TY - THES A1 - Skiba, Vanessa T1 - Alpine speleothems as recorders of glacier evolution T1 - Alpine Speläotheme als Archive für Gletscherentwicklung N2 - The European Alps are amongst the regions with highest glacier mass loss rates over the last decades. Under the threat of ongoing climate change, the ability to predict glacier mass balance changes for water and risk management purposes has become imperative. This raises an urgent need for reliable glacier models. The European Alps do not only host glaciers, but also numerous caves containing carbonate formations, called speleothems. Previous studies have shown that those speleothems also grew during times when the cave was covered by a warm-based glacier. In this thesis, I utilise speleothems from the European Alps as archives of local, environmental conditions related to mountain glacier evolution. Previous studies have shown that speleothem isotope data from the Alps can be strongly affected by in-cave processes. Therefore, part of this thesis focusses on developing an isotope evolution model, which successfully reproduces differences between contemporaneous growing speleothems. The model is used to propose correction approaches for prior calcite precipitation effects on speleothem oxygen isotopes (δ18O). Applications on speleothem records from caves outside of the Alps demonstrate that corrected δ18O agrees better with other records and climate model simulations. Existing speleothem growth histories and carbon isotope (δ13C) records from Alpine caves located at different elevations are used to infer soil vs. glacier cover and the thermal regime of the glacier over the last glacial cycle. The compatibility with glacier evolution models is statistically assessed. A general agreement between speleothem δ13C-derived information on soil vs. glacier presence and modelled glacier coverage is found. However, glacier retreat during Marine Isotope Stage (MIS) 3 seems to be underestimated by the model. Furthermore, speleothem data provides evidence of surface temperature above the freezing point which is, however, not fully reproduced by the simulations. History of glacier cover and their thermal regime is explored for the high-elevation cave system Melchsee-Frutt in the Swiss Alps. Based on new (MIS 9b – MIS 7b, MIS 2) and available speleothem δ13C (MIS 7a – 5d) data, warm-based glacier cover is inferred for MIS 8, 7d, 6, and 2. Also a short period of cold-based ice coverage is found for early MIS 6. In a detailed multi-proxy analysis (δ18O, δ13C, Mg/Ca and Sr/Ca), millennial-scale changes in the glacier-related source of the water infiltrating in the karst during MIS 8 and 7d are found and linked to Northern Hemisphere climate variability. While speleothem records from high-elevation cave sites in the Alps exhibit huge potential for glacier reconstruction, several limitations remain, which are discussed throughout this thesis. Ultimately, recommendations are given to further leverage subglacial speleothems as an archive of glacier dynamics. N2 - Die europäischen Alpen gehören zu den Regionen mit den höchsten Massenverlusten von Gletschern innerhalb der letzten Jahrzehnte. Angesichts des fortschreitenden Klimawandels ist die Vorhersage von Veränderungen in der Gletschermassenbilanz für das Wasser- und Risikomanagement unerlässlich geworden. Dafür werden zuverlässige Gletschermodelle dringend benötigt. Die europäischen Alpen beherbergen nicht nur Gletscher, sondern auch zahlreiche Höhlen inklusive Karbonatformationen, so genannte Speläotheme. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese Speläotheme auch zu Zeiten entstanden sind, als die Höhle von einem Gletscher mit warmem Eis an der Basis bedeckt war. In dieser Dissertation verwende ich Speläotheme aus den europäischen Alpen als Archive für lokale Bedingungen im Zusammenhang mit der Evolution von Gebirgsgletschern. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Isotopenzusammensetzung von Speläothemen aus den Alpen stark durch höhleninterne Prozesse beeinflusst werden können. Daher konzentriert sich ein Teil dieser Arbeit auf die Entwicklung eines Isotopenmodells, welches die Unterschiede zwischen gleichzeitig wachsenden Speläothemen erfolgreich reproduziert. Das Modell wird verwendet um Korrekturen der Auswirkungen solcher höhleninternen Prozesse auf die Sauerstoffisotope (δ18O) von Speläothemen vorzuschlagen. Die Anwendung auf Speläotheme aus Höhlen außerhalb der Alpen zeigt, dass das korrigierte δ18O besser mit anderen Datensätzen und Klimamodellsimulationen übereinstimmt. Bestehende Daten über die Wachstumsphasen von Speläothemen und die Kohlenstoffisotope (δ13C) von Höhlen der Alpen aus verschiedenen Höhenlagen werden verwendet, um Rückschlüsse auf die Gletscherbedeckung und deren thermisches Regime während der letzten Eiszeit zu ziehen. Die Kompatibilität mit Modellen der zeitlichen Gletscherentwicklung wird statistisch bewertet. Es zeigt sich eine allgemeine Übereinstimmung zwischen dem aus den Speläothemen δ13C abgeleiteten Auftreten von Gletschern und der modellierten Gletscherbedeckung. Jedoch scheint der Gletscherrückgang während dem Isotopenstadium (MIS) 3 vom Modell unterschätzt zu werden. Darüber hinaus liefern die Speläothem Daten einen Hinweis auf Oberflächentemperaturen oberhalb des Gefrierpunkts, die von den Simulationen jedoch nicht vollständig wiedergegeben werden. Die Geschichte der Gletscherbedeckung und des thermischen Regimes der Gletscher wird für das hochgelegene Höhlensystem Melchsee-Frutt in den Schweizer Alpen genauer untersucht. Auf der Grundlage neuer (MIS 9b - MIS 7b, MIS 2) und verfügbarer δ13C Daten (MIS 7a - 5d) wird für MIS 8, 7d, 6 und 2 auf Gletscherbedeckung mit warmem Eis an der Basis an diesem Standort geschlossen. Es gibt außerdem Hinweise auf eine kurze Periode einer Eisbedeckung mit kaltem Eis während einer tausendjährigen Kälteperiode im vorletzten Glazial. In einer detaillierten Multi-Proxy-Analyse (δ18O, δ13C, Mg/Ca und Sr/Ca) werden tausendjährige Schwankungen der gletscherabhängigen Quelle des in den Karst infiltrierenden Wassers während MIS 8 und 7d rekonstruiert und in Verbindung mit Klimavariabilität in der Nordhemisphäre gebracht. Obwohl Speläothem-Daten aus hochgelegenen Höhlen in den Alpen ein enormes Potenzial für Gletscherrekonstruktion aufweisen, gibt es noch immer Einschränkungen, die in dieser Arbeit ebenfalls diskutiert werden. Schließlich werden Empfehlungen zur weiteren Nutzung von subglazialen Speläothemen als Archiv für Gletscherdynamik gegeben. KW - palaeoclimate KW - Paläoklima KW - glacier KW - Gletscher KW - speleothem KW - Speläothem KW - Alps KW - Alpen KW - glacials KW - Eiszeiten KW - abrupt transitions KW - abrupte Ereignisse Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-655379 ER - TY - THES A1 - El Youssoufi, Dalal T1 - Stellar populations, morphology and kinematics of the Magellanic clouds N2 - Galaxy morphology is a fossil record of how galaxies formed and evolved and can be regarded as a function of the dynamical state of a galaxy. It encodes the physical processes that dominate its evolutionary history, and is strongly aligned with physical properties like stellar mass, star formation rate and local environment. At a distance of ∼50 and 60 kpc, the Magellanic Clouds represent the nearest interacting pair of dwarf irregular galaxies to the Milky Way, rendering them an important test bed for galaxy morphology in the context of galaxy interactions and the effect of the local environment in which they reside. The Large Magellanic Cloud is classified as the prototype for Magellanic Spiral galaxies, with one prominent spiral arm, an offset bar and an inclined rotating disc while the Small Magellanic Cloud is classified as a dwarf Irregular galaxy and is known for its unstructured shape and large depth across the line–of–sight. Resolved stellar populations are powerful probes of a wide range of astrophysical phenomena, the proximity of the Magellanic Clouds allows us to resolve their stellar populations to individual stars that share coherent chemical and age distributions. The coherent properties of resolved stellar populations enable us to analyse them as a function of position within the Magellanic Clouds, offering a picture of the growth of the galaxies’ substructures over time and yielding a comprehensive view of their morphology. Furthermore, investigating the kinematics of the Magellanic Clouds offers valuable insights into their dynamics and evolutionary history. By studying the motions and velocities of stars within these galaxies, we can trace their past interactions, with the Milky Way or with each other and unravel the complex interplay of forces that have influenced the Magellanic Clouds’ formation and evolution. In Chapter 2, the VISTA survey of the Magellanic Clouds was employed to generate unprecedented high-resolution morphological maps of the Magellanic Clouds in the near-infrared. Utilising colour-magnitude diagrams and theoretical evolutionary models