TY  - THES
A1  - Zona, Carlotta Isabella
T1  - Visuo-linguistic integration for thematic-role assignment across speakers
T1  - Visuell-linguistische Integration für die Zuweisung thematischer Rollen über Sprecher hinweg
N2  - This dissertation examines the integration of incongruent visual-scene and morphological-case information (“cues”) in building thematic-role representations of spoken relative clauses in German.
Addressing the mutual influence of visual and linguistic processing, the Coordinated Interplay Account (CIA) describes a mechanism in two steps supporting visuo-linguistic integration (Knoeferle & Crocker, 2006, Cog Sci). However, the outcomes and dynamics of integrating incongruent thematic-role representations from distinct sources have been investigated scarcely. Further, there is evidence that both second-language (L2) and older speakers may rely on non-syntactic cues relatively more than first-language (L1)/young speakers. Yet, the role of visual information for thematic-role comprehension has not been measured in L2 speakers, and only limitedly across the adult lifespan.
Thematically unambiguous canonically ordered (subject-extracted) and noncanonically ordered (object-extracted) spoken relative clauses in German (see 1a-b) were presented in isolation and alongside visual scenes conveying either the same (congruent) or the opposite (incongruent) thematic relations as the sentence did.

1	a	Das ist der Koch,	der	die Braut	verfolgt.
	    	This is the.NOM cook	who.NOM	the.ACC bride	follows
		This is the cook who is following the bride.
	b	Das ist der Koch,	den	die Braut	verfolgt.
		This is the.NOM cook	whom.ACC	the.NOM bride	follows
		This is the cook whom the bride is following.

The relative contribution of each cue to thematic-role representations was assessed with agent identification. Accuracy and latency data were collected post-sentence from a sample of L1 and L2 speakers (Zona & Felser, 2023), and from a sample of L1 speakers from across the adult lifespan (Zona & Reifegerste, under review). In addition, the moment-by-moment dynamics of thematic-role assignment were investigated with mouse tracking in a young L1 sample (Zona, under review).
The following questions were addressed: (1) How do visual scenes influence thematic-role representations of canonical and noncanonical sentences? (2) How does reliance on visual-scene, case, and word-order cues vary in L1 and L2 speakers? (3) How does reliance on visual-scene, case, and word-order cues change across the lifespan?
The results showed reliable effects of incongruence of visually and linguistically conveyed thematic relations on thematic-role representations. Incongruent (vs. congruent) scenes yielded slower and less accurate responses to agent-identification probes presented post-sentence. The recently inspected agent was considered as the most likely agent ~300ms after trial onset, and the convergence of visual scenes and word order enabled comprehenders to assign thematic roles predictively.
L2 (vs. L1) participants relied more on word order overall. In response to noncanonical clauses presented with incongruent visual scenes, sensitivity to case predicted the size of incongruence effects better than L1-L2 grouping. These results suggest that the individual’s ability to exploit specific cues might predict their weighting.
Sensitivity to case was stable throughout the lifespan, while visual effects increased with increasing age and were modulated by individual interference-inhibition levels. Thus, age-related changes in comprehension may stem from stronger reliance on visually (vs. linguistically) conveyed meaning.
These patterns represent evidence for a recent-role preference – i.e., a tendency to re-assign visually conveyed thematic roles to the same referents in temporally coordinated utterances. The findings (i) extend the generalizability of CIA predictions across stimuli, tasks, populations, and measures of interest, (ii) contribute to specifying the outcomes and mechanisms of detecting and indexing incongruent representations within the CIA, and (iii) speak to current efforts to understand the sources of variability in sentence comprehension.
N2  - Diese Dissertation untersucht die Integration inkongruenter visueller Szenen- und morphologisch-kasusbezogener Informationen ("Hinweise") beim Aufbau thematischer Rollenrepräsentationen gesprochener Relativsätze auf Deutsch.
Das Coordinated Interplay Account (CIA) beschreibt einen Mechanismus in zwei Schritten zur Unterstützung der visuell-linguistischen Integration, der die wechselseitige Beeinflussung visueller und sprachlicher Verarbeitung adressiert (Knoeferle & Crocker, 2006, Cog Sci). Die Ergebnisse und Dynamiken der Integration inkongruenter thematischer Rollenrepräsentationen aus verschiedenen Quellen wurden jedoch kaum untersucht. Außerdem gibt es Hinweise darauf, dass sich sowohl Zweitsprachler (L2) als auch ältere Sprecher möglicherweise relativ stärker auf nicht-syntaktische Hinweise verlassen als Erstsprachler (L1)/jüngere Sprecher. Dennoch wurde die Rolle visueller Informationen für das Verständnis thematischer Rollen bei L2-Sprechern nicht gemessen und nur begrenzt über die gesamte Lebensspanne hinweg.
Thematisch eindeutige, kanonisch geordnete (subjektausgezogene) und nichtkanonisch geordnete (objektausgezogene) gesprochene Relativsätze auf Deutsch (siehe 1a-b) wurden isoliert und zusammen mit visuellen Szenen präsentiert, die entweder dieselben (kongruente) oder entgegengesetzte (inkongruente) thematische Beziehungen wie der Satz vermittelten.

Die relative Beitrag jedes Hinweises zur thematischen Rollenrepräsentation wurde durch die Identifizierung des Agenten bewertet. Genauigkeits- und Latenzdaten wurden nach dem Satz von einer Stichprobe von L1- und L2-Sprechern (Zona & Felser, 2023) sowie von einer Stichprobe von L1-Sprechern über die Lebensspanne hinweg (Zona & Reifegerste, in Überprüfung) gesammelt. Darüber hinaus wurden die momentane Dynamik der Zuweisung thematischer Rollen mit Mausverfolgung in einer jungen L1-Stichprobe untersucht (Zona, in Überprüfung).
Die folgenden Fragen wurden adressiert: (1) Wie beeinflussen visuelle Szenen thematische Rollenrepräsentationen kanonischer und nichtkanonischer Sätze? (2) Wie variiert der Verlass auf visuelle Szenen, Kasus- und Wortstellungs-Hinweise bei L1- und L2-Sprechern? (3) Wie verändert sich der Verlass auf visuelle Szenen, Kasus- und Wortstellungs-Hinweise im Laufe des Lebens?
Die Ergebnisse zeigten zuverlässige Effekte der Inkongruenz visuell und sprachlich vermittelter thematischer Beziehungen auf thematische Rollenrepräsentationen. Inkongruente (vs. kongruente) Szenen führten zu langsameren und weniger genauen Reaktionen auf Agentenidentifikationsproben, die nach dem Satz präsentiert wurden. Der kürzlich inspizierte Agent wurde etwa 300 ms nach Beginn des Versuchs als der wahrscheinlichste Agent betrachtet, und die Übereinstimmung von visuellen Szenen und Wortstellung ermöglichte es den Verstehenden, thematische Rollen vorherzusagen.
L2-Teilnehmer (vs. L1) verließen sich insgesamt stärker auf die Wortstellung. Auf nichtkanonische Klauseln, die mit inkongruenten visuellen Szenen präsentiert wurden, sagte die Sensibilität für den Kasus die Größe der Inkongruenzeffekte besser vorher als die Einteilung in L1-L2. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Fähigkeit des Einzelnen, bestimmte Hinweise auszunutzen, ihr Gewicht vorhersagen könnte.
Die Sensibilität für den Kasus blieb über die Lebensspanne hinweg stabil, während sich visuelle Effekte mit zunehmendem Alter verstärkten und durch individuelle Interferenz-Hemmungslevel moduliert wurden. Somit können altersbedingte Veränderungen im Verständnis von einer stärkeren Abhängigkeit von visuell (vs. sprachlich) vermittelter Bedeutung herrühren.
Diese Muster stellen einen Beleg für eine Präferenz für kürzlich eingeführte Rollen dar - d. h. eine Tendenz, visuell vermittelte thematische Rollen den gleichen Referenten in zeitlich koordinierten Äußerungen neu zuzuweisen. Die Ergebnisse (i) erweitern die Verallgemeinerbarkeit der Vorhersagen des CIAs über Stimuli, Aufgaben, Populationen und Interessenmaße hinweg, (ii) tragen zur Spezifizierung der Ergebnisse und Mechanismen bei der Erkennung und Indizierung inkongruenter Repräsentationen innerhalb des CIAs bei und (iii) sprechen aktuelle Bemühungen an, die Quellen der Variabilität im Satzverständnis zu verstehen.
