@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{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{Kneis2007,
  author    = {Kneis, David},
  title     = {A water quality model for shallow river-lake systems and its application in river basin management},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-14647},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2007},
  abstract  = {This work documents the development and application of a new model for simulating mass transport and turnover in rivers and shallow lakes. The simulation tool called 'TRAM' is intended to complement mesoscale eco-hydrological catchment models in studies on river basin management. TRAM aims at describing the water quality of individual water bodies, using problem- and scale-adequate approaches for representing their hydrological and ecological characteristics. The need for such flexible water quality analysis and prediction tools is expected to further increase during the implementation of the European Water Framework Directive (WFD) as well as in the context of climate change research. The developed simulation tool consists of a transport and a reaction module with the latter being highly flexible with respect to the description of turnover processes in the aquatic environment. Therefore, simulation approaches of different complexity can easily be tested and model formulations can be chosen in consideration of the problem at hand, knowledge of process functioning, and data availability. Consequently, TRAM is suitable for both heavily simplified engineering applications as well as scientific ecosystem studies involving a large number of state variables, interactions, and boundary conditions. TRAM can easily be linked to catchment models off-line and it requires the use of external hydrodynamic simulation software. Parametrization of the model and visualization of simulation results are facilitated by the use of geographical information systems as well as specific pre- and post-processors. TRAM has been developed within the research project 'Management Options for the Havel River Basin' funded by the German Ministry of Education and Research. The project focused on the analysis of different options for reducing the nutrient load of surface waters. It was intended to support the implementation of the WFD in the lowland catchment of the Havel River located in North-East Germany. Within the above-mentioned study TRAM was applied with two goals in mind. In a first step, the model was used for identifying the magnitude as well as spatial and temporal patterns of nitrogen retention and sediment phosphorus release in a 100~km stretch of the highly eutrophic Lower Havel River. From the system analysis, strongly simplified conceptual approaches for modeling N-retention and P-remobilization in the studied river-lake system were obtained. In a second step, the impact of reduced external nutrient loading on the nitrogen and phosphorus concentrations of the Havel River was simulated (scenario analysis) taking into account internal retention/release. The boundary conditions for the scenario analysis such as runoff and nutrient emissions from river basins were computed by project partners using the catchment models SWIM and ArcEGMO-Urban. Based on the output of TRAM, the considered options of emission control could finally be evaluated using a site-specific assessment scale which is compatible with the requirements of the WFD. Uncertainties in the model predictions were also examined. According to simulation results, the target of the WFD -- with respect to total phosphorus concentrations in the Lower Havel River -- could be achieved in the medium-term, if the full potential for reducing point and non-point emissions was tapped. Furthermore, model results suggest that internal phosphorus loading will ease off noticeably until 2015 due to a declining pool of sedimentary mobile phosphate. Mass balance calculations revealed that the lakes of the Lower Havel River are an important nitrogen sink. This natural retention effect contributes significantly to the efforts aimed at reducing the river's nitrogen load. If a sustainable improvement of the river system's water quality is to be achieved, enhanced measures to further reduce the immissions of both phosphorus and nitrogen are required.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Voss2005,
  author    = {Voß, Frank},