to segregate stellar populations, this approach enabled a comprehensive age tomography of the galaxies. It revealed previously uncharacterised features in their central regions at spatial resolutions of 0.13 kpc (Large Magellanic Cloud) and 0.16 kpc (Small Magellanic Cloud), the findings showcased the impact of tidal interactions on their inner regions. Notably, the study highlighted the enhanced coherent structures in the Large Magellanic Cloud, shedding light on the significant role of the recent Magellanic Clouds’ interaction 200 Myr ago in shaping many of the fine structures. The Small Magellanic Cloud revealed asymmetry in younger populations and irregularities in intermediate-age ones, pointing towards the influence of past tidal interactions. In Chapter 3, an examination of the outskirts of the Magellanic Clouds led to the identification of new substructures through the use of near-infrared photometry from the VISTA Hemisphere Survey and multi-dimensional phase-space information from Gaia. The distances and proper motions of these substructures were investigated. This analysis revealed the impact of past Magellanic Clouds’ interactions and the influence of the Milky Way’s tidal field on the morphology and kinematics of the Magellanic Clouds. A bi-modal distance distribution was identified within the luminosity function of the red clump stars in the Small Magellanic Cloud, notably in its eastern regions, with the foreground substructure being attributed to the Magellanic Clouds’ interaction around 200 Myr ago. Furthermore, associations with the Counter Bridge and Old Bridge were uncovered through the detection of background and foreground structures in various regions of the SMC. In chapter 4, a detailed kinematic analysis of the Small Magellanic Cloud was conducted using spectra from the European Southern Observatory Science Archive Facility. The study reveals distinct kinematics in the Wing and bar regions, attributed to interactions with the Large Magellanic Cloud and variations in star formation history. Notably, velocity disparities are observed in the bar’s young main sequence stars, aligning with specific star-forming episodes, and suggesting potential galactic stretching or tidal stripping, as corroborated by proper motion studies. N2 - Galaxienmorphologie ist ein fossiles Aufzeichnungsmaterial dafür, wie Galaxien entstanden und sich entwickelt haben und kann als Funktion des dynamischen Zustands einer Galaxie betrachtet werden. Sie kodiert die physischen Prozesse, die ihre Entwicklungsgeschichte dominieren, und ist stark mit physischen Eigenschaften wie stellare Masse, Sternentstehungsrate und lokaler Umgebung verknüpft. In einer Entfernung von ∼50 und 60 kpc stellen die Magellanschen Wolken das nächstgelegene interagierende Paar von Zwergirregulären Galaxien zur Milchstraße dar und sind somit ein wichtiges Testfeld für Galaxienmorphologie im Kontext von Galaxieninteraktionen und dem Einfluss der lokalen Umgebung, in der sie sich befinden. Die Große Magellansche Wolke wird als Prototyp für Magellanische Spiralgalaxien klassifiziert, mit einem prominenten Spiralarm, einem versetzten Balken und einer geneigten rotierenden Scheibe, während die Kleine Magellansche Wolke als Zwergirreguläre Galaxie klassifiziert wird und für ihre unstrukturierte Form und große Tiefe entlang der Sichtlinie bekannt ist. Aufgelöste Sternpopulationen sind mächtige Sonden für eine breite Palette von astrophysikalischen Phänomenen, die Nähe der Magellanschen Wolken ermöglicht es uns, ihre Sternpopulationen bis zu einzelnen Sternen aufzulösen, die kohärente chemische und Altersverteilungen aufweisen. Die kohärenten Eigenschaften von aufgelösten Sternpopulationen ermöglichen es uns, sie als Funktion der Position innerhalb der Magellanschen Wolken zu analysieren, und bieten ein Bild des Wachstums der Galaxienunterstrukturen über die Zeit und vermitteln eine umfassende Sicht auf ihre Morphologie. Darüber hinaus bietet die Untersuchung der Kinetik der Magellanschen Wolken wertvolle Einblicke in ihre Dynamik und Entwicklungsgeschichte. Durch das Studium der Bewegungen und Geschwindigkeiten der Sterne innerhalb dieser Galaxien können wir ihre vergangenen Interaktionen, sei es mit der Milchstraße oder untereinander, nachverfolgen und das komplexe Zusammenspiel der Kräfte, die die Formation und Evolution der Magellanschen Wolken beeinflusst haben, entwirren. In Kapitel 2 wurde die VISTA Untersuchung der Magellanschen Wolken verwendet, um bisher beispiellose hochauflösende morphologische Karten der Magellanschen Wolken im nahen Infrarot zu erstellen. Mit Hilfe von Farb-Helligkeits-Diagrammen und theoretischen Entwicklungsmodellen zur Abgrenzung der Sternpopulationen ermöglichte dieser Ansatz eine umfassende Alters-Tomographie der Galaxien. Es wurden bisher unbekannte Merkmale in ihren Zentralregionen mit räumlichen Auflösungen von 0,13 kpc (Große Magellansche Wolke) und 0,16 kpc (Kleine Magellansche Wolke) offenbart, die Ergebnisse zeigten die Auswirkungen von Gezeitenwechselwirkungen auf ihre inneren Regionen. Bemerkenswert ist, dass die Studie die verstärkten kohärenten Strukturen in der Großen Magellanschen Wolke hervorhob und auf die bedeutende Rolle der jüngsten Interaktion der Magellanschen Wolken vor 200 Myr bei der Formung vieler Feinstrukturen hinwies. Die Kleine Magellansche Wolke zeigte Asymmetrie in jüngeren Populationen und Unregelmäßigkeiten bei mittelalten, was auf den Einfluss vergangener Gezeitenwechselwirkungen hinweist. In Kapitel 3 führte eine Untersuchung der Außenbereiche der Magellanschen Wolken zur Identifizierung neuer Unterstrukturen durch die Nutzung von Nahinfrarot-Photometrie aus der VISTA Hemisphere Survey und mehrdimensionalen Phasenraum-Informationen von Gaia. Die Entfernungen und Eigenbewegungen dieser Unterstrukturen wurden untersucht. Diese Analyse offenbarte die Auswirkungen vergangener Interaktionen der Magellanschen Wolken und den Einfluss des Gezeitenfeldes der Milchstraße auf die Morphologie und Kinetik der Magellanschen Wolken. Eine bimodale Entfernungsverteilung wurde innerhalb der Leuchtkraftfunktion der Red-Clump-Sterne in der Kleinen Magellanschen Wolke identifiziert, insbesondere in ihren östlichen Regionen, wobei die Vordergrundstruktur der Interaktion der Magellanschen Wolken vor etwa 200 Myr zugeschrieben wurde. Zudem wurden durch die Entdeckung von Hintergrund- und Vordergrundstrukturen in verschiedenen Regionen der SMC Assoziationen mit der Counter Bridge und Old Bridge aufgedeckt. In Kapitel 4 wurde eine detaillierte kinematische Analyse der Kleinen Magellanschen Wolke durchgeführt, unter Verwendung von Spektren aus der European Southern Observatory Science Archive Facility. Die Studie zeigt unterschiedliche Kinetik in den Wing- und Bar-Regionen auf, die auf Interaktionen mit der Großen Magellanschen Wolke und Variationen in der Sternentstehungsgeschichte zurückgeführt werden. Bemerkenswert sind Geschwindigkeitsunterschiede, die bei den jungen Hauptreihensternen der Bar beobachtet werden, die mit spezifischen Sternentstehungs-Episoden übereinstimmen und auf potenzielle galaktische Dehnung oder Gezeitenstripping hinweisen, wie es durch Studien der Eigenbewegung bestätigt wird. T2 - Stellare Populationen, Morphologie und Kinematik der Magellanschen Wolken KW - Near-field Cosmology KW - Stellar Populations KW - Magellanic Clouds KW - Galaxy Interactions KW - Galaxy Morphology KW - Stellare Populationen KW - Nahfeldkosmologie KW - Magellansche Wolken KW - Galaxienwechselwirkungen KW - Galaxienmorphologie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-652607 ER - TY - THES A1 - Noureen, Riffat T1 - The dark side of empowering leadership N2 - As followers are becoming more educated and better connected, empowering leadership has gained traction in recent times as an alternative to traditional top-down models of leadership. Several scholars have investigated the relationship between empowering leadership and other variables in different contexts. As most previous studies have focused on the positive aspects of empowering leadership, research on its potential dark side is scarce. Furthermore, no previous study has examined whether and how the transfer of workload from followers to leaders can occur over time, which I proposed can lead to emotional exhaustion and work-family conflict among leaders. Therefore, I proposed that despite the positive outcomes of empowering leadership for both followers and leaders, it may also trigger negative outcomes capable of affecting the well-being of leaders. Drawing on the Conservation of Resources (COR) theory, Job Demand-Resources (JD-R) theory, and Too-Much-of-a-Good-Thing (TMGT) effect model, I investigated this idea. Using follower workload as a moderator, I proposed that the relationship between empowering leadership and leader workload is positive when follower workload is high and negative when follower workload is low. In addition, I examined how empowering leadership interacts with