KW  - spoken sentence comprehension
KW  - visuo-linguistic integration
KW  - thematic-role assignment
KW  - Sprachverständnis
KW  - Zuweisung thematischer Rollen
KW  - visuell-linguistische Integration
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-631857
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TY  - THES
A1  - Zhou, Xiangqian
T1  - Modeling of spatially distributed nitrate transport to investigate the effects of drought and river restoration in the Bode catchment, Central Germany
N2  - The European Water Framework Directive (WFD) has identified river morphological alteration and diffuse pollution as the two main pressures affecting water bodies in Europe at the catchment scale. Consequently, river restoration has become a priority to achieve the WFD's objective of good ecological status. However, little is known about the effects of stream morphological changes, such as re-meandering, on in-stream nitrate retention at the river network scale. Therefore, catchment nitrate modeling is necessary to guide the implementation of spatially targeted and cost-effective mitigation measures. Meanwhile, Germany, like many other regions in central Europe, has experienced consecutive summer droughts from 2015-2018, resulting in significant changes in river nitrate concentrations in various catchments. However, the mechanistic exploration of catchment nitrate responses to changing weather conditions is still lacking. 
Firstly, a fully distributed, process-based catchment Nitrate model (mHM-Nitrate) was used, which was properly calibrated and comprehensively evaluated at numerous spatially distributed nitrate sampling locations. Three calibration schemes were designed, taking into account land use, stream order, and mean nitrate concentrations, and they varied in spatial coverage but used data from the same period (2011–2019). The model performance for discharge was similar among the three schemes, with Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) scores ranging from 0.88 to 0.92. However, for nitrate concentrations, scheme 2 outperformed schemes 1 and 3 when compared to observed data from eight gauging stations. This was likely because scheme 2 incorporated a diverse range of data, including low discharge values and nitrate concentrations, and thus provided a better representation of within-catchment heterogenous. Therefore, the study suggests that strategically selecting gauging stations that reflect the full range of within-catchment heterogeneity is more important for calibration than simply increasing the number of stations.
Secondly, the mHM-Nitrate model was used to reveal the causal relations between sequential droughts and nitrate concentration in the Bode catchment (3200 km2) in central Germany, where stream nitrate concentrations exhibited contrasting trends from upstream to downstream reaches. The model was evaluated using data from six gauging stations, reflecting different levels of runoff components and their associated nitrate-mixing from upstream to downstream. Results indicated that the mHM-Nitrate model reproduced dynamics of daily discharge and nitrate concentration well, with Nash-Sutcliffe Efficiency ≥ 0.73 for discharge and Kling-Gupta Efficiency ≥ 0.50 for nitrate concentration at most stations. Particularly, the spatially contrasting trends of nitrate concentration were successfully captured by the model. The decrease of nitrate concentration in the lowland area in drought years (2015-2018) was presumably due to (1) limited terrestrial export loading (ca. 40% lower than that of normal years 2004-2014), and (2) increased in-stream retention efficiency (20% higher in summer within the whole river network). From a mechanistic modelling perspective, this study provided insights into spatially heterogeneous flow and nitrate dynamics and effects of sequential droughts, which shed light on water-quality responses to future climate change, as droughts are projected to be more frequent.
Thirdly, this study investigated the effects of stream restoration via re-meandering on in-stream nitrate retention at network-scale in the well-monitored Bode catchment. The mHM-Nitrate model showed good performance in reproducing daily discharge and nitrate concentrations, with median Kling-Gupta values of 0.78 and 0.74, respectively. The mean and standard deviation of gross nitrate retention efficiency, which accounted for both denitrification and assimilatory uptake, were 5.1 ± 0.61% and 74.7 ± 23.2% in winter and summer, respectively, within the stream network. The study found that in the summer, denitrification rates were about two times higher in lowland sub-catchments dominated by agricultural lands than in mountainous sub-catchments dominated by forested areas, with median ± SD of 204 ± 22.6 and 102 ± 22.1 mg N m-2 d-1, respectively. Similarly, assimilatory uptake rates were approximately five times higher in streams surrounded by lowland agricultural areas than in those in higher-elevation, forested areas, with median ± SD of 200 ± 27.1 and 39.1 ± 8.7 mg N m-2 d-1, respectively. Therefore, restoration strategies targeting lowland agricultural areas may have greater potential for increasing nitrate retention. The study also found that restoring stream sinuosity could increase net nitrate retention efficiency by up to 25.4 ± 5.3%, with greater effects seen in small streams. These results suggest that restoration efforts should consider augmenting stream sinuosity to increase nitrate retention and decrease nitrate concentrations at the catchment scale.
N2  - Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie hat die morphologischen Veränderungen der Flüsse und die diffuse Verschmutzung als die Hauptprobleme der Gewässer in Europa identifiziert. Um diese Probleme anzugehen, hat die Renaturierung von Fließgewässern  hohe Priorität. Es ist jedoch nur wenig darüber bekannt, wie sich Veränderungen der Flussform, wie z. B. die Re-Mäanderung, auf die Nitratrückhaltung im Fließgewässer auswirken. Deutschland hat in den letzten Jahren Dürreperioden erlebt, die zu Veränderungen der Nitratkonzentration in den Fließgewässern geführt haben. Es gibt jedoch nur wenig Erkenntnisse darüber, wie sich diese Dürreperioden auf die Nitratkonzentration auswirken. Zur Untersuchung dieser Einflüsse kann eine Modellierung des Nitrat-Transports und -Rückhalts in Einzugsgebieten wichtige Hinweise zu wirksamen Reduzierungsmaßnahmen liefern.
In dieser Studie wurde ein prozessbasiertes hydrologisches Wasserqualitätsmodell (mHM-Nitrate) verwendet, um die Nitratdynamik im Einzugsgebiet der Bode (3200 km2) zu simulieren. Das Modell wurde anhand von Daten aus verschiedenen Teileinzugsgebieten kalibriert und bewertet. Es wurden drei Kalibrierungsvarianten entwickelt, die die Flächennutzung, die Ordnung der Fließgewässer und die mittleren Nitratkonzentrationen mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad berücksichtigten. Die Modellierungsgüte für den Abfluss war bei allen drei Kalibrierungsvarianten ähnlich, während sich bei den Nitratkonzentrationen deutliche Unterschiede ergaben. Die Studie zeigte, dass die Auswahl von Messstationen, die die charakteristischen Gebietseigenschaften widerspiegeln, für die Nitrat-Kalibrierung wichtiger ist als die reine Anzahl der Messstationen.
Das Modell wurde auch verwendet, um die Beziehung zwischen Dürreperioden und der Nitratdynamik im Bodegebiet zu untersuchen. Das Modell gab die Dynamik von Abfluss und Nitrat sehr gut wider und erfasste hierbei auch die räumlichen Unterschiede in den Nitratkonzentrationen sehr gut. Die Studie ergab, dass Dürreperioden zu niedrigeren Nitratkonzentrationen in den landwirtschaftlich genutzten Gebieten im Tiefland führten, was auf einen geringeren terrestrischen Export und einen erhöhten Rückhalt in den Fließgewässern zurückzuführen war. Die Untersuchung liefert Erkenntnisse über die Auswirkungen von Dürren auf den Nitrataustrag, was für das Verständnis der Auswirkungen des künftigen Klimawandels wichtig ist.
Darüber hinaus untersuchte die Studie die Auswirkungen der Renaturierung von Fließgewässern, insbesondere der Re-Mäanderung, auf die Nitratrückhaltung im Fließgewässernetz. Die Untersuchung zeigte, dass der gewässerinterne Nitratrückhalt in landwirtschaftlichen Tieflandgebieten höher war als in bewaldeten Gebieten. Die Wiederherstellung natürlich meandrierender  Fließgewässer erhöhte die Nitratretention und verringerte die Nitratkonzentration im Fließgewässer, insbesondere in kleinen Bächen in landwirtschaftlichen Gebieten. Dies deutet darauf hin, dass bei Sanierungsmaßnahmen die Erhöhung der Gewässersinuosität berücksichtigt werden sollte, um den Nitratrückhalt und die Wasserqualität insbesondere in den Teiflandgebieten zu erhöhen.