  title     = {Integrierte Modellierung von Durchflussdynamik und salinarer Stofftransportprozesse unter Ber{\"u}cksichtigung anthropogener Steuerungen am Beispiel der Unstrut},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6403},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Durch die Stilllegung der Kali-Gewinnung und -Produktion zwischen 1990 und 1993 sowie die begonnene Rekultivierung der Kali-R{\"u}ckstandshalden haben sich die Salzfrachteintragsbedingungen f{\"u}r die Fließgwew{\"a}sser im "S{\"u}dharz-Kalirevier" in Th{\"u}ringen zum Teil deutlich ver{\"a}ndert. Aufgrund erheblich geringerer Salzeintr{\"a}ge in die Vorfluter Wipper und Bode ist es m{\"o}glich geworden, zu einer {\"o}kologisch vertr{\"a}glichen Salzfrachtsteuerung {\"u}berzugehen. Die Komplexit{\"a}t der zugrunde liegenden Stofftransportprozesse im Einzugsgebiet der Wipper macht es jedoch unumg{\"a}nglich, den Steuerungsvorgang nicht nur durch reine Bilanzierungsvorg{\"a}nge auf der betrachteten Steuerstrecke zu erfassen (so wie bisher praktiziert), sondern auch die Abflussdynamik im Fließgew{\"a}sser und den Wasserhaushalt im Gebiet mit einzubeziehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen zum einen einer Vertiefung der Prozessverst{\"a}ndnisse und der Interaktion von Wasserhaushalt, Abflussbildung sowie Stofftransport in bergbaubeeinflussten Einzugsgebieten am Beispiel der Unstrut bzw. ihrer relevanten Nebenfl{\"u}sse. Zum anderen sollen sie zur Analyse und Bewertung eines Bewirtschaftungsplanes f{\"u}r die genannten Fließgew{\"a}sser herangezogen werden k{\"o}nnen. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines prognosetauglichen Steuerungsinstrumentes, das f{\"u}r die Bewirtschaftung von Flusseinzugsgebieten unterschiedlicher Gr{\"o}ße genutzt und unter den Rahmenbedingungen der bergbaubedingten salinaren Eintr{\"a}ge effektiv zur Steuerung der anthropogenen Frachten eingesetzt werden kann. Die Quellen der anthropogen eingeleiteten Salzfracht sind vor allem die R{\"u}ckstandshalden der stillgelegten Kaliwerke. Durch Niederschl{\"a}ge entstehen salzhaltige Haldenabw{\"a}sser, die zum Teil ungesteuert {\"u}ber oberfl{\"a}chennahe Ausbreitungsvorg{\"a}nge direkt in die Vorfluter gelangen, ein anderer Teil wird {\"u}ber die Speichereinrichtungen gefasst und gezielt abgestoßen. Durch Undichtigkeiten des Laugenstapelbeckens in Wipperdorf gelangen ebenfalls ungesteuerte Frachteintr{\"a}ge in die Wipper. Ein weiterer Eintragspfad ist zudem die geogene Belastung. Mit Hilfe detaillierter Angaben zu den oben genannten Eintragspfaden konnten Modellrechnungen im Zeitraum von 1992 bis 2003 durchgef{\"u}hrt werden. Durch die Ausarbeitung eines neuartigen Steuerungskonzeptes f{\"u}r das Laugenstapelbecken Wipperdorf, war es nun m{\"o}glich, die gefasste Haldenlauge entsprechend der aktuellen Abflusssituation gezielt abstoßen zu k{\"o}nnen. Neben der modelltechnischen Erfassung der aktuellen hydrologischen Situation und der Vorgabe eines Chlorid-Konzentrationssteuerzieles f{\"u}r den Pegel Hachelbich, mussten dabei weitere Randbedingungen (Beckenkapazit{\"a}t, Beckenf{\"u}llstand, Mindestf{\"u}llstand, Kapazit{\"a}t des Ableitungskanals, usw.) ber{\"u}cksichtigt werden. Es zeigte sich, dass unter Anwendung des Steuerungskonzeptes die Schwankungsbreite der Chloridkonzentration insgesamt gesehen deutlich verringert werden konnte. Die {\"U}berschreitungsh{\"a}ufigkeiten bez{\"u}glich eines Grenzwertes von 2 g Chlorid/l am Pegel Hachelbich fielen deutlich, und auch die maximale Dauer einer solchen Periode konnte stark verk{\"u}rzt werden. Kritische Situationen bei der modelltechnischen Frachtzusteuerung traten nur dann auf, wenn Niedrigwasserverh{\"a}ltnisse durch die Simulationsberechnungen noch untersch{\"a}tzt wurden. Dies hatte deutliche {\"U}berschreitungen der Zielvorgaben f{\"u}r den Pegel Hachelbich zur Folge. Mit Hilfe des Steuerungsalgorithmus konnten desweiteren auch Szenarienberechnungen durchgef{\"u}hrt werden, um die Auswirkungen zuk{\"u}nftig zu erwartender Salzfrachten n{\"a}her spezifizieren zu k{\"o}nnen. Dabei konnte festgestellt werden, dass Abdichtungsmaßnahmen der Haldenk{\"o}rper sich direkt positiv auf die Entwicklung der Konzentration in Hachelbich auswirkten. Durch zus{\"a}tzlich durchgef{\"u}hrte Langzeitszenarien konnte dar{\"u}ber hinaus nachgewiesen werden, dass langfristig eine Grenzwertfestlegung auf 1,5 g Chlorid/l in Hachelbich m{\"o}glich ist, und die Stapelkapazit{\"a}ten dazu ausreichend bemessen sind.},
  subject      = {Hydrologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hattermann2005,
  author    = {Hattermann, Fred Fokko},
  title     = {Integrated modelling of Global Change impacts in the German Elbe River Basin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6052},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {The scope of this study is to investigate the environmental change in the German part of the Elbe river basin, whereby the focus is on two water related problems: having too little water and having water of poor quality. The Elbe region is representative of humid to semi-humid landscapes in central Europe, where water availability during the summer season is the limiting factor for plant growth and crop yields, especially in the loess areas, where the annual precipitation is lower than 500 mm. It is most likely that water quantity problems will accelerate in future, because both the observed and the projected climate trend show an increase in temperature and a decrease in annual precipitation, especially in the summer. Another problem is nutrient pollution of rivers and lakes. In the early 1990s, the Elbe was one of the most heavily polluted rivers in Europe. Even though nutrient emissions from point sources have notably decreased in the basin due to reduction of industrial sources and