TY - JOUR A1 - Zöller, Gert A1 - Hainzl, Sebastian A1 - Tilmann, Frederik A1 - Woith, Heiko A1 - Dahm, Torsten T1 - Comment on: Wikelski, Martin; Müller, Uschi; Scocco, Paola; Catorci, Andrea; Desinov, Lev V.; Belyaev, Mikhail Y.; Keim, Daniel A.; Pohlmeier, Winfried; Fechteler, Gerhard; Mai, Martin P. : Potential short-term earthquake forecasting by farm animal monitoring. - Ethology. - 126 (2020), 9. - S. 931 - 941. -ISSN 0179-1613. - eISSN 1439-0310. - doi 10.1111/eth.13078 JF - Ethology N2 - Based on an analysis of continuous monitoring of farm animal behavior in the region of the 2016 M6.6 Norcia earthquake in Italy, Wikelski et al., 2020; (Seismol Res Lett, 89, 2020, 1238) conclude that animal activity can be anticipated with subsequent seismic activity and that this finding might help to design a "short-term earthquake forecasting method." We show that this result is based on an incomplete analysis and misleading interpretations. Applying state-of-the-art methods of statistics, we demonstrate that the proposed anticipatory patterns cannot be distinguished from random patterns, and consequently, the observed anomalies in animal activity do not have any forecasting power. KW - animal behavior KW - earthquake precursor KW - error diagram KW - prediction KW - randomness KW - statistics Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1111/eth.13105 SN - 0179-1613 SN - 1439-0310 VL - 127 IS - 3 SP - 302 EP - 306 PB - Wiley CY - Hoboken ER - TY - JOUR A1 - Vollbrecht, Joachim A1 - Brus, Viktor V. T1 - On the recombination order of surface recombination under open circuit conditions JF - Organic electronics : physics, materials and applications N2 - Understanding the recombination dynamics of organic and perovskite solar cells has been a crucial prerequisite in the steadily increasing performance of these promising new types of photovoltaics. Surface recombination in particular has turned out to be one of the last remaining roadblocks, which specifically reduces the open circuit voltage. In this study, the relationship between the rate of surface recombination and the density of charge carriers is analyzed, revealing a cubic dependence between these two parameters. This hypothesis is then tested and verified with the recombination dynamics of an organic solar cell known to exhibit significant surface recombination and a high energy proton irradiated CH3NH3PbI3 pemvskite solar cell during white light illumination. Incidentally, these results can also explain recombination orders exceeding the commonly known threshold for bimolecular recombination that have been observed in some studies without the need for a charge carrier dependent bimolecular recombination coefficient. KW - surface recombination KW - recombination order KW - organic photovoltaics KW - Perovskite solar cells KW - charge carrier density KW - Shockley-Read-Hall KW - statistics Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.orgel.2020.105905 SN - 1566-1199 SN - 1878-5530 VL - 86 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam [u.a.] ER - TY - THES A1 - Schulze, Andreas T1 - Demographics of supermassive black holes T1 - Demgraphie supermassereicher Schwarzer Löcher N2 - Supermassive black holes are a fundamental component of the universe in general and of galaxies in particular. Almost every massive galaxy harbours a supermassive black hole (SMBH) in its center. Furthermore, there is a close connection between the growth of the SMBH and the evolution of its host galaxy, manifested in the relationship between the mass of the black hole and various properties of the galaxy's spheroid component, like its stellar velocity dispersion, luminosity or mass. Understanding this relationship and the growth of SMBHs is essential for our picture of galaxy formation and evolution. In this thesis, I make several contributions to improve our knowledge on the census of SMBHs and on the coevolution of black holes and galaxies. The first route I follow on this road is to obtain a complete census of the black hole population and its properties. Here, I focus particularly on active black holes, observable as Active Galactic Nuclei (AGN) or quasars. These are found in large surveys of the sky. In this thesis, I use one of these surveys, the Hamburg/ESO survey (HES), to study the AGN population in the local volume (z~0). The demographics of AGN are traditionally represented by the AGN luminosity function, the distribution function of AGN at a given luminosity. I determined the local (z<0.3) optical luminosity function of so-called type 1 AGN, based on the broad band B_J magnitudes and AGN broad Halpha emission line luminosities, free of contamination from the host galaxy. I combined this result with fainter data from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) and constructed the best current optical AGN luminosity function at z~0. The comparison of the