KW  - multi-site calibration
KW  - spatiotemporal validation
KW  - uncertainty
KW  - parameter transferability
KW  - drought
KW  - catchment hydrology Water quality model
KW  - river restoration
KW  - stream sinuosity
KW  - mHM-Nitrate model
KW  - stream denitrification
KW  - assimilatory uptake
KW  - Kalibrierung an mehreren Standorten
KW  - räumlich-zeitliche Validierung
KW  - Ungewissheit
KW  - Übertragbarkeit der Parameter
KW  - Dürre
KW  - Einzugsgebietshydrologie Wasserqualitätsmodell
KW  - Restaurierung von Flüssen
KW  - Strömungsneigung
KW  - mHM-Nitrat-Modell
KW  - Bachdenitrifikation
KW  - assimilatorische Aufnahme
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-621059
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TY  - THES
A1  - Windirsch-Woiwode, Torben
T1  - Permafrost carbon stabilisation by recreating a herbivore-driven ecosystem
T1  - Stabilisierung von Permafrostkohlenstoff durch die Wiedereinführung eines Herbivor-geprägten Ökosystems
N2  - With Arctic ground as a huge and temperature-sensitive carbon reservoir, maintaining low ground temperatures and frozen conditions to prevent further carbon emissions that contrib-ute to global climate warming is a key element in humankind’s fight to maintain habitable con-ditions on earth. Former studies showed that during the late Pleistocene, Arctic ground condi-tions were generally colder and more stable as the result of an ecosystem dominated by large herbivorous mammals and vast extents of graminoid vegetation – the mammoth steppe. Characterised by high plant productivity (grassland) and low ground insulation due to animal-caused compression and removal of snow, this ecosystem enabled deep permafrost aggrad-ation. Now, with tundra and shrub vegetation common in the terrestrial Arctic, these effects are not in place anymore. However, it appears to be possible to recreate this ecosystem local-ly by artificially increasing animal numbers, and hence keep Arctic ground cold to reduce or-ganic matter decomposition and carbon release into the atmosphere.
By measuring thaw depth, total organic carbon and total nitrogen content, stable carbon iso-tope ratio, radiocarbon age, n-alkane and alcohol characteristics and assessing dominant vegetation types along grazing intensity transects in two contrasting Arctic areas, it was found that recreating conditions locally, similar to the mammoth steppe, seems to be possible. For permafrost-affected soil, it was shown that intensive grazing in direct comparison to non-grazed areas reduces active layer depth and leads to higher TOC contents in the active layer soil. For soil only frozen on top in winter, an increase of TOC with grazing intensity could not be found, most likely because of confounding factors such as vertical water and carbon movement, which is not possible with an impermeable layer in permafrost. In both areas, high animal activity led to a vegetation transformation towards species-poor graminoid-dominated landscapes with less shrubs. Lipid biomarker analysis revealed that, even though the available organic material is different between the study areas, in both permafrost-affected and sea-sonally frozen soils the organic material in sites affected by high animal activity was less de-composed than under less intensive grazing pressure. In conclusion, high animal activity af-fects decomposition processes in Arctic soils and the ground thermal regime, visible from reduced active layer depth in permafrost areas. Therefore, grazing management might be utilised to locally stabilise permafrost and reduce Arctic carbon emissions in the future, but is likely not scalable to the entire permafrost region.
N2  - Mit dem arktischen Boden als riesigem und temperatursensiblen Kohlenstoffspeicher ist die Aufrechterhaltung niedriger Bodentemperaturen und gefrorener Bedingungen zur Verhinde-rung weiterer Kohlenstoffemissionen, die zum globalen Klimawandel beitragen, ein Schlüs-selelement im Kampf der Menschheit, die Erde weiterhin bewohnbar zu halten. Vorangehen-de Studien ergaben, dass die Bodenbedingungen in der Arktis während des späten Pleisto-zäns im Allgemeinen kälter und dadurch stabiler waren, als Ergebnis eines Ökosystems, das von großen pflanzenfressenden Säugetieren und weiten Flächen grasartiger Vegetation do-miniert wurde - der Mammutsteppe. Gekennzeichnet durch hohe Pflanzenproduktivität (Gras-land) und geringe Bodenisolierung aufgrund von Kompression und Schneeräumung durch Tiere, ermöglichte dieses Ökosystem eine tiefreichende Entwicklung des Permafrosts. Heut-zutage, mit der vorherrschenden Tundra- und Strauchvegetation in der Arktis, sind diese Ef-fekte nicht mehr präsent. Es scheint aber möglich, dieses Ökosystem lokal durch künstliche Erhöhung der Tierbestände nachzubilden und somit den arktischen Boden kühl zu halten, um den Abbau von organischem Material und die Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre zu verringern.
Durch Messungen der Auftautiefe, des Gesamtgehalts des organischen Kohlenstoffs und Stickstoffs, des stabilen Kohlenstoff-Isotopenverhältnisses, des Radiocarbonalters, der 
n-Alkan- und Alkoholcharakteristika sowie durch Bestimmung der vorherrschenden Vegetati-onstypen entlang von Beweidungsgradienten in zwei unterschiedlichen arktischen Gebieten habe ich festgestellt, dass die Schaffung ähnlicher Bedingungen wie in der Mammutsteppe möglich sein könnte. Für durch Permafrost beeinflusste Böden konnte ich zeigen, dass eine intensive Beweidung im direkten Vergleich mit unbeweideten Gebieten die Tiefe der Auftau-schicht verringert und zu höheren Gehalten an organischem Kohlenstoff im oberen Bodenbe-reich führt. Für im Winter nur oberflächlich gefrorene Böden konnte kein Anstieg des organi-schen Kohlenstoffgehalts mit zunehmender Beweidungsintensität festgestellt werden, höchstwahrscheinlich aufgrund von Störfaktoren wie vertikalen Wasser- und Kohlenstoffbe-wegungen, die nicht durch eine undurchlässige Schicht wie beim Permafrost begrenzt sind. In beiden Gebieten führte eine hohe Tieraktivität zu einer Umwandlung der Vegetation hin zu artenarmen, von Gräsern dominierten Landschaften mit weniger Sträuchern. Die Analyse von Lipid-Biomarkern ergab, dass das verfügbare organische Material zwar zwischen den Unter-suchungsgebieten unterschiedlich war, aber sowohl in Permafrostgebieten als auch in saiso-nal gefrorenen Böden in Bereichen mit hoher Tieraktivität weniger stark zersetzt war als unter geringerer Beweidungsintensität. Zusammenfassend beeinflusst eine hohe Tieraktivität die Zersetzungsvorgänge in arktischen Böden und das thermische Regime des Bodens, was sich in einer reduzierten Tiefe der Auftauschicht in Permafrostgebieten widerspiegelt. Daher könn-te das Beweidungsmanagement in Zukunft aktiv eingesetzt werden, um den Permafrost lokal zu stabilisieren und gefroren zu halten sowie die Kohlenstoffemissionen in der Arktis zu ver-ringern. Aufgrund der Größe der Fläche, die in der terrestrischen Arktis von Permafrost be-einflusst ist, wird ein solches Beweidungsmanagement aber nicht als Maßnahme auf die ge-samte Permafrostregion ausgedehnt werden können.
KW  - permafrost
KW  - carbon
KW  - climate change
KW  - grazing
KW  - Arctic
KW  - Arktis
KW  - Kohlenstoff
KW  - Klimawandel
KW  - Beweidung
KW  - Permafrost
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-624240
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TY  - THES
A1  - Vitagliano, Gerardo
T1  - Modeling the structure of tabular files for data preparation
T1  - Modellierung der Struktur von Tabellarische Dateien für die Datenaufbereitung
N2  - To manage tabular data files and leverage their content in a given downstream task, practitioners often design and execute complex transformation pipelines to prepare them. The complexity of such pipelines stems from different factors, including the nature of the preparation tasks, often exploratory or ad-hoc to specific datasets; the large repertory of tools, algorithms, and frameworks that practitioners need to master; and the volume, variety, and velocity of the files to be prepared. Metadata plays a fundamental role in reducing this complexity: characterizing a file assists end users in the design of data preprocessing pipelines, and furthermore paves the way for suggestion, automation, and optimization of data preparation tasks.
Previous research in the areas of data profiling, data integration, and data cleaning, has focused on extracting and characterizing metadata regarding the content of tabular data files, i.e., about the records and attributes of tables. Content metadata are useful for the latter stages of a preprocessing pipeline, e.g., error correction, duplicate detection, or value normalization, but they require a properly formed tabular input. Therefore, these metadata are not relevant for the early stages of a preparation pipeline, i.e., to correctly parse tables out of files. In this dissertation, we turn our focus to what we call the structure of a tabular data file, i.e., the set of characters within a file that do not represent data values but are required to parse and understand the content of the file. We provide three different approaches to represent file structure, an explicit representation based on context-free grammars; an implicit representation based on file-wise similarity; and a learned representation based on machine learning.