introduction of new and improved sewage treatment facilities, the diffuse sources of pollution are still not sufficiently controlled. The investigations have been done using the eco-hydrological model SWIM (Soil and Water Integrated Model), which has been embedded in a model framework of climate and agro-economic models. A global scenario of climate and agro-economic change has been regionalized to generate transient climate forcing data and land use boundary conditions for the model. The model was used to transform the climate and land use changes into altered evapotranspiration, groundwater recharge, crop yields and river discharge, and to investigate the development of water quality in the river basin. Particular emphasis was given to assessing the significance of the impacts on the hydrology, taking into account in the analysis the inherent uncertainty of the regional climate change as well as the uncertainty in the results of the model. The average trend of the regional climate change scenario indicates a decrease in mean annual precipitation up to 2055 of about 1.5 \%, but with high uncertainty (covering the range from -15.3 \% to +14.8 \%), and a less uncertain increase in temperature of approximately 1.4 K. The relatively small change in precipitation in conjunction with the change in temperature leads to severe impacts on groundwater recharge and river flow. Increasing temperature induces longer vegetation periods, and the seasonality of the flow regime changes towards longer low flow spells in summer. As a results the water availability will decrease on average of the scenario simulations by approximately 15 \%. The increase in temperatures will improve the growth conditions for temperature limited crops like maize. The uncertainty of the climate trend is particularly high in regions where the change is the highest. The simulation results for the Nuthe subbasin of the Elbe indicate that retention processes in groundwater, wetlands and riparian zones have a high potential to reduce the nitrate concentrations of rivers and lakes in the basin, because they are located at the interface between catchment area and surface water bodies, where they are controlling the diffuse nutrient inputs. The relatively high retention of nitrate in the Nuthe basin is due to the long residence time of water in the subsurface (about 40 years), with good conditions for denitrification, and due to nitrate retention and plant uptake in wetlands and riparian zones. The concluding result of the study is that the natural environment and communities in parts of Central Europe will have considerably lower water resources under scenario conditions. The water quality will improve, but due to the long residence time of water and nutrients in the subsurface, this improvement will be slower in areas where the conditions for nutrient turn-over in the subsurface are poor.},
  subject      = {Hydrologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sempf2005,
  author    = {Sempf, Mario},
  title     = {Nichtlineare Dynamik atmosph{\"a}rischer Zirkulationsregime in einem idealisierten Modell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5989},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Unter atmosph{\"a}rischen Zirkulationsregimen versteht man bevorzugte quasi-station{\"a}re Zust{\"a}nde der atmosph{\"a}rischen Zirkulation auf der planetaren Skala, die f{\"u}r eine bis mehrere Wochen persistieren k{\"o}nnen. Klima{\"a}nderungen, ob nat{\"u}rlich entstanden oder anthropogen verursacht, {\"a}ußern sich in erster Linie durch {\"A}nderungen der Auftrittswahrscheinlichkeiten der nat{\"u}rlichen Regime. In der vorliegenden Arbeit wurden dynamische Mechanismen des Regimeverhaltens und der dekadischen Klimavariabilit{\"a}t der Atmosph{\"a}re bei Abwesenheit zeitlich ver{\"a}nderlicher externer Einflussfaktoren untersucht. Das Hauptwerkzeug daf{\"u}r war ein quasi-geostrophisches Dreischichtenmodell der winterlichen atmosph{\"a}rischen Zirkulation auf der Nordhemisph{\"a}re, das eine spektrale T21-Aufl{\"o}sung, einen orographischen und einen zeitlich konstanten thermischen Antrieb mit nicht-zonalen Anteilen besitzt. Ein solches Modell vermag großskalige atmosph{\"a}rische Str{\"o}mungsvorg{\"a}nge außerhalb der Tropen mit einiger Genauigkeit zu simulieren. Nicht ber{\"u}cksichtigt werden Feuchteprozesse, die Wechselwirkung der Atmosph{\"a}re mit anderen Teilen des Klimasystems sowie anthropogene Einfl{\"u}sse. F{\"u}r das Dreischichtenmodell wurde ein automatisiertes, iteratives Verfahren zur Anpassung des thermischen Modellantriebs neu entwickelt. Jede Iteration des Verfahrens besteht aus einer Testintegration des Modells, ihrer Auswertung, dem Vergleich der Ergebnisse mit den NCEP-NCAR-Reanalysedaten aus den Wintermonaten Dezember, Januar und Februar sowie einer auf diesem Vergleich basierenden Antriebskorrektur. Nach Konvergenz des Verfahrens stimmt das Modell sowohl bez{\"u}glich des zonal gemittelten Klimazustandes als auch bez{\"u}glich der zeitgemittelten nicht-zonalen außertropischen diabatischen Erw{\"a}rmung nahezu perfekt mit den wintergemittelten