TY  - THES
A1  - Lenz, Josefine
T1  - Thermokarst dynamics in central-eastern Beringia
T1  - Thermokarstdynamik im zentral-östlichen Beringia
BT  - insights from permafrost and lacustrine sediment cores
BT  - Einblicke durch Permafrost- und Seesedimentkerne
N2  - Widespread landscape changes are presently observed in the Arctic and are most likely to
accelerate in the future, in particular in permafrost regions which are sensitive to climate warming. To assess current and future developments, it is crucial to understand past
environmental dynamics in these landscapes. Causes and interactions of environmental variability can hardly be resolved by instrumental records covering modern time scales. However, long-term
environmental variability is recorded in paleoenvironmental archives. Lake sediments are important archives that allow reconstruction of local limnogeological processes as well as past environmental changes driven directly or indirectly by climate dynamics. This study aims at
reconstructing Late Quaternary permafrost and thermokarst dynamics in central-eastern Beringia,
the terrestrial land mass connecting Eurasia and North America during glacial sea-level low stands. In order to investigate development, processes and influence of thermokarst dynamics, several sediment cores from extant lakes and drained lake basins were analyzed to answer the
following research questions:
1. When did permafrost degradation and thermokarst lake development take place and what were enhancing and inhibiting environmental factors?
2. What are the dominant processes during thermokarst lake development and how are
they reflected in proxy records?
3. How did, and still do, thermokarst dynamics contribute to the inventory and properties of organic matter in sediments and the carbon cycle?
Methods applied in this study are based upon a multi-proxy approach combining
sedimentological, geochemical, geochronological, and micropaleontological analyses, as well as
analyses of stable isotopes and hydrochemistry of pore-water and ice. Modern field observations of water quality and basin morphometrics complete the environmental investigations.
The investigated sediment cores reveal permafrost degradation and thermokarst dynamics on different time scales. The analysis of a sediment core from GG basin on the northern Seward
Peninsula (Alaska) shows prevalent terrestrial accumulation of yedoma throughout the Early to
Mid Wisconsin with intermediate wet conditions at around 44.5 to 41.5 ka BP. This first wetland
development was terminated by the accumulation of a 1-meter-thick airfall tephra most likely originating from the South Killeak Maar eruption at 42 ka BP. A depositional hiatus between 22.5 and 0.23 ka BP may indicate thermokarst lake formation in the surrounding of the site which forms a yedoma upland till today. The thermokarst lake forming GG basin initiated 230 ± 30 cal a
BP and drained in Spring 2005 AD. Four years after drainage the lake talik was still unfrozen below 268 cm depth.
A permafrost core from Mama Rhonda basin on the northern Seward Peninsula preserved a
full lacustrine record including several lake phases. The first lake generation developed at 11.8 cal ka BP during the Lateglacial-Early Holocene transition; its old basin (Grandma Rhonda) is still partially preserved at the southern margin of the study basin. Around 9.0 cal ka BP a shallow and more dynamic thermokarst lake developed with actively eroding shorelines and potentially intermediate shallow water or wetland phases (Mama Rhonda). Mama Rhonda lake drainage at 1.1 cal ka BP was followed by gradual accumulation of terrestrial peat and top-down refreezing of the lake talik. A significant lower organic carbon content was measured in Grandma Rhonda deposits (mean TOC of 2.5 wt%) than in Mama Rhonda deposits (mean TOC of 7.9 wt%) highlighting the impact of thermokarst dynamics on biogeochemical cycling in different lake generations by thawing and mobilization of organic carbon into the lake system.
Proximal and distal sediment cores from Peatball Lake on the Arctic Coastal Plain of Alaska revealed young thermokarst dynamics since about 1,400 years along a depositional gradient based on reconstructions from shoreline expansion rates and absolute dating results. After its initiation as a remnant pond of a previous drained lake basin, a rapidly deepening lake with increasing oxygenation of the water column is evident from laminated sediments, and higher Fe/Ti and Fe/S ratios in the sediment. The sediment record archived characterizing shifts in depositional regimes and sediment sources from upland deposits and re-deposited sediments from drained thaw lake basins depending on the gradually changing shoreline configuration. These changes are evident from alternating organic inputs into the lake system which highlights the potential for thermokarst lakes to recycle old carbon from degrading permafrost deposits of its catchment.
