TY  - THES
A1  - Pregla, Dorothea
T1  - Variability in sentence processing performance in German people with aphasia and unimpaired German native speakers
T1  - Variabilität in der Satzverarbeitungsleistung von deutschsprachigen Personen mit und ohne Aphasie
N2  - Individuals with aphasia vary in the speed and accuracy they perform sentence comprehension tasks. Previous results indicate that the performance patterns of individuals with aphasia vary between tasks (e.g., Caplan, DeDe, & Michaud, 2006; Caplan, Michaud, & Hufford, 2013a). Similarly, it has been found that the comprehension performance of individuals with aphasia varies between homogeneous test sentences within and between sessions (e.g., McNeil, Hageman, & Matthews, 2005). These studies ascribed the variability in the performance of individuals with aphasia to random noise. This conclusion would be in line with an influential theory on sentence comprehension in aphasia, the resource reduction hypothesis (Caplan, 2012). However, previous studies did not directly compare variability in language-impaired and language-unimpaired adults. Thus, it is still unclear how the variability in sentence comprehension differs between individuals with and without aphasia. Furthermore, the previous studies were exclusively carried out in English. Therefore, the findings on variability in sentence processing in English still need to be replicated in a different language.

This dissertation aims to give a systematic overview of the patterns of variability in sentence comprehension performance in aphasia in German and, based on this overview, to put the resource reduction hypothesis to the test. In order to reach the first aim, variability was considered on three different dimensions (persons, measures, and occasions) following the classification by Hultsch, Strauss, Hunter, and MacDonald (2011). At the dimension of persons, the thesis compared the performance of individuals with aphasia and language-unimpaired adults. At the dimension of measures, this work explored the performance across different sentence comprehension tasks (object manipulation, sentence-picture matching). Finally, at the dimension of occasions, this work compared the performance in each task between two test sessions. Several methods were combined to study variability to gain a large and diverse database. In addition to the offline comprehension tasks, the self-paced-listening paradigm and the visual world eye-tracking paradigm were used in this work. 

The findings are in line with the previous results. As in the previous studies, variability in sentence comprehension in individuals with aphasia emerged between test sessions and between tasks. Additionally, it was possible to characterize the variability further using hierarchical Bayesian models. For individuals with aphasia, it was shown that both between-task and between-session variability are unsystematic. In contrast to that, language-unimpaired individuals exhibited systematic differences between measures and between sessions. However, these systematic differences occurred only in the offline tasks. Hence, variability in sentence comprehension differed between language-impaired and language-unimpaired adults, and this difference could be narrowed down to the offline measures.

Based on this overview of the patterns of variability, the resource reduction hypothesis was evaluated. According to the hypothesis, the variability in the performance of individuals with aphasia can be ascribed to random fluctuations in the resources available for sentence processing. Given that the performance of the individuals with aphasia varied unsystematically, the results support the resource reduction hypothesis. Furthermore, the thesis proposes that the differences in variability between language-impaired and language-unimpaired adults can also be explained by the resource reduction hypothesis. More specifically, it is suggested that the systematic changes in the performance of language-unimpaired adults are due to decreasing fluctuations in available processing resources. In parallel, the unsystematic variability in the performance of individuals with aphasia could be due to constant fluctuations in available processing resources.  In conclusion, the systematic investigation of variability contributes to a better understanding of language processing in aphasia and thus enriches aphasia research.
N2  - Personen mit Aphasie unterscheiden sich in der Geschwindigkeit und Genauigkeit, mit der sie Satzverständnisaufgaben lösen. Ergebnisse früherer Studien weisen darauf hin, dass die Leistungsmuster von Personen mit Aphasie zwischen verschiedenen Aufgaben variieren (z.B. Caplan, DeDe & Michaud, 2006; Caplan, Michaud & Hufford, 2013a). In ähnlicher Weise wurde festgestellt, dass die Verständnisleistung von Personen mit Aphasie zwischen ähnlich komplexen Testsätzen innerhalb und zwischen Sitzungen variiert (z.B. McNeil, Hageman & Matthews, 2005). In diesen Studien wurde die Variabilität in der Leistung von Personen mit Aphasie auf bloßen Zufall durch Rauschen in den Daten zurückgeführt. Diese Schlussfolgerung steht im Einklang mit einer einflussreichen Theorie zum Satzverständnis bei Aphasie, der resource reduction hypothesis (Caplan, 2012). In früheren Studien wurde die Variabilität bei Personen mit und ohne Aphasie jedoch nicht direkt verglichen. Daher ist noch unklar, wie sich die Variabilität im Satzverständnis zwischen Personen mit und ohne Aphasie unterscheidet. Außerdem wurden die bisherigen Studien ausschließlich im Englischen durchgeführt. Eine Replikation der Ergebnisse in einer anderen Sprache steht bisher noch aus.