luminosity function with higher redshifts supports the current notion of 'AGN downsizing', i.e. the space density of the most luminous AGN peaks at higher redshifts and the space density of less luminous AGN peaks at lower redshifts. However, the AGN luminosity function does not reveal the full picture of active black hole demographics. This requires knowledge of the physical quantities, foremost the black hole mass and the accretion rate of the black hole, and the respective distribution functions, the active black hole mass function and the Eddington ratio distribution function. I developed a method for an unbiased estimate of these two distribution functions, employing a maximum likelihood technique and fully account for the selection function. I used this method to determine the active black hole mass function and the Eddington ratio distribution function for the local universe from the HES. I found a wide intrinsic distribution of black hole accretion rates and black hole masses. The comparison of the local active black hole mass function with the local total black hole mass function reveals evidence for 'AGN downsizing', in the sense that in the local universe the most massive black holes are in a less active stage then lower mass black holes. The second route I follow is a study of redshift evolution in the black hole-galaxy relations. While theoretical models can in general explain the existence of these relations, their redshift evolution puts strong constraints on these models. Observational studies on the black hole-galaxy relations naturally suffer from selection effects. These can potentially bias the conclusions inferred from the observations, if they are not taken into account. I investigated the issue of selection effects on type 1 AGN samples in detail and discuss various sources of bias, e.g. an AGN luminosity bias, an active fraction bias and an AGN evolution bias. If the selection function of the observational sample and the underlying distribution functions are known, it is possible to correct for this bias. I present a fitting method to obtain an unbiased estimate of the intrinsic black hole-galaxy relations from samples that are affected by selection effects. Third, I try to improve our census of dormant black holes and the determination of their masses. One of the most important techniques to determine the black hole mass in quiescent galaxies is via stellar dynamical modeling. This method employs photometric and kinematic observations of the galaxy and infers the gravitational potential from the stellar orbits. This method can reveal the presence of the black hole and give its mass, if the sphere of the black hole's gravitational influence is spatially resolved. However, usually the presence of a dark matter halo is ignored in the dynamical modeling, potentially causing a bias on the determined black hole mass. I ran dynamical models for a sample of 12 galaxies, including a dark matter halo. For galaxies for which the black hole's sphere of influence is not well resolved, I found that the black hole mass is systematically underestimated when the dark matter halo is ignored, while there is almost no effect for galaxies with well resolved sphere of influence. N2 - Supermassereiche Schwarze Löcher sind ein fundamentaler Bestandteil unseres Universims im Allgemeinen, und von Galaxien im Besonderen. Fast jede massereiche Galaxie beherbergt ein supermassereiches Schwarzes Loch in seinem Zentrum. Außerdem existiert eine enge Beziehung zwischen dem Wachstum des Schwarzen Loches und der Entwicklung seiner umgebenden Galaxie. Diese zeigt sich besonders in der engen Beziehung zwischen der Masse eines Schwarzen Loches und den Eigenschaften der sphäroidalen Komponente der Galaxie, beispielsweise seiner stellaren Geschwindigkeitsdispersion, seiner Leuchtkraft und seiner Masse. Diese Beziehung erklären zu können, sowie das Wachstum von Schwarzen Löchern zu verstehen, liefert einen wichtigen Beitrag zu unserem Bild der Entstehung und Entwicklung von Galaxien. In dieser Arbeit steuere ich verschiedene Beiträge dazu bei unser Verständnis des Vorkommens Schwarzer Löcher und der Beziehung zu ihren Galaxien zu verbessern. Zunächst versuche ich ein vollständiges Bild der Anzahl und Eigenschaften Schwarzer Löcher zu erhalten. Dazu beschränke ich mich auf aktive Schwarze Löcher, wie man sie im Universum als Aktive Galaxienkerne (AGN) in großen Himmelsdurchmusterungen finden kann. Ich benutze eine solche Durchmusterung, das Hamburg/ESO Survey (HES), um die AGN Population im lokalen Universum zu studieren. Dazu habe ich die optische Leuchtkraftfunktion von AGN bestimmt. Diese habe ich mit anderen Ergebnissen leuchtschwächerer AGN kombiniert um die bisher beste AGN Leuchtkraftfunktion im lokalen Universum zu erhalten. Der Vergleich mit Ergebnissen bei höherer kosmischer Rotverschiebung bestätigt unser Bild des sogenannten "AGN