TY  - BOOK
A1  - Bendel, Thomas
A1  - Hoeftmann, Hendrik
A1  - Niemann, Mario
A1  - Redel, Nadja
A1  - Veit, Sylvia
A1  - Wonka, Assol
T1  - Repräsentativstudie zum Drogenkonsum Potsdamer Jugendlicher 2002. - 2., verb. Aufl.
N2  - Die 'Repräsentativstudie zum Drogenkonsum Potsdamer Jugendlicher 2002' ist eine Querschnittsstudie. Es wurden Art und Umfang des Drogenkonsums der Jugendlichen im Alter von 14 bis 18 Jahren, die in der Stadt Potsdam zur Zeit der Befragung wohnhaft waren, untersucht, im besonderem die Lifetime-Prävalenz, das Erstkonsumalter, 12-Monatsprävalenz, Konsumort, sozialer Kontext, Probierbereitschaft, Informationsquellen, Konsumwirkung sowie Probleme mit dem Drogenkonsum etc. Insgesamt kamen 953 Fragebögen zur Auswertung. Die enthaltenen Interpretationen dienen der Stadt Potsdam für langfristige Maßnahmen, die Drogenhilfe zu planen und durchzuführen.
KW  - Drogenkonsum
KW  - Empirische Studie
KW  - Potsdam
KW  - Sucht
KW  - Jugendliche
KW  - Drugteam
KW  - Drogen
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-596
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fendt, Christian
T1  - Formation of astrophysical jets
N2  - populärwissenschaftlicher Abstract:  Astrophysikalische Jets sind hochkollimierte Plasmaströmungen hoher Geschwindigkeit. Sie werden als allgemeines Phänomen bei unterschiedlichsten astronomischen Quellen gefunden - bei Objekten die sich sowohl in der Grössenskala als auch im Energieumsatz um viele Grössenordnungen unterscheiden. Jets werden beobachtet bei jungen stellaren Objekten (etwa TTauri-Sternen oder eingebettete IR-Quellen), bei sogenannten Mikroquasaren und bei aktiven galaktischen Kernen (etwa Radiogalaxien oder Quasare).   So unterschiedlich die Jetquellen von ihrer Erscheinung sein mögen, zwei Tatsachen scheinen sie zu vereinen: Alle Jetquellen zeigen ebenfalls Hinweise auf die Existenz einer Akkretionsscheibe und von Magnetfeldern.   Damit sind die wichtigsten Punkte einer Theorie der Jetentstehung schon umrissen. Sie muss sowohl die komplexe Struktur der Jetquelle berücksichtigen - ein System bestehend aus einem Zentralobjekt, der es umgebenden Scheibe, und dem Jet - als auch die magnetohydrodynamische Wechselwirkung zwischen diesen Komponenten.   Die magnetohydrodynamischen Gleichungen für solch ein Problem sind derart kompliziert, dass sie meist nur numerisch, also nur mit dem Computer zu lösen sind. Zusätzlich sind viele vereinfachende Annahmen notwendig, da sonst auch der Computer überfordert waere. Im allgemeinen sind folgende Fragestellungen zu lösen:   - Die Frage, wie ein Scheibenwind langsamer Geschwindigkeit beschleunigt wird und in einen Jet kollimiert wird ("jet formation").  - Die Frage, wie ein Ausfluss aus der Akkretionsscheibe überhaupt entsteht, d.h. die Frage wie die akkretierende Materie der Scheibe in den Scheibenwind umgelenkt wird ("jet launching").  - Die Frage, wie und wo das Magnetfeld, das zur Jetentstehung notwendig scheint, erzeugt wird.  - Die Frage der Stabilität des asymptotischen Jets über weite Laengenskalen und die Rolle der Strahlungsprozesse.   Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die erste Frage. Der Versuch ihrer Beantwortung wird auf verschiedene Weise angestrebt. Zum einen durch Lösung der zeitunabhängigen Gleichungen, mit deren Hilfe das gesamte Jetentstehungsgebiet numerisch erfasst werden kann, zum anderen durch zeitabhängige Simulationen, die zwar nur einen Ausschnitt auflösen, dafür aber die zeitliche Entwicklung des Jets liefern koennen.   Es werden relativistische und nicht-relativistische Lösungen diskutiert, Jets, die einen magnetisierten Stern im Ursprung haben und solche, wo dort ein schwarzes Loch existiert. Insgeamt sind grundlegenden Resultate aber allgemein gültig. Sie bestätigen die Vorstellung der magnetohydrodynamischen Entstehung astrophysikalischer Jets aus Akkretionsscheiben.
N2  - Highly collimated, high velocity streams of hot plasma – the jets – are observed as a general phenomenon being found in a variety of astrophysical objects regarding their size and energy output. Known as jet sources are protostellar objects (T Tauri stars, embedded IR sources), galactic high energy sources ("microquasars"), and active galactic nuclei (extragalactic radio sources and quasars).  Within the last two decades our knowledge regarding the processes involved in astro-physical jet formation has condensed in a kind of standard model. This is the scenario of a magnetohydrodynamically accelerated and collimated jet stream launched from the innermost part of an accretion disk close to the central object. Traditionally, the problem of jet formation is divided in two categories. One is the question how to collimate and accelerate an uncollimated low velocity disk wind into a jet. The second is the question how to initiate that outflow from a disk, i.e. how to turn accretion of matter into an ejection as a disk wind. My own work is mainly related to the first question, the collimation and acceleration process.  Due to the complexity of both, the physical processes believed to be responsible for the jet launching and also the spatial configuration of the physical components of the jet source, the enigma of jet formation is not yet completely understood. On the theoretical side, there has been a substantial advancement during the last decade from purely station-ary models to time-dependent simulations lead by the vast increase of computer power. Observers, on the other hand, do not yet have the instruments at hand in order to spatially resolve observe the very jet origin.  It can be expected that also the next years will yield a substantial improvement on both tracks of astrophysical research. Three-dimensional magnetohydrodynamic simu-lations will improve our understanding regarding the jet-disk interrelation and the time-dependent character of jet formation, the generation of the magnetic field in the jet source, and the interaction of the jet with the ambient medium. Another step will be the combina-tion of radiation transfer computations and magnetohydrodynamic simulations providing a direct link to the observations. At the same time, a new generation of telescopes (VLT, NGST) in combination with new instrumental techniques (IR-interferometry) will lead to a "quantum leap" in jet observation, as the resolution will then be sufficient in order to zoom into the innermost region of jet formation.
T2  - Formation of astrophysical jets
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000733
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rosenblum, Michael
T1  - Phase synchronization of chaotic systems : from theory to experimental applications
N2  - In einem klassischen Kontext bedeutet Synchronisierung die Anpassung der Rhythmen von selbst-erregten periodischen Oszillatoren aufgrund ihrer schwachen Wechselwirkung.  Der Begriff der Synchronisierung geht auf den berühmten niederläandischen Wissenschaftler Christiaan Huygens im 17. Jahrhundert zurück, der über seine Beobachtungen mit Pendeluhren berichtete. Wenn zwei solche Uhren auf der selben Unterlage plaziert wurden, schwangen ihre Pendel in perfekter Übereinstimmung.  Mathematisch bedeutet das, daß infolge der Kopplung, die Uhren mit gleichen Frequenzen und engverwandten Phasen zu oszillieren begannen.  Als wahrscheinlich ältester beobachteter nichtlinearer Effekt wurde die Synchronisierung erst nach den Arbeiten von E. V. Appleton und B. Van der Pol gegen 1920 verstanden, die die Synchronisierung in Triodengeneratoren systematisch untersucht haben. Seitdem wurde die Theorie gut entwickelt, und hat viele Anwendungen gefunden.   Heutzutage weiss man, dass bestimmte, sogar ziemlich einfache, Systeme, ein chaotisches Verhalten ausüben können. Dies bedeutet, dass ihre Rhythmen unregelmäßig sind und nicht durch nur eine einzige Frequenz charakterisiert werden können.  Wie in der Habilitationsarbeit gezeigt wurde, kann man jedoch den Begriff der Phase und damit auch der Synchronisierung auf chaotische Systeme ausweiten. Wegen ihrer sehr schwachen Wechselwirkung treten Beziehungen zwischen den Phasen und den gemittelten Frequenzen auf und führen damit zur Übereinstimmung der immer noch unregelmäßigen Rhythmen. Dieser Effekt, sogenannter Phasensynchronisierung, konnte später in Laborexperimenten anderer wissenschaftlicher Gruppen bestätigt werden.   Das Verständnis der Synchronisierung unregelmäßiger Oszillatoren erlaubte es uns, wichtige Probleme der Datenanalyse zu untersuchen.  Ein Hauptbeispiel ist das Problem der Identifikation schwacher Wechselwirkungen zwischen Systemen, die nur eine passive Messung erlauben. Diese Situation trifft häufig in lebenden Systemen auf, wo Synchronisierungsphänomene auf jedem Niveau erscheinen - auf der Ebene von Zellen bis hin zu makroskopischen physiologischen Systemen; in normalen Zuständen und auch in Zuständen ernster Pathologie.  Mit unseren Methoden konnten wir eine Anpassung in den Rhythmen von Herz-Kreislauf und Atmungssystem in Menschen feststellen, wobei der Grad ihrer Interaktion mit der Reifung zunimmt. Weiterhin haben wir unsere Algorithmen benutzt, um die Gehirnaktivität von an Parkinson Erkrankten zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Kollaboration mit Neurowissenschaftlern zeigen, dass sich verschiedene Gehirnbereiche genau vor Beginn des pathologischen Zitterns synchronisieren. Außerdem gelang es uns, die für das Zittern verantwortliche Gehirnregion zu lokalisieren.
N2  - In a classical context, synchronization means adjustment of rhythms of self-sustained periodic oscillators due to their weak interaction. The history of synchronization goes back to the 17th century when the famous Dutch scientist Christiaan Huygens reported on his observation of synchronization of pendulum clocks: when two such clocks were put on a common support, their pendula moved in a perfect agreement. In rigorous terms, it means that due to coupling the clocks started to oscillate with identical frequencies and tightly related phases. Being, probably, the oldest scientifically studied nonlinear effect, synchronization was understood only in 1920-ies when E. V. Appleton and B. Van der Pol systematically - theoretically and experimentally - studied synchronization of triode generators. Since that the theory was well developed and found many applications.  Nowadays it is well-known that certain systems, even rather simple ones, can exhibit chaotic behaviour. It means that their rhythms are irregular, and cannot be characterized only by one frequency. However, as is shown in the Habilitation work, one can extend the notion of phase for systems of this class as well and observe their synchronization, i.e., agreement of their (still irregular!) rhythms: due to very weak interaction there appear relations between the phases and average frequencies. This effect, called phase synchronization, was later confirmed in laboratory experiments of other scientific groups.  Understanding of synchronization of irregular oscillators allowed us to address important problem of data analysis: how to reveal weak interaction between the systems if we cannot influence them, but can only passively observe, measuring some signals. This situation is very often encountered in biology, where synchronization phenomena appear on every level - from cells to macroscopic physiological systems; in normal states as well as in severe pathologies. With our methods we found that cardiovascular and respiratory systems in humans can adjust their rhythms; the strength of their interaction increases with maturation. Next, we used our algorithms to analyse brain activity of Parkinsonian patients. The results of this collaborative work with neuroscientists show that different brain areas synchronize just before the onset of pathological tremor. Morevoever, we succeeded in localization of brain areas responsible for tremor generation.
KW  - Chaotische Dynamik
KW  - Phase
KW  - Synchronization
KW  - Datenanalyse
KW  - Chaotic dynamics
KW  - phase
KW  - synchronization
KW  - data analysis
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000682
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zaks, Michael A.
T1  - Fractal Fourier spectra in dynamical systems
N2  - Eine klassische Art, die Dynamik nichtlinearer Systeme zu beschreiben, besteht in der Analyse ihrer Fourierspektren. Für periodische und quasiperiodische Prozesse besteht das Fourierspektrum nur aus diskreten Deltafunktionen. Das Spektrum einer chaotischen Bewegung ist hingegen durch das Vorhandensein einer stetigen Komponente gekennzeichnet. In der Arbeit geht es um einen eigenartigen, weder regulären noch vollständig chaotischen Zustand mit sogenanntem singulärstetigen Leistungsspektrum.  Unsere Analyse ergab verschiedene Fälle aus weit auseinanderliegenden Gebieten, in denen singulär stetige (fraktale) Spektren auftreten. Die Beispiele betreffen sowohl physikalische Prozesse, die auf iterierte diskrete Abbildungen oder gar symbolische Sequenzen reduzierbar sind, wie auch Prozesse, deren Beschreibung auf den gewöhnlichen oder partiellen Differentialgleichungen basiert.
N2  - One of the classical ways to describe the dynamics of nonlinear systems is to analyze theur Fourier spectra. For periodic and quasiperiodic processes the Fourier spectrum consists purely of discrete delta-functions. On the contrary, the spectrum of a chaotic motion is marked by the presence of the continuous component. In this work, we describe the peculiar, neither regular nor completely chaotic state with so called singular-continuous power spectrum.  Our investigations concern various cases from most different fields, where one meets the singular continuous (fractal) spectra. The examples include both the physical processes which can be reduced to iterated discrete mappings or even symbolic sequences, and the processes whose description is based on the ordinary or partial differential equations.
KW  - Nichtlineares dynamisches System / Harmonische Analyse / Fraktal
KW  - Dynamische Systeme
KW  - Leistungsspektrum
KW  - Autokorrelation
KW  - dynamical systems
KW  - power spectrum
KW  - autocorrelation
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000500
ER  - 
TY  - THES
A1  - Feldmeier, Achim
T1  - Hydrodynamics of astrophysical winds driven by scattering in spectral lines
N2  - Liniengetriebene Winde werden durch Impulsübertrag von Photonen auf ein Plasma bei Absorption oder Streuung in zahlreichen Spektrallinien beschleunigt. Dieser Prozess ist besonders effizient für ultraviolette Strahlung und Plasmatemperaturen zwischen 10^4 K und 10^5 K. Zu den astronomischen Objekten mit liniengetriebenen Winden gehören Sterne der Spektraltypen O, B und A, Wolf-Rayet-Sterne sowie Akkretionsscheiben verschiedenster Größenordnung, von Scheiben um junge Sterne und in kataklysmischen Veränderlichen bis zu Quasarscheiben. Es ist bislang nicht möglich, das vollständige Windproblem numerisch zu lösen, also die Hydrodynamik, den Strahlungstransport und das statistische Gleichgewicht dieser Strömungen gleichzeitig zu behandeln. Die Betonung liegt in dieser Arbeit auf der Windhydrodynamik, mit starken Vereinfachungen in den beiden anderen Gebieten.  Wegen persönlicher Beteiligung betrachte ich drei Themen im Detail.  1. Windinstabilität durch Dopplerde-shadowing des Gases. Die Instabilität bewirkt, dass Windgas in dichte Schalen komprimiert wird, die von starken Stoßfronten begrenzt sind. Schnelle Wolken entstehen im Raum zwischen den Schalen und stoßen mit diesen zusammen. Dies erzeugt Röntgenflashes, die die beobachtete Röntgenstrahlung heißer Sterne erklären können.  2. Wind runway durch radiative Wellen. Der runaway zeigt, warum beobachtete liniengetriebene Winde schnelle, kritische Lösungen anstelle von Brisenlösungen (oder shallow solutions) annehmen. Unter bestimmten Bedingungen stabilisiert der Wind sich auf masseüberladenen Lösungen, mit einem breiten, abbremsenden Bereich und Knicken im Geschwindigkeitsfeld.  3. Magnetische Winde von Akkretionsscheiben um Sterne oder in aktiven Galaxienzentren. Die Linienbeschleunigung wird hier durch die Zentrifugalkraft entlang korotierender poloidaler Magnetfelder und die Lorentzkraft aufgrund von Gradienten im toroidalen Feld unterstützt. Ein Wirbelblatt, das am inneren Scheibenrand beginnt, kann zu stark erhöhten Massenverlustraten führen.
N2  - Line driven winds are accelerated by the momentum transfer from photons to a plasma, by absorption and scattering in numerous spectral lines. Line driving is most efficient for ultraviolet radiation, and at plasma temperatures from 10^4 K to 10^5 K. Astronomical objects which show line driven winds include stars of spectral type O, B, and A, Wolf-Rayet stars, and accretion disks over a wide range of scales, from disks in young stellar objects and cataclysmic variables to quasar disks. It is not yet possible to solve the full wind problem numerically, and treat the combined hydrodynamics, radiative transfer, and statistical equilibrium of these flows. The emphasis in the present writing is on wind hydrodynamics, with severe simplifications in the other two areas.  I consider three topics in some detail, for reasons of personal involvement.  1. Wind instability, as caused by Doppler de-shadowing of gas parcels. The instability causes the wind gas to be compressed into dense shells enclosed by strong shocks. Fast clouds occur in the space between shells, and collide with the latter. This leads to X-ray flashes which may explain the observed X-ray emission from hot stars.  2. Wind runaway, as caused by a new type of radiative waves. The runaway may explain why observed line driven winds adopt fast, critical solutions instead of shallow (or breeze) solutions. Under certain conditions the wind settles on overloaded solutions, which show a broad deceleration region and kinks in their velocity law.  3. Magnetized winds, as launched from accretion disks around stars or in active galactic nuclei. Line driving is assisted by centrifugal forces along co-rotating poloidal magnetic field lines, and by Lorentz forces due to toroidal field gradients. A vortex sheet starting at the inner disk rim can lead to highly enhanced mass loss rates.
KW  - Hydrodynamik
KW  - Strahlungstransport
KW  - Sternwinde
KW  - Akkretionsscheiben
KW  - hydrodynamics
KW  - radiative transfer
KW  - stellar winds
KW  - accretion disks
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000388
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwarz, Ulrich Sebastian
T1  - Forces and elasticity in cell adhesion
T1  - -
N2  - Das Verhalten adhärenter Zellen hängt stark von den chemischen, topographischen und mechanischen Eigenschaften ihrer Umgebung ab. Experimentelle Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass adhärente Zellen aktiv die elastischen Eigenschaften ihrer Umgebung erkunden, indem sie an dieser ziehen. Der resultierende Kraftaufbau hängt von den elastischen Eigenschaften der Umgebung ab und wird an den Adhäsionskontakten in entsprechende biochemische Signale umgewandelt, die zelluläre Programme wie Wachstum, Differenzierung, programmierten Zelltod und Zellbewegung mitbestimmen. Im Allgemeinen sind Kräfte wichtige Einflussgrößen in biologischen Systemen. Weitere Beispiele dafür sind Hör- und Tastsinn, Wundheilung sowie die rollende Adhäsion von weißen Blutkörperchen auf den Wänden der Blutgefäße. In der Habilitationsschrift von Ulrich Schwarz werden mehrere theoretische Projekte vorgestellt, die die Rolle von Kräften und Elastizität in der Zelladhäsion untersuchen. (1) Es wurde eine neue Methode entwickelt, um die Kräfte auszurechnen, die Zellen an den Kontaktpunkten auf mikro-strukturierte elastische Substrate ausüben. Das Hauptergebnis ist, dass Zell-Matrix-Kontakte als Mechanosensoren funktionieren, an denen interne Kräfte in Proteinaggregation umgewandelt werden. (2) Eine Ein-Schritt-Master-Gleichung, die die stochastische Dynamik von Adhäsionsclustern als Funktion von Clustergröße, Rückbindungsrate und Kraft beschreibt, wurde sowohl analytisch als auch numerisch gelöst. Zudem wurde dieses Modell auf Zell-Matrix-Kontakte, dynamische Kraftspektroskopie sowie die rollende Adhäsion angewandt. (3) Im Rahmen der linearen Elastizitätstheorie und mit Hilfe des Konzepts der Kraftdipole wurde ein Modell formuliert und gelöst, das die Positionierung und Orientierung von Zellen in weicher Umgebung vorhersagt. Diese Vorhersagen sind in guter Übereinstimmung mit zahlreichen experimentellen Beobachtungen für Fibroblasten auf elastischen Substraten und in Kollagen-Gelen.
N2  - The behaviour of an adhering cell is strongly influenced by the chemical, topographical and mechanical properties of the surface it attaches to. During recent years, it has been found experimentally that adhering cells actively sense the elastic properties of their environment by pulling on it through numerous sites of adhesion. The resulting build-up of force at sites of adhesion depends on the elastic properties of the environment and is converted into corresponding biochemical signals, which can trigger cellular programmes like growth, differentiation, apoptosis, and migration. In general, force is an important regulator of biological systems, for example in hearing and touch, in wound healing, and in rolling adhesion of leukocytes on vessel walls. In the habilitation thesis by Ulrich Schwarz, several theoretical projects are presented which address the role of forces and elasticity in cell adhesion. (1) A new method has been developed for calculating cellular forces exerted at sites of focal adhesion on micro-patterned elastic substrates. The main result is that cell-matrix contacts function as mechanosensors, converting internal force into protein aggregation. (2) A one-step master equation for the stochastic dynamics of adhesion clusters as a function of cluster size, rebinding rate and force has been solved both analytically and numerically. Moreover this model has been applied to the regulation of cell-matrix contacts, to dynamic force spectroscopy, and to rolling adhesion. (3) Using linear elasticity theory and the concept of force dipoles, a model has been introduced and solved which predicts the positioning and orientation of mechanically active cells in soft material, in good agreement with experimental observations for fibroblasts on elastic substrates and in collagen gels.
T2  - Forces and elasticity in cell adhesion
KW  - Biophysik
KW  - Zelladhäsion
KW  - elastische Substrate
KW  - Elastizitätstheorie
KW  - Kraftdipole
KW  - stochastische Dynamik
KW  - Master-Gleichungen
KW  - rollende Adhäsion
KW  - dyna
KW  - biophysics
KW  - cell adhesion
KW  - elastic substrates
KW  - elasticity theory
KW  - force dipoles
KW  - stochastic dynamics
KW  - master equations
KW  - rolling adhesion
KW  - dynamic forc
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001343
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jäger, Norbert
T1  - Molekülmechanische und quantenchemische Berechnung der räumlichen und elektronischen Struktur von Vanadium(IV)- und Oxo-Rhenium(V)-Chelaten dreizähnig diacider Liganden
N2  - In dieser Arbeit wurden die Molekülstrukturen und die elektronischen Eigenschaften von Vanadium(IV)- und Oxo-Rhenium(V)-Chelaten mit einem kombinierten molekülmechanisch-quantenchemischen Ansatz untersucht, um sterische und elektronische Effekte der Komplexierung mit einem theoretischen Modell zu quantifizieren. Es konnte gezeigt werden, daß auf diese Weise detaillierte Aussagen zu den Bindungsverhältnissen der Metallchelate getroffen werden können. Die Berechnung der Molekülstrukturen gelingt mit exzellenter Übereinstimmung mit den Kristallstrukturen der Komplexe. Die molekülmechanischen Berechnungen erfolgen auf der Grundlage des Extensible Systematic Force Field ESFF und des Consistent Force Field 91 (CFF91). Dabei konnte die hohe Flexibilität und Zuverlässigkeit des regelbasierten ESFF für eine Vielzahl verschiedenster Metallchelate nachgewiesen werden. Aufgrund der mangelhaften Ergebnisse für trigonal-prismatische Komplexgeometrien mit dem ESFF wurden eine Anpassung des CFF91 für derartige Vanadiumkomplexe vorgenommen. Auf Grundlage von theoretischen Ergebnissen wurden die alternativen Strukturen von isoelektronischen Vanadiumkomplexen berechnet und in Übereinstimmung mit experimentellen Daten, theoretischen Modellen der Komplexchemie und empirischen Fakten eine Hypothese für die Ursache der strukturellen Differenzen erarbeitet. Der hier vorgestellte, kombinierte Algorithmus aus kraftfeldbasierter Geometrieoptimierung und single-point-Rechnung an diesen Strukturen ist ein zuverlässiger und relativ schneller Weg Molekülgeometrien von Metallkomplexen zu berechnen. Er kann somit zur Voraussagen von Komplexstrukturen und zur gezielten Modellierung definierter Koordinationsgeometrien verwendet werden.
N2  - In this work the molecular structures and the electronic properties of Vanadium(IV)- and Oxo-Rhenium(V)-chelates have been investigated to quantify steric and electronic effects of complexation. It has been shown, that in this way detailed insight can be gained into the bonding conditions of that metal complexes. Molecular mechanic calculations based on the Extensible Systematic Force Field (ESFF) and the Consistent Force Field 91 (CFF91) have been carried out. High flexibility and reliability of the rule based ESFF has been proven for a large variety of different metal chelates. Due to the poor ESFF-results for trigonal-prismatic complex geometries, a fit of the CFF91 for that species was done. Based on the theoretical results the alternative structure of isoelectronical vanadium(IV)- complexes have been calculated and a hypothesis on the reason for the structural differnces have been stated in accordance with experimental results, theoretical models of complex chemistry, and empirical facts. This combined approach of force field based geometry optimization and single point calculation at these structures has been proven to be a reliable and fast way to get molecular structures of metal complexes. It can be used to predict complex structures for modelling destinct coordination geometries.
KW  - Transition metal complexes
KW  - quantum mechanical calculation
KW  - molecular mechanics
KW  - Vanadium(IV)
KW  - Rhenium(V)
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-1546
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zickfeld, Kirsten
T1  - Modeling large-scale singular climate events for integrated assessment
N2  - Erkenntnisse aus paläoklimatologischen Studien, theoretischen Betrachtungen und Modellsimulationen deuten darauf hin, dass anthropogene Emissionen von Treibhausgasen und Aerosolen zu großskaligen, singulären Klimaereignissen führen könnten. Diese bezeichnen stark nichtlineare, abrupte Klimaänderungen, mit regionalen bis hin zu globalen Auswirkungen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Modellen zweier maßgeblicher Komponenten des Klimasystems, die singuläres Verhalten aufweisen könnten: die atlantische thermohaline Zirkulation (THC) und der indische Monsun. Diese Modelle sind so konzipiert, dass sie den Anforderungen der "Integrated Assessment"-Modellierung genügen, d.h., sie sind realistisch, recheneffizient, transparent und flexibel.   Das THC-Modell ist ein einfaches, interhemisphärisches Boxmodell, das anhand von Daten kalibriert wird, die mit einem gekoppelten Klimamodell mittlerer Komplexität erzeugt wurden. Das Modell wird durch die globale Mitteltemperatur angetrieben, die mit Hilfe eines linearen Downscaling-Verfahrens in regionale Wärme- und Süßwasserflüsse übersetzt wird. Die Ergebnisse einer Vielzahl von zeitabhängigen Simulationen zeigen, dass das Modell in der Lage ist, maßgebliche Eigenschaften des Verhaltens komplexer Klimamodelle wiederzugeben, wie die Sensitivität bezüglich des Ausmaßes, der regionalen Verteilung und der Rate der Klimaänderung.   Der indische Monsun wird anhand eines neuartigen eindimensionalen Boxmodells der tropischen Atmosphäre beschrieben. Dieses enthält Parmetrisierungen der Oberflächen- und Strahlungsflüsse, des hydrologischen Kreislaufs und derHydrologie der Landoberfläche. Trotz des hohen Idealisierungsgrades ist das Modell in der Lage, relevante Aspekte der beobachteten Monsundynamik, wie z.B. den Jahresgang des Niederschlags und das Eintritts- sowie Rückzugsdatum des Sommermonsuns, zufrieden stellend zu simulieren. Außerdem erfasst das Modell die Sensitivitätdes Monsuns bezüglich Änderungen der Treibhausgas- und Aerosolkonzentrationen, die aus komplexeren Modellen bekannt sind.   Eine vereinfachte Version des Monsunmodells wird für die Untersuchung des qualitativen Systemverhaltens in Abhängigkeit von Änderungen der Randbedingungen eingesetzt. Das bemerkenswerteste Ergebnis ist das Auftreten einer Sattelknotenbifurkation des Sommermonsuns für kritische Werte der Albedo oder der Sonneneinstrahlung. Darüber hinaus weist das Modell zwei stabile Zustände auf: neben dem niederschlagsreichen Sommermonsun besteht ein Zustand, der sich durch einen schwachen hydrologischen Kreislauf auszeichnet. Das Beachtliche an diesen Ergebnissen ist, dass anthropogene Störungen der plantetaren Albedo, wie Schwefelemissionen und/oder Landnutzungsänderungen, zu einer Destabilisierung des indischen Monsuns führen könnten.   Das THC-Boxmodell findet exemplarische Anwendung in einem "Integrated Assessment" von Klimaschutzstrategien. Basierend auf dem konzeptionellen und methodischen Gerüst des Leitplankenansatzes werden Emissionskorridore (d.h. zulässige Spannen an CO2-Emissionen) berechnet, die das Risiko eines THC-Zusammenbruchs begrenzen sowie sozioökonomische Randbedingungen berücksichtigen. Die Ergebnisse zeigen u.a. eine starke Abhängigkeit der Breite der Emissionskorridore von der Klima- und hydrologischen Sensitivität. Für kleine Werte einer oder beider Sensitivitäten liegt der obere Korridorrand bei weit höheren Emissionswerten als jene, die von plausiblen Emissionsszenarien für das 21. Jahrhundert erreicht werden. Für große Werte der Sensitivitäten hingegen, verlassen schon niedrige Emissionsszenarien den Korridor in den frühen Jahrzehnten des 21. Jahrhunderts. Dies impliziert eine Abkehr von den gegenwärtigen Emissionstrends innherhalb der kommenden Jahrzehnte, wenn das Risko eines THC Zusammenbruchs gering gehalten werden soll.   Anhand einer Vielzahl von Anwendungen - von Sensitivitäts- über Bifurkationsanalysen hin zu integrierter Modellierung - zeigt diese Arbeit den Wert reduzierter Modelle auf. Die Ergebnisse und die daraus zu ziehenden Schlussfolgerungen liefern einen wertvollen Beitrag zu der wissenschaftlichen und politischen Diskussion bezüglich der Folgen des anthropogenen Klimawandels und der langfristigen Klimaschutzziele.
N2  - Concerns have been raised that anthropogenic climate change could lead to large-scale singular climate events, i.e., abrupt nonlinear climate changes with repercussions on regional to global scales. One central goal of this thesis is the development of models of two representative components of the climate system that could exhibit singular behavior: the Atlantic thermohaline circulation (THC) and the Indian monsoon. These models are conceived so as to fulfill the main requirements of integrated assessment modeling, i.e., reliability, computational efficiency, transparency and flexibility.   The model of the THC is an interhemispheric four-box model calibrated against data generated with a coupled climate model of intermediate complexity. It is designed to be driven by global mean temperature change which is translated into regional fluxes of heat and freshwater through a linear down-scaling procedure. Results of a large number of transient climate change simulations indicate that the reduced-form THC model is able to emulate key features of the behavior of comprehensive climate models such as the sensitivity of the THC to the amount, regional distribution and rate of change in the heat and freshwater fluxes.   The Indian monsoon is described by a novel one-dimensional box model of the tropical atmosphere. It includes representations of the radiative and surface fluxes, the hydrological cycle and surface hydrology. Despite its high degree of idealization, the model satisfactorily captures relevant aspects of the observed monsoon dynamics, such as the annual course of precipitation and the onset and withdrawal of the summer monsoon. Also, the model exhibits the sensitivity to changes in greenhouse gas and sulfate aerosol concentrations that are known from comprehensive models.   A simplified version of the monsoon model is employed for the identification of changes in the qualitative system behavior against changes in boundary conditions. The most notable result is that under summer conditions a saddle-node bifurcation occurs at critical values of the planetary albedo or insolation. Furthermore, the system exhibits two stable equilibria: besides the wet summer monsoon, a stable state exists which is characterized by a weak hydrological cycle. These results are remarkable insofar, as they indicate that anthropogenic perturbations of the planetary albedo such as sulfur emissions and/or land-use changes could destabilize the Indian summer monsoon.   The reduced-form THC model is employed in an exemplary integrated assessment application. Drawing on the conceptual and methodological framework of the tolerable windows approach, emissions corridors (i.e., admissible ranges of CO2- emissions) are derived that limit the risk of a THC collapse while considering expectations about the socio-economically acceptable pace of emissions reductions. Results indicate, for example, a large dependency of the width of the emissions corridor on climate and hydrological sensitivity: for low values of climate and/or hydrological sensitivity, the corridor boundaries are far from being transgressed by any plausible emissions scenario for the 21st century. In contrast, for high values of both quantities low non-intervention scenarios leave the corridor already in the early decades of the 21st century. This implies that if the risk of a THC collapse is to be kept low, business-as-usual paths would need to be abandoned within the next two decades.   All in all, this thesis highlights the value of reduced-form modeling by presenting a number of applications of this class of models, ranging from sensitivity and bifurcation analysis to integrated assessment. The results achieved and conclusions drawn provide a useful contribution to the scientific and policy debate about the consequences of anthropogenic climate change and the long-term goals of climate protection. ---  Anmerkung: Die Autorin ist Trägerin des von der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Potsdam vergebenen Michelson-Preises für die beste Promotion des Jahres 2003/2004.
KW  - Nichtlineare Dynamik
KW  - 'Reduced-Form' Modellierung
KW  - Thermohaline Atlantikzirkulation
KW  - Indischer Monsun
KW  - Integrated Assessment
KW  - Nonlinear Dynamics
KW  - Reduced-Form Modeling
KW  - Atlantic Thermohaline Circulation
KW  - Indian Monsoon
KW  - Integrated Assessment
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001176
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rimmelé, Gaëtan
T1  - Structural and metamorphic evolution of the Lycian Nappes and the Menderes Massif (southwest Turkey) : geodynamic implications and correlations with the Aegean domain
N2  - West Anatolien, welches die östliche laterale Verlängerung der ägäischen Domäne darstellt, besteht aus mehreren tektono-metamorphen Einheiten, die Hochdruck/Niedrigtemperatur (HP/LT) Gesteine aufweisen. Einige dieser metamorphen Gesteine Zeugen der panafrikanischen oder der kimmerischen Orogenese sind, entstanden andere während die jüngere Alpine Orogenese.   Das Menderes Massiv, in der SW Türkei, wird im N von Decken der Izmir-Ankara Suturzone, im E von der Afyon Zone sowie im S von den Lykischen Decken tektonisch überlagert. In den Metasedimenten der Lykischen Decken und dem darunterliegenden Menderes Massiv treten weitverbreitete Vorkommen von Fe-Mg-Carpholith-führenden Gesteinen auf. Diese neue Entdeckung belegt, dass beide Deckenkomplexe während der alpinen Orogenese unter HP/LT Bedingungen überprägt wurden. Die P-T Bedingungen für die HP-Phase liegen bei 10-12 kbar/400°C in den Lykischen Decken und 12-14 kbar/470-500°C im südlichen Menderes Massiv, was eine Versenkung von min. 30 km während der Subduktion und Deckenstapelung dokumentiert.  Die Analyse der duktilen Deformation sowie thermobarometrische Berechnungen zeigen, dass die Lykischen Metasedimente unterschiedliche Exhumierungspfade nach der gemeinsamen HP-Phase durchliefen. In Gesteinen, die weiter entfernt vom Kontakt der Lykischen Decken mit dem Menderes Massiv liegen, lässt sich lediglich ein Hochdruck-Abkühlungspfad belegen, der mit einer „top-NNE“ Bewegung an die Akçakaya Scherzone gebunden ist. Diese Scherzone ist ein Intra-Deckenkontakt, der in den frühen Stadien, innerhalb des Stabilitätsfeldes von Fe-Mg-Carpholith, der Exhumierung aktiv war. Die nahe am Kontakt mit dem Menderes Massiv gelegenen Gesteine weisen wärmere Exhumierungspfade auf, die mit einer „top-E“ Scherung assoziiert sind. Diese Deformation erfolgte nach dem S-Transport der Lykischen Decken und somit zeitgleich mit der Reaktivierung des Kontakts der Lykischen Decken/Menderes Massiv als Hauptscherzone (der Gerit Scherzone), die eine späte Exhumierung der HP-Gesteine unter wärmeren Bedingungen erlaubte. Die Hochdruckgesteine des südlichen Menderes Massiv weisen eine einfache isothermale Dekompression bei etwa 450°C während der Exhumierung nach. Die begleitende Deformation während der Hochdruckphase und der Exhumierung ist durch eine starke N-S bis NE-SW–Dehnung charakterisiert.  Das Alter der Hochdruckmetamorphose in den Lykischen Decken kann zwischen oberster Kreide (jüngste Sedimente in der Lykischen allochthonen Einheit) und Eozän (Kykladische Blauschiefer) festgelegt werden. Ein mögliches Paläozänes Alter kann somit angenommen werden. Das Alter der Hochdruckmetamorphose in den Deckschichten des Menderes Massiv liegt demnach zwischen mittlerem Paläozän (oberste Metaolistostrome der Menderes „Cover“-Einheit) und dem mittleren Eozän (HP-Metamorphose in der Dilek-Selçuk Region des Kykladenkomplex). Apatit-Spaltspur-Daten von beiden Seiten des Kontakts der Lykischen Decken/Menderes Massiv lassen darauf schließen, daß diese Gesteine im späten Oligozän/frühen Miozän sehr nahe der Paläo-Oberfläche waren.   Die hier dargestellten Arbeiten in den Lykischen Decken und im Menderes Massiv lassen auf die Existenz eines ausgedehnten alpinen HP-Metamorphose-Gürtels im SW der Türkei schließen. Die Hochdruckgesteine wurden im Akkretionskomplex einer N-wärtigen Subduktion des Neo-Tethys Ozeans gebildet, der spät-Kretazisch obduziert und dann in die früh-Tertiäre Kontinentalkollision des passiven Randes (Anatolid-Taurid Block) mit der nördlichen Platte (Sakarya Mikrokontinent) miteinbezogen war. Im Eozän bestand der Akkretionskomplex aus drei gestapelten Hochdruckeinheiten. Die Unterste entspricht dem eingeschuppten Kern und Hochdruck-„Cover“ des Menderes Massivs. Die Mittlere besteht aus dem Kykladischen Blauschiefer-Komplex (Dilek-Selçuk Einheit) und die oberste Einheit wird von den Hochdruck Lykischen Decken gebildet.   Während die Basiseinheiten der ägäischen und anatolischen Region tektonisch unterschiedliche Prä-mesozoische Geschichten durchliefen, wurden sie wahrscheinlich am Ende des Paläozikums zusammengeführt und durchliefen dann ein gemeinsame mesozoische Geschichte. Dann wurden die Basis und ihre Deckschichten, ebenso wie die Kykladischen Blauschiefer und Lykischen Decken, in ähnlich entstandene akkretionäre Komplexe während des Eozäns und Oligozäns involviert.
N2  - Western Anatolia that represents the eastward lateral continuation of the Aegean domain is composed of several tectono-metamorphic units showing occurrences of high-pressure/low-temperature (HP-LT) rocks. While some of these metamorphic rocks are vestiges of the Pan-African or Cimmerian orogenies, others are the result of the more recent Alpine orogenesis.   In southwest Turkey, the Menderes Massif occupies an extensive area tectonically overlain by nappe units of the Izmir-Ankara Suture Zone in the north, the Afyon Zone in the east, and the Lycian Nappes in the south. In the present study, investigations in the metasediments of the Lycian Nappes and underlying southern Menderes Massif revealed widespread occurrences of Fe-Mg-carpholite-bearing rocks. This discovery leads to the very first consideration that both nappe complexes recorded HP-LT metamorphic conditions during the Alpine orogenesis. P-T conditions for the HP metamorphic peak are about 10-12 kbar/400°C in the Lycian Nappes, and 12-14 kbar/470-500°C in the southern Menderes Massif, documenting a burial of at least 30 km during subduction and nappe stacking.   Ductile deformation analysis in concert with multi-equilibrium thermobarometric calculations reveals that metasediments from the Lycian Nappes recorded distinct exhumation patterns after a common HP metamorphic peak. The rocks located far from the contact separating the Lycian Nappes and the Menderes Massif, where HP parageneses are well preserved, retained a single HP cooling path associated with top-to-the-NNE shearing related to the Akçakaya shear zone. This zone of strain localization is an intra-nappe contact that was active in the early stages of exhumation of HP rocks, within the stability field of Fe-Mg-carpholite. The rocks located close to the contact with the Menderes Massif, where HP parageneses are completely retrogressed into chlorite and mica, recorded warmer exhumation paths associated with top-to-the-E intense shearing. This deformation occurred after the southward emplacement of Lycian Nappes, and is contemporaneous with the reactivation of the ’Lycian Nappes-Menderes Massif′ contact as a major shear zone (the Gerit shear zone) that allowed late exhumation of HP parageneses under warmer conditions. The HP rocks from the southern Menderes Massif recorded a simple isothermal decompression at about 450°C during exhumation, and deformation during HP event and its exhumation is characterized by a severe N-S to NE-SW stretching.  The age of the HP metamorphism recorded in the Lycian Nappes is assumed to range between the Latest Cretaceous (age of the youngest sediments in the Lycian allochthonous unit) and the Eocene (age of the Cycladic Blueschists). A probable Palaeocene age is suggested. The age of the HP metamorphism that affected the cover series of the Menderes Massif is constrained between the Middle Palaeocene (age of the uppermost metaolistostrome of the Menderes ’cover′) and the Middle Eocene (age of the HP metamorphism in the Dilek-Selçuk region that belongs to the Cycladic Complex). Apatite fission track data for the rocks on both sides of the ’Lycian Nappes/Menderes Massif’ contact suggest that these rocks were very close to the paleo-Earth surface in the Late Oligocene-Early Miocene time.  This study in the Lycian Nappes and in the Menderes Massif establishes the existence of an extensive Alpine HP metamorphic belt in southwest Turkey. HP rocks were involved in the accretionary complex related to northward-verging subduction of the Neo-Tethys Ocean, Late Cretaceous obduction and subsequent Early Tertiary continental collision of the passive margin (Anatolide-Tauride block) beneath the active margin of the northern plate (Sakarya micro-continent). During the Eocene, the accretionary complex was made of three stacked HP units. The lowermost corresponds to the imbricated ’core′ and HP ’cover′ of the Menderes Massif, the intermediate one consists of the Cycladic Blueschist Complex (Dilek-Selçuk unit), and the uppermost unit is made of the HP Lycian Nappes.  Whereas the basement units of both Aegean and Anatolian regions underwent a different pre-Mesozoic tectonic history, they were probably juxtaposed by the end of the Paleozoic and underwent a common Mesozoic history. Then, the basements and their cover, as well as the Cycladic Blueschists and the Lycian Nappes were involved in similar evolutional accretionary complexes during the Eocene and Oligocene times.
KW  - Fe-Mg-carpholite
KW  - Menderes Massiv
KW  - Lykischen Decken
KW  - West Türkei
KW  - Hochdruck/Niedrigtemperatur Gesteine
KW  - Fe-Mg-carpholite
KW  - Menderes Massif
KW  - Lycian Nappes
KW  - West Turkey
KW  - High-pressure/low-temperature rocks
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001094
ER  - 
TY  - THES
A1  - Uyaver, Sahin
T1  - Simulation of annealed polyelectrolytes in poor solvents
N2  - Polymere sind lange kettenartige Moleküle. Sie bestehen aus vielen elementaren chemischen Einheiten, den Monomeren, die durch kovalente Bindungen aneinander gekettet sind. Polyelektrolyte sind Polymere, die ionisierbare Monomeren enthalten. Aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften sind Polyelektrolyte sowohl in der Molekular- und Zellbiologie von großen Bedeutung als auch in der Chemie großtechnisch relevant.  Verglichen mit ungeladenen Polymeren sind Polyelektrolyte theoretisch noch wenig verstanden. Insbesondere gilt dies für Polyelektrolyte in sogenanntem schlechten Lösungsmittel. Ein schlechtes Lösungsmittel bewirkt eine effektive Anziehung zwischen den Monomeren. Für Polyelektrolyte in schlechtem Lösungsmittel kommt es daher zu einer Konkurrenz zwischen dieser Anziehung und der elektrostatischen Abstoßung.  Geladene Polymere werden im Rahmen der chemischen Klassifikation in starke und schwache Polyelektrolyte unterschieden. Erstere zeigen vollständige Dissoziation unabhängig vom pH-Wert der Lösung. Die Position der Ladungen auf der Kette wird ausschließlich während der Polymersynthese festgelegt. In der Physik spricht man deshalb von Polyelektrolyten mit eingefrorener Ladungsverteilung (quenched polyelectrolytes).  Im Falle von schwachen Polyelektrolyten ist die Ladungsdichte auf der Kette nicht konstant, sondern wird durch der pH-Wert der Lösung kontrolliert. Durch Rekombinations- und Dissoziationsprozesse sind die Ladungen auf der Kette beweglich. Im allgemeinen stellt sich eine inhomogene Gleichgewichtsverteilung ein, die mit der Struktur der Kette gekoppelt ist. Diese Polymere werden deshalb auch Polyelektrolyte mit Gleichgewichtsladungsverteilung (annealed polyelectrolytes) genannt. Wegen des zusätzlichen Freiheitsgrades in der Ladungsverteilung werden eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften theoretisch vorhergesagt.  Mit Hilfe von Simulationen ist es zum ersten Mal gelungen, zu zeigen daß 'annealed' Polyelektrolyte in relativ schlechtem Lösungsmittel einen diskontinuierlichen Phasenübergang durchlaufen, wenn ein kritischer pH-Werts der Lösung überschritten wird. Bei diesem Phasenübergang, gehen die Polyelektolyte von einer schwach geladenen kompakten globulären Struktur zu einer stark geladenen gestreckten Konfiguration über.  Aufgrund theoretischer Vorhersagen wird erwartet, daß die globuläre Struktur in weniger schlechtem Lösungsmittel instabil wird und sich eine Perlenkettenkonfiguration ausbildet. Diese Vorhersage konnte für 'annealed' Polyelektrolyte mit den durchgeführten Simulationen zum ersten Mal bestätigt werden - inzwischen auch durch erste experimentelle Ergebnisse.  Schließlich zeigen die Simulationen auch, daß annealed Polyelektrolyte bei einer kritischen Salzkonzentration in der Lösung einen scharfen Übergang zwischen einem stark geladenen gestreckten Zustand und einem schwach geladenen globulären Zustand aufweisen, wiederum in Übereinstimmung mit theoretischen Erwartungen.
N2  - A polymer is a large molecule made up of many elementary chemical units, joined together by covalent bonds (for example, polyethylene). Polyelectrolytes (PELs) are polymer chains containing a certain amount of ionizable monomers. With their specific properties PELs acquire big importance in molecular and cell biology as well as in technology. Compared to neutral polymers the theory of PELs is less understood. In particular, this is valid for PELs in poor solvents. A poor solvent environment causes an effective attraction between monomers. Hence, for PELs in a poor solvent, there occurs a competition between attraction and repulsion. Strong or quenched PELs are completely dissociated at any accessible pH. The position of charges along the chain is fixed by chemical synthesis. On the other hand, in weak or annealed PELs dissociation of charges depends on solution pH. For the first time the simulation results have given direct evidence that at rather poor solvents an annealed PEL indeed undergoes a first-order phase transition when the chemical potential (solution pH) reaches at a certain value. The discontinuous transition occurs between a weakly charged compact globular structure and a strongly charged stretched configuration. At not too poor solvents theory predicts that globule would become unstable with respect to the formation of pearl-necklaces. The results show that pearl-necklaces exist in annealed PELs indeed. Furthermore, as predicted by theory, the simulation results have shown that annealed PELs display a sharp transition from a highly charged stretched state to a weakly charged globule at a critical salt concentration.
KW  - Polymer-Plastik
KW  - Polyelektrolyte
KW  - Simulation
KW  - polymer
KW  - polyelectrolytes
KW  - simulation
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001488
ER  -