Ziel dieser Arbeit ist es, einen systematischen Überblick über die Variabilitätsmuster in der Satzverständnisleistung bei Aphasie im Deutschen zu geben und darauf aufbauend die resource reduction hypothesis zu überprüfen. Für das erste Ziel wurde die Variabilität in Anlehnung an die Klassifikation von Hultsch, Strauss, Hunter und MacDonald (2011) auf drei verschiedenen Ebenen (Personen, Maße und Messzeitpunkte) untersucht. Auf der Ebene der Personen wurden die Leistungen von Personen mit und ohne Aphasie miteinander verglichen. Auf der Ebene der Maße wurde die Leistung beider Versuchspersonengruppen über verschiedene Satzverständninsaufgaben hinweg untersucht (Objektmanipulierung, Satz-Bild-Zuordnung). Auf der Ebene der Messzeitpunkte wurden die Leistungen in jeder Aufgabe zwischen zwei Testsitzungen verglichen. Um eine große und vielfältige Datenbasis zu erhalten, wurden mehrere Methoden zur Untersuchung der Variabilität kombiniert. So wurden zusätzlich zu den Offline-Verständnisaufgaben in dieser Arbeit self-paced-listening (selbstgesteuertes Hören) und visual world eye-tracking (Blickbewegungsmessung beim Betrachten von Bildern) verwendet. 

Die Ergebnisse stimmen mit den bisherigen Befunden überein. Wie in den vorangegangenen Studien trat Variabilität im Satzverständnis bei Personen mit Aphasie zwischen den Testsitzungen und zwischen den Aufgaben auf. Darüber hinaus wurde die Variabilität mittels hierarchischer Bayesianischer Modelle weiter charakterisiert. Für Personen mit Aphasie war sowohl die Variabilität zwischen den Aufgaben als auch zwischen den Sitzungen unsystematisch. Im Gegensatz dazu zeigten sich bei Personen ohne Aphasie systematische Unterschiede zwischen den Aufgaben und zwischen den Sitzungen. Diese systematischen Unterschiede traten jedoch nur bei den Offline-Verständnisaufgaben auf. Die Variabilität im Satzverständnis unterscheidet sich also zwischen Personen mit und ohne Aphasie in der Offline-Verständnisleistung.

Auf der Grundlage dieses Überblicks über die Variabilitätsmuster wurde die resource reduction hypothesis evaluiert. Laut dieser Hypothese kann die Variabilität in der Leistung von Personen mit Aphasie auf zufällige Schwankungen in den verfügbaren Satzverarbeitungsressourcen zurückgeführt werden. Da die Leistung der Personen mit Aphasie unsystematisch variiert, stimmen die Ergebnisse mit der resource reduction hypothesis überein. Zusätzlich lassen sich auch die Unterschiede in der Variabilität zwischen Personen mit und ohne Aphasie durch die resource reduction hypothesis erklären. Die systematischen Veränderungen im Satzverständnis bei Personen ohne Aphasie werden auf eine Abnahme der Fluktuationen in den Verarbeitungsressourcen zurückgeführt. Parallel dazu könnte die unsystematische Variabilität in der Leistung von Personen mit Aphasie auf konstante Schwankungen der verfügbaren Verarbeitungsressourcen zurückgeführt werden.  Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die systematische Untersuchung der Variabilität zu einem besseren Verständnis der Sprachverarbeitung bei Aphasie beiträgt und somit die Aphasieforschung bereichert.
KW  - aphasia
KW  - sentence comprehension
KW  - variability
KW  - resource reduction
KW  - Aphasie
KW  - Satzverständnis
KW  - Variabilität
KW  - Reduzierte Ressourcen
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-614201
ER  - 
TY  - THES
A1  - De Veaugh-Geiss, Joseph P.