downsizing". Dies sagt aus, dass leuchtkräftige AGN bei hoher Rotverschiebung am häufigsten vorkommen, während leuchtschwache AGN bei niedriger Rotverschiebung am häufigsten sind. Allerdings verrät uns die AGN Leuchtkraftfunktion allein noch nicht das ganze Bild der Demographie Schwarzer Löcher. Vielmehr sind wir an den zugrunde liegenden Eigenschaften, vor allem der Masse und der Akkretionsrate der Schwarzen Löcher, sowie deren statistischen Verteilungsfunktionen, interessiert. Ich habe eine Methode entwickelt um diese beiden Verteilungsfunktionen zu bestimmen, basierend auf der Maximum-Likelihood-Methode. Ich habe diese Methode benutzt um die aktive Massenfunktion Schwarzer Löcher, sowie die Verteilungsfunktion ihrer Akkretionsraten für das lokale Universum aus dem HES zu bestimmen. Sowohl die Akkretionsraten, als auch die Massen der Schwarzen Löcher zeigen intrinsisch eine breite Verteilung, im Gegensatz zur schmaleren beobachtbaren Verteilung. Der Vergleich der aktiven Massenfunktion mit der gesamten Massenfunktion Schwarzer Löcher zeigt ebenfalls Hinweise auf "AGN downsizing". Als nächstes habe ich mich mit Untersuchungen zur zeitlichen Entwicklung in den Beziehungen zwischen Schwarzem Loch und Galaxie beschäftigt. Diese kann helfen unser theoretisches Veständnis der physikalischen Vorgänge zu verbessern. Beobachtungen sind immer auch Auswahleffekten unterworfen. Diese können die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen zur Entwicklung in den Beziehungen beeinflussen, wenn sie nicht entsprechend berücksichtigt werden. Ich habe den Einfluss von Auswahleffekten auf AGN Stichproben im Detail untersucht, und verschiedende möchgliche Einflussquellen identifiziert, die die Beziehung verfälschen können. Wenn die Auswahlkriterien der Stichprobe, sowie die zugrunde liegenden Verteilungen bekannt sind, so ist es möglich für die Auswahleffekte zu korrigieren. Ich habe eine Methode entwickelt, mit der man die intrinsische Beziehung zwischem Schwarzem Loch und Galaxie aus den Beobachtungen rekonstruieren kann. Schließlich habe ich mich auch inaktiven Schwarzen Löchern und der Bestimmung ihrer Massen gewidmet. Eine der wichtigsten Methoden die Masse Schwarzer Löcher in normalen Galaxien zu bestimmen ist stellardynamische Modellierung. Diese Methode benutzt photometrische und kinematische Beobachtungen, und rekonstruiert daraus das Gravitationspotenzial aus der Analyse stellarer Orbits. Bisher wurde in diesen Modellen allerdings der Einfluss des Halos aus Dunkler Materie vernachlässigt. Dieser kann aber die Bestimmung der Masse des Schwarzen Loches beeinflussen. Ich habe 12 Galaxien mit Hilfe stellardynamischer Modellierung untersucht und dabei auch den Einfluss des Halos aus Dunkler Materie berücksichtigt. Für Galaxien bei denen der Einflussbereich des Schwarzen Loches nicht sehr gut räumlich aufgelöst war, wird die Masse des Schwarzen Loches systematisch unterschätzt, wenn der Dunkle Materie Halo nicht berücksichtigt wird. Auf der anderen Seite ist der Einfluss gering, wenn die Beobachtungen diesen Einflussbereich gut auflösen können. KW - Astrophysik KW - Quasare KW - Schwarze Löcher KW - AGN KW - Statistik KW - astrophysics KW - quasars KW - black holes KW - AGN KW - statistics Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-54464 ER - TY - THES A1 - Renard, Léa T1 - Socio-histoire de l'observation statistique de l'altérité BT - Principes de classification coloniale, nationale et migratoire en France et en Allemagne (1880 - 2010) N2 - Autour de 1990 en France et de 2005 en Allemagne, deux nouvelles catégories sont introduites dans le champ de la statistique de la population. Toutes deux, « immigré » et « Person mit Migrationshintergrund », font appel au registre de la migration pour qualifier un groupe de population. Notre analyse montre que ces deux événements sont révélateurs d’un changement de signification des catégorisations statistiques de la migration dans les deux pays, de la description de la mobilité vers l’observation de l’altérité de la population, changement lié au contexte de la politique publique dite d’« intégration » qui se développe en France et en Allemagne dans les années 1990-2000. La thèse interroge ainsi la manière dont la statistique rend la migration socialement pertinente pour construire l’altérité. Pour pouvoir comprendre le virage entrepris dans les nomenclatures statistiques et le resituer dans une perspective de longue durée, nous avons postulé qu’il fallait aller chercher dans l’histoire de la statistique ce qui avait tenu lieu de classification principale de la population, en lieu et place des nouvelles catégories inventées au tournant des XXe et XXIe siècles. Nous nous sommes donc interrogée sur la genèse et l’institutionnalisation des catégories de l’altérité et de la mobilité dans la période 1880-1914, alors que la France et l’Allemagne, à l’époque le Deutsches Kaiserreich, se