Reanalysedaten {\"u}berein. In einer 1000-j{\"a}hrigen Simulation wurden die beobachtete mittlere Zirkulation im Winter sowie ihre Variabilit{\"a}t realit{\"a}tsnah reproduziert, insbesondere die Arktische Oszillation (AO) und ihre vertikale Ausdehnung. Der AO-Index des Modells weist deutliche dekadische Schwankungen auf, die allein durch die interne Modelldynamik bedingt sind. Dar{\"u}ber hinaus zeigt das Modell ein Regimeverhalten, das gut mit den Beobachtungsdaten {\"u}bereintimmt. Es besitzt ein Regime, das in etwa der negativen Phase der Nordatlantischen Oszillation (NAO) entspricht und eines, das der positiven Phase der AO {\"a}hnelt. Eine weit verbreitete Hypothese ist die n{\"a}herungsweise {\"U}bereinstimmung zwischen Regimen und station{\"a}ren L{\"o}sungen der Bewegungsgleichungen. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Hypothese f{\"u}r das Dreischichtenmodell {\"u}berpr{\"u}ft, mit negativem Resultat. Es wurden mittels eines Funktionalminimierungsverfahrens sechs verschiedene station{\"a}re Zust{\"a}nde gefunden. Diese sind allesamt durch eine {\"a}ußerst unrealistische Zirkulation gekennzeichnet und sind daher weit vom Modellattraktor entfernt. F{\"u}nf der sechs Zust{\"a}nde zeichnen sich durch einen extrem starken subtropischen Jet in der mittleren und obereren Modellschicht aus. Da die Ursache des Regimeverhaltens des Dreischichtenmodells nach wie vor unklar war, wurde auf ein einfacheres Modell, n{\"a}mlich ein barotropes Modell mit T21-Aufl{\"o}sung zur{\"u}ckgegriffen. F{\"u}r die Anpassung des Oberfl{\"a}chenantriebs wurde eine modifizierte Form der iterativen Prozedur verwendet. Die zeitgemittelte Zirkulation des barotropen Modells stimmt sehr gut mit der zeitlich und vertikal gemittelten Zirkulation des Dreischichtenmodells {\"u}berein. Das dominierende r{\"a}umliche Muster der Variabilit{\"a}t besitzt eine AO-{\"a}hnliche Struktur. Zudem besitzt das barotrope Modell zwei Regime, die n{\"a}herungsweise der positiven und negativen Phase der AO entsprechen und somit auch den Regimen des Dreischichtenmodells {\"a}hneln. Im Verlauf der Justierung des Oberfl{\"a}chenantriebs konnte beobachtet werden, dass die zwei Regime des barotropen Modells durch die Vereinigung zweier koexistierender Attraktoren entstanden. Der wahrscheinliche Mechanismus der Attraktorvereinigung ist eine Randkrise eines der beiden Attraktoren, gefolgt von einer explosiven Bifurkation des anderen Attraktors. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass der beim barotropen Modell vorgefundene Mechanismus der Regimeentstehung f{\"u}r atmosph{\"a}rische Zirkulationsmodelle mit realit{\"a}tsnahem Regimeverhalten Allgemeing{\"u}ltigkeit besitzt. Gest{\"u}tzt wird die Hypothese durch vier Experimente mit dem Dreischichtenmodell, bei denen jeweils der Parameter der Bodenreibung verringert und die Antriebsanpassung wiederholt wurde. Bei diesen Experimenten erh{\"o}hte sich die Persistenz und die Separiertheit der Regime bei abnehmender Reibung drastisch und damit auch der Anteil dekadischer Zeitskalen an der Variabilit{\"a}t. Die Zunahme der Persistenz der Regime ist charakteristisch f{\"u}r die Ann{\"a}herung an eine inverse innere Krise, deren Existenz aber nicht nachgewiesen werden konnte.},
  subject      = {Nichtlineare Dynamik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rossmanith2005,
  author    = {Rossmanith, Eva},
  title     = {Breeding biology, mating system and population dynamics of the Lesser Spotted Woodepcker (Picoides minor) : combining empirical and model investigations},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5328},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {The protection of species is one major focus in conservation biology. The basis for any management concept is the knowledge of the species autecology. In my thesis, I studied the life-history traits and population dynamics of the endangered Lesser Spotted Woodpecker (Picoides minor) in Central Europe. Here, I combine a range of approaches, from empirical investigations of a Lesser Spotted Woodpecker population in the Taunus low mountain range in Germany, the analysis of empirical data and the development of an individual-based stochastic model simulating the population dynamics. In the field studies I collected basic demographic data of reproductive success and mortality. Moreover, breeding biology and behaviour were investigated in detail. My results showed a significant decrease of the reproductive success with later timing of breeding, caused by deterioration in food supply. Moreover, mate fidelity was of benefit, since pairs composed of individuals that bred together the previous year started earlier with egg laying and obtained a higher reproductive success. Both sexes were involved in parental care, but the care was only shared equally during incubation and the early nestling stage. In the late nestling stage, parental care strategies differed between sexes: Females considerably decreased feeding rate with number of nestlings and even completely deserted small broods. Males fed their nestlings irrespective of brood size and compensated