In our first contribution, we use the grammar-based representation to characterize a set of over 3000 real-world csv files and identify multiple structural issues that let files deviate from the csv standard, e.g., by having inconsistent delimiters or containing multiple tables. We leverage our learnings about real-world files and propose Pollock, a benchmark to test how well systems parse csv files that have a non-standard structure, without any previous preparation. We report on our experiments on using Pollock to evaluate the performance of 16 real-world data management systems.
Following, we characterize the structure of files implicitly, by defining a measure of structural similarity for file pairs. We design a novel algorithm to compute this measure, which is based on a graph representation of the files' content. We leverage this algorithm and propose Mondrian, a graphical system to assist users in identifying layout templates in a dataset, classes of files that have the same structure, and therefore can be prepared by applying the same preparation pipeline.
Finally, we introduce MaGRiTTE, a novel architecture that uses self-supervised learning to automatically learn structural representations of files in the form of vectorial embeddings at three different levels: cell level, row level, and file level. We experiment with the application of structural embeddings for several tasks, namely dialect detection, row classification, and data preparation efforts estimation.
Our experimental results show that structural metadata, either identified explicitly on parsing grammars, derived implicitly as file-wise similarity, or learned with the help of machine learning architectures, is fundamental to automate several tasks, to scale up preparation to large quantities of files, and to provide repeatable preparation pipelines.
N2  - Anwender müssen häufig komplexe Pipelines zur Aufbereitung von tabellarischen Dateien entwerfen, um diese verwalten und ihre Inhalte für nachgelagerte Aufgaben nutzen zu können. Die Komplexität solcher Pipelines ergibt sich aus verschiedenen Faktoren, u.a. (i) aus der Art der Aufbereitungsaufgaben, die oft explorativ oder ad hoc für bestimmte Datensätze durchgeführt werden, (ii) aus dem großen Repertoire an Werkzeugen, Algorithmen und Frameworks, die von den Anwendern beherrscht werden müssen, sowie (iii) aus der Menge, der Größe und der Verschiedenartigkeit der aufzubereitenden Dateien. Metadaten spielen eine grundlegende Rolle bei der Verringerung dieser Komplexität: Die Charakterisierung einer Datei hilft den Nutzern bei der Gestaltung von Datenaufbereitungs-Pipelines und ebnet darüber hinaus den Weg für Vorschläge, Automatisierung und Optimierung von Datenaufbereitungsaufgaben. Bisherige Forschungsarbeiten in den Bereichen Data Profiling, Datenintegration und Datenbereinigung konzentrierten sich auf die Extraktion und Charakterisierung von Metadaten über die Inhalte der tabellarischen Dateien, d.h. über die Datensätze und Attribute von Tabellen. Inhalts-basierte Metadaten sind für die letzten Phasen einer Aufbereitungspipeline nützlich, z.B. für die Fehlerkorrektur, die Erkennung von Duplikaten oder die Normalisierung von Werten, aber sie erfordern eine korrekt geformte tabellarische Eingabe. Daher sind diese Metadaten für die frühen Phasen einer Aufbereitungspipeline, d.h. für das korrekte Parsen von Tabellen aus Dateien, nicht relevant. In dieser Dissertation konzentrieren wir uns die Struktur einer tabellarischen Datei nennen, d.h. die Menge der Zeichen in einer Datei, die keine Datenwerte darstellen, aber erforderlich sind, um den Inhalt der Datei zu analysieren und zu verstehen. Wir stellen drei verschiedene Ansätze zur Darstellung der Dateistruktur vor: eine explizite Darstellung auf der Grundlage kontextfreier Grammatiken, eine implizite Darstellung auf der Grundlage von Dateiähnlichkeiten und eine erlernte Darstellung auf der Grundlage von maschinellem Lernen. In unserem ersten Ansatz verwenden wir die grammatikbasierte Darstellung, um eine Menge von über 3000 realen CSV-Dateien zu charakterisieren und mehrere strukturelle Probleme zu identifizieren, die dazu führen, dass Dateien vom CSV-Standard abweichen, z.B. durch inkonsistente Begrenzungszeichen oder dem Enthalten mehrere Tabellen in einer einzelnen Datei. Wir nutzen unsere Erkenntnisse aus realen Dateien und schlagen Pollock vor, einen Benchmark, der testet, wie gut Systeme unaufbereitete CSV-Dateien parsen. Wir berichten über unsere Experimente zur Verwendung von Pollock, in denen wir die Leistung von 16 realen Datenverwaltungssystemen bewerten. Anschließend charakterisieren wir die Struktur von Dateien implizit, indem wir ein Maß für die strukturelle Ähnlichkeit von Dateipaaren definieren. Wir entwickeln einen neuartigen Algorithmus zur Berechnung dieses Maßes, der auf einer Graphen-basierten Darstellung des Dateiinhalts basiert. Wir nutzen diesen Algorithmus und schlagen Mondrian vor, ein grafisches System zur Unterstützung der Benutzer bei der Identifizierung von Layout Vorlagen in einem Datensatz, d.h. von Dateiklassen, die die gleiche Struktur aufweisen und daher mit der gleichen Pipeline aufbereitet werden können. Schließlich stellen wir MaGRiTTE vor, eine neuartige Architektur, die selbst- überwachtes Lernen verwendet, um automatisch strukturelle Darstellungen von Dateien in Form von vektoriellen Einbettungen auf drei verschiedenen Ebenen zu lernen: auf Zellebene, auf Zeilenebene und auf Dateiebene. Wir experimentieren mit der Anwendung von strukturellen Einbettungen für verschiedene Aufgaben, nämlich Dialekterkennung, Zeilenklassifizierung und der Schätzung des Aufwands für die Datenaufbereitung. Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen, dass strukturelle Metadaten, die entweder explizit mit Hilfe von Parsing-Grammatiken identifiziert, implizit als Dateiähnlichkeit abgeleitet oder mit Machine-Learning Architekturen erlernt werden, von grundlegender Bedeutung für die Automatisierung verschiedener Aufgaben, die Skalierung der Aufbereitung auf große Mengen von Dateien und die Bereitstellung wiederholbarer Aufbereitungspipelines sind.
KW  - data preparation
KW  - file structure
KW  - Datenaufbereitung
KW  - tabellarische Dateien
KW  - Dateistruktur
KW  - tabular data
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-624351
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TY  - THES
A1  - Sun, Bowen
T1  - Energy losses in low-offset organic solar cells
T1  - Energieverluste in organischen Solarzellen mit geringer Versetzung
BT  - from fundamental understanding to characterization considerations
BT  - von grundlegendem Verständnis bis zu Charakterisierungsüberlegungen
N2  - Organic solar cells (OSCs) represent a new generation of solar cells with a range of captivating attributes including low-cost, light-weight, aesthetically pleasing appearance, and flexibility. Different from traditional silicon solar cells, the photon-electron conversion in OSCs is usually accomplished in an active layer formed by blending two kinds of organic molecules (donor and acceptor) with different energy levels together.
The first part of this thesis focuses on a better understanding of the role of the energetic offset and each recombination channel on the performance of these low-offset OSCs. By combining advanced experimental techniques with optical and electrical simulation, the energetic offsets between CT and excitons, several important insights were achieved: 1. The short circuit current density and fill-factor of low-offset systems are largely determined by field-dependent charge generation in such low-offset OSCs. Interestingly, it is strongly evident that such field-dependent charge generation originates from a field-dependent exciton dissociation yield. 2. The reduced energetic offset was found to be accompanied by strongly enhanced bimolecular recombination coefficient, which cannot be explained solely by exciton repopulation from CT states. This implies the existence of another dark decay channel apart from CT. 
The second focus of the thesis was on the technical perspective. In this thesis, the influence of optical artifacts in differential absorption spectroscopy upon the change of sample configuration and active layer thickness was studied. It is exemplified and discussed thoroughly and systematically in terms of optical simulations and experiments, how optical artifacts originated from non-uniform carrier profile and interference can manipulate not only the measured spectra, but also the decay dynamics in various measurement conditions. In the end of this study, a generalized methodology based on an inverse optical transfer matrix formalism was provided to correct the spectra and decay dynamics manipulated by optical artifacts.
Overall, this thesis paves the way for a deeper understanding of the keys toward higher PCEs in low-offset OSC devices, from the perspectives of both device physics and characterization techniques.