follower workload to affect leader emotional exhaustion and work-family conflict, mediated by leader workload. I proposed that this interaction results in a negative relationship between empowering leadership and both outcomes when follower workload is low, and a positive relationship when it is high. I tested these hypotheses using data from a three-wave time-lagged design field study with 65 leader-follower dyads consisting of civil servants from different administrative entities of India and Pakistan. The time lag between each study variable was four weeks. At Time 1 (T1), followers answered questions about demographic characteristics, virtual interaction with their leaders, their workload, and the extent to which their leaders practice empowering leadership. At the same time, leaders answered questions about demographic characteristics and their job satisfaction. At Time 2 (T2), leaders provided data on their own workload. Finally, at Time 3 (T3), leaders rated their emotional exhaustion and work-family conflict. A moderated mediation model was tested using PROCESS Model 7 in R. The findings of the study reveal that a significant increase in follower workload through empowering leadership will also increase the leader's workload. Consequently, this increased leader workload leads to a crossover of this interactive effect onto the level of emotional exhaustion and work-family conflict experienced by leaders. This research offers various contributions to the leadership literature. While empowering leadership has been commonly associated with positive outcomes, my study reveals that it can also lead to negative outcomes. In addition, it shifts the focus of existing research from the effect of empowering leadership on followers to the consequences that it might have for leaders themselves. Overall, my research underscores the need for leaders to consider the potential counterproductive effects of empowering leadership and tailor their approach accordingly. N2 - Empowering Leadership hat in jüngster Zeit als Alternative zu traditionellen Top-Down-Führungsmodellen an Bedeutung gewonnen, da die Mitarbeiter besser ausgebildet und vernetzt sind. Verschiedene Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben den Zusammenhang zwischen Empowering Leadership und anderen Variablen in unterschiedlichen Kontexten untersucht. Da sich die Literatur zu Empowering Leadership bisher überwiegend auf positive Effekte beschränkt hat, gibt es derzeit nur wenige Studien, die sich mit potentiellen negativen Effekten beschäftigt haben. Unter anderem wurde bisher nicht untersucht, ob und wie es im Laufe der Zeit zu einer Übertragung der Arbeitsbelastung von den Geführten auf die Führungskräfte kommen kann, was zu emotionaler Erschöpfung und Konflikten zwischen Beruf und Familie bei den Führungskräften führen kann. Daher nehme ich an, dass trotz der positiven Ergebnisse, die Empowering Leadership sowohl für Geführte als auch für Führungskräfte hat, diese Form von Führung auch negative Effekte auf das Wohlergehen der Führungskräfte haben kann. Mithilfe der Conservation of Resources Theorie (COR), der Job Demand-Resources Theorie (JD-R) und dem Too-Much-of-a-Good-Thing Modell (TMGT) habe ich diese Annahme untersucht. Ich nehme an, dass der Zusammenhang zwischen Empowering Leadership und der Arbeitsbelastung der Führungskraft positiv ist, wenn die Arbeitsbelastung der Geführten hoch ist, und negativ, wenn die Arbeitsbelastung der Geführten niedrig ist. Darüber hinaus habe ich untersucht, wie Empowering Leadership mit der Arbeitsbelastung der Geführten zusammenwirkt und sich durch die Arbeitsbelastung der Führungskraft auf die emotionale Erschöpfung und Konflikte zwischen Beruf und Familie bei Führungskräften auswirkt. Ich nehme an, dass diese Interaktion zu einem negativen Zusammenhang zwischen Empowering Leadership und beiden abhängigen Variablen führt, wenn die Arbeitsbelastung der Geführten niedrig ist, und zu einem positiven Zusammenhang, wenn sie hoch ist. Ich habe diese Hypothesen mithilfe einer Feldstudie mit einem zeitversetzten Drei-Wellen-Designs mit 65 Leader-Follower Dyaden getestet, die aus Beamten verschiedener Verwaltungseinheiten in Indien und Pakistan bestanden. Die Zeitspanne zwischen den einzelnen Studienvariablen betrug vier Wochen. Zum Zeitpunkt 1 (T1) beantworteten die Geführten Fragen zu demographischen Merkmalen, zur virtuellen Interaktion mit ihren Führungskräften, zu ihrer Arbeitsbelastung und zum Ausmaß, in dem ihre Führungskräfte Empowering Leadership praktiziert. Gleichzeitig beantworteten die Führungskräfte Fragen zu demographischen Merkmalen und ihrer Arbeitszufriedenheit. Zum Zeitpunkt 2 (T2) stellten die Führungskräfte Daten zu ihrer eigenen Arbeitsbelastung bereit. Schließlich bewerteten die Führungskräfte zum Zeitpunkt 3 (T3) ihre emotionale Erschöpfung und ihren Konflikt zwischen Beruf und Familie. Ein moderiertes Mediationsmodell wurde mit PROCESS Model 7 in R getestet. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass eine Steigerung der Arbeitsbelastung der Geführten durch Empowering Leadership auch die Arbeitsbelastung der Führungskraft erhöht. Außerdem führt eine erhöhte Arbeitsbelastung der Führungskraft dazu, dass sich dieser interaktive Effekt auf die Ebene der emotionalen Erschöpfung und die Konflikte zwischen Familie und Beruf der Führungskraft überträgt. Diese Arbeit leistet mehrere wichtige Beiträge zur Führungsliteratur. Während Empowering Leadership häufig mit positiven Effekten bei Geführten in Verbindung gebracht wird, zeigt meine Studie, dass sie auch negative Effekte haben kann. Darüber hinaus hilft sie dabei, den Fokus der bestehenden Forschung von der Wirkung von Empowering Leadership auf die Geführten zu den Konsequenzen für Führungskräfte selbst zu verschieben. Insgesamt unterstreicht meine Forschung, dass Führungskräfte die potenziell kontraproduktiven Auswirkungen von Empowering Leadership berücksichtigen und ihren Führungsansatz entsprechend anpassen sollten. KW - empowering leadership KW - follower workload KW - leader workload KW - emotional exhaustion KW - work-family conflict KW - Empowering Leadership KW - Arbeitsbelastung der Mitarbeiter KW - Arbeitsbelastung der Führungskraft KW - emotionale Erschöpfung der Führungskraft KW - Konflikt zwischen Beruf und Familie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-655318 ER - TY - THES A1 - Fernandez Palomino, Carlos Antonio T1 - Understanding hydrological dynamics in the tropical Andes of Peru and Ecuador and their responses to climate change T1 - Verständnis der hydrologischen Dynamik in den tropischen Anden von Peru und Ecuador und ihrer Reaktionen auf den Klimawandel N2 - Human-induced climate change is impacting the global water cycle by, e.g., causing changes in precipitation patterns, evapotranspiration dynamics, cryosphere shrinkage, and complex streamflow trends. These changes, coupled with the increased frequency and severity of extreme hydrometeorological events like floods, droughts, and heatwaves, contribute to hydroclimatic disasters, posing significant implications for local and global infrastructure, human health, and overall productivity. In the tropical Andes, climate change is evident through warming trends, glacier retreats, and shifts in precipitation patterns, leading to altered risks of floods and droughts, e.g., in the upper Amazon River basin. Projections for the region indicate rising temperatures, potential glacier disappearance or substantial shrinkage, and altered streamflow patterns, highlighting challenges in water availability due to these expected changes and growing human water demand. The evolving trends in hydroclimatic conditions in the tropical Andes present significant challenges to socioeconomic and environmental systems, emphasizing the need for a comprehensive understanding to guide effective adaptation policies and strategies in response to the impacts of climate change in the region. The main objective of this thesis is to investigate current hydrological dynamics in the tropical Andes of Peru and Ecuador and their responses to climate change. Given the scarcity of hydrometeorological data in the region, this objective was accomplished through a comprehensive data preparation and analysis in combination with hydrological modeling using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) eco-hydrological model. In this context, the initial steps involved assessing, identifying, and/or generating more reliable climate input data to address data limitations. The thesis introduces RAIN4PE, a high-resolution precipitation dataset for Peru and Ecuador, developed by merging satellite, reanalysis, and ground-based data with surface elevation through the random forest method. Further adjustments of precipitation estimates were made for catchments influenced by fog/cloud water input on the eastern side of the Andes using streamflow data and applying the method of reverse hydrology. RAIN4PE surpasses other global and local