T1  - Cleft exhaustivity
T1  - Exhaustivität in Spaltsätzen
BT  - a unified approach to inter-speaker and cross-linguistic variability
BT  - ein einheitlicher Erklärungsansatz für die individuelle und cross-linguistische Variabilität
N2  - In this dissertation a series of experimental studies are presented which demonstrate that the exhaustive inference of focus-background it-clefts in English and their cross-linguistic counterparts in Akan, French, and German is neither robust nor systematic. The inter-speaker and cross-linguistic variability is accounted for with a discourse-pragmatic approach to cleft exhaustivity, in which -- following Pollard & Yasavul 2016 -- the exhaustive inference is derived from an interaction with another layer of meaning, namely, the existence presupposition encoded in clefts.
N2  - In dieser Dissertation wird eine Reihe von experimentellen Studien vorgestellt, die zeigen, dass die Exhaustivitätsinferenz englischer 'it'-Spaltsätze mit Fokus-Background-Gliederung und ihrer Gegenstücke in den Sprachen Akan, Französisch und Deutsch weder robust noch systematisch ist. Die individuelle und cross-linguistische Variabilität wird mit einer diskurspragmatischen Analyse der Spaltsatz-Exhaustivität erklärt, in der -- nach Pollard & Yasavul 2016 -- die Exhaustivitätsinferenz aus einer Interaktion mit einer anderen Bedeutungsebene abgeleitet wird, und zwar mit der in Spaltsätzen enthaltenen Existenzpräsupposition.
KW  - experimental studies
KW  - German
KW  - French
KW  - English
KW  - Akan
KW  - clefts
KW  - definite pseudoclefts
KW  - exhaustive inference
KW  - anaphoric existence presupposition
KW  - predicate interpretation (distributive vs. non-distributive)
KW  - variability
KW  - experimentelle Studien
KW  - Deutsch
KW  - Französisch
KW  - Englisch
KW  - Akan
KW  - Spaltsätze
KW  - definite Pseudospaltsätze
KW  - Exhaustivitätsinferenz
KW  - anaphorische Existenzpräsupposition
KW  - Prädikatsinterpretation (distributiv vs. nicht-distributiv)
KW  - Variabilität
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-446421
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmidt, Silke Regina
T1  - Analyzing lakes in the time frequency domain
T1  - Analyse von Seen in der Zeit-Frequenz-Domäne
N2  - The central aim of this thesis is to demonstrate the benefits of innovative frequency-based methods to better explain the variability observed in lake ecosystems. Freshwater ecosystems may be the most threatened part of the hydrosphere. Lake ecosystems are particularly sensitive to changes in climate and land use because they integrate disturbances across their entire catchment. This makes understanding the dynamics of lake ecosystems an intriguing and important research priority. This thesis adds new findings to the baseline knowledge regarding variability in lake ecosystems. It provides a literature-based, data-driven and methodological framework for the investigation of variability and patterns in environmental parameters in the time frequency domain. 

Observational data often show considerable variability in the environmental parameters of lake ecosystems. This variability is mostly driven by a plethora of periodic and stochastic processes inside and outside the ecosystems. These run in parallel and may operate at vastly different time scales, ranging from seconds to decades. In measured data, all of these signals are superimposed, and dominant processes may obscure the signals of other processes, particularly when analyzing mean values over long time scales. Dominant signals are often caused by phenomena at long time scales like seasonal cycles, and most of these are well understood in the limnological literature. The variability injected by biological, chemical and physical processes operating at smaller time scales is less well understood. However, variability affects the state and health of lake ecosystems at all time scales. Besides measuring time series at sufficiently high temporal resolution, the investigation of the full spectrum of variability requires innovative methods of analysis. 

Analyzing observational data in the time frequency domain allows to identify variability at different time scales and facilitates their attribution to specific processes. The merit of this approach is subsequently demonstrated in three case studies. The first study uses a conceptual analysis to demonstrate the importance of time scales for the detection of ecosystem responses to climate change. These responses often occur during critical time windows in the year, may exhibit a time lag and can be driven by the exceedance of thresholds in their drivers. This can only be detected if the temporal resolution of the data is high enough. The second study applies Fast Fourier Transform spectral analysis to two decades of daily water temperature measurements to show how temporal and spatial scales of water temperature variability can serve as an indicator for mixing in a shallow, polymictic lake. The final study uses wavelet coherence as a diagnostic tool for limnology on a multivariate high-frequency data set recorded between the onset of ice cover and a cyanobacteria summer bloom in the year 2009 in a polymictic lake. Synchronicities among limnological and meteorological time series in narrow frequency bands were used to identify and disentangle prevailing limnological processes. 