N2  - Organische Solarzellen (OSZ) repräsentieren eine neue Generation von Solarzellen mit einer Vielzahl faszinierender Eigenschaften, darunter geringe Kosten, geringes Gewicht, ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild und Flexibilität. Im Gegensatz zu traditionellen Silizium-Solarzellen erfolgt die Umwandlung von Photonen in Elektronen in OSZ in der Regel in einer aktiven Schicht, die durch das Mischen von zwei Arten organischer Moleküle (Donator und Akzeptor) mit unterschiedlichen Energieniveaus gebildet wird.

Der erste Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf ein besseres Verständnis der Rolle des energetischen Versatzes und jedes Rekombinationskanals auf die Leistung dieser OSCs mit geringem Versatz. Durch die Kombination fortschrittlicher experimenteller Techniken mit optischer und elektrischer Simulation wurden wichtige Erkenntnisse über die energetischen Versätze zwischen CT und Exzitonen erlangt: 1. Die Stromdichte im Kurzschluss und der Füllfaktor von Systemen mit geringem Versatz werden weitgehend durch feldabhängige Ladungsgenerierung in solchen OSZ mit geringem Versatz bestimmt. Interessanterweise ist deutlich erkennbar, dass eine feldabhängige Ladungsgenerierung aus einer feldabhängigen Exzitonen-Dissociationsausbeute resultiert. 2. Der reduzierte energetische Versatz geht mit einem stark erhöhten bimolekularen Rekombinationskoeffizienten einher, der nicht allein durch die Wiederbevölkerung von Exzitonen aus CT-Zuständen erklärt werden kann. Dies deutet auf die Existenz eines anderen dunklen Zerfallsweges neben CT hin.

Der zweite Schwerpunkt der Arbeit lag auf der technischen Perspektive. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von optischen Artefakten in der differentiellen Absorptionsspektroskopie auf die Änderung der Probekonfiguration und der aktiven Schichtdicke untersucht. Es wird anhand optischer Simulationen und Experimente ausführlich und systematisch dargelegt und diskutiert, wie optische Artefakte, die durch ein nicht gleichmäßiges Ladungsprofil und Interferenzen verursacht werden, nicht nur die gemessenen Spektren, sondern auch die Zerfalldynamik in verschiedenen Messbedingungen manipulieren können. Am Ende dieser Studie wurde eine generalisierte Methodik auf Basis eines inversen optischen Übertragungsmatrixformalismus bereitgestellt, um die durch optische Artefakte manipulierten Spektren und Zerfalldynamiken zu korrigieren.

Insgesamt ebnet diese Arbeit den Weg für ein tieferes Verständnis der Schlüsselaspekte für höhere Wirkungsgrade in OSZ mit geringem Versatz, sowohl aus Sicht der Gerätephysik als auch der Charakterisierungstechniken.
KW  - organic solar cell
KW  - organische Solarzelle
KW  - non-fullerene acceptors
KW  - Nicht-Fulleren-Akzeptoren
KW  - charge generation
KW  - Ladungsgenerierung
KW  - exciton dissociation
KW  - Exziton-Dissoziation
KW  - cavity effects
KW  - Hohlraumeffekte
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-621430
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TY  - THES
A1  - Stange, Maike
T1  - A study on Coronin-A and Aip1 function in motility of Dictyostelium discoideum and on Aip1 interchangeability between Dictyostelium discoideum and Arabidopsis thaliana
T1  - Studie über die Funktion von Coronin-A und Aip1 bei der Motilität von Dictyostelium discoideum und zur Aip1-Austauschbarkeit zwischen Dictyostelium discoideum und Arabidopsis thaliana
N2  - Actin is one of the most highly conserved proteins in eukaryotes and distinct actin-related proteins with filament-forming properties are even found in prokaryotes. Due to these commonalities, actin-modulating proteins of many species share similar structural properties and proposed functions. The polymerization and depolymerization of actin are critical processes for a cell as they can contribute to shape changes to adapt to its environment and to move and distribute nutrients and cellular components within the cell. However, to what extent functions of actin-binding proteins are conserved between distantly related species, has only been addressed in a few cases. In this work, functions of Coronin-A (CorA) and Actin-interacting protein 1 (Aip1), two proteins involved in actin dynamics, were characterized. In addition, the interchangeability and function of Aip1 were investigated in two phylogenetically distant model organisms. The flowering plant Arabidopsis thaliana (encoding two homologs, AIP1-1 and AIP1-2) and in the amoeba Dictyostelium discoideum (encoding one homolog, DdAip1) were chosen because the functions of their actin cytoskeletons may differ in many aspects. Functional analyses between species were conducted for AIP1 homologs as flowering plants do not harbor a CorA gene. 
In the first part of the study, the effect of four different mutation methods on the function of Coronin-A protein and the resulting phenotype in D. discoideum was revealed in two genetic knockouts, one RNAi knockdown and a sudden loss-of-function mutant created by chemical-induced dislocation (CID). The advantages and disadvantages of the different mutation methods on the motility, appearance and development of the amoebae were investigated, and the results showed that not all observed properties were affected with the same intensity. Remarkably, a new combination of Selection-Linked Integration and CID could be established. 
In the second and third parts of the thesis, the exchange of Aip1 between plant and amoeba was carried out. For A. thaliana, the two homologs (AIP1-1 and AIP1-2) were analyzed for functionality as well as in D. discoideum. In the Aip1-deficient amoeba, rescue with AIP1-1 was more effective than with AIP1-2. The main results in the plant showed that in the aip1-2 mutant background, reintroduced AIP1-2 displayed the most efficient rescue and A. thaliana AIP1-1 rescued better than DdAip1. The choice of the tagging site was important for the function of Aip1 as steric hindrance is a problem. The DdAip1 was less effective when tagged at the C-terminus, while the plant AIP1s showed mixed results depending on the tag position. In conclusion, the foreign proteins partially rescued phenotypes of mutant plants and mutant amoebae, despite the organisms only being very distantly related in evolutionary terms.
N2  - Actin ist eines der am stärksten konservierten Proteine in Eukaryoten und sogar Prokaryoten weisen Aktin-ähnliche Proteine mit filamentbildenden Eigenschaften auf. Aufgrund dieser Gemeinsamkeiten teilen Aktin-modulierte Proteine vieler Arten ähnliche strukturelle Eigenschaften und vermutlich auch Funktionen. Die Polymerisierung und Depolymerisation von Aktin sind kritische Prozesse für eine Zelle, da sie zu Zellformänderungen beitragen können, um sich an die Umgebung anzupassen und Nährstoffe sowie zelluläre Komponenten innerhalb der Zelle zu bewegen und zu verteilen. Inwieweit die Funktionen von Aktin-bindenden Proteinen zwischen entfernt verwandten Arten funktionell konserviert sind, wurde jedoch nur in wenigen Fällen untersucht. In dieser Arbeit wurden Funktionen von Coronin-A (CorA) und Actin-interagierendem Protein 1 (AIP1), zweier an der Aktindynamik beteiligter Proteine, charakterisiert. Darüber hinaus wurde die Austauschbarkeit und Funktion von AIP1 in zwei phylogenetisch entfernten Modellorganismen untersucht. Die Blütenpflanze Arabidopsis thaliana (kodiert für zwei Homologe: AIP1-1 und AIP1-2) und die Amöbe Dictyostelium discoideum (kodiert für ein Homolog: DdAip1) wurden ausgewählt, weil die Funktionen ihrer Aktin-Zytoskelette in mehreren Aspekten verschieden sein könnten. Funktionelle Analysen zwischen Arten wurden für AIP1-Homologe durchgeführt, da Blütenpflanzen kein CorA Gen tragen. 
Im ersten Teil der Arbeit wurde die Wirkung von vier verschiedenen Mutationsmethoden auf die Funktion des CorA-Proteins und des resultierenden Phänotyps in D. discoideum in zwei genetischen Knockouts, einem RNAi Knockdown und einem durch chemisch induzierte Delokalisierung (CID) erzeugten Mutanten geprüft. Die Vor- und Nachteile der Methoden zur Motilität, des Aussehens und der Entwicklung der Amöben wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass nicht alle beobachteten Eigenschaften mit der gleichen Intensität beeinflusst wurden. Hierbei wurde eine neue Methodenkombination aus selektionsgebundener Integration und CID etabliert. 