precipitation datasets, showcasing superior reliability and accuracy in representing precipitation patterns and simulating hydrological processes across the tropical Andes. This establishes it as the optimal precipitation product for hydrometeorological applications in the region. Due to the significant biases and limitations of global climate models (GCMs) in representing key atmospheric variables over the tropical Andes, this study developed regionally adapted GCM simulations specifically tailored for Peru and Ecuador. These simulations are known as the BASD-CMIP6-PE dataset, and they were derived using reliable, high-resolution datasets like RAIN4PE as reference data. The BASD-CMIP6-PE dataset shows notable improvements over raw GCM simulations, reflecting enhanced representations of observed climate properties and accurate simulation of streamflow, including high and low flow indices. This renders it suitable for assessing regional climate change impacts on agriculture, water resources, and hydrological extremes. In addition to generating more accurate climatic input data, a reliable hydrological model is essential for simulating watershed hydrological processes. To tackle this challenge, the thesis presents an innovative multiobjective calibration framework integrating remote sensing vegetation data, baseflow index, discharge goodness-of-fit metrics, and flow duration curve signatures. In contrast to traditional calibration strategies relying solely on discharge goodness-of-fit metrics, this approach enhances the simulation of vegetation, streamflow, and the partitioning of flow into surface runoff and baseflow in a typical Andean catchment. The refined hydrological model calibration strategy was applied to conduct reliable simulations and understand current and future hydrological trajectories in the tropical Andes. By establishing a region-suitable and thoroughly tested hydrological model with high-resolution and reliable precipitation input data from RAIN4PE, this study provides new insights into the spatiotemporal distribution of water balance components in Peru and transboundary catchments. Key findings underscore the estimation of Peru's total renewable freshwater resource (total river runoff of 62,399 m3/s), with the Peruvian Amazon basin contributing 97.7%. Within this basin, the Amazon-Andes transition region emerges as a pivotal hotspot for water yield (precipitation minus evapotranspiration), characterized by abundant rainfall and lower atmospheric water demand/evapotranspiration. This finding underlines its paramount role in influencing the hydrological variability of the entire Amazon basin. Subsurface hydrological pathways, particularly baseflow from aquifers, strongly influence water yield in lowland and Andean catchments, sustaining streamflow, especially during the extended dry season. Water yield demonstrates an elevation- and latitude-dependent increase in the Pacific Basin (catchments draining into the Pacific Ocean), while it follows an unimodal curve in the Peruvian Amazon Basin, peaking in the Amazon-Andes transition region. This observation indicates an intricate relationship between water yield and elevation. In Amazon lowlands rivers, particularly in the Ucayali River, floodplains play a significant role in shaping streamflow seasonality by attenuating and delaying peak flows for up to two months during periods of high discharge. This observation underscores the critical importance of incorporating floodplain dynamics into hydrological simulations and river management strategies for accurate modeling and effective water resource management. Hydrological responses vary across different land use types in high Andean catchments. Pasture areas exhibit the highest water yield, while agricultural areas and mountain forests show lower yields, emphasizing the importance of puna (high-altitude) ecosystems, such as pastures, páramos, and bofedales, in regulating natural storage. Projected future hydrological trajectories were analyzed by driving the hydrological model with regionalized GCM simulations provided by the BASD-CMIP6-PE dataset. The analysis considered sustainable (low warming, SSP1-2.6) and fossil fuel-based development (high-end warming, SSP5-8.5) scenarios for the mid (2035-2065) and end (2065-2095) of the century. The projected changes in water yield and streamflow across the tropical Andes exhibit distinct regional and seasonal variations, particularly amplified under a high-end warming scenario towards the end of the century. Projections suggest year-round increases in water yield and streamflow in the Andean regions and decreases in the Amazon lowlands, with exceptions such as the northern Amazon expecting increases during wet seasons. Despite these regional differences, the upper Amazon River's streamflow is projected to remain relatively stable throughout the 21st century. Additionally, projections anticipate a decrease in low flows in the Amazon lowlands and an increased risk of high flows (floods) in the Andean and northern Amazon catchments. This thesis significantly contributes to enhancing climatic data generation, overcoming regional limitations that previously impeded hydrometeorological research, and creating new opportunities. It plays a crucial role in advancing hydrological model calibration, improving the representation of internal hydrological processes, and achieving accurate results for the right reasons. Novel insights into current hydrological dynamics in the tropical Andes are fundamental for improving water resource management. The anticipated intensified changes in water flows and hydrological extreme patterns under a high-end warming scenario highlight the urgency of implementing emissions mitigation and adaptation measures to address the heightened impacts on water resources. In fact, the new datasets (RAIN4PE and BASD-CMIP6-PE) have already been utilized by researchers and experts in regional and local-scale projects and catchments in Peru and Ecuador. For instance, they have been applied in river catchments such as Mantaro, Piura, and San Pedro to analyze local historical and future developments in climate and water resources. N2 - Menschgemachter Klimawandel beeinflusst den globalen Wasserkreislauf durch Veränderungen in Niederschlagsmustern, Verdunstungsdynamiken, dem Rückgang der Gletscher und komplexen Trends in den Abflussraten in den Flüssen. Diese Veränderungen, gepaart mit der zunehmenden Häufigkeit und Schwere von extremen hydrometeorologischen Ereignissen wie Überschwemmungen, Dürren und Hitzewellen, tragen zu hydroklimatischen Katastrophen bei und haben erhebliche Auswirkungen auf lokale und globale Infrastruktur, die menschliche Gesundheit und die Gesamtproduktivität. In den tropischen Anden zeigt sich der Klimawandel durch Erwärmungstrends, Gletscherschmelzen und Verschiebungen in den Niederschlagsmustern, was zu erhöhten Risiken von Überschwemmungen und Dürren führt, beispielsweise im oberen Amazonas-Einzugsgebiet. Projektionen für die Region deuten auf steigende Temperaturen, potenzielles Verschwinden oder erhebliche Schrumpfung von Gletschern und veränderte Abflussmuster hin, was die Herausforderungen bei der Wasserverfügbarkeit aufgrund dieser erwarteten Veränderungen und des wachsenden menschlichen Wasserbedarfs zeigt. Die Trends in den hydroklimatischen Bedingungen in den tropischen Anden stellen erhebliche Herausforderungen für sozioökonomische und Umweltsysteme dar und unterstreichen die Notwendigkeit eines umfassenden Verständnisses, um effektive Anpassungspolitiken und -strategien im Hinblick auf die Auswirkungen des Klimawandels in der Region zu steuern. Das Hauptziel dieser Dissertation ist es, die aktuellen hydrologischen Dynamiken in den tropischen Anden von Peru und Ecuador und ihre Reaktionen auf den Klimawandel zu untersuchen. Aufgrund der Knappheit von hydrometeorologischen Daten in der Region wurde dieses Ziel durch eine umfassende Datenvorbereitung und -analyse in Kombination mit hydrologische Modellierung mithilfe des ökohydrologischen Modells Soil and Water Assessment Tool (SWAT) erreicht. Die ersten Schritte umfassten die Bewertung, Identifizierung und/oder Generierung zuverlässigerer Klimadaten, um Datenbeschränkungen zu bewältigen. Die Arbeit beginnt mit der Vorstellung von RAIN4PE, einen hochauflösenden Niederschlagsdatensatz für Peru und Ecuador, der durch die Zusammenführung von Satelliten-, Reanalysen- und bodengestützten Daten mit der Geländeoberfläche durch die Methode des Random Forest entwickelt wurde. Weitere Anpassungen der Niederschlagsschätzungen erfolgen unter Verwendung von Abflussdaten für Einzugsgebiete, die durch den Einfluss von Nebel-/Wolkenwasser auf der östlichen Seite der Anden beeinflusst werden, und mit Hilfe der Methode der Reverse-Hydrologie. RAIN4PE übertrifft andere globale und lokale Niederschlagsdatensätze und zeigt eine überlegene Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei der Darstellung von Niederschlagsmustern und der