constituent en États-nations et en empires coloniaux. Pour observer ces processus empiriquement, nous avons choisi de comparer les pratiques de catégorisation de l’altérité et la mobilité (1) en France et en Allemagne, (2) à deux périodes différentes, 1880-1914 et 1990-2010, et (3) dans le contexte métropolitain et colonial. L’analyse socio-historique comparée d’après la méthodologie de la comparaison en contexte a reposé sur une asymétrie assumée entre les deux périodes étudiées : tandis qu’il s’agissait de reconstruire la genèse des catégories « immigré » et « Person mit Migrationshintergrund » à deux moments distincts temporellement en France et en Allemagne, l’analyse de la période 1880-1914 a consisté à mettre au jour ruptures et continuités historiques des principes de classification sur l’ensemble de la période dans une perspective croisée. La démarche n’est ni chronologique ni rétrospective : elle contraste deux configurations historiques pour tenter d’identifier des ressemblances et des différences. Nos résultats montrent qu’entre 1880 et 1914, la catégorie de migration est majoritairement associée à un phénomène de mobilité dans les discours politiques et statistiques. À cette époque, la focale se porte sur l’émigration, redéfinie comme un déplacement géographique en dehors des frontières de la nation et de l’Empire. Le transport des « émigrants », catégorie de population qui nourrit le débat et les tableaux statistiques, fait l’objet des problématisations politiques. Les statistiques relatives à l’émigration comme mobilité étaient alors séparées de l’observation de la composition de la population, à travers le critère de la nationalité dans le contexte métropolitain et des schémas « raciaux » dans le contexte colonial. En 1990 en France et 2005 en Allemagne, le registre de la migration est mobilisé cette fois pour observer statistiquement la composition de la population. Nos résultats ont permis de mettre au jour trois principes de construction de l’altérité dans les deux pays et dans les deux périodes étudiées : un principe national, un principe colonial et un principe migratoire. La thèse développe ainsi une approche renouvelée des interactions entre observation statistique et politique publique, en testant empiriquement sur le terrain des statistiques relatives à la migration l’hypothèse de la « circularité du savoir et de l’action » mise au point par Alain Desrosières N2 - Around 1990 in France and 2005 in Germany, two new categories were introduced in the field of population statistics. Both “immigré” and “Person mit Migrationshintergrund” use the semantics of migration to describe a population group. My analysis shows that these two events reveal a shift in the meaning associated to migration in statistical categories in both countries. The meaning of the category changes from a mere description of mobility to the ascription of otherness within a population, a change linked to the so-called integration policy that is developing in France and Germany in the years 1990-2000. The analysis reveals the way in which statistics make migration socially relevant to the construction of otherness. The thesis thus develops a renewed approach to the interactions between statistical observation and public policy, by empirically testing the hypothesis of the “circularity of knowledge and action” developed by Alain Desrosières. These shifts in statistical nomenclatures can only be understood if we adopt a long-term perspective. It is necessary to look at the history of statistics and to compare how populations have been classified differently over time in order to understand the new categories invented at the turn of the 20th and 21st centuries. We therefore question the genesis and institutionalization of the categories of otherness and mobility in the period 1880-1914, during the formation of France and the German Kaiserreich as nation states and colonial empires. To observe these processes empirically, we chose to compare the practices of categorization of otherness and mobility (1) in France and Germany, (2) at two different time periods, 1880-1914 and 1990-2010, and (3) in the metropolitan as well as colonial context. The analytical foci in both periods are slightly different. For 1990-2010, the aim was to reconstruct the genesis of the categories “immigré” and “Person mit Migrationshintergrund”, whereas the analysis of the period 1880-1914 consists of uncovering historical ruptures and continuities in the classification principles over the entire period. The approach is neither symmetrical, nor chronological: it contrasts two historical configurations in an attempt to identify similarities and differences. Our results show that between 1880 and 1914, migration as a category was mostly associated with a mobility phenomenon in political and statistical discourse. At that time, the focus was on emigration, redefined as a