Im zweiten und im dritten Teil der Arbeit wurde der Austausch von AIP1 zwischen Pflanze und Amöben durchgeführt. Die zwei A. thaliana-Homologe AIP1-1 und AIP1-2 wurden auf Funktionalität in D. discoideum geprüft. In Aip1-defizienten Amöben war die Rettung mit AIP1-1 effektiver als bei AIP1-2. Die Hauptergebnisse der Arbeit wiesen darauf hin, dass AIP1-2 im aip1.2-1 act7 Mutantenhintergrund die effizienteste Rettung zeigte, während A. thaliana AIP1-1 effizienter rettete als DdAip1. Die Auswahl der Tagging-Site war für die AIP1-Funktion bedeutend, da sterische Hinderung eine Rolle spielen könnte. DdAip1 war weniger effektiv, wenn es am C-Terminus fusioniert war, während die Proteinfusionen der A. thaliana AIP1s je nach Position der „tags“ unterschiedliche Ergebnisse zeigten. Zusammenfassend retteten die fremden Proteine teilweise Phänotypen von mutierten Pflanzen und mutierten Amöben, obwohl die Organismen evolutionär weit entfernt verwandt sind.
KW  - actin
KW  - cell motility
KW  - plant growth
KW  - selection-linked integration
KW  - chemically induced dislocation
KW  - interspecies interchange
KW  - Aktin
KW  - Zellmotilität
KW  - Pflanzenwachstum
KW  - Selection-Linked Integration
KW  - chemisch-induzierte Dislokation
KW  - Austausch zwischen zwei Spezies
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-628569
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TY  - THES
A1  - Stallasch, Sophie E.
T1  - Optimizing power analysis for randomized experiments: Design parameters for student achievement
N2  - Randomized trials (RTs) are promising methodological tools to inform evidence-based reform to enhance schooling. Establishing a robust knowledge base on how to promote student achievement requires sensitive RT designs demonstrating sufficient statistical power and precision to draw conclusive and correct inferences on the effectiveness of educational programs and innovations. Proper power analysis is therefore an integral component of any informative RT on student achievement. This venture critically hinges on the availability of reasonable input variance design parameters (and their inherent uncertainties) that optimally reflect the realities around the prospective RT—precisely, its target population and outcome, possibly applied covariates, the concrete design as well as the planned analysis. However, existing compilations in this vein show far-reaching shortcomings.
The overarching endeavor of the present doctoral thesis was to substantively expand available resources devoted to tweak the planning of RTs evaluating educational interventions. At the core of this thesis is a systematic analysis of design parameters for student achievement, generating reliable and versatile compendia and developing thorough guidance to support apt power analysis to design strong RTs. To this end, the thesis at hand bundles two complementary studies which capitalize on rich data of several national probability samples from major German longitudinal large-scale assessments.
Study I applied two- and three-level latent (covariate) modeling to analyze design parameters for a wide spectrum of mathematical-scientific, verbal, and domain-general achievement outcomes. Three vital covariate sets were covered comprising (a) pretests, (b) sociodemographic characteristics, and (c) their combination. The accumulated estimates were additionally summarized in terms of normative distributions.
Study II specified (manifest) single-, two-, and three-level models and referred to influential psychometric heuristics to analyze design parameters and develop concise selection guidelines for covariate (a) types of varying bandwidth-fidelity (domain-identical, cross-domain, fluid intelligence pretests; sociodemographic characteristics), (b) combinations quantifying incremental validities, and (c) time lags of 1- to 7-year-lagged pretests scrutinizing validity degradation. The estimates for various mathematical-scientific and verbal achievement outcomes were meta-analytically integrated and employed in precision simulations.
In doing so, Studies I and II addressed essential gaps identified in previous repertoires in six major dimensions: Taken together, this thesis accumulated novel design parameters and deliberate guidance for RT power analysis (1) tailored to four German student (sub)populations across the entire school career from Grade 1 to 12, (2) matched to 21 achievement (sub)domains, (3) adjusted for 11 covariate sets enriched by empirically supported guidelines, (4) adapted to six RT designs, (5) suitable for latent and manifest analysis models, (6) which were cataloged along with quantifications of their associated uncertainties. These resources are complemented by a plethora of illustrative application examples to gently direct psychological and educational researchers through pivotal steps in the process of RT design.
The striking heterogeneity of the design parameter estimates across all these dimensions constitutes the overall, joint key result of Studies I and II. Hence, this work convincingly reinforces calls for a close match between design parameters and the specific peculiarities of the target RT’s research context. 
All in all, the present doctoral thesis offers a—so far unique—nuanced and extensive toolkit to optimize power analysis for sound RTs on student achievement in the German (and similar) school context. It is of utmost importance that research does not tire to spawn robust evidence on what actually works to improve schooling. With this in mind, I hope that the emerging compendia and guidance contribute to the quality and rigor of our randomized experiments in psychology and education.
KW  - covariate selection
KW  - design parameters
KW  - explained variance
KW  - hybrid Bayesian-classical precision simulations
KW  - intraclass correlation
KW  - individual participant data meta-analysis
KW  - individually, multisite, and cluster randomized trials
KW  - large-scale assessment
KW  - multilevel (latent covariate) models
KW  - power analysis
KW  - student achievement
KW  - Kovariatenwahl
KW  - Designparameter
KW  - erklärte Varianz
KW  - hybride Bayesianisch-klassische Simulationen der Schätzgenauigkeit
KW  - Individual Participant Data Metaanalyse
KW  - individuell-, block- und cluster-randomisierte Studien
KW  - Intraklassenkorrelation
KW  - Large-Scale Assessment
KW  - (latente) Mehrebenen-(Kovariaten-)Modelle
KW  - Poweranalyse
KW  - Schulleistung
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-629396
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TY  - THES
A1  - Siebler, Lara
T1  - Identifying novel regulators of heat stress memory in Arabidopsis thaliana
T1  - Identifikation neuer Regulatoren des Hitzestressgedächtnisses in Arabidopsis thaliana
N2  - Heat stress (HS) is a major abiotic stress that negatively affects plant growth and productivity. However, plants have developed various adaptive mechanisms to cope with HS, including the acquisition and maintenance of thermotolerance, which allows them to respond more effectively to subsequent stress episodes. HS memory includes type II transcriptional memory which is characterized by enhanced re-induction of a subset of HS memory genes upon recurrent HS. In this study, new regulators of HS memory in A. thaliana were identified through the characterization of rein mutants.
The rein1 mutant carries a premature stop in CYCLIN-DEPENDENT-KINASE 8 (CDK8) which is part of the cyclin kinase module of the Mediator complex. Rein1 seedlings show impaired type II transcriptional memory in multiple heat-responsive genes upon re-exposure to HS. Additionally, the mutants exhibit a significant deficiency in HS memory at the physiological level. Interaction studies conducted in this work indicate that CDK8 associates with the memory HEAT SHOCK FACTORs HSAF2 and HSFA3. The results suggest that CDK8 plays a crucial role in HS memory in plants together with other memory HSFs, which may be potential targets of the CDK8 kinase function. Understanding the role and interaction network of the Mediator complex during HS-induced transcriptional memory will be an exciting aspect of future HS memory research. 
The second characterized mutant, rein2, was selected based on its strongly impaired pAPX2::LUC re-induction phenotype. In gene expression analysis, the mutant revealed additional defects in the initial induction of HS memory genes. Along with this observation, basal thermotolerance was impaired similarly as HS memory at the physiological level in rein2. Sequencing of backcrossed bulk segregants with subsequent fine mapping narrowed the location of REIN2 to a 1 Mb region on chromosome 1. This interval contains the At1g65440 gene, which encodes the histone chaperone SPT6L. SPT6L interacts with chromatin remodelers and bridges them to the transcription machinery to regulate nucleosome and Pol II occupancy around the transcriptional start site. The EMS-induced missense mutation in SPT6L may cause altered HS-induced gene expression in rein2, possibly triggered by changes in the chromatin environment resulting from altered histone chaperone function.
Expanding research on screen-derived factors that modify type II transcriptional memory has the potential to enhance our understanding of HS memory in plants. Discovering connections between previously identified memory factors will help to elucidate the underlying network of HS memory. This knowledge can initiate new approaches to improve heat resilience in crops.