The lake sediment record from Herschel Island in the Yukon (Canada) covers the full Holocene period. After its initiation as a thermokarst lake at 11.7 cal ka BP and intense thermokarst activity until 10.0 cal ka BP, the steady sedimentation was interrupted by a depositional hiatus at 1.6 cal ka BP which likely resulted from lake drainage or allochthonous slumping due to collapsing shore lines. The specific setting of the lake on a push moraine composed of marine deposits is reflected in the sedimentary record. Freshening of the maturing lake is indicated by decreasing electrical conductivity in pore-water. Alternation of marine to freshwater ostracods and foraminifera confirms decreasing salinity as well but also reflects episodical re-deposition of allochthonous marine sediments.
Based on permafrost and lacustrine sediment records, this thesis shows examples of the Late Quaternary evolution of typical Arctic permafrost landscapes in central-eastern Beringia and the complex interaction of local disturbance processes, regional environmental dynamics and global climate patterns. This study confirms that thermokarst lakes are important agents of organic matter recycling in complex and continuously changing landscapes.
N2  - Derzeit werden deutliche Landschaftsveränderungen in der Arktis beobachtet, welche sich höchstwahrscheinlich zukünftig v.a. in den Permafrostregionen verstärken, da diese besonders empfindlich auf Klimaveränderungen reagieren. Um derzeitige und zukünftige Entwicklungen einschätzen zu können, ist es wichtig vergangene Umweltprozesse zu verstehen. Ursachen und Wechselwirkungen von Umweltveränderungen können nur bedingt durch instrumentelle Aufzeichnungen erklärt werden, doch Paleo-Umweltarchive können weit in die Vergangenheit reichende Umweltdynamiken aufzeichnen. Seesedimente sind wichtige Archive, die lokale limnogeologische Prozesse, aber auch direkt oder indirekt klimatisch gesteuerte Umweltveränderungen der Vergangenheit aufzeichnen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, spätquartäre Permafrost- und Thermokarstdynamik im zentral-östlichen Beringia zu rekonstruieren. Beringia umfasst jene terrestrische Landmasse, welche Eurasien und Nord-Amerika zu Zeiten von Meeresspiegeltiefständen verband. Um die Entwicklung, die Prozesse und den Einfluss von Thermokarstdynamik zu untersuchen, wurden mehrere Sedimentkerne von rezenten Seen und ausgelaufenen Seebecken analysiert, um folgende Forschungsfragen zu beantworten:
1. Zu welcher Zeit degradierte Permafrost und wann entwickelten sich Thermokarstseen? Was waren hemmende oder verstärkende Faktoren?
2. Was sind dominierende Prozesse während der Entwicklung von Thermokarstseen und wie spiegeln sich diese in Proxy-Aufzeichnungen wieder?
3. Wie hat Thermokarstdynamik damals und heute zur Bedeutung von organischer Substanz in Sedimenten und im Kohlenstoffkreislauf beigetragen?
Die in dieser Arbeit angewandten Methoden basieren auf einem sogenannten „multi-proxy“ Ansatz, der sedimentologische, geochemische, geochronologische und mikropaläontologische Analysen, sowie die Untersuchung von stabilen Isotopen und die Hydrochemie von Porenwasser und -eis, verbindet. Feldmessungen der modernen Wasserqualität und Beckenmorphometrie komplettieren die Umweltuntersuchungen.