Beyond the novel empirical findings reported in the three case studies, this thesis aims to more generally be of interest to researchers dealing with now increasingly available time series data at high temporal resolution. A set of innovative methods to attribute patterns to processes, their drivers and constraints is provided to help make more efficient use of this kind of data.
N2  - See-Ökosysteme sind eine der bedrohtesten Ressourcen der Hydrosphäre. Sie reagieren besonders sensibel auf Veränderungen des Klimas und auf Einflüsse durch Landnutzung, da verschiedene Prozesse im gesamten Einzugsgebiet auf sie einwirken. Daher ist es von besonderer Dringlichkeit, die verschiedenen Prozess-Dynamiken in See-Ökosystemen besser zu verstehen. Die hier vorliegende Doktorarbeit hat zum Ziel, das bestehende Wissen bezüglich der verschiedenen einwirkenden Prozesse in See-Ökosystemen zu erweitern. Die Arbeit stellt ein Forschungsdesign zur Diskussion, das eine Literatur-basierte und auf empirischen Erhebungen beruhende Analyse von Variabilität und Mustern in großen Datensätzen verschiedener Umweltparameter im Zeit-Frequenz-Raum ermöglicht. 

Umweltparameter sind häufig charakterisiert durch eine hohe zeitliche Dynamik. Diese Variabilität steht im Zentrum dieser Arbeit. Sie wird durch eine Fülle an periodischen und stochastischen Prozessen innerhalb und außerhalb des Ökosystems getrieben. Diese Prozesse können gleichzeitig  und auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen, von Sekunden bis hin zu Dekaden, ablaufen. In Messdaten überlagern sich alle diese Signale, und dominante Prozesse können die Signale anderer Prozesse verschleiern, insbesondere wenn Mittelwerte über längere Zeiträume analysiert werden. Dominante Signale werden oft durch Prozesse auf längeren Zeitskalen verursacht, wie z. B. saisonale Zyklen. Diese sind im Allgemeinen in der limnologischen Literatur gut dokumentiert. See-Ökosysteme werden allerdings von Prozessen auf allen Zeitskalen beeinflusst. Insbesondere biologische, chemische und physikalische Prozesse operieren in kürzeren Zeitrahmen. Die Variabilität, die über solche Prozesse in See-Ökosysteme eingebracht wird, ist bisher weit weniger gut erforscht. Neben der Notwendigkeit, Umweltparameter in hoher zeitlicher Auflösung zu messen, erfordert die Untersuchung der kompletten Bandbreite an Variabilität innovative Analysemethoden. 

Die Berücksichtigung der Zeit-Frequenz-Domäne kann dabei helfen, Dynamiken auf verschiedenen Zeitskalen zu identifizieren und daraus bestimmte Prozesse abzuleiten. Diese Arbeit zeigt die Vorzüge dieser Herangehensweise anhand von drei Fallstudien auf. Die erste Studie zeigt die Bedeutung von Zeitskalen für die Erfassung von Ökosystem-Reaktionen auf klimatische Veränderungen. Diese ereignen sich oft während kritischer Zeitfenster im Jahresverlauf und können durch die Überschreitung von Schwellenwerten in den treibenden Variablen, unter Umständen zeitlich verzögert, verursacht sein. Solche Zusammenhänge können nur erfasst werden, wenn die zeitliche Auflösung der Daten hoch genug ist. In der zweiten Studie wird die Spektralanalyse, basierend auf der Fast Fourier Transformation, auf einen Datensatz täglicher Messungen der Wassertemperatur über zwanzig Jahre hinweg angewendet. Es wird gezeigt, wie zeitliche und räumliche Skalen der Variabilität der Wassertemperatur als Indikator für Mischprozesse in einem polymiktischen See dienen können. In der dritten Studie wird die Wavelet Coherence als Diagnose-Werkzeug für einen multivariaten, hochfrequenten Datensatz genutzt. Dieser wurde zwischen dem Einsetzen einer Eisbedeckung und einer Sommerblüte von Cyanobakteriern in einem polymiktischen See im Jahr 2009 erhoben. Synchronizitäten zwischen limnologischen und meteorologischen Zeitreihen in schmalen Frequenz-Bändern wurden genutzt, um vorherrschende limnologische Prozesse zu identifizieren und analytisch zu trennen. 