N2  - Hitzestress ist ein abiotischer Stressfaktor, der Pflanzenwachstum und Ertragsfähigkeit negativ beeinflusst. Pflanzen haben Anpassungsmechanismen entwickelt, einschließlich des Erwerbs und der Aufrechterhaltung von Thermotoleranz, die es ihnen ermöglichen auf wiederholte Stressereignisse effektiver zu reagieren. Das Hitzestress-Gedächtnis umfasst unter anderem verstärkte Re-Induktion von Gedächtnisgenen nach wiederholter Exposition (Typ II). In dieser Arbeit wurden anhand der Charakterisierung von Re-Induktionsmutanten (rein Mutanten) neue Regulatoren des Typ II Hitzestress-Gedächtnisses in A. thaliana identifiziert.
Die rein1 Mutante weist ein vorzeitiges Stoppcodon in CDK8 auf, einer Untereinheit im Kinasemodul des Mediator Komplexes. Rein1 Keimlinge zeigen ein beeinträchtigtes Hitzstress-Transkriptionsgedächtnis, sowie Defekte in der Aufrechterhaltung der Thermotoleranz auf physiologischer Ebene. Mittels Interaktionsstudien konnte gezeigt werden, dass CDK8 mit den im Hitzestress-Gedächtnis fungierenden Hitzeschockfaktoren HSAF2 und HSFA3 interagiert. Die Ergebnisse legen nahe, dass CDK8 zusammen mit HSFs eine Rolle bei der Aufrechterhaltung des Hitzestress-Gedächtnisses spielt, wobei letztere potenzielle Ziele der Kinasefunktion von CDK8 darstellen. Die Rolle und das Interaktionsnetzwerk des Mediatorkomplexes während der durch Hitzstress-induzierten transkriptionellen Gedächtnis-bildung und Aufrechterhaltung ist ein aufregender Aspekt zukünftiger Forschung.
Die zweite rein Mutante (rein2) wurde aufgrund einer stark beeinträchtigten transkriptionellen Re-Induktion nach wiederholtem Hitzestress für weitere Charakterisierungen ausgewählt. Dabei wurden zusätzliche Defekte in der initialen Induktion von Hitzestress-Gedächtnisgenen festgestellt. Die basale Thermotoleranz in rein2 war in ähnlicher Weise beeinträchtigt wie das Hitzestress-Gedächtnis. Die Position von REIN2 wurde mithilfe von Sequenzierung und Feinkartierung auf eine 1 Mb große Region auf Chromosom 1 eingegrenzt. Dieses Intervall enthält das Gen At1g65440, das für Histon-Chaperon SPT6L kodiert. Die Missense-Mutation in SPT6L könnte die Ursache für das veränderte Hitzestress-induzierte Transkriptionsmuster in rein2 sein, möglicherweise aufgrund von einer abweichenden Chaperonfunktion und folglich Veränderung in der Chromatinumgebung.
Die Ausweitung der Forschung zu den in diesem Screening ermittelten Faktoren, die das Typ II Transkriptionsgedächtnis beeinflussen, hat das Potenzial, unser derzeitiges Verständnis des Hitzestress-Gedächtnisses in Pflanzen zu verbessern und Verbindungen zwischen zuvor entdeckten Gedächtnisregulatoren herzustellen. Dieses Wissen kann dazu beitragen neue Ansätze zur Verbesserung der Hitzeresilienz bei Nutzpflanzen anzustoßen.
KW  - epigenetics
KW  - heat stress
KW  - molecular biology
KW  - genetic screen
KW  - Epigenetik
KW  - Hitzestress
KW  - Molekularbiologie
KW  - genetischer Screen
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-634477
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TY  - THES
A1  - Shipova, Evgeniya
T1  - Formal analysis of èto-clefts in Russian: syntax and semantics
T1  - Formale Analyse von èto-Clefts im Russischen: Syntax und Semantik
N2  - Èto-clefts are Russian focus constructions with the demonstrative pronoun èto ‘this’ at the beginning: “Èto Mark vyigral gonku” (“It was Mark who won the race”). They are often being compared with English it-clefts, German es-clefts, as well as the corresponding focus-background structures in other languages.
In terms of semantics, èto-clefts have two important properties which are cross-linguistically typical for clefts: existence presupposition (“Someone won the race”) and exhaustivity (“Nobody except Mark won the race”). However, the exhaustivity effects are not as strong as exhaustivity effects in structures with the exclusive only and require more research.
At the same time, the question if the syntactic structure of èto-clefts matches the biclausal structure of English and German clefts, remains open. There are arguments in favor of biclausality, as well as monoclausality. Besides, there is no consistency regarding the status of èto itself.
Finally, the information structure of èto-clefts has remained underexplored in the existing literature.
This research investigates the information-structural, syntactic, and semantic properties of Russian clefts, both theoretically (supported by examples from Russian text corpora and judgments from native speakers) and experimentally. It is determined which desired changes in the information structure motivate native speakers to choose an èto-cleft and not the canonical structure or other focus realization tools. Novel syntactic tests are conducted to find evidence for bi-/monoclausality of èto-clefts, as well as for base-generation or movement of the cleft pivot. It is hypothesized that èto has a certain important function in clefts, and its status is investigated. Finally, new experiments on the nature of exhaustivity in èto-clefts are conducted. They allow for direct cross-linguistic comparison, using an incremental-information paradigm with truth-value judgments.
In terms of information structure, this research makes a new proposal that presents èto-clefts as structures with an inherent focus-background bipartitioning. Even though èto-clefts are used in typical focus contexts, evidence was found that èto-clefts (as well as Russian thetic clefts) allow for both new information focus and contrastive focus. Èto-clefts are pragmatically acceptable when a singleton answer to the implied question is expected (e.g. “It was Mark who won the race” but not “It was Mark who came to the party”). Importantly, èto in Russian clefts is neither dummy, nor redundant, but is a topic expression; conveys familiarity which triggers existence presupposition; refers to an instantiated event, or a known/perceivable situation; finally, èto plays an important role in the spoken language as a tool for speech coherency and a focus marker.
In terms of syntax, this research makes a new monoclausal proposal and shows evidence that the cleft pivot undergoes movement to the left peripheral position. Èto is proposed to be TopP.
Finally, in terms of semantics, a novel cross-linguistic evaluation of Russian clefts is made. Experiments show that the exhaustivity inference in èto-clefts is not robust. Participants used different strategies in resolving exhaustivity, falling into 2 groups: one group considered èto-clefts exhaustive, while another group considered them non-exhaustive. Hence, there is evidence for the pragmatic nature of exhaustivity in èto-clefts. The experimental results for èto-clefts are similar to the experimental results for clefts in German, French and Akan. It is concluded that speakers use different tools available in their languages to produce structures with similar interpretive properties.
N2  - Èto-Clefts (Spaltsätze) sind russische Fokuskonstruktionen mit dem Demonstrativpronomen èto 'dies' am Anfang: “Èto Mark vyigral gonku” ("Es war Mark, der das Rennen gewonnen hat"). Sie werden oft mit englischen it-Clefts, deutschen es-Clefts sowie den entsprechenden Fokus-Hintergrund-Strukturen in anderen Sprachen verglichen. 
In semantischer Hinsicht haben èto-Clefts zwei wichtige Eigenschaften, die für Clefts typisch sind: Existenzpräsupposition ("Jemand hat das Rennen gewonnen") und Exhaustivität ("Niemand außer Mark hat das Rennen gewonnen"). Die Exhaustivitätseffekte sind jedoch nicht so stark wie die Exhaustivitätseffekte in Strukturen mit dem Exklusiven "only" ("nur") und erfordern weitere Forschung. 
Gleichzeitig bleibt die Frage offen, ob die syntaktische Struktur von èto-clefts der biklausalen Struktur von englischen und deutschen Clefts entspricht. Es gibt Argumente für Biklausalität sowie für Monoklausalität. Außerdem gibt es keine Einigung hinsichtlich des Status von èto selbst. Schließlich wurde die Informationsstruktur von èto-Clefts in der vorhandenen Literatur kaum erforscht. 
Diese Forschung untersucht die informationsstrukturellen, syntaktischen und semantischen Eigenschaften russischer Clefts sowohl theoretisch (gestützt auf Beispiele aus russischen Textkorpora und Schätzungen von Muttersprachlern) als auch experimentell. Es wird bestimmt, welche gewünschten Änderungen in der Informationsstruktur Muttersprachler dazu motivieren, eine èto-Cleft und nicht die kanonische Struktur oder andere Fokusrealisierungswerkzeuge zu wählen. Neue syntaktische Tests werden durchgeführt, um Hinweise auf die Biklausalität oder Monoklausalität von èto-Clefts sowie auf die Basisgenerierung oder Bewegung des Cleft-Pivots zu finden. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass èto eine bestimmte wichtige Funktion in Clefts hat, und sein Status wird untersucht. Schließlich werden neue Experimente zur Natur der Exhaustivität in èto-Clefts durchgeführt. Sie ermöglichen einen direkten sprachübergreifenden Vergleich unter Verwendung eines inkrementellen Informationsparadigmas mit Wahrheitswerturteilen. 