Auf Grundlage der untersuchten Sedimentkerne lässt sich die Degradation von Permafrost und die Dynamik von Thermokarst auf zeitlich verschiedenen Skalen rekonstruieren. Die Analyse eines Sedimentkerns vom GG-Becken auf der nördlichen Seward-Halbinsel (Alaska) zeigt eine vorwiegend terrestrische Akkumulation von Yedoma während des Früh- und Mittel-Wisconsin mit zwischenzeitlich feuchteren Verhältnissen zwischen 44,5 und 41,5 ka BP. Diese frühe Feuchtgebietsphase wurde durch die Akkumulation einer 1 m dicken Tephra-Lage beendet, welche sehr wahrscheinlich von der Eruption des heutigen South Killeak Maar vor etwa 42.000 Jahren stammt. Eine Schichtlücke im Sedimentkern von etwa 22,5 und 0,23 ka BP gibt einen Hinweis auf Thermokarstentwicklung in der Umgebung der Kernlokation, welche bis heute ein Yedoma-Rudiment bildet. Der Thermokarstsee, der GG-Becken formte, entstand 230 ± 30 cal a BP und drainierte im Frühling 2005 AD. Vier Jahre nach der Drainage war der Talik des Sees in einer Tiefe von 268 cm noch ungefroren.
Ein Permafrostkern vom Mama Rhonda-Becken auf der nördlichen Seward-Halbinsel archivierte eine vollständige limnische Fazies mit mehreren Seephasen. Die erste Seegeneration entstand am Übergang vom Spätglazial zum Frühholozän um etwa 11,8 cal ka BP; das alte Seebecken (Grandma Rhonda) ist bis heute südlich der Kernlokation erhalten. Etwa um 9,0 cal ka BP entwickelte sich ein eher flaches und dynamisches Seesystem mit aktiv erodierenden Ufern und potenziell zwischengeschalteten Flachwasser- oder Feuchtgebietsphasen (Mama Rhonda). Die Drainage vom Mama Rhonda-See etwa 1,1 cal ka BP wurde gefolgt von gradueller Torfakkumulation und einem von oben zurückfrierenden See-Talik Es wurde ein deutlich geringerer organischer Kohlenstoff-Gehalt in Grandma Rhonda-Ablagerungen (TOC im Mittel 2,5 Gew.-%) festgestellt, als in Mama Rhonda Ablagerungen (TOC im Mittel 7,9 Gew.-%). Dies zeigt den bedeutenden Einfluss von Thermokarst auf biogeochemische Kreisläufe, da in verschiedenen Seegenerationen organischen Kohlenstoff durch Permafrost-Tauen im Seesystem mobilisiert wird.
Seesedimentkerne aus der Uferzone und dem zentralen Bereich von Peatball Lake auf der Arktischen Küstenebene von Alaska, ergaben eine junge Thermokarstdynamik von 1.400 Jahren, welche auf der Basis von absoluten Datierungen und Uferexpansionsraten rekonstruiert wurde. Nach der Seeinitiierung als Rest-See eines zuvor ausgelaufenen Seebeckens, vertiefte sich Peatball Lake verhältnismäßig schnell mit zunehmender Sauerstoffanreicherung der Wassersäule, wie aus laminierten Sedimenten und hohen Fe/Ti- und Fe/S-Verhältnissen im Sediment ersichtlich ist. Die Sedimente von Peatball Lake archivierten einen Wechsel des Ablagerungsregimes bei Ausdehnung der Seefläche und einen Wechsel der Sedimentquelle von ursprünglichen, rein terrestrischen Ablagerungen und bereits umgelagerten Sedimenten aus drainierten Seebecken.  Angezeigt wird dieser Wechsel durch eine Veränderung im Eintrag organischen Materials in das Seesystem, was wiederum das Potential von Thermokarstseen bei der Aufarbeitung alten Kohlenstoffs aus degradierendem Permafrost im Einzugsgebiet verdeutlicht.
Der Seesedimentkern von der Herschel Insel im Yukon (Kanada) deckt das gesamte Holozän ab.  Nach der Seeentstehung um 11,7 cal ka BP und einer Zeit intensiver Thermokarstaktivität bis 11,0 cal ka BP, wird die Phase einer eher kontinuierlichen Sedimentation von einer Schichtlücke um 1,6 cal ka BP unterbrochen. Diese wurde entweder durch die Drainage des Sees oder einer allochthonen Rutschung instabiler Uferlinien verursacht. Die spezielle Situation des Sees auf einer Stauchendmoräne aus marinem Material spiegelt sich auch in dem Seesedimentarchiv wieder. Das Aussüßen des wachsenden Sees wird durch die abnehmende elektrische Leitfähigkeit im Porenwasser angezeigt. Der Wechsel von marinen und Süßwasserostrakoden- und Foraminiferengemeinschaften bestätigt zum einen die abnehmende Salinität des Sees, aber zeigt zum anderen auch episodische Umlagerung von allochthonem, marinem Sediment.