Neben den neuen empirischen Erkenntnissen, die in den drei Fallstudien präsentiert werden, zielt diese Doktorarbeit darauf ab, Forscher*innen, Behörden und politischen Entscheidungsträger*innen eine Grundlage zu liefern, die hohe zeitliche Auflösung der heute vielfach verfügbaren Monitoring-Datensätze effizienter zu nutzen. Innovative Methoden sollen dabei helfen, Muster in den Daten Prozessen zuzuordnen und die entsprechenden Treiber und Limitationen zu identifizieren.
KW  - variability
KW  - time scale
KW  - wavelet
KW  - coherence
KW  - spectral analysis
KW  - time series analysis
KW  - polymictic lakes
KW  - process identification
KW  - Variabilität
KW  - Zeitskala
KW  - Spektralanalyse
KW  - Zeitreihenanalyse
KW  - polymiktische Seen
KW  - Prozessidentifikation
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-406955
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bleßmann, Daniela
T1  - Der Einfluss der Dynamik auf die stratosphärische Ozonvariabilität über der Arktis im Frühwinter
T1  - Dynamical influence on stratospheric ozone variability over the Arctic in early winter
N2  - Der frühwinterliche Ozongehalt ist ein Indikator für den Ozongehalt im Spätwinter/Frühjahr. Jedoch weist dieser aufgrund von Absinkprozessen, chemisch bedingten Ozonabbau und Wellenaktivität von Jahr zu Jahr starke Schwankungen auf. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass diese Variabilität weitestgehend auf dynamische Prozesse während der Wirbelbildungsphase des arktischen Polarwirbels zurückgeht. Ferner wird der bisher noch ausstehende Zusammenhang zwischen dem früh- und spätwinterlichen Ozongehalt bezüglich Dynamik und Chemie aufgezeigt. Für die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der im Polarwirbel eingeschlossenen Luftmassenzusammensetzung und Ozonmenge wurden Beobachtungsdaten von Satellitenmessinstrumenten und Ozonsonden sowie Modellsimulationen des Lagrangschen Chemie/Transportmodells ATLAS verwandt. Die über die Fläche (45–75°N) und Zeit (August-November) gemittelte Vertikalkomponente des Eliassen-Palm-Flussvektors durch die 100hPa-Fläche zeigt eine Verbindung zwischen der frühwinterlichen wirbelinneren Luftmassenzusammensetzung und der Wirbelbildungsphase auf. Diese ist jedoch nur für die untere Stratosphäre gültig, da die Vertikalkomponente die sich innerhalb der Stratosphäre ändernden Wellenausbreitungsbedingungen nicht erfasst. Für eine verbesserte Höhendarstellung des Signals wurde eine neue integrale auf der Wellenamplitude und dem Charney-Drazin-Kriterium basierende Größe definiert. Diese neue Größe verbindet die Wellenaktivität während der Wirbelbildungsphase sowohl mit der Luftmassenzusammensetzung im Polarwirbel als auch mit der Ozonverteilung über die Breite. Eine verstärkte Wellenaktivität führt zu mehr Luft aus niedrigeren ozonreichen Breiten im Polarwirbel. Aber im Herbst und Frühwinter zerstören chemische Prozesse, die das Ozon ins Gleichgewicht bringen, die interannuale wirbelinnere Ozonvariablität, die durch dynamische Prozesse während der arktischen Polarwirbelbildungsphase hervorgerufen wird. Eine Analyse in Hinblick auf den Fortbestand einer dynamisch induzierten Ozonanomalie bis in den Mittwinter ermöglicht eine Abschätzung des Einflusses dieser dynamischen Prozesse auf den arktischen Ozongehalt. Zu diesem Zweck wurden für den Winter 1999–2000 Modellläufe mit dem Lagrangesche Chemie/Transportmodell ATLAS gerechnet, die detaillierte Informationen über den Erhalt der künstlichen Ozonvariabilität hinsichtlich Zeit, Höhe und Breite liefern. Zusammengefasst, besteht die dynamisch induzierte Ozonvariabilität während der Wirbelbildungsphase länger im Inneren als im Äußeren des Polarwirbels und verliert oberhalb von 750K potentieller Temperatur ihre signifikante Wirkung auf die mittwinterliche Ozonvariabilität. In darunterliegenden Höhenbereichen ist der Anteil an der ursprünglichen Störung groß, bis zu 90% auf der 450K. Innerhalb dieses Höhenbereiches üben die dynamischen Prozesse während der Wirbelbildungsphase einen entscheidenden Einfluss auf den Ozongehalt im Mittwinter aus.