Simulation hydrologischer Prozesse in den tropischen Anden. Dies etabliert ihn als das optimale Niederschlagsprodukt für hydrometeorologische Anwendungen in der Region. Aufgrund der signifikanten Ungenauigkeiten und Beschränkungen globaler Klimamodelle (GCMs) bei der Darstellung wichtiger atmosphärischer Variablen über den tropischen Anden entwickelte diese Studie regional angepasste GCM-Simulationen, die speziell für Peru und Ecuador maßgeschneidert wurden. Diese Simulationen sind als der BASD-CMIP6-PE-Datensatz bekannt und wurden unter Verwendung zuverlässiger, hochauflösender Datensätze wie RAIN4PE als Referenzdaten abgeleitet. Der BASD-CMIP6-PE-Datensatz weist gegenüber rohen GCM-Ergebnissen bedeutende Verbesserungen auf, zeigt eine verbesserte Darstellung beobachteter Klimaeigenschaften und eine genaue Simulation des Wasserabflusses einschließlich seiner Hoch- und Niedrigflussindizes. Dies macht ihn geeignet, regionale Auswirkungen des Klimawandels auf Landwirtschaft, Wasserressourcen und hydrologische Extremereignisse zu bewerten. Zusätzlich zur Generierung genauerer klimatischer Eingabedaten ist ein zuverlässiges hydrologisches Modell für die Simulation hydrologischer Dynamiken im Einzugsgebiet unerlässlich. Um diese Herausforderung zu bewältigen, stellt die Arbeit einen innovativen multiobjektiven Kalibrierungsrahmen vor, der fernerkundungsbasierte Vegetationsdaten, Basisabfluss-Index, Abflussgütemaße und Kennzeichen der Abflussdauerkurve integriert. Im Gegensatz zu traditionellen Kalibrierungsstrategien, die ausschließlich auf Abflussgütemaße beruhen, verbessert dieser Ansatz die Simulation von Vegetation, Wasserabfluss und Aufteilung des Abflusses in Oberflächen- und Basisabfluss in einem typischen Anden-Einzugsgebiet. Die verfeinerte Kalibrierungsstrategie des hydrologischen Modells wurde angewendet, um zuverlässigere Simulationen zu erzielen und aktuelle und zukünftige hydrologische Entwicklungen in den tropischen Anden zu verstehen. Aufbauend auf einer der Region angepassten hydrologischen Modell mit hochauflösenden und zuverlässigen Niederschlagsdaten von RAIN4PE liefert diese Studie neue Einblicke in die räumlich-zeitliche Verteilung von Wasserbilanzkomponenten in Peru und grenzüberschreitenden Einzugsgebieten. Die wichtigsten Erkenntnisse betonen die Schätzung der Gesamtmenge an erneuerbarem Süßwasser in Peru (Gesamtwasserabfluss von 62.399 m3/s), wobei das peruanische Amazonasbecken 97,7% dazu beiträgt. Innerhalb dieses Beckens wird die Übergangsregion Amazonas-Anden als zentraler Hotspot für Wasserertrag (Niederschlag minus Evapotranspiration) hervorgehoben, geprägt durch reichlichen Niederschlag und eine geringere atmosphärische Wassernachfrage/Evapotranspiration. Diese Erkenntnis unterstreicht ihre herausragende Rolle bei der Beeinflussung der hydrologischen Variabilität des gesamten Amazonasbeckens. Unterirdische hydrologische Komponenten, insbesondere der Grundwasserabfluss, beeinflussen deutlich die Abflussbildung in Tiefland- und Anden-Einzugsgebieten und unterstützen den Abfluss in den Flüssen, insbesondere während der verlängerten Trockenzeit. Wasserertrag zeigt einen höhen- und breitengradabhängigen Anstieg im Pazifikbecken (Einzugsgebiete, die in den Pazifik münden), während er im peruanischen Amazonasbecken einer unimodalen Kurve folgt und im Übergangsgebiet Amazonas-Anden seinen Höhepunkt erreicht. Dieses Ergebnis verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Abflussbildung und Geländehöhe. In Flüssen der Tiefebenen des Amazonas, insbesondere im Ucayali-Fluss, spielen Überschwemmungsgebiete eine bedeutende Rolle bei der saisonalen Wasserflussdynamik, indem sie Spitzenflüsse für bis zu zwei Monate während Perioden hoher Abflüsse abschwächen und verzögern. Dieses Ergebnis unterstreicht die Wichtigkeit der Einbeziehung von Überschwemmungsdynamiken in hydrologische Simulationen und Flussmanagementstrategien für eine präzise Modellierung und effektive Wasserressourcenbewirtschaftung. Hydrologische Reaktionen variieren je nach Landnutzungstypen in hohen Anden-Einzugsgebieten. Weideflächen zeigen den höchsten Wasserertrag, während landwirtschaftliche Flächen und Bergwälder geringere Wasserertrag aufweisen, was die Bedeutung von Puna (hochgelegenen) Ökosystemen wie Weiden, Páramos und Bofedales bei der Regulierung natürlicher Speicher betont. Projektierte zukünftige hydrologische Entwicklungen wurden analysiert, indem das hydrologische Modell mit regionalisierten GCM-Simulationen des BASD-CMIP6-PE-Datensatzes angetrieben wurde. Diese Analyse berücksichtigte nachhaltige (geringe Erwärmung, SSP1-2.6) und auf starker Nutzung fossiler Brennstoffe basierende (hochgradige Erwärmung, SSP5-8.5) Szenarien für die Mitte (2035-2065) und das Ende (2065-2095) des 21. Jahrhunderts. Die projektierten Veränderungen in Wasserertrag und Wasserabfluss in den tropischen Anden zeigen deutliche regionale und saisonale Variationen, insbesondere unter einem Szenario mit hoher Erwärmung gegen Ende des Jahrhunderts. Diese Projektionen deuten auf ganzjährige Zunahmen im Wasserertrag und Wasserabfluss in den Andenregionen und Rückgänge in den Tiefebenen des Amazonas hin, mit Ausnahmen wie im nördlichen Amazonasgebiet, wo Zunahmen während der Regenzeiten projektiert werden. Trotz dieser regionalen Unterschiede wird der jährliche Wasserabfluss des oberen Amazonas voraussichtlich im gesamten 21. Jahrhundert relativ stabil bleiben. Darüber hinaus deuten die Projektionen auf eine Abnahme der Niedrigabflüsse in den Tiefebenen des Amazonas und ein erhöhtes Risiko von Hochwasserabflüssen (Überschwemmungen) in den Anden- und nördlichen Amazonas-Einzugsgebieten hin. Diese Arbeit trägt erheblich zur Verbesserung der Datenlage bzgl. des Klimas in dieser Region bei, überwindet regionale Datenbegrenzungen, die zuvor hydrometeorologische Forschung behinderten, und schafft neue Möglichkeiten. Sie trägt zur Fortentwicklung der Kalibrierung hydrologischer Modelle bei, der Verbesserung der Darstellung interner hydrologischer Prozesse und damit der Erzielung hydrologisch konsistenter Simulationsergebnisse. Diese neuen Erkenntnisse zu den hydrologischen Dynamiken in den tropischen Anden sind grundlegend für eine verbesserte Bewirtschaftung der regionalen Wasserressourcen. Die erwartete Intensivierung des regionalen Wasserkreislaufs unter einem Szenario mit hoher Erwärmung unterstreichen die Dringlichkeit der Umsetzung von Maßnahmen zur Emissionsminderung und Anpassung, um den verstärkten Auswirkungen auf Wasserressourcen zu begegnen. Tatsächlich wurden die neuen Datensätze (RAIN4PE und BASD-CMIP6-PE) bereits von Forschern und Experten in regionalen und lokalen Projekten und Einzugsgebieten in Peru und Ecuador genutzt. Zum Beispiel wurden sie in Flusseinzugsgebieten wie Mantaro, Piura und San Pedro angewendet, um lokale historische und zukünftige Entwicklungen in Klima und Wasserressourcen zu analysieren. KW - hydrology KW - Hydrologie KW - tropical Andes KW - tropische Anden KW - climate change KW - Klimawandel KW - water resources KW - Wasserressourcen KW - RAIN4PE KW - RAIN4PE KW - BASD-CMIP6-PE KW - BASD-CMIP6-PE Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-656534 ER - TY - THES A1 - Hodapp, Alice T1 - Error-based learning in predictive language processing at the level of meaning T1 - Fehlerbasiertes Lernen in prädiktiver Sprachverarbeitung auf semantischer Ebene N2 - Prediction is often regarded as a central and domain-general aspect of cognition. This proposal extends to language, where predictive processing might enable the comprehension of rapidly unfolding input by anticipating upcoming words or their semantic features. To make these predictions, the brain needs to form a representation of the predictive patterns in the environment. Predictive processing theories suggest a continuous learning process that is driven by prediction errors, but much is still to be learned about this mechanism in language comprehension. This thesis therefore combined three electroencephalography (EEG) experiments to explore the relationship between prediction and implicit learning at the level of meaning. Results from Study 1 support the assumption that the brain constantly infers und updates probabilistic representations of the semantic context, potentially across multiple levels of complexity. N400 and P600 brain potentials could be predicted by semantic surprise based on a probabilistic estimate of previous exposure and a more complex probability representation, respectively. Subsequent work investigated the influence of prediction errors on the update of semantic predictions during sentence comprehension. In line with error-based learning, unexpected sentence continuations in Study 2 ¬– characterized by large N400 amplitudes ¬– were associated with increased implicit memory compared to expected continuations. Further, Study 3 indicates that prediction errors not only strengthen the representation of the unexpected word, but also update specific predictions made from the respective