Auf der Grundlange von Permafrost- und Seesedimentkernen zeigt diese Arbeit Beispiele spätquartärer Entwicklungsgeschichte typischer Arktischer Permafrostlandschaften im zentral-östlichen Beringia. Es werden komplexe Zusammenhänge zwischen lokalen Störungsprozessen, regionaler Umweltdynamik und globalen Klimaveränderungen aufgezeigt. Thermokarstseen spielen dabei eine wichtige Rolle im sich kontinuierlich verändernden Landschaftsbild der hohen Breiten und im Stoffkreislauf bei der Aufarbeitung organischer Substanz.
KW  - paleolimnology
KW  - permafrost degradation
KW  - periglacial landscape evolution
KW  - thermokarst processes
KW  - carbon cycling
KW  - central-eastern Beringia
KW  - Paläolimnologie
KW  - Permafrostdegradation
KW  - periglaziale Landschaftsentwicklung
KW  - Thermokarstprozesse
KW  - Kohlenstoffkreislauf
KW  - zentral-östliches Beringia
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-101364
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gonzalez Camargo, Rodolfo
T1  - Insulin resistance in cancer cachexia and metabolic syndrome
BT  - role of insulin activated macrophages and miRNA-21-5p
N2  - The ever-increasing fat content in Western diet, combined with decreased levels of physical activity, greatly enhance the incidence of metabolic-related diseases. Cancer cachexia (CC) and Metabolic syndrome (MetS) are both multifactorial highly complex metabolism related syndromes, whose etiology is not fully understood, as the mechanisms underlying their development are not completely unveiled. Nevertheless, despite being considered “opposite sides”, MetS and CC share several common issues such as insulin resistance and low-grade inflammation. In these scenarios, tissue macrophages act as key players, due to their capacity to produce and release inflammatory mediators. One of the main features of MetS is hyperinsulinemia, which is generally associated with an attempt of the β-cell to compensate for diminished insulin sensitivity (insulin resistance). There is growing evidence that hyperinsulinemia per se may contribute to the development of insulin resistance, through the establishment of low grade inflammation in insulin responsive tissues, especially in the liver (as insulin is secreted by the pancreas into the portal circulation). The hypothesis of the present study was that insulin may itself provoke an inflammatory response culminating in diminished hepatic insulin sensitivity. To address this premise, firstly, human cell line U937 differentiated macrophages were exposed to insulin, LPS and PGE2. In these cells, insulin significantly augmented the gene expression of the pro-inflammatory mediators IL-1β, IL-8, CCL2, Oncostatin M (OSM) and microsomal prostaglandin E2 synthase (mPGES1), and of the anti-inflammatory mediator IL-10. Moreover, the synergism between insulin and LPS enhanced the induction provoked by LPS in IL-1β, IL-8, IL-6, CCL2 and TNF-α gene. When combined with PGE2, insulin enhanced the induction provoked by PGE2 in IL-1β, mPGES1 and COX2, and attenuated the inhibition induced by PGE2 in CCL2 and TNF-α gene expression contributing to an enhanced inflammatory response by both mechanisms. Supernatants of insulin-treated U937 macrophages reduced the insulin-dependent induction of glucokinase in hepatocytes by 50%. Cytokines contained in the supernatant of insulin-treated U937 macrophages also activated hepatocytes ERK1/2, resulting in inhibitory serine phosphorylation of the insulin receptor substrate. Additionally, the transcription factor STAT3 was activated by phosphorylation resulting in the induction of SOCS3, which is capable of interrupting the insulin receptor signal chain. MicroRNAs, non-coding RNAs linked to protein expression regulation, nowadays recognized as active players in the generation of several inflammatory disorders such as cancer and type II diabetes are also of interest. Considering that in cancer cachexia, patients are highly affected by insulin resistance and inflammation, control, non-cachectic and cachectic cancer patients were selected and the respective circulating levels of pro-inflammatory mediators and microRNA-21-5p, a posttranscriptional regulator of STAT3 expression, assessed and correlated. Cachectic patients circulating cytokines IL-6 and IL-8 levels were significantly higher than those of non-cachectic and controls, and the expression of microRNA-21-5p was significantly lower. Additionally, microRNA-21-5p reduced expression correlated negatively with IL-6 plasma levels. These results indicate that hyperinsulinemia per se might contribute to the low grade inflammation prevailing in MetS patients and thereby promote the development
of insulin resistance particularly in the liver. Diminished MicroRNA-21-5p expression may enhance inflammation and STAT3 expression in cachectic patients, contributing to the development of insulin resistance.