N2  - The ozone amount in early winter provides an indication of the ozone amount in late winter/early spring. The early winter amount is highly variable from year to year due to modification by subsidence, chemical loss and wave activity. This thesis shows that this variability is mainly caused by the dynamics during the Arctic polar vortex formation. Furthermore, it explains the still missing link between early and late winter ozone amount due to dynamics and chemistry. Observational ozone data from satellite based instruments, ozone probes and simulations are used for the investigation of the connection between the composition of the air and the ozone enclosed in the polar vortex. The simulations are calculated with the Lagrangian chemistry/transport model ATLAS. The over area (45–75°N) and time (August-November) averaged vertical component of the Eliassen-Palm flux at 100hPa points to a link between the early winter composition of the air enclosed in the polar vortex and the vortex formation phase. This is only valid for the lower stratosphere, because the component does not satisfy changing conditions for wave propagation throughout the stratosphere by itself. Due to this deficit a new integral quantity based on wave amplitude and properties of the Charney-Drazin criterion is defined to achieve an improvement with height. This new quantity connects the wave activity during vortex formation to the composition of air inside the vortex as well as the distribution of ozone over latitude. An enhanced wave activity leads to a higher proportion of ozone rich air from lower latitudes inside the polar vortex. But chemistry in autumn and early winter removes the interannual variability in the amount of ozone enclosed in the vortex induced by dynamical processes during the formation phase of the Artic polar vortex because ozone relaxes towards equilibrium. An estimation of how relevant these variable dynamical processes are for the Arctic winter ozone abundances is obtained by analysing which fraction of dynamically induced anomalies in ozone persists until mid winter. Model runs with the Lagrangian Chemistry-Transport-Model ATLAS for the winter 1999–2000 are used to assess the fate of ozone anomalies artificially introduced during the vortex formation phase. These runs provide detailed information about the persistence of the induced ozone variability over time, height and latitude. Overall, dynamically induced ozone variability from the vortex formation phase survives longer inside the polar vortex compared to outside and can not significantly contribute to mid-winter variability at levels above 750K potential temperature level. At lower levels increasingly larger fractions of the initial perturbation survive, reaching 90% at 450K potential temperature level. In this vertical range dynamical processes during the vortex formation phase are crucial for the ozone abundance in mid-winter.
KW  - Stratosphäre
KW  - Ozon
KW  - Variabilität
KW  - Dynamik
KW  - Chemie-Transport-Modell
KW  - stratosphere
KW  - ozone
KW  - variability
KW  - dynamics
KW  - chemistry-transport-model
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-51394
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TY  - THES
A1  - Schaber, Jörg
T1  - Phenology in Germany in the 20th century : methods, analyses and models
N2  - Die Länge der Vegetationsperiode (VP) spielt eine zentrale Rolle für die interannuelle Variation der Kohlenstoffspeicherung terrestrischer Ökosysteme. Die Analyse von Beobachtungsdaten hat gezeigt, dass sich die VP in den letzten Jahrzehnten in den nördlichen Breiten verlängert hat. Dieses Phänomen wurde oft im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung diskutiert, da die Phänologie von der Temperatur beeinflusst wird.  Die Analyse der Pflanzenphänologie in Süddeutschland im 20. Jahrhundert zeigte: - Die starke Verfrühung der Frühjahrsphasen in dem Jahrzehnt vor 1999 war kein singuläres Ereignis im 20. Jahrhundert. Schon in früheren Dekaden gab es ähnliche Trends. Es konnten Perioden mit unterschiedlichem Trendverhalten identifiziert werden. - Es gab deutliche Unterschiede in den Trends von frühen und späten Frühjahrsphasen. Die frühen Frühjahrsphasen haben sich stetig verfrüht, mit deutlicher Verfrühung zwischen 1931 und 1948, moderater Verfrühung zwischen 1948 und 1984 und starker Verfrühung zwischen 1984 und 1999. Die späten Frühjahrsphasen hingegen, wechselten ihr Trendverhalten in diesen Perioden von einer Verfrühung zu einer deutlichen Verspätung wieder zu einer starken Verfrühung.  