geographical outward movement, i.e. people leaving the borders of the nation and the Empire. The transport of “emigrants”, a category of population that fueled public debate and statistical tables, was constructed as a political problem. Statistics on emigration were then separated from the observation of the composition of the population. In the metropolitan context, this happened through the introduction of the criterion of nationality and in the colonial context through “racial” patterns. In 1990 in France and 2005 in Germany, migration semantics were then used to statistically observe the composition of the population. Our results reveal three principles along which the construction of otherness takes place in the two countries and in the two time periods studied: a national principle, a colonial principle and a migratory principle. These findings remind us that statistics are never neutral but always steeped in their socio historical and political context – an important aspect to remember especially in times when migration policies are again a topic high on the agenda of public debates and policy makers. KW - France KW - migration KW - statistiques KW - France KW - migration KW - statistics Y1 - 2019 ER - TY - JOUR A1 - Nomosatryo, Sulung A1 - Tjallingii, Rik A1 - Henny, Cynthia A1 - Ridwansyah, Iwan A1 - Wagner, Dirk A1 - Tomás, Sara A1 - Kallmeyer, Jens T1 - Surface sediment composition and depositional environments in tropical Lake Sentani, Papua Province, Indonesia JF - Journal of Paleolimnology N2 - Tropical Lake Sentani in the Indonesian Province Papua consists of four separate basins and is surrounded by a catchment with a very diverse geology. We characterized the surface sediment (upper 5 cm) of the lake's four sub-basins based on multivariate statistical analyses (principal component analysis, hierarchical clustering) of major element compositions obtained by X-ray fluorescence scanning. Three types of sediment are identified based on distinct compositional differences between rivers, shallow/proximal and deep/distal lake sediments. The different sediment types are mainly characterized by the correlation of elements associated with redox processes (S, Mn, Fe), carbonates (Ca), and detrital input (Ti, Al, Si, K) derived by river discharge. The relatively coarse-grained river sediments mainly derive form the mafic catchment geology and contribution of the limestone catchment geology is only limited. Correlation of redox sensitive and detrital elements are used to reveal oxidation conditions, and indicate oxic conditions in river samples and reducing conditions for lake sediments. Organic carbon (TOC) generally correlates with redox sensitive elements, although a correlation between TOC and individual elements change strongly between the three sediment types. Pyrite is the quantitatively dominant reduced sulfur mineral, monosulfides only reach appreciable concentrations in samples from rivers draining mafic and ultramafic catchments. Our study shows large spatial heterogeneity within the lake's sub-basins that is mainly caused by catchment geology and topography, river runoff as well as the bathymetry and the depth of the oxycline. We show that knowledge about lateral heterogeneity is crucial for understanding the geochemical and sedimentological variations recorded by these sediments. The highly variable conditions make Lake Sentani a natural laboratory, with its different sub-basins representing different depositional environments under identical tropical climate conditions. KW - Tropical lake KW - Lacustrine sediment KW - XRF analysis KW - Multivariate KW - statistics Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s10933-022-00259-4 SN - 0921-2728 SN - 1573-0417 PB - Springer CY - Dordrecht ER - TY - JOUR A1 - Metzler, Ralf T1 - Superstatistics and non-Gaussian diffusion JF - The European physical journal special topics N2 - Brownian motion and viscoelastic anomalous diffusion in homogeneous environments are intrinsically Gaussian processes. In a growing number of systems, however, non-Gaussian displacement distributions of these processes are being reported. The physical cause of the non-Gaussianity is typically seen in different forms of disorder. These include, for instance, imperfect "ensembles" of tracer particles, the presence of local variations of the tracer mobility in heteroegenous environments, or cases in which the speed or persistence of moving nematodes or cells are distributed. From a theoretical point of view stochastic descriptions based on distributed ("superstatistical") transport coefficients as well as time-dependent generalisations based on stochastic transport parameters with built-in finite correlation time are invoked. After a brief review of the history of Brownian motion and the famed Gaussian displacement distribution, we here provide a brief introduction to the phenomenon of