N2  - O teor de gordura cada vez maior na dieta ocidental, combinada com a diminuição dos níveis de atividade física têm marcadamente aumentado à incidência de doenças relacionas ao metabolismo. A caquexia associada ao câncer (CC) e a síndrome metabólica (SM) são síndromes de etiologia complexa e multifatorial, não totalmente compreendida, e com mecanismos subjacentes ao seu desenvolvimento não completamente revelados. No entanto, apesar de serem consideradas "lados opostos", a CC e a MetS apresentam várias características em comum, tais como resistência à insulina e inflamação de baixo grau, com macrófagos teciduais como importantes coadjuvantes, devido à sua capacidade de produzir e liberar mediadores inflamatórios, e microRNAs, descritos como RNAs não-codificantes ligados à regulação da expressão de proteínas e reconhecidos como participantes ativos na geração de várias doenças inflamatórias, tais como o câncer e diabetes tipo II. Uma das principais características da MetS é a hiperinsulinemia, que está geralmente associada com uma tentativa da célula β do pâncreas de compensar a diminuição da sensibilidade à insulina (resistência à insulina). Um número crescente de evidências sugere que a hiperinsulinemia “por si só”, pode contribuir com o desenvolvimento de resistência à insulina através do estabelecimento de um quadro inflamatório de baixo grau, em tecidos sensíveis a insulina, e em particular no fígado, devido ao fato da insulina ser secretada pelo pâncreas na circulação portal. A hipótese do presente estudo foi que a insulina pode induzir uma resposta inflamatória em macrófagos e culminar em diminuição da sensibilidade hepática à insulina. Para confirmar esta hipótese, primeiramente, macrófagos diferenciados da linhagem de células humanas U937 foram expostos à insulina, LPS e PGE2. Nestas células, a insulina aumentou significativamente a expressão gênica dos mediadores pró-inflamatórios IL-1β, IL- 8, CCL2, oncostatina M (OSM) e prostaglandina E2 sintase microssomal (mPGES1), e do mediador anti-inflamatório IL-10. Além disso, o sinergismo entre insulina e LPS aumentou a indução provocada por LPS nos genes da IL-1β, IL-8, IL-6, CCL2 e TNF-α. Quando combinado com PGE2, a insulina aumentou a indução provocada pela PGE2 nos genes da IL-1β, mPGES1 e COX2, e restaurou a inibição induzida pela PGE2 no gene CCL2 e TNF-α.Subsequentemente, sobrenadantes dos macrófagos U937 tratados com insulina modulou negativamente a sinalização da insulina em culturas primárias de hepatócitos de rato, como observado pela atenuação de 50% da indução dependente de insulina da enzima glicoquinase. Citocinas contidas no sobrenadante de macrófagos U937 tratados com insulina também ativaram em hepatócitos ERK1/2, resultando na fosforilação do resíduo de serina inibitório do substrato do receptor de insulina. Adicionalmente, o fator de transcrição STAT3 foi ativado por um elevado grau de fosforilação e a proteína SOCS3, capaz de interromper a via de sinalização do receptor de insulina, foi induzida. Considerando que na caquexia associada ao câncer, pacientes são altamente afetados pela resistência à insulina e