sentence context. The study additionally provides initial evidence that the amount of unpredicted information as reflected in N400 amplitudes drives this update of predictions, irrespective of the strength of the original incorrect prediction. Together, these results support a central assumption of predictive processing theories: A probabilistic predictive representation at the level of meaning that is updated by prediction errors. They further propose the N400 ERP component as a possible learning signal. The results also emphasize the need for further research regarding the role of the late positive ERP components in error-based learning. The continuous error-based adaptation described in this thesis allows the brain to improve its predictive representation with the aim to make better predictions in the future. N2 - Prädiktive Verarbeitung wird häufig als zentraler und domänenübergreifender Aspekt der Kognition betrachtet. Diese Idee bezieht sich auch auf Sprachverarbeitung, wo die Antizipation kommender Wörter oder ihrer semantischen Merkmale die Verarbeitung von sich schnell entfaltendem Sprachinput ermöglichen könnte. Um solche Vorhersagen treffen zu können, muss das Gehirn eine Repräsentation der prädiktiven Muster in der Umgebung aufbauen. Theorien zur prädiktiven Verarbeitung gehen von einem kontinuierlichen Lernprozess aus, welcher durch Vorhersagefehler angetrieben wird. Dennoch bleiben noch viele Fragen über diesen Mechanismus der Sprachverarbeitung offen. In dieser Arbeit wurden daher drei Elektroenzephalographie (EEG) Experimente kombiniert, um die Beziehung zwischen Vorhersage und implizitem Lernen auf semantischer Ebene zu untersuchen. Die Ergebnisse aus Studie 1 unterstützen die Annahme, dass das Gehirn kontinuierlich probabilistische Repräsentationen des semantischen Kontexts ableitet und aktualisiert, möglicherweise über mehrere Komplexitätsebenen hinweg. N400- und P600-Gehirnpotenziale konnten durch überraschende Information in Bezug auf eine probabilistische Schätzung vorhergesagt werden, welche entweder auf bisheriger Exposition oder einer komplexeren Wahrscheinlichkeitsrepräsentation basierte. In einer weiteren Arbeit wurde der Einfluss von Vorhersagefehlern auf die Aktualisierung semantischer Vorhersagen während der Satzverarbeitung untersucht. In Übereinstimmung mit der Idee des fehlerbasierten Lernens waren unerwartete Satzfortsetzungen in Studie 2 - gekennzeichnet durch große N400-Amplituden - durch erhöhtes impliziten Gedächtnis im Vergleich zu erwarteten Fortsetzungen gekennzeichnet. Darüber hinaus zeigte Studie 3, dass Vorhersagefehler nicht nur die Repräsentation des unerwarteten Wortes stärken, sondern auch zukünftige Vorhersagen aus dem jeweiligen Satzkontext aktualisieren. Die Studie liefert zudem erste Belege dafür, dass die Menge an nicht vorhergesagter Information, die sich auch in den N400-Amplituden widerspiegelt, die beschriebene Aktualisierung der Vorhersagen vorantreibt, unabhängig von der Stärke der ursprünglichen (widerlegten) Vorhersage. Zusammengenommen unterstützen diese Ergebnisse eine zentrale Annahme der Theorien zur prädiktiven Verarbeitung: Eine probabilistische prädiktive Repräsentation auf semantischer Ebene, die durch Vorhersagefehler aktualisiert wird. Außerdem stützen sie die Theorie der N400-ERP-Komponente als ein mögliches Lernsignal. Die Ergebnisse unterstreichen auch die Notwendigkeit weiterer Forschung hinsichtlich der Rolle der späten positiven ERP-Komponenten beim fehlerbasierten Lernen. Das in dieser Arbeit beschriebene kontinuierliche fehlerbasierte Lernen ermöglicht dem Gehirn, seine prädiktive Repräsentation zu verbessern, mit dem Ziel in Zukunft bessere Vorhersagen zu treffen. KW - electroencephalography KW - N400 KW - P600 KW - implicit memory KW - learning KW - language processing KW - prediction KW - Elektroenzephalographie KW - N400 KW - P600 KW - implizites Gedächtnis KW - Lernen KW - Sprachverarbeitung KW - Vorhersage Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-657179 ER - TY - THES A1 - Hameed, Mazhar T1 - Structural preparation of raw data files T1 - Strukturelle Aufbereitung von unverarbeiteten Dateien N2 - Data preparation stands as a cornerstone in the landscape of data science workflows, commanding a significant portion—approximately 80%—of a data scientist's time. The extensive time consumption in data preparation is primarily attributed to the intricate challenge faced by data scientists in devising tailored solutions for downstream tasks. This complexity is further magnified by the inadequate availability of metadata, the often ad-hoc nature of preparation tasks, and the necessity for data scientists to grapple with a diverse range of sophisticated tools, each presenting its unique intricacies and demands for proficiency. Previous research in data management has traditionally concentrated on preparing the content within columns and rows of a relational table, addressing tasks, such as string disambiguation, date standardization, or numeric value normalization, commonly referred to as data cleaning. This focus assumes a perfectly structured input table. Consequently, the mentioned data cleaning tasks can be effectively applied only after the table has been successfully loaded into the respective data cleaning environment, typically in the later stages of the data processing pipeline. While current data cleaning tools are well-suited for relational tables, extensive data repositories frequently contain data stored in plain text files, such as CSV files, due to their adaptable standard. Consequently, these files often exhibit tables with a flexible layout of rows and columns, lacking a relational structure. This flexibility often results in data being distributed across cells in arbitrary positions, typically guided by user-specified formatting guidelines. Effectively extracting and leveraging these tables in subsequent processing stages necessitates accurate parsing. This thesis emphasizes what we define as the “structure” of a data file—the fundamental characters within a file essential for parsing and comprehending its content. Concentrating on the initial stages of the data preprocessing pipeline, this thesis addresses two crucial aspects: comprehending the structural layout of a table within a raw data file and automatically identifying and rectifying any structural issues that might hinder its parsing. Although these issues may not directly impact the table's content, they pose significant challenges in parsing the table within the file. Our initial contribution comprises an extensive survey of commercially available data preparation tools. This survey thoroughly examines their distinct features, the lacking features, and the necessity for preliminary data processing despite these tools. The primary goal is to elucidate the current state-of-the-art in data preparation systems while identifying areas for enhancement. Furthermore, the survey explores the encountered challenges in data preprocessing, emphasizing opportunities for future research and improvement. Next, we propose a novel data preparation pipeline designed for detecting and correcting structural errors. The aim of this pipeline is to assist users at the initial preprocessing stage by ensuring the correct loading of their data into their preferred systems. Our approach begins by introducing SURAGH, an unsupervised system that utilizes a pattern-based method to identify dominant patterns within a file, independent of external information, such as data types, row structures, or schemata. By identifying deviations from the dominant pattern, it detects ill-formed rows. Subsequently, our structure correction system, TASHEEH, gathers the identified ill-formed rows along with dominant patterns and employs a novel pattern transformation algebra to automatically rectify errors. Our pipeline serves as an end-to-end solution, transforming a structurally broken CSV file into a well-formatted one, usually suitable for seamless loading. Finally, we introduce MORPHER, a user-friendly GUI integrating the functionalities of both SURAGH and TASHEEH. This interface empowers users to access the pipeline's features through visual elements. Our extensive experiments demonstrate the effectiveness of our data preparation systems, requiring no user involvement. Both SURAGH and TASHEEH outperform existing state-of-the-art methods significantly in both precision and recall. N2 - Die Datenaufbereitung ist ein wesentlicher Bestandteil von Data-Science-Workflows und nimmt einen beträchtlichen Teil - etwa 80% - der Zeit eines Datenwissenschaftlers in Anspruch. Der hohe Zeitaufwand für die Datenaufbereitung ist in erster Linie auf die komplizierte Herausforderung zurückzuführen, der sich Datenwissenschaftler bei der Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für nachgelagerte Aufgaben gegenübersehen. Diese Komplexität wird noch verstärkt durch die unzureichende Verfügbarkeit von Metadaten, den oft ad-hoc-Charakter der