for the females absence. The organisation of parental care in the Lesser Spotted Woodpecker is discussed to provide the possibility for females to mate with two males with separate nests and indeed, polyandry was confirmed. To investigate the influence of the observed flexibility in the social mating system on the population persistence, a stochastic individual-based model simulating the population dynamics of the Lesser Spotted Woodpecker was developed, based on empirical results. However, pre-breeding survival rates could not be obtained empirically and I present in this thesis a pattern-oriented modelling approach to estimate pre-breeding survival rates by comparing simulation results with empirical pattern of population structure and reproductive success on population level. Here, I estimated the pre-breeding survival for two Lesser Spotted Woodpecker populations on different latitudes to test the reliability of the results. Finally, I used the same simulation model to investigate the effect of flexibility in the mating system on the persistence of the population. With increasing rate of polyandry in the population, the persistence increased and even low rates of polyandry had a strong influence. Even when presuming only a low polyandry rate and costs of polyandry in terms of higher mortality and lower reproductive success for the secondary male, the positive effect of polyandry on the persistence of the population was still strong. This thesis greatly helped to increase the knowledge of the autecology of an endangered woodpecker species. Beyond the relevance for the species, I could demonstrate here that in general flexibility in mating systems are buffer mechanisms and reduce the impact of environmental and demographic noise.},
  subject      = {Modellierung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zaehle2005,
  author    = {Zaehle, S{\"o}nke},
  title     = {Process-based simulation of the terrestrial biosphere : an evaluation of present-day and future terrestrial carbon balance estimates and their uncertainty},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5263},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {At present, carbon sequestration in terrestrial ecosystems slows the growth rate of atmospheric CO2 concentrations, and thereby reduces the impact of anthropogenic fossil fuel emissions on the climate system. Changes in climate and land use affect terrestrial biosphere structure and functioning at present, and will likely impact on the terrestrial carbon balance during the coming decades - potentially providing a positive feedback to the climate system due to soil carbon releases under a warmer climate. Quantifying changes, and the associated uncertainties, in regional terrestrial carbon budgets resulting from these effects is relevant for the scientific understanding of the Earth system and for long-term climate mitigation strategies. A model describing the relevant processes that govern the terrestrial carbon cycle is a necessary tool to project regional carbon budgets into the future. This study (1) provides an extensive evaluation of the parameter-based uncertainty in model results of a leading terrestrial biosphere model, the Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model (LPJ-DGVM), against a range of observations and under climate change, thereby complementing existing studies on other aspects of model uncertainty; (2) evaluates different hypotheses to explain the age-related decline in forest growth, both from theoretical and experimental evidence, and introduces the most promising hypothesis into the model; (3) demonstrates how forest statistics can be successfully integrated with process-based modelling to provide long-term constraints on regional-scale forest carbon budget estimates for a European forest case-study; and (4) elucidates the combined effects of land-use and climate changes on the present-day and future terrestrial carbon balance over Europe for four illustrative scenarios - implemented by four general circulation models - using a comprehensive description of different land-use types within the framework of LPJ-DGVM. This study presents a way to assess and reduce uncertainty in process-based terrestrial carbon estimates on a regional scale. The results of this study demonstrate that simulated present-day land-atmosphere carbon fluxes are relatively well constrained, despite considerable uncertainty in modelled net primary production. Process-based terrestrial modelling and forest statistics are successfully combined to improve model-based estimates of vegetation carbon stocks and their change over time. Application of the advanced model for 77 European provinces shows that model-based estimates of biomass development with stand age compare favourably with forest inventory-based estimates for different tree species. Driven by historic changes in climate, atmospheric CO2 concentration, forest area and wood demand between 1948 and 2000, the model predicts European-scale, present-day age structure of forests, ratio of biomass removals to increment, and vegetation carbon sequestration rates that are consistent with inventory-based estimates. Alternative scenarios of climate and land-use change in the 21<sup>st century suggest carbon sequestration in the European terrestrial biosphere during the coming decades will likely be on magnitudes relevant to climate mitigation strategies. However, the uptake rates are small in comparison to the European emissions from fossil fuel combustion, and will likely decline towards the end of the century. Uncertainty in climate change projections is a key driver for uncertainty in simulated land-atmosphere carbon fluxes and needs to be accounted for in mitigation studies of the terrestrial biosphere.},