non-Gaussianity and the stochastic modelling in terms of superstatistical and diffusing-diffusivity approaches. KW - Brownian diffusion KW - anomalous diffusion KW - dynamics KW - kinetic-theory KW - models KW - motion KW - nanoparticles KW - nonergodicity KW - statistics KW - subdiffusion Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1140/epjst/e2020-900210-x SN - 1951-6355 SN - 1951-6401 VL - 229 IS - 5 SP - 711 EP - 728 PB - Springer CY - Heidelberg ER - TY - JOUR A1 - Doerr, Benjamin A1 - Krejca, Martin S. T1 - Significance-based estimation-of-distribution algorithms JF - IEEE transactions on evolutionary computation N2 - Estimation-of-distribution algorithms (EDAs) are randomized search heuristics that create a probabilistic model of the solution space, which is updated iteratively, based on the quality of the solutions sampled according to the model. As previous works show, this iteration-based perspective can lead to erratic updates of the model, in particular, to bit-frequencies approaching a random boundary value. In order to overcome this problem, we propose a new EDA based on the classic compact genetic algorithm (cGA) that takes into account a longer history of samples and updates its model only with respect to information which it classifies as statistically significant. We prove that this significance-based cGA (sig-cGA) optimizes the commonly regarded benchmark functions OneMax (OM), LeadingOnes, and BinVal all in quasilinear time, a result shown for no other EDA or evolutionary algorithm so far. For the recently proposed stable compact genetic algorithm-an EDA that tries to prevent erratic model updates by imposing a bias to the uniformly distributed model-we prove that it optimizes OM only in a time exponential in its hypothetical population size. Similarly, we show that the convex search algorithm cannot optimize OM in polynomial time. KW - heuristic algorithms KW - sociology KW - statistics KW - history KW - probabilistic KW - logic KW - benchmark testing KW - genetic algorithms KW - estimation-of-distribution KW - algorithm (EDA) KW - run time analysis KW - theory Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1109/TEVC.2019.2956633 SN - 1089-778X SN - 1941-0026 VL - 24 IS - 6 SP - 1025 EP - 1034 PB - Institute of Electrical and Electronics Engineers CY - New York, NY ER - TY - THES A1 - De Andrade Queiroz, Anna Barbara T1 - The Milky Way disks, bulge, and bar sub-populations T1 - Die Scheiben, der Bulge und der Balken der Milchstraße Subpopulationen BT - a chemo-dynamical view of our Galaxy in the APOGEE + Gaia era BT - ein chemodynamischer Blick auf unsere Galaxie in der APOGEE + Gaia Ära N2 - In recent decades, astronomy has seen a boom in large-scale stellar surveys of the Galaxy. The detailed information obtained about millions of individual stars in the Milky Way is bringing us a step closer to answering one of the most outstanding questions in astrophysics: how do galaxies form and evolve? The Milky Way is the only galaxy where we can dissect many stars into their high-dimensional chemical composition and complete phase space, which analogously as fossil records can unveil the past history of the genesis of the Galaxy. The processes that lead to large structure formation, such as the Milky Way, are critical for constraining cosmological models; we call this line of study Galactic archaeology or near-field cosmology. At the core of this work, we present a collection of efforts to chemically and dynamically characterise the disks and bulge of our Galaxy. The results we present in this thesis have only been possible thanks to the advent of the Gaia astrometric satellite, which has revolutionised the field of Galactic archaeology by precisely measuring the positions, parallax distances and motions of more than a billion stars. Another, though not less important, breakthrough is the APOGEE survey, which has observed spectra in the near-infrared peering into the dusty regions of the Galaxy, allowing us to determine detailed chemical abundance patterns in hundreds of thousands of stars. To accurately depict the Milky Way structure, we use and develop the Bayesian isochrone fitting tool/code called StarHorse; this software can predict stellar distances, extinctions and ages by combining astrometry, photometry and spectroscopy based on stellar evolutionary models. The StarHorse code is pivotal to calculating distances where Gaia parallaxes alone cannot allow accurate estimates. We show that by combining Gaia, APOGEE, photometric surveys and using StarHorse, we can produce a chemical cartography of the Milky way disks from their outermost to innermost parts. Such a map is unprecedented in the inner Galaxy. It reveals a continuity of the bimodal chemical pattern previously detected in the solar neighbourhood, indicating two populations with distinct formation histories. Furthermore, the data reveals