Aufbereitungsaufgaben und die Notwendigkeit für Datenwissenschaftler, sich mit einer Vielzahl von hochentwickelten Tools auseinanderzusetzen, von denen jedes seine eigenen Schwierigkeiten und Anforderungen an dessen Beherrschung aufweist. Bisherige Forschung im Bereich der Datenverwaltung konzentriert sich traditionell auf die Aufbereitung der Inhalte innerhalb der Spalten und Zeilen einer relationalen Tabelle und befasst sich mit Aufgaben wie der Disambiguierung von Zeichenketten, der Standardisierung von Datumsangaben oder der Normalisierung numerischer Werte, die gemeinhin unter dem Begriff der Datenbereinigung zusammengefasst werden. Dieser Forschungsschwerpunkt geht von einer perfekt strukturierten Eingabetabelle aus. Folglich können die genannten Datenbereinigungsaufgaben erst dann effektiv durchgeführt werden, wenn die Tabelle erfolgreich in die entsprechende Datenbereinigungsumgebung geladen wurde, was in der Regel in den späteren Phasen der Datenverarbeitungspipeline geschieht. Während aktuelle Datenbereinigungstools gut für relationale Tabellen geeignet sind, enthalten große Datenrrepositories aufgrund ihres flexiblen Standards häufig Daten, die in reinen Textdateien, wie z. B. CSV-Dateien, gespeichert sind. Folglich weisen diese Dateien oft Tabellen mit einem flexiblen Layout von Zeilen und Spalten auf, denen eine relationale Struktur fehlt. Diese Flexibilität führt häufig dazu, dass die Daten beliebig über die einzelnen Zellen der Tabelle verteilt sind, was in der Regel durch benutzerdefinierte Formatierungsrichtlinien gesteuert wird. Um diese Tabellen effektiv zu extrahieren und in den nachgelagerten Verarbeitungsschritten nutzen zu können, ist ein präzises Parsen erforderlich. In dieser Arbeit wird der Schwerpunkt auf das gelegt, was wir als “Struktur” einer Datendatei definieren - die grundlegenden Zeichen innerhalb einer Datei, die für das Parsen und Verstehen ihres Inhalts wesentlich sind. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die ersten Stufen der Datenvorverarbeitung und behandelt zwei entscheidende Aspekte: Das Verstehen des strukturellen Layouts einer Tabelle in einer Rohdatendatei und das automatische Erkennen und Korrigieren von strukturellen Problemen, die das Parsen der Datei erschweren könnten. Auch wenn sich diese Probleme nicht direkt auf den Inhalt der Tabelle auswirken, stellen sie eine große Herausforderung beim Parsen der Tabelle in der Datei dar. Unser erster Beitrag besteht aus einem umfassenden Überblick über kommerziell verfügbare Datenaufbereitungstools. In dieser Übersicht werden ihre besonderen Merkmale, die fehlenden Merkmale und die Notwendigkeit einer vorläufigen Datenverarbeitung trotz dieser Werkzeuge eingehend untersucht. Das primäre Ziel ist es, den aktuellen Stand der Technik bei den Datenaufbereitungssystemen zu ermitteln und gleichzeitig Bereiche zu identifizieren, die verbessert werden können. Darüber hinaus werden die bei der Datenvorverarbeitung aufgetretenen Herausforderungen untersucht und Möglichkeiten für künftige Forschung und Weiterentwicklungen aufgezeigt. Als Nächstes schlagen wir eine neuartige Datenaufbereitungspipeline zur Erkennung und Korrektur von strukturellen Fehlern vor. Ziel dieser Pipeline ist es, die Nutzer in der anfänglichen Vorverarbeitungsphase zu unterstützen, indem das korrekte Laden ihrer Daten in ihre bevorzugten Systeme sichergestellt wird. Unser Ansatz beginnt mit der Einführung von SURAGH, einem unüberwachten System, das eine musterbasierte Methode verwendet, um dominante Muster innerhalb einer Datei zu identifizieren, unabhängig von externen Informationen wie Datentypen, Zeilenstrukturen oder Schemata. Durch die Identifizierung von Abweichungen vom vorherrschenden Muster werden fehlerhafte Zeilen erkannt. Anschließend sammelt unser Strukturkorrektursystem, TASHEEH, die identifizierten fehlerhaften Zeilen zusammen mit den dominanten Mustern und verwendet eine neuartige Mustertransformationsalgebra, um Fehler automatisch zu korrigieren. Unsere Pipeline dient als End-to-End-Lösung, die eine strukturell fehlerhafte CSV-Datei in eine gut formatierte Datei umwandelt, die in der Regel für ein nahtloses Laden geeignet ist. Schließlich stellen wir MORPHER vor, eine benutzerfreundliche GUI, die die Funktionen von SURAGH und TASHEEH integriert. Mit Hilfe von visuellen Elementen ermöglicht diese Schnittstelle den Benutzern den Zugriff auf die Funktionen der Pipeline. Unsere umfangreichen Experimente zeigen die Effektivität unserer Datenaufbereitungssysteme, die kein Eingreifen des Benutzers erfordern. Sowohl SURAGH als auch TASHEEH übertreffen bestehende State-of-the-Art-Methoden in den beiden Metriken Precision und Recall deutlich. KW - Datenaufbereitung KW - Datenintegration KW - Datenverwaltung KW - Datenqualität KW - data preparation KW - data integration KW - data management KW - data quality Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-655678 ER - TY - THES A1 - Brinkmann, Charlotte T1 - Molecular characterisation of the Xanthomonas type III effector XopM T1 - Funktionelle Charakterisierung des Typ-III-Effektors XopM aus Xanthomonas N2 - Due to their sessile lifestyle, plants are constantly exposed to pathogens and possess a multi-layered immune system that prevents infection. The first layer of immunity called pattern-triggered immunity (PTI), enables plants to recognise highly conserved molecules that are present in pathogens, resulting in immunity from non-adaptive pathogens. Adapted pathogens interfere with PTI, however the second layer of plant immunity can recognise these virulence factors resulting in a constant evolutionary battle between plant and pathogen. Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Xcv) is the causal agent of bacterial leaf spot disease in tomato and pepper plants. Like many Gram-negative bacteria, Xcv possesses a type-III secretion system, which it uses to translocate type-III effectors (T3E) into plant cells. Xcv has over 30 T3Es that interfere with the immune response of the host and are important for successful infection. One such effector is the Xanthomonas outer protein M (XopM) that shows no similarity to any other known protein. Characterisation of XopM and its role in virulence was the focus of this work. While screening a tobacco cDNA library for potential host target proteins, the vesicle-associated membrane protein (VAMP)-associated protein 1-2 like (VAP12) was identified. The interaction between XopM and VAP12 was confirmed in the model species Nicotiana benthamiana and Arabidopsis as well as in tomato, a Xcv host. As plants possess multiple VAP proteins, it was determined that the interaction of XopM and VAP is isoform specific. It could be confirmed that the major sperm protein (MSP) domain of NtVAP12 is sufficient for binding XopM and that binding can be disrupted by substituting one amino acid (T47) within this domain. Most VAP interactors have at least one FFAT (two phenylalanines [FF] in an acidic tract) related motif, screening the amino acid sequence of XopM showed that XopM has two FFAT-related motifs. Substitution of the second residue of each FFAT motif (Y61/F91) disrupts NtVAP12 binding, suggesting that these motifs cooperatively mediate this interaction. Structural modelling using AlphaFold further confirmed that the unstructured N-terminus of XopM binds NtVAP12 at its MSP domain, which was further confirmed by the generation of truncated XopM variants. Infection of pepper leaves, with a XopM deficient Xcv strain did not result in a reduction of virulence in comparison to the Xcv wildtype, showing that the function of XopM during infection is redundant. Virus-induced gene silencing of NbVAP12 in N. benthamiana plants also did not affect Xcv virulence, which further indicated that interaction with VAP12 is also non-essential for Xcv virulence. Despite such findings, ectopic expression of wildtype XopM and XopMY61A/F91A in transgenic Arabidopsis seedlings enhanced the growth of a non-pathogenic Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) DC3000 strain. XopM was found to interfere with the PTI response allowing Pst growth independent of its binding to VAP. Furthermore, transiently expressed XopM could suppress reactive oxygen species (ROS; one of the earliest PTI responses) production in N. benthamiana leaves. The FFAT double mutant XopMY61A/F91A as well as the C-terminal truncation variant XopM106-519 could still suppress the ROS response while the N-terminal variant XopM1-105 did not. Suppression of ROS production is therefore independent of VAP binding. In addition, tagging the C-terminal variant of XopM with a nuclear localisation signal (NLS; NLS-XopM106-519) resulted in significantly higher ROS production than the membrane localising XopM106-519 variant, indicating that XopM-induced ROS suppression is localisation dependent. To further characterise XopM, mass spectrometry techniques were used to identify post-translational modifications (PTM) and potential interaction partners. PTM analysis