  subject      = {Terrestrische {\"O}kologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Knoepfel2004,
  author    = {Kn{\"o}pfel, Andreas},
  title     = {Konzepte der Beschreibung interaktiver Systeme},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-2898},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Interaktive System sind dynamische Systeme mit einem zumeist informationellen Kern, die {\"u}ber eine Benutzungsschnittstelle von einem oder mehreren Benutzern bedient werden k{\"o}nnen. Grundlage f{\"u}r die Benutzung interaktiver Systeme ist das Verst{\"a}ndnis von Zweck und Funktionsweise. Allein aus Form und Gestalt der Benutzungsschnittstelle ergibt sich ein solches Verst{\"a}ndnis nur in einfachen F{\"a}llen. Mit steigender Komplexit{\"a}t ist daher eine verst{\"a}ndliche Beschreibung solcher Systeme f{\"u}r deren Entwicklung und Benutzung unverzichtbar. Abh{\"a}ngig von ihrem Zweck variieren die Formen vorgefundener Beschreibungen in der Literatur sehr stark. Ausschlaggebend f{\"u}r die Verst{\"a}ndlichkeit einer Beschreibung ist jedoch prim{\"a}r die ihr zugrundeliegende Begriffswelt. Zur Beschreibung allgemeiner komplexer diskreter Systeme - aufbauend auf einer getrennten Betrachtung von Aufbau-, Ablauf- und Wertestrukturen - existiert eine bew{\"a}hrte Begriffswelt. Eine Spezialisierung dieser Begriffs- und Vorstellungswelt, die den unterschiedlichen Betrachtungsebenen interaktiver Systeme gerecht wird und die als Grundlage beliebiger Beschreibungsans{\"a}tze interaktiver Systeme dienen kann, gibt es bisher nicht. Ziel dieser Arbeit ist die Bereitstellung einer solchen Begriffswelt zur effizienten Kommunikation der Strukturen interaktiver Systeme. Dadurch soll die Grundlage f{\"u}r eine sinnvolle Erg{\"a}nzung bestehender Beschreibungs- und Entwicklungsans{\"a}tze geschaffen werden. Prinzipien der Gestaltung von Benutzungsschnittstellen, Usability- oder Ergonomiebetrachtungen stehen nicht im Mittelpunkt der Arbeit. Ausgehend von der informationellen Komponente einer Benutzungsschnittstelle werden drei Modellebenen abgegrenzt, die bei der Betrachtung eines interaktiven Systems zu unterscheiden sind. Jede Modellebene ist durch eine typische Begriffswelt gekennzeichnet, die ihren Ursprung in einer aufbauverwurzelten Vorstellung hat. Der durchg{\"a}ngige Bezug auf eine Systemvorstellung unterscheidet diesen Ansatz von dem bereits bekannten Konzept der Abgrenzung unterschiedlicher Ebenen verschiedenartiger Entwurfsentscheidungen. Die Fundamental Modeling Concepts (FMC) bilden dabei die Grundlage f{\"u}r die Findung und die Darstellung von Systemstrukturen. Anhand bestehender Systembeschreibungen wird gezeigt, wie die vorgestellte Begriffswelt zur Modellfindung genutzt werden kann. Dazu wird eine repr{\"a}sentative Auswahl vorgefundener Systembeschreibungen aus der einschl{\"a}gigen Literatur daraufhin untersucht, in welchem Umfang durch sie die Vorstellungswelt dynamischer Systeme zum Ausdruck kommt. Defizite in der urspr{\"u}nglichen Darstellung werden identifiziert. Anhand von Alternativmodellen zu den betrachteten Systemen wird der Nutzen der vorgestellten Begriffswelt und Darstellungsweise demonstriert.},
  subject      = {Systementwurf},
  language  = {de}
}
@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\&ndash;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\&ndash;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{Jankowski2004,
  author    = {Jankowski, \poundsukasz},
  title     = {Modelling and simulation of light propagation in non-aged and aged step-index polymer optical fibres},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001649},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Kunststofflichtwellenleiter (POFs) stellen ein verh{\"a}ltnism{\"a}ßig neues Medium zur optische Datenkommunikation {\"u}ber kurzen Strecken dar. W{\"a}hrend ihrer Einsatzdauer unterliegen POFs unterschiedlichen Arten von Umweltbeanspruchungen, haupts{\"a}chlich durch hohe Temperatur, hohe Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen. Zahlreiche experimentelle Forschungen besch{\"a}ftigten sich mit der standardisierten Pr{\"u}fung der Zuverl{\"a}ssigkeit von im Handel erh{\"a}ltlichen Fasern. Jedoch gab es bisher wenig Erfolg bei der Bem{\"u}hung, zwei grundlegende optische Erscheinungen, Absorption und Streuung, die die Lichtausbreitung in Fasern stark beeinflussen, zu verstehen und praktisch zu modellieren: Diese beiden Effekte beschreiben nicht