Dieser Unterschied in der Trendentwicklung zwischen frühen und späten Frühjahrsphasen konnte auch für ganz Deutschland in den Perioden 1951 bis 1984 und 1984 bis 1999 beobachtet werden. Der bestimmende Einfluss der Temperatur auf die Frühjahrsphasen und ihr modifizierender Einfluss auf die Herbstphasen konnte bestätigt werden. Es zeigt sich jedoch, dass  - die Phänologie bestimmende Funktionen der Temperatur nicht mit einem globalen jährlichen CO2 Signal korreliert waren, welches als Index für die globale Erwärmung verwendet wurde - ein Index für grossräumige regionale Zirkulationsmuster (NAO-Index) nur zu einem kleinen Teil die beobachtete phänologischen Variabilität erklären konnte.  Das beobachtete unterschiedliche Trendverhalten zwischen frühen und späten Frühjahrsphasen konnte auf die unterschiedliche Entwicklung von März- und Apriltemperaturen zurückgeführt werden. Während sich die Märztemperaturen im Laufe des 20. Jahrhunderts mit einer zunehmenden Variabilität in den letzten 50 Jahren stetig erhöht haben, haben sich die Apriltemperaturen zwischen dem Ende der 1940er und Mitte der 1980er merklich abgekühlt und dann wieder deutlich erwärmt. Es wurde geschlussfolgert, dass die Verfrühungen in der Frühjahrsphänologie in den letzten Dekaden Teile multi-dekadischer Fluktuationen sind, welche sich nach Spezies und relevanter saisonaler Temperatur unterscheiden. Aufgrund dieser Fluktuationen konnte kein Zusammenhang mit einem globalen Erwärmungsignal gefunden werden. Im Durchschnitt haben sich alle betrachteten Frühjahrsphasen zwischen 1951 und 1999 in Naturräumen in Deutschland zwischen 5 und 20 Tagen verfrüht. Ein starker Unterschied in der Verfrühung zwischen frühen und späten Frühjahrsphasen liegt an deren erwähntem unterschiedlichen Verhalten. Die Blattverfärbung hat sich zwischen 1951 und 1999 für alle Spezies verspätet, aber nach 1984 im Durchschnitt verfrüht. Die VP hat sich in Deutschland zwischen 1951 und 1999 um ca. 10 Tage verlängert. Es ist hauptsächlich die Änderung in den Frühjahrphasen, die zu einer Änderung in der potentiell absorbierten Strahlung (PAS) führt. Darüber hinaus sind es die späten Frühjahrsphasen, die pro Tag Verfrühung stärker profitieren, da die zusätzlichen Tage länger undwärmer sind als dies für die frühen Phasen der Fall ist. Um die relative Änderung in PAS im Vergleich der Spezies abzuschätzen, müssen allerdings auch die Veränderungen in den Herbstphasen berücksichtigt werden. Der deutliche Unterschied zwischen frühen und späten Frühjahrsphasen konnte durch die Anwendung einer neuen Methode zur Konstruktion von Zeitreihen herausgearbeitet werden. Der neue methodische Ansatz erlaubte die Ableitung verlässlicher 100-jähriger Zeitreihen und die Konstruktion von lokalen kombinierten Zeitreihen, welche die Datenverfügbarkeit für die Modellentwicklung erhöhten. Ausser analysierten Protokollierungsfehlern wurden mikroklimatische, genetische und Beobachtereinflüsse als Quellen von Unsicherheit in phänologischen Daten identifiziert. Phänologischen Beobachtungen eines Ortes können schätzungsweise 24 Tage um das parametrische Mittel schwanken.Dies unterstützt die 30-Tage Regel für die Detektion von Ausreissern. Neue Phänologiemodelle, die den Blattaustrieb aus täglichen Temperaturreihen simulieren, wurden entwickelt. Diese Modelle basieren auf einfachen Interaktionen zwischen aktivierenden und hemmenden Substanzen, welche die Entwicklungsstadien einer Pflanze bestimmen. Im Allgemeinen konnten die neuen Modelle die Beobachtungsdaten besser simulieren als die klassischen Modelle.  Weitere Hauptresultate waren: - Der Bias der klassischen Modelle, d.h. Überschätzung von frühen und Unterschätzung von späten Beobachtungen, konnte reduziert, aber nicht vollständig eliminiert werden. - Die besten Modellvarianten für verschiedene Spezies wiesen darauf hin, dass für die späten Frühjahrsphasen die Tageslänge eine wichtigere Rolle spielt als für die frühen Phasen. - Die Vernalisation spielte gegenüber den Temperaturen kurz vor dem Blattaustrieb nur eine untergeordnete Rolle.
