L{\"o}sung gekennzeichnet. Diese eigent{\"u}mlichen Bewegungen werden in der vorliegenden Arbeit untersucht, indem sie als Random Walks auf einem Gitter modelliert werden. Ein weiterer Gegenstand der Untersuchung sind Effekte von Wechselwirkungen zwischen den Motoren auf diese Bewegungen. Im einzelnen werden vier Transportph{\"a}nomene untersucht: (i) Random Walks von einzelnen Motoren in Kompartimenten verschiedener Geometrien, (ii) station{\"a}re Konzentrationsprofile, die sich in geschlossenen Kompartimenten infolge dieser Bewegungen einstellen, (iii) randinduzierte Phasen{\"u}berg{\"a}nge in offenen r{\"o}hrenartigen Kompartimenten, die an Motorenreservoirs gekoppelt sind, und (iv) der Einfluß von kooperativen Effekten bei der Motor-Filament-Bindung auf die Bewegung. Alle diese Ph{\"a}nomene sind experimentell zug{\"a}nglich, und m{\"o}gliche experimentelle Realisierungen werden diskutiert.},
language = {en}
}
@phdthesis{Heinig2003,
author = {Heinig, Peter},
title = {The geometry of interacting liquid domains in Langmuir monolayers},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000814},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Es werden die Strukturbildung und Benetzung zweidimensionaler (2D) Phasen von Langmuir-Monolagen im lokalen thermodynamischen Gleichgewicht untersucht. Eine Langmuir-Monolage ist ein isoliertes 2D System von Surfaktanten an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che, in dem kristalline, fl{\"u}ssigkristalline, fl{\"u}ssige oder gasf{\"o}rmige Phasen auftreten, die sich in Positionsordnung und/oder Orientierungsordnung unterscheiden. Permanente elektrische Dipolmomente der Surfaktanten f{\"u}hren zu einer langreichweitigen repulsiven Selbstwechselwirkung der Monolage und zur Bildung mesoskopischer Strukturen. Es wird ein Wechselwirkungsmodell verwendet, das die Strukturbildung als Wechselspiel kurzreichweitiger Anziehung (nackte Linienspannung) und langreichweitiger Abstoßung (Oberfl{\"a}chenpotential) auf einer Skala Delta beschreibt. Physikalisch trennt Delta die beiden L{\"a}ngenskalen der lang- und kurzreichweitigen Wechselwirkung. In dieser Arbeit werden die thermodynamischen Stabilit{\"a}tsbedingungen f{\"u}r die Form einer Phasengrenzlinie (Young-Laplace-Gleichung) und Dreiphasenkontaktpunkt (Young-Bedingung) hergeleitet und zur Beschreibung experimenteller Daten genutzt: Die Linienspannung benetzender 2D Tropfen wird mit Hilfe h{\"a}ngender-Tropfen-Tensiometrie gemessen. Die Blasenform und -gr{\"o}ße von 2D Sch{\"a}umen wird theoretisch modelliert und mit experimentellen 2D Sch{\"a}umen verglichen. Kontaktwinkel werden durch die Anpassung von experimentellen Tropfen mit numerischen L{\"o}sungen der Young-Laplace-Gleichung auf Mikrometerskalen gemessen. Das Skalenverhalten des Kontaktwinkels erm{\"o}glicht die Bestimmung einer unteren Schranke von Delta. Weiterhin wird diskutiert, inwieweit das Schalten von 2D Benetzungsmodi in biologischen Membranen zur Steuerung der Reaktionskinetik ein Rolle spielen k{\"o}nnte. Hierzu werden Experimente aus unserer Gruppe, die in einer Langmuir-Monolage durchgef{\"u}hrt wurden, herangezogen. Abschließend wird die scheinbare Verletzung der Gibbs\′schen Phasenregel in Langmuir-Monolagen (nicht-horizontales Plateau der Oberfl{\"a}chendruck-Fl{\"a}che Isotherme, ausgedehntes Dreiphasengebiet in Einkomponentensystemen) quantitativ untersucht. Eine Verschmutzung der verwendeten Substanzen ist demnach die wahscheinlichste Erkl{\"a}rung, w{\"a}hrend Finite-Size-Effekte oder der Einfluss der langreichweitigen Elektrostatik die Gr{\"o}ßenordnung des Effektes nicht beschreiben k{\"o}nnen.},
language = {en}
}
@phdthesis{Marwan2003,
author = {Marwan, Norbert},
title = {Encounters with neighbours},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000856},
school = {Universit{\"a}t Potsdam},
year = {2003},
abstract = {Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit verschiedenen Aspekten und Anwendungen von Recurrence Plots. Nach einer {\"U}bersicht {\"u}ber Methoden, die auf Recurrence Plots basieren, werden neue Komplexit{\"a}tsmaße eingef{\"u}hrt, die geometrische Strukturen in den Recurrence Plots beschreiben. Diese neuen Maße erlauben die Identifikation von Chaos-Chaos-{\"U}berg{\"a}ngen in dynamischen Prozessen. In einem weiteren Schritt werden Cross Recurrence Plots eingef{\"u}hrt, mit denen zwei verschiedene Prozesse untersucht werden. Diese bivariate Analyse erm{\"o}glicht die Bewertung von Unterschieden zwischen zwei Prozessen oder das Anpassen der Zeitskalen von zwei Zeitreihen. Diese Technik kann auch genutzt werden, um {\"a}hnliche Abschnitte in zwei verschiedenen Datenreihen zu finden. Im Anschluß werden diese neuen Entwicklungen auf Daten verschiedener Art angewendet. Methoden, die auf Recurrence Plots basieren, k{\"o}nnen an die speziellen Probleme angepaßt werden, so daß viele weitere Anwendungen m{\"o}glich sind. Durch die Anwendung der neu eingef{\"u}hrten Komplexit{\"a}tsmaße k{\"o}nnen Chaos-Chaos-{\"U}berg{\"a}nge in Herzschlagdaten vor dem Auftreten einer lebensbedrohlichen Herzrhythmusst{\"o}rung festgestellt werden, was f{\"u}r die Entwicklung neuer Therapien dieser Herzrhythmusst{\"o}rungen von Bedeutung sein k{\"o}nnte. In einem weiteren Beispiel, in dem EEG-Daten aus einem kognitiv orientierten Experiment untersucht werden, erm{\"o}glichen diese Komplexit{\"a}tsmaße das Erkennen von spezifischen Reaktionen im Gehirn bereits in Einzeltests. Normalerweise k{\"o}nnen diese Reaktionen erst durch die Auswertung von vielen Einzeltests erkannt werden. Mit der Hilfe von Cross Recurrence Plots wird die Existenz einer klimatischen Zirkulation, die der heutigen El Ni{\~n}o/ Southern Oscillation sehr {\"a}hnlich ist, im Nordwesten Argentiniens vor etwa 34000 Jahren nachgewiesen. Außerdem k{\"o}nnen mit Cross Recurrence Plots die Zeitskalen verschiedener Bohrlochdaten aufeinander abgeglichen werden. Diese Methode kann auch dazu genutzt werden, ein geologisches Profil mit Hilfe eines Referenzprofiles mit bekannter Zeitskala zu datieren. Weitere Beispiele aus den Gebieten der Molekularbiologie und der Spracherkennung unterstreichen das Potential dieser Methode.},
language = {en}
}