revealed that XopM contains up to 21 phosphorylation sites, which could influence VAP binding. Furthermore, proteins of the Rab family were identified as potential plant protein interaction partners. Rab proteins serve a multitude of functions including vesicle trafficking and have been previously identified as T3E host targets. Taking this into account, a model of virulence of XopM was proposed, with XopM anchoring itself to VAP proteins to potentially access plasma membrane associated proteins. XopM possibly interferes with vesicle trafficking, which in turn suppresses ROS production through an unknown mechanism. In this work it was shown that XopM targets VAP proteins. The data collected suggests that this T3E uses VAP12 to anchor itself into the right place to carry out its function. While more work is needed to determine how XopM contributes to virulence of Xcv, this study sheds light onto how adapted pathogens overcome the immune response of their hosts. It is hoped that such knowledge will contribute to the development of crops resistant to Xcv in the future. N2 - Aufgrund ihrer sessilen Lebensweise sind Pflanzen ständig Pathogenen ausgesetzt und verfügen über ein mehrschichtiges Immunsystem, das Infektionen verhindert. Die erste Barriere dieser Abwehr, genannt PTI (von pattern-triggered immunity) erkennt hochkonservierte Moleküle von Krankheitserregern und ermöglicht somit eine Immunität gegen unspezifische nicht-angepasste Pathogene. Die zweite Barriere der Immunität erkennt Virulenzfaktoren von angepassten Krankheitserregern. Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Xcv) ist der Erreger der die Fleckenkrankheit bei Tomaten- und Paprikapflanzen verursacht. Xcv besitzt ein Typ-III-Sekretionssystem, mit dem es Typ-III-Effektoren (T3E) in Pflanzenzellen einschleust. Einer dieser Effektoren ist XopM, dass keine Ähnlichkeit mit anderen bekannten Proteinen aufweist. Daher war die Charakterisierung von XopM und dessen Rolle in der Virulenz das Ziel dieser Arbeit. VAP12 (von vesicle-associated membrane protein (VAMP)-associated protein 1-2) wurde als Interaktionspartner von XopM und damit als dessen potenzielles Wirtszellziel in Tabak identifiziert. Die Interaktion zwischen XopM und VAP12 wurde mit den homologen Proteinen der Modellpflanzen Nicotiana benthamiana und Arabidopsis sowie in Tomaten, einem Xcv-Wirt, bestätigt. Da Pflanzen mehrere VAP-Proteine besitzen, wurde festgestellt, dass die Interaktion mit XopM spezifisch für eine bestimmte Gruppe von VAPs ist. Es konnte zudem bestätigt werden, dass die MSP-Domäne von NtVAP12 ausreicht, um XopM zu binden, und dass die Bindung durch den Austausch einer Aminosäure (T47) in dieser Domäne gestört werden kann. Die meisten VAP-Interaktoren weisen mindestens ein FFAT (von two phenylalanines [FF] in an acidic tract) -ähnliches Motiv auf. Die Sequenzanalyse von XopM zeigte, dass XopM zwei FFAT-ähnliche Motive aufweist. Der Austausch der zweiten Aminosäure jedes FFAT-Motivs (Y61/F91) führt zum Verlust der Bindung an NtVAP12 und legt nahe, dass diese Motive kooperativ die Interaktion mit NtVAP12 vermitteln. Eine Strukturmodellierung mittels AlphaFold bestätigte darüber hinaus, dass der unstrukturierte N-Terminus von XopM an der MSP-Domäne von NtVAP12 bindet. Verkürzte XopM Varianten, bspw. der Verlust des N- oder C-Terminus, bestätigten diese Beobachtung. Die Infektion von Paprikablättern mit einem XopM-defizienten Xcv-Stamm führte im Vergleich zum Xcv-Wildtyp nicht zu einer Verringerung der Virulenz, was darauf hindeutet, dass die Funktion von XopM während der Infektion redundant ist. Die Virus-induzierte Genstilllegung von NbVAP12 in N. benthamiana Pflanzen beeinflusste ebenfalls nicht die Virulenz von Xcv, was darauf hinweist, dass die Wechselwirkung mit VAP12 für die Virulenz von Xcv ebenfalls nicht essentiell ist. Im Gegensatz dazu verbesserte die induzierte Expression von Wildtyp-XopM und XopMY61A/F91A in transgenen Arabidopsis Sämlingen das Wachstum eines nicht-pathogenen Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) DC3000 Stammes. Somit beeinträchtigt XopM die PTI-Reaktion und stärkt das Pst Wachstum, unabhängig von der Bindung an VAP. Darüber hinaus konnte XopM die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS; eine der frühesten PTI-Reaktionen) in N. benthamiana-Blättern unterdrücken. Dieselbe Beobachtung konnte für die FFAT-Doppelmutante XopMY61A/F91A sowie die C-terminale verkürzte XopM106-519 Variante gemacht werden, während die N-terminale Variante XopM1-105 dies nicht vermochte. Die Unterdrückung der ROS-Produktion ist daher unabhängig von der VAP-Bindung. Zusätzlich führte das Anbringen eines Kernlokalisationssignals (NLS; NLS- XopM106-519) an die C-terminale Variante von XopM zu einer signifikant höheren ROS-Produktion als bei der membranlokalisierenden XopM106-519-Variante, was darauf hinweist, dass die XopM-induzierte ROS-Unterdrückung lokalisationsabhängig ist. Um XopM weiter zu charakterisieren, wurden massenspektrometrische Techniken zur Identifizierung posttranslationaler Modifikationen (PTM) und potenzieller Interaktionspartner verwendet. Die PTM-Analyse ergab, dass XopM bis zu 21 Phosphorylierungsstellen enthält, die die VAP-Bindung potenziell beeinflussen könnten. Darüber hinaus wurden Proteine der Rab-Familie als potenzielle Interaktionspartner von Pflanzenproteinen identifiziert. Rab-Proteine erfüllen vielfältige Funktionen, einschließlich des Vesikeltransports, und wurden bereits zuvor als T3E-Wirtsziele identifiziert. Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse wurde ein Modell der Virulenz von XopM vorgeschlagen, bei dem die Bindung mit VAP plasmamembran-assoziierte Proteinen für XopM leichter zugänglich macht. XopM beeinträchtigt womöglich den Vesikeltransport, was wiederum die ROS-Produktion durch einen unbekannten Mechanismus unterdrückt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass der Xcv T3E XopM die sogenannten VAP-Proteine als Ziel hat. Die gesammelten Daten legen nahe, dass XopM für die Vermittlung seiner Virulenz VAP12 nutzt, um sich in der Wirtszelle ortsspezifisch zu verankern. Dies erlaubt XopM seine Virulenz Funktion auszuführen. Obwohl weitere Untersuchungen erforderlich sind, um festzustellen, wie XopM mechanistisch zur Virulenz von Xcv beiträgt, beleuchtet diese Studie, wie angepasste Pathogene die Immunantwort ihrer Wirte überwinden können. Dieses Wissen könnte dazu beitragen, dass in der Zukunft krankheitsresistente Pflanzen gegen Xcv entwickelt werden. KW - Xanthomonas KW - type-III effector KW - VAP protein KW - VAP Protein KW - Xanthomonas KW - Typ-III-Effektor Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-648985 ER - TY - THES A1 - Wilke, Heinrich T1 - The order of destruction BT - monoculture in colonial Caribbean literature, c. 1640-1800 T2 - Transdisciplinary souths N2 - This book studies sugarcane monoculture, the dominant form of cultivation in the colonial Caribbean, in the later 1600s and 1700s up to the Haitian Revolution. Researching travel literature, plantation manuals, Georgic poetry, letters, and political proclamations, this book interprets texts by Richard Ligon, Henry Drax, James Grainger, Janet Schaw, and Toussaint Louverture. As the first extended investigation into its topic, this book reads colonial Caribbean monoculture as the conjunction of racial capitalism and agrarian capitalism in the tropics. Its eco-Marxist perspective highlights the dual exploitation of the soil and of enslaved agricultural producers under the plantation regime, thereby extending Marxist analysis to the early colonial Caribbean. By focusing on textual form (in literary and non-literary texts alike), this study discloses the bearing of monoculture on contemporary writers' thoughts. In the process, it emphasizes the significance of a literary tradition that, despite its ideological importance, is frequently neglected in (postcolonial) literary studies and the environmental humanities. Located at a crossroads of disciplines and perspectives, this study will be of interest to literary critics and historians working in the early Americas, to students and scholars of agriculture, colonialism, and (racial) capitalism, to those working in the environmental humanities, and to Marxist academics. It will be of great interest to scholars and researchers of language and literature, post-colonial studies, cultural studies, diaspora studies, and the Global South studies Y1 - 2024 SN - 978-1-032-51416-1 SN - 978-1-003-46593-5 SN - 978-1-003-78128-0 U6 - https://doi.org/10.4324/9781003465935 PB - Routledge CY - London ER - TY - THES A1 - Wamwanduka, Leo T1 - Examining the translation of gender norms in Southern Africa BT - the case of convention on the Elimination of Discrimination Against Women (CEDAW) translation by Zimbabwe's Public Sector to Address Violence Against Women (VAW) Y1 - 2024 ER - TY - THES A1 - Gladkaya, Margarita T1 - Essays on the digitization of the individual BT - affordances, use patterns, outcomes Y1 - 2024 ER -