N2  - The length of the vegetation period (VP) plays a central role for the interannual variation of carbon fixation of terrestrial ecosystems. Observational data analysis has indicated that the length of the VP has increased in the last decades in the northern latitudes mainly due to an advancement of bud burst (BB). This phenomenon has been widely discussed in the context of Global Warming because phenology is correlated to temperatures.   Analyzing the patterns of spring phenology over the last century in Southern Germany provided two main findings: - The strong advancement of spring phases especially in the decade before 1999 is not a singular event in the course of the 20th century. Similar trends were also observed in earlier decades. Distinct periods of varying trend behavior for important spring phases could be distinguished. - Marked differences in trend behavior between the early and late spring phases were detected. Early spring phases changed as regards the magnitude of their negative trends from strong negative trends between 1931 and 1948 to moderate negative trends between 1948 and 1984 and back to strong negative trends between 1984 and 1999. Late spring phases showed a different behavior. Negative trends between 1931 and 1948 are followed by marked positive trends between 1948 and 1984 and then strong negative trends between 1984 and 1999. This marked difference in trend development between early and late spring phases was also found all over Germany for the two periods 1951 to 1984 and 1984 to 1999.  The dominating influence of temperature on spring phenology and its modifying effect on autumn phenology was confirmed in this thesis. However, - temperature functions determining spring phenology were not significantly correlated with a global annual CO2 signal which was taken as a proxy for a Global Warming pattern. - an index for large scale regional circulation patterns (NAO index) could only to a small part explain the observed phenological variability in spring.  The observed different trend behavior of early and late spring phases is explained by the differing behavior of mean March and April temperatures. Mean March temperatures have increased on average over the 20th century accompanied by an increasing variation in the last 50 years. April temperatures, however, decreased between the end of the 1940s and the mid-1980s, followed by a marked warming after the mid-1980s.  It can be concluded that the advancement of spring phenology in recent decades are part of multi-decadal fluctuations over the 20th century that vary with the species and the relevant seasonal temperatures. Because of these fluctuations a correlation with an observed Global Warming signal could not be found. On average all investigated spring phases advanced between 5 and 20 days between 1951 and 1999 for all Natural Regions in Germany. A marked difference be! tween late and early spring phases is due to the above mentioned differing behavior before and after the mid-1980s. Leaf coloring (LC) was delayed between 1951 and 1984 for all tree species. However, after 1984 LC was advanced. Length of the VP increased between 1951 and 1999 for all considered tree species by an average of ten days throughout Germany. It is predominately the change in spring phases which contributes to a change in the potentially absorbed radiation. Additionally, it is the late spring species that are relatively more favored by an advanced BB because they can additionally exploit longer days and higher temperatures per day advancement. To assess the relative change in potentially absorbed radiation among species, changes in both spring and autumn phenology have to be considered as well as where these changes are located in the year. For the detection of the marked difference between early and late spring phenology a new time series construction method was developed. This method allowed the derivation of reliable time series that spanned over 100 years and the construction of locally combined time series increasing the available data for model development. Apart from analyzed protocolling errors, microclimatic site influences, genetic variation and the observers were identified as sources of uncertainty of phenological observational data. It was concluded that 99% of all phenological observations at a certain site will vary within approximately 24 days around the parametric mean. This supports to the proposed 30-day rule to detect outliers.  New phenology models that predict local BB from daily temperature time series were developed. These models were based on simple interactions between inhibitory and promotory agents that are assumed to control the developmental status of a plant. Apart from the fact that, in general, the new models fitted and predicted the observations better than classical models, the main modeling results were:  - The bias of the classical models, i.e. overestimation of early observations and underestimation of late observations, could be reduced but not completely removed.  - The different favored model structures for each species indicated that for the late spring phases photoperiod played a more dominant role than for early spring phases.  - Chilling only plays a subordinate role for spring BB compared to temperatures directly preceding BB.
KW  - Phänologie
KW  - kombinierte Zeitreihen
KW  - Physiologie-basierte Modelle
KW  - Unsicherheit
KW  - Variabilität
KW  - Ausreisser
KW  - Trends
KW  - Naturräume
KW  - Trendwendepunkte
KW  - Fag
KW  - phenology
KW  - combined time series
KW  - physiology-based models
KW  - uncertainty
KW  - variability
KW  - outliers
KW  - trends
KW  - Natural Regions
KW  - trend turning points
KW  - Fagus syl
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000532
ER  -