In Bezug auf die Informationsstruktur gibt diese Forschung eine neue Analyse, die èto-Clefts als Strukturen mit einer inhärenten Fokus-Hintergrund-Aufteilung präsentiert. Obwohl èto-Clefts in typischen Fokus-Kontexten verwendet werden, wurde es festgestellt, dass èto-Clefts (genauso wie russische thetische Clefts) sowohl Informationsfokus als auch kontrastiven Fokus ermöglichen. Èto-Clefts sind pragmatisch akzeptabel, wenn eine Einzelantwort auf die implizite Frage erwartet wird (z. B. "Es war Mark, der das Rennen gewonnen hat", aber nicht "Es war Mark, der zur Party kam"). Wichtig ist noch, dass èto in russischen Clefts weder einen Platzhalter noch leer ist, sondern ein Topikausdruck; èto zeigt Familiarität, die eine Existenzpräsupposition auslöst; èto bezieht sich auf ein konkretes Ereignis oder eine bekannte/wahrnehmbare Situation; schließlich spielt èto eine wichtige Rolle in der gesprochenen Sprache als Werkzeug für die Kohärenz und als Fokusmarker. 
In Bezug auf Syntax macht diese Forschung einen neuen Vorschlag für eine monoklasuale Struktur und zeigt Hinweise darauf, dass das Cleft-Pivot eine Bewegung in die linke periphere Position durchläuft. Èto wird als TopP analysiert. 
Schließlich wird in Bezug auf Semantik eine neuartige sprachübergreifende Bewertung russischer Clefts vorgenommen. Experimente zeigen, dass die Exhaustivitätsinferenz in èto-Clefts nicht robust ist. Die Teilnehmer verwendeten verschiedene Strategien zur Auflösung der Exhaustivität und fielen in 2 Gruppen: Eine Gruppe betrachtete èto-Clefts als exhaustiv, während eine andere Gruppe sie als nicht exhaustiv betrachtete. Daher gibt es Hinweise auf die pragmatische Natur der Exhaustivität in èto-Clefts. Die experimentellen Ergebnisse für èto-Clefts sind den experimentellen Ergebnissen für Clefts im Deutschen, Französischen und Akan sehr ähnlich. Es wird geschlossen, dass Sprecher verschiedene verfügbare Werkzeuge in ihren Sprachen verwenden, um Strukturen mit ähnlichen interpretativen Eigenschaften zu produzieren.
KW  - clefts
KW  - Russian
KW  - Spaltsätze
KW  - Russisch
KW  - exhaustivity
KW  - Exhaustivität
KW  - information structure
KW  - Informationsstruktur
KW  - focus
KW  - Fokus
KW  - biclausality
KW  - Biklausalität
KW  - familiarity
KW  - Familiarität
KW  - experimental studies
KW  - experimentelle Studien
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-630149
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TY  - THES
A1  - Shaw, Vasundhara
T1  - Cosmic-ray transport and signatures in their local environment
N2  - The origin and structure of magnetic fields in the Galaxy are largely unknown. What is known is that they are essential for several astrophysical processes, in particular the propagation of cosmic rays. Our ability to describe the propagation of cosmic rays through the Galaxy is severely limited by the lack of observational data needed to probe the structure of the Galactic magnetic field on many different length scales. This is particularly true for modelling the propagation of cosmic rays into the Galactic halo, where our knowledge of the magnetic field is particularly poor.
In the last decade, observations of the Galactic halo in different frequency regimes have revealed the existence of out-of-plane bubble emission in the Galactic halo. In gamma rays these bubbles have been termed Fermi bubbles with a radial extent of ≈ 3 kpc and an azimuthal height of ≈ 6 kpc. The radio counterparts of the Fermi bubbles were seen by both the S-PASS telescopes and the Planck satellite, and showed a clear spatial overlap. The X-ray counterparts of the Fermi bubbles were named eROSITA bubbles after the eROSITA satellite, with a radial width of ≈ 7 kpc and an azimuthal height of ≈ 14 kpc. Taken together, these observations suggest the presence of large extended Galactic Halo Bubbles (GHB) and have stimulated interest in exploring the less explored Galactic halo.
In this thesis, a new toy model (GHB model) for the magnetic field and non-thermal electron distribution in the Galactic halo has been proposed. The new toy model has been used to produce polarised synchrotron emission sky maps. Chi-square analysis was used to compare the synthetic skymaps with the Planck 30 GHz polarised skymaps. The obtained constraints on the strength and azimuthal height were found to be in agreement with the S-PASS radio observations.
The upper, lower and best-fit values obtained from the above chi-squared analysis were used to generate three separate toy models. These three models were used to propagate ultra-high energy cosmic rays. This study was carried out for two potential sources, Centaurus A and NGC 253, to produce magnification maps and arrival direction skymaps. The simulated arrival direction skymaps were found to be consistent with the hotspots of Centaurus A and NGC 253 as seen in the observed arrival direction skymaps provided by the Pierre Auger Observatory (PAO).
The turbulent magnetic field component of the GHB model was also used to investigate the extragalactic dipole suppression seen by PAO. UHECRs with an extragalactic dipole were forward-tracked through the turbulent GHB model at different field strengths. The suppression in the dipole due to the varying diffusion coefficient from the simulations was noted. The results could also be compared with an analytical analogy of electrostatics. The simulations of the extragalactic dipole suppression were in agreement with similar studies carried out for galactic cosmic rays.
N2  - Unsere Galaxie wird ständig von hochenergetischen geladenen Teilchen unterschiedlicher Energie bombardiert, die als kosmische Strahlung bezeichnet werden und deren Ursprung nicht bekannt ist. Satelliten- und erdgestützte Messungen haben bisher ergeben, dass es in unserer Galaxie Beschleuniger für kosmische Strahlung gibt, z. B. die Überreste explodierender Sterne (Supernova-Überreste), aber bei den höchsten kosmischen Strahlungsenergien bleiben die Quellen ein Rätsel. Fortschritte zu erzielen ist eine Herausforderung, auch weil die kosmische Strahlung durch Magnetfelder abgelenkt wird, was bedeutet, dass die beobachtete Richtung mit der Richtung der Quelle übereinstimmen kann oder auch nicht. Unsere Galaxie weist starke Magnetfelder auf, deren Beschaffenheit noch nicht gut verstanden ist, insbesondere in der Komponente außerhalb der Scheibe (dem galaktischen Halo). Darüber hinaus haben Beobachtungen in den letzten zehn Jahren blasenartige Strukturen im galaktischen Halo mit enormen Gesamtenergien aufgedeckt, die auch als galaktische Halo-Blasen bezeichnet werden. All dies motiviert uns, den galaktischen Halo zu untersuchen.

In meiner Doktorarbeit schlagen wir ein neues, vereinfachtes Magnetfeldmodell für galaktische Halo-Blasen vor. Das Modell umfasst sowohl strukturierte als auch turbulente Komponenten des Magnetfelds. Das vereinfachte Modell wurde mit Beobachtungsdaten verglichen, um den am besten passenden Parametersatz zusammen mit den Unsicherheiten zu erhalten.

Ich untersuchte die Propagation der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung durch das vereinfachte Modell und untersuchte dessen Auswirkungen auf die Ankunftsrichtungen der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung für zwei potenzielle Quellen, Centaurus~A und NGC~253.

Außerdem habe ich sowohl numerisch als auch analytisch abgeschätzt, wie stark ein Dipol der extragalaktischen kosmischen Strahlung durch verschiedene Konfigurationen der turbulenten Magnetfelder des vereinfachten Modells unterdrückt wird.

Die Ergebnisse all dieser Arbeiten werden in dieser Arbeit im Detail vorgestellt.
KW  - galactic magnetic fields
KW  - synchrotron radiation
KW  - non-thermal radiation
KW  - ultra-high energy cosmic rays
KW  - cosmic ray propagation
KW  - Ausbreitung der kosmischen Strahlung
KW  - galaktische Magnetfelder
KW  - nicht-thermische Strahlung
KW  - Synchrotronstrahlung
KW  - ultrahochenergetische kosmische Strahlung
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-620198
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