a chemical gradient within the thin disk where the content of 𝛼-process elements and metals is higher towards the centre. Focusing on a sample in the inner MW we confirm the extension of the chemical duality to the innermost regions of the Galaxy. We find stars with bar shape orbits to show both high- and low-𝛼 abundances, suggesting the bar formed by secular evolution trapping stars that already existed. By analysing the chemical orbital space of the inner Galactic regions, we disentangle the multiple populations that inhabit this complex region. We reveal the presence of the thin disk, thick disk, bar, and a counter-rotating population, which resembles the outcome of a perturbed proto-Galactic disk. Our study also finds that the inner Galaxy holds a high quantity of super metal-rich stars up to three times solar suggesting it is a possible repository of old super-metal-rich stars found in the solar neighbourhood. We also enter into the complicated task of deriving individual stellar ages. With StarHorse, we calculate the ages of main-sequence turn-off and sub-giant stars for several public spectroscopic surveys. We validate our results by investigating linear relations between chemical abundances and time since the 𝛼 and neutron capture elements are sensitive to age as a reflection of the different enrichment timescales of these elements. For further study of the disks in the solar neighbourhood, we use an unsupervised machine learning algorithm to delineate a multidimensional separation of chrono-chemical stellar groups revealing the chemical thick disk, the thin disk, and young 𝛼-rich stars. The thick disk is shown to have a small age dispersion indicating its fast formation contrary to the thin disk that spans a wide range of ages. With groundbreaking data, this thesis encloses a detailed chemo-dynamical view of the disk and bulge of our Galaxy. Our findings on the Milky Way can be linked to the evolution of high redshift disk galaxies, helping to solve the conundrum of galaxy formation. N2 - In den letzten Jahrzehnten hat die Astronomie mit großen galaktischen Durchmusterungen einen Boom erlebt. Die dadurch gewonnenen detaillierten Informationen über Millionen von Einzelsternen in der Milchstraße bringen uns der Beantwortung einer der wichtigsten Fragen der Astrophysik einen Schritt näher: Wie entstehen und entwickeln sich Galaxien? Die Milchstraße ist die einzige Galaxie, in der wir viele Sterne in ihre hochdimensionale chemische Zusammensetzung und ihren vollständigen Phasenraum zerlegen können, was analog zu fossilen Aufzeichnungen die Entstehungsgeschichte der Galaxie enthüllen kann. Für kosmologische Modelle ist es von entscheidender Bedeutung, die Prozesse zu verstehen, die zur Bildung großer Strukturen wie der Milchstraße führen; wir nennen diese Studienrichtung Galaktische Archäologie oder Nahfeldkosmologie. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen die Bemühungen, die Scheiben und den Bulge unserer Galaxie chemisch und dynamisch zu charakterisieren. Die Ergebnisse, die wir in dieser Arbeit vorstellen, waren nur dank des starts des astrometrischen Satelliten Gaia möglich, der das Gebiet der galaktischen Archäologie durch die präzise Messung der Positionen, Parallaxenwinkel und Eigenbewegungen von mehr als einer Milliarde Sterne revolutioniert hat. Ein weiterer, aber nicht minder wichtiger Durchbruch ist die APOGEE-Durchmusterung, die Spektren im nahen Infrarot beobachtet hat, was es uns erlaubt, durch die staubigen Regionen der Milchstraße hindurchzublicken und die chemischen Fingerabdrücke von Hunderttausenden von Sternen zu bestimmen. Um die Struktur der Milchstraße genau darzustellen, verwenden und entwickeln wir das Isochrone-fitting-Tool StarHorse; diese Software kann Sternentfernungen, Aussterbezeiten und Alter vorhersagen, indem sie Astrometrie, Photometrie und Spektroskopie auf der Grundlage von Modellen der Sternentwicklung kombiniert. Der Code StarHorse ist von zentraler Bedeutung für die Berechnung von Entfernungen, bei denen Gaia -Parallaxen allein keine Bestimmung ermöglichen. Wir zeigen, dass wir durch die Kombination von Gaia, APOGEE und StarHorse eine chemische Kartographie der Milchstraßenscheiben von ihrem äußersten bis zum innersten Teil erstellen können. Eine solche Karte ist in der inneren Galaxis beispiellos und zeigt ein bimodales chemisches Muster, das auf zwei Populationen mit unterschiedlichen Entstehungsgeschichten hinweist. Darüber hinaus bestätigen die Daten einen chemischen Gradienten innerhalb der dünnen Scheibe, bei dem der Gehalt an Elementen und Metallen aus 𝛼-Prozessen zum Zentrum hin zunimmt ist. Eine Überdichte in der Anzahl der Sterne bestätigt zudem die Signatur eines Balkens in der inneren Galaxie. Modelle der Galaxienentstehung sagen gewöhnlich deren Beginn im galaktischen Zentrum voraus. Wir konzentrieren uns auf eine Stichprobe in der inneren Galaxie und