nur die Qualit{\"a}t neuer Fasern, sondern sie werden auch stark durch die Alterungsprozess beeinflusst. Der Hauptzweck dieser Doktorarbeit war es, ein praktisch verwendbares und theoretisch gut fundiertes Modell der Lichtausbreitung in nicht gealterten und gealterten POFs zu entwickeln und es durch optische Experimente zu verifizieren. Dabei wurden anwendungsorientierte Aspekte mit theoretischer POF-Modellierung kombiniert. Die Arbeit enth{\"a}lt die erste bekannte Anwendung der Wellenanalyse zur Untersuchung der winkelabh{\"a}ngigen Eigenschaften der Streuung in Lichtwellenleitern. F{\"u}r die praktischen Experimente wurden mehrere POF-Proben unterschiedlicher Hersteller k{\"u}nstlich gealtert, indem sie bis 4500 Stunden bei 100 °C gelagert wurden (ohne Feuchtekontrolle). Die Parameter der jeweiligen Simulationen wurden mittels einer systematischen Optimierung an die gemessen optischen Eigenschaften der gealterten Proben angeglichen. Die Resultate deuten an, dass der {\"U}bertragungsverlust der gealterten Fasern in den ersten Tagen und Wochen der Alterung am st{\"a}rksten durch eine wesentliche physikalische Verschlechterung der Kern-Mantel-Grenzfl{\"a}che verursacht wird. Chemische Effekte des Alterungsprozesses scheinen im Faserkernmaterial zuerst nach einigen Monaten aufzutreten.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wriedt2004,
  author    = {Wriedt, Gunter},
  title     = {Modelling of nitrogen transport and turnover during soil and groundwater passage in a small lowland catchment of Northern Germany},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001307},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Stoffumsatzreaktionen und hydraulische Prozesse im Boden und Grundwasser k{\"o}nnen in Tieflandeinzugsgebieten zu einer Nitratretention f{\"u}hren. Die Untersuchung dieser Prozesse in Raum und Zeit kann mit Hilfe geeigneter Modelle erfolgen. Ziele dieser Arbeit sind: i) die Entwicklung eines geeigneten Modellansatzes durch Kombination von Teilmodellen zur Simulation des N-Transportes im Boden und Grundwasser von Tieflandeinzugsgebieten und ii) die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Gebietseigenschaften und N-Transport unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung der potentiellen N-Zufuhr in die Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser. Der Modellansatz basiert auf der Kombination verschiedener Teilmodelle: das Bodenwasser- und -stickstoffmodell mRISK-N, das Grundwassermodell MODFLOW und das Stofftransportmodell RT3D. Zur Untersuchung der Wechselwirkungen mit den Gebietseigenschaften muss die Verteilung und Verf{\"u}gbarkeit von Reaktionspartnern ber{\"u}cksichtigt werden. Dazu wurde ein Reaktionsmodul entwickelt, welches chemische Prozesse im Grundwasser simuliert. Hierzu geh{\"o}ren die Mineralisation organischer Substanz durch Sauerstoff, Nitrat und Sulfat sowie die Pyritoxidation durch Sauerstoff und Nitrat. Der Modellansatz wurde in verschiedenen Einzelstudien angewandt, wobei jeweils bestimmte Teilmodelle im Vordergrund stehen. Alle Modellstudien basieren auf Daten aus dem Schaugrabeneinzugsgebiet (ca. 25 km\&\#178;), in der N{\"a}he von Osterburg(Altmark) im Norden Sachsen-Anhalts. Die folgenden Einzelstudien wurden durchgef{\"u}hrt: i) Evaluation des Bodenmodells anhand von Lysimeterdaten, ii) Modellierung eines Tracerexperimentes im Feldmaßstab als eine erste Anwendung des Reaktionsmoduls, iii) Untersuchung hydraulisch-chemischer Wechselwirkungen an einem 2D-Grundwassertransekt, iv) Fl{\"a}chenverteilte Modellierung von Grundwasserneubildung und Bodenstickstoffaustrag im Untersuchungsgebiet als Eingangsdaten f{\"u}r nachfolgende Grundwassersimulationen, und v) Untersuchung der Ausbreitung von Nitrat im Grundwasser und des Durchbruchs in die Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser im Untersuchungsgebiet auf Basis einer 3D-Modellierung von Grundwasserstr{\"o}mung und reaktivem Stofftransport. Die Modellstudien zeigen, dass der Modellansatz geeignet ist, die Wechselwirkungen zwischen Stofftransport und \&ndash;umsatz und den hydraulisch-chemischen Gebietseigenschaften zu modellieren. Die Ausbreitung von Nitrat im Sediment wird wesentlich von der Verf{\"u}gbarkeit reaktiver Substanzen sowie der Verweilzeit im Grundwasserleiter bestimmt. Bei der Simulation des Untersuchungsgebietes wurde erst nach 70 Jahren eine der gegebenen Eintragssitutation entsprechende Nitratkonzentration im Grundwasserzustrom zum Grabensystem erreicht (konservativer Transport). Die Ber{\"u}cksichtigung von reaktivem Stofftransport f{\"u}hrt zu einer deutlichen Reduktion der Nitratkonzentrationen. Die Modellergebnisse zeigen, dass der Grundwasserzustrom die beobachtete Nitratbelastung im Grabensystem nicht erkl{\"a}ren kann, da der Großteil des Nitrates durch Denitrifikation verloren geht. Andere Quellen, wie direkte Eintr{\"a}ge oder Dr{\"a}nagenzufl{\"u}sse m{\"u}ssen ebenfalls in Betracht gezogen werden. Die Prognosef{\"a}higkeit des Modells f{\"u}r das Untersuchungsgebiet wird durch die Datenunsicherheiten und die Sch{\"a}tzung der Modellparameter eingeschr{\"a}nkt. Dennoch ist der Modellansatz eine wertvolle Hilfe bei der Identifizierung von belastungsrelevanten Teilfl{\"a}chen (Stoffquellen und -senken) sowie bei der Modellierung der Auswirkungen von Managementmaßnahmen oder Landnutzungsver{\"a}nderungen auf Grundlage von Szenario-Simulationen. Der Modellansatz unterst{\"u}tzt auch die Interpretation von Beobachtungsdaten, da so die lokalen Informationen in einen r{\"a}umlichen und zeitlichen Zusammenhang gestellt werden k{\"o}nnen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wagner2004,
  author    = {Wagner, Anja},
  title     = {Konzeption und Aufbau eines Geoinformationssystems zur Modellierung und Simulation von Offenlandschaften},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001411},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Zwischen 1990 und 1994 wurden rund 1000 Liegenschaften, die in der ehemaligen DDR von der Sowjetarmee und der NVA f{\"u}r milit{\"a}rische {\"U}bungen genutzt wurden, an Bund und L{\"a}nder {\"u}bergeben. Die gr{\"o}ßten Truppen{\"u}bungspl{\"a}tze liegen in Brandenburg und sind heute teilweise in Großschutzgebiete integriert, andere Pl{\"a}tze werden von der Bundeswehr weiterhin aktiv genutzt. Aufgrund des milit{\"a}rischen Betriebs sind die B{\"o}den dieser Truppen{\"u}bungspl{\"a}tze oft durch Blindg{\"a}nger, Munitionsreste, Treibstoff- und Schmier{\"o}lreste bis hin zu chemischen Kampfstoffen belastet. Allerdings existieren auf fast allen Liegenschaften neben diesen durch Munition und milit{\"a}rische {\"U}bungen belasteten Bereichen auch naturschutzfachlich wertvolle Fl{\"a}chen; gerade in den Offenlandbereichen kann dies durchaus mit einer Belastung durch Kampfmittel einhergehen. Charakteristisch f{\"u}r diese offenen Fl{\"a}chen, zu denen u.a. Zwergstrauchheiden, Trockenrasen, w{\"u}sten{\"a}hnliche Sandfl{\"a}chen und andere n{\"a}hrstoffarme baumlose Lebensr{\"a}ume geh{\"o}ren, sind Großfl{\"a}chigkeit, Abgeschiedenheit sowie ihre besondere Nutzung und Bewirtschaftung, d.h. die Abwesenheit von land- und forstwirtschaftlichem Betrieb sowie von Siedlungsfl{\"a}chen. Diese Charakteristik war die Grundlage f{\"u}r die Entwicklung einer speziell angepassten Flora und Fauna. Nach Beendigung des Milit{\"a}rbetriebs setzte dann in weiten Teilen eine großfl{\"a}chige Sukzession \&ndash; die allm{\"a}hliche Ver{\"a}nderung der Zusammensetzung von Pflanzen- und Tiergesellschaften \&ndash; ein, die diese offenen Bereiche teilweise bereits in Wald verwandelte und somit verschwinden ließ. Dies wiederum f{\"u}hrte zum Verlust der an diese Offenlandfl{\"a}chen gebundenen Tier- und Pflanzenarten. Zur Erhaltung, Gestaltung und Entwicklung dieser offenen Fl{\"a}chen wurden daher von einer interdisziplin{\"a}ren Gruppe von Naturwissenschaftlern verschiedene Methoden und Konzepte auf ihre jeweilige Wirksamkeit untersucht. So konnten schließlich die f{\"u}r die jeweiligen Standortbedingungen geeigneten Maßnahmen eingeleitet werden. Voraussetzung f{\"u}r die Einleitung der Maßnahmen sind zum einen Kenntnisse zu diesen jeweiligen Standortbedingungen, d.h. zum Ist-Zustand, sowie zur Entwicklung der Fl{\"a}chen, d.h. zur Dynamik. So kann eine Absch{\"a}tzung {\"u}ber die zuk{\"u}nftige Fl{\"a}chenentwicklung getroffen werden, damit ein effizienter Maßnahmeneinsatz stattfinden kann. Geoinformationssysteme (GIS) spielen dabei eine entscheidende Rolle zur digitalen Dokumentation der Biotop- und Nutzungstypen, da sie die M{\"o}glichkeit bieten, raum- und zeitbezogene Geometrie- und Sachdaten in großen Mengen zu verarbeiten. Daher wurde ein fachspezifisches GIS f{\"u}r Truppen{\"u}bungspl{\"a}tze entwickelt und implementiert. Die Aufgaben umfassten die Konzeption der Datenbank und des Objektmodells sowie fachspezifischer Modellierungs-, Analyse- und Pr{\"a}sentationsfunktionen. F{\"u}r die Integration von Fachdaten in die GIS-Datenbank wurde zudem ein Metadatenkatalog entwickelt, der in Form eines zus{\"a}tzlichen GIS-Tools verf{\"u}gbar ist. Die Basisdaten f{\"u}r das GIS wurden aus Fernerkundungsdaten, topographischen Karten sowie Gel{\"a}ndekartierungen gewonnen. Als Instrument f{\"u}r die Absch{\"a}tzung der zuk{\"u}nftigen Entwicklung wurde das Simulationstool AST4D entwickelt, in dem sowohl die Nutzung der (Raster-)Daten des GIS als Ausgangsdaten f{\"u}r die Simulationen als auch die Nutzung der Simulationsergebnisse im GIS m{\"o}glich ist. Zudem k{\"o}nnen die Daten in AST4D raumbezogen visualisiert werden. Das mathematische Konstrukt f{\"u}r das Tool war ein so genannter Zellul{\"a}rer Automat, mit dem die Fl{\"a}chenentwicklung unter verschiedenen Voraussetzungen simuliert werden kann. So war die Bildung verschiedener Szenarien m{\"o}glich, d.h. die Simulation der Fl{\"a}chenentwicklung mit verschiedenen (bekannten) Eingangsparametern und den daraus resultierenden unterschiedlichen (unbekannten) Endzust{\"a}nden. Vor der Durchf{\"u}hrung einer der drei in AST4D m{\"o}glichen Simulationsstufen k{\"o}nnen angepasst an das jeweilige Untersuchungsgebiet benutzerspezifische Festlegungen getroffen werden.},
  language  = {de}
}
@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}
}