erwarten, dass wir primordiale stellare Populationen finden. Wir bestätigen die chemische Bimodalität der inneren Galaxie und dass der galaktische Balken sowohl aus Sternen mit hohem als auch mit niedrigem 𝛼 besteht, was darauf hindeutet, dass sich der Balken durch säkulare Evolution gebildet hat, bei der bereits existierende Sterne eingefangen wurden. Durch die Analyse des chemischen Orbitalraums der inneren galaktischen Regionen können wir die verschiedenen Populationen, die diese komplexe Region bewohnen, unterscheiden. Wir zeigen das Vorhandensein einer dünnen Scheibe, einer dicken Scheibe, eines Balkens und einer gegenläufig rotierenden Population, die dem Ergebnis einer gestörten proto-galaktischen Scheibe ähnelt. Unsere Studie zeigt auch, dass die innere Galaxie eine große Menge an supermetallreichen Sternen enthält, die bis zum Dreifachen der solaren Metallizität reichen. Möglicherweise handelt es sich bei der Gruppe alter supermetallreicher Sterne, die in der Sonnenumgebung gefunden wurden um Kandidaten für Migranten aus den innersten Regionen. Wir befassen uns auch mit der komplizierten Aufgabe der Bestimmung individueller Sternalter. Mit StarHorse berechnen wir das Alter von Hauptreihenabzweig- und Unterriesensternen für mehrere öffentliche spektroskopische Durchmusterungen. Wir validieren unsere Ergebnisse, indem wir lineare Abhängigkeiten zwischen den chemischen Häufigkeiten und der Zeit untersuchen, da die 𝛼- und Neutroneneinfang-Elemente empfindlich auf das Alter reagieren, was auf die unterschiedlichen Zeitskalen der Anreicherung dieser Elemente zurückzuführen ist. Zur weiteren Untersuchung der Scheiben in der Sonnenumgebung verwenden wir einen nicht überwachten Algorithmus für maschinelles Lernen, um eine mehrdimensionale Trennung der chrono-chemischen Sterngruppen vorzunehmen. Dies macht die chemisch dicke Scheibe, die dünne Scheibe und junge 𝛼 Sterne erkennbar. Es zeigt sich, dass die dicke Scheibe eine geringe Altersstreuung aufweist, was auf ihre schnelle Entstehung hindeutet, während die dünne Scheibe eine große Altersspanne abdeckt. Mit bahnbrechenden Daten liefert diese Arbeit ein detailliertes chemodynamisches Bild der Scheibe und des Bulge der Galaxis. Unsere Erkenntnisse über die Milchstraße können mit der Entwicklung von Scheibengalaxien mit hoher Rotverschiebung in Verbindung gebracht werden und so zur Lösung des Rätsels der Galaxienbildung beitragen. KW - stars: distances KW - fundamental parameters KW - statistics KW - galaxy: general KW - disc KW - bulge KW - stellar content KW - Bulge KW - Scheibe KW - fundamentale Parameter KW - Galaxie: allgemein KW - Sterne: Entfernungen KW - Statistik KW - stellarer Inhalt Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-590615 ER - TY - GEN A1 - Boettle, Markus A1 - Rybski, Diego A1 - Kropp, Jürgen T1 - Quantifying the effect of sea level rise and flood defence BT - a point process perspective on coastal flood damage T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - In contrast to recent advances in projecting sea levels, estimations about the economic impact of sea level rise are vague. Nonetheless, they are of great importance for policy making with regard to adaptation and greenhouse-gas mitigation. Since the damage is mainly caused by extreme events, we propose a stochastic framework to estimate the monetary losses from coastal floods in a confined region. For this purpose, we follow a Peak-over-Threshold approach employing a Poisson point process and the Generalised Pareto Distribution. By considering the effect of sea level rise as well as potential adaptation scenarios on the involved parameters, we are able to study the development of the annual damage. An application to the city of Copenhagen shows that a doubling of losses can be expected from a mean sea level increase of only 11 cm. In general, we find that for varying parameters the expected losses can be well approximated by one of three analytical expressions depending on the extreme value parameters. These findings reveal the complex interplay of the involved parameters and allow conclusions of fundamental relevance. For instance, we show that the damage typically increases faster than the sea level rise itself. This in turn can be of great importance for the assessment of sea level rise impacts on the global scale. Our results are accompanied by an assessment of uncertainty, which reflects the stochastic nature of extreme events. While the absolute value of uncertainty about the flood damage increases with rising mean sea levels, we find that it decreases in relation to the expected damage. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 559 KW - climate-change KW - North-Sea KW - extremes KW - costs KW - 21st-Century KW - adaptation KW - statistics KW - impacts KW - trends KW - cities Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-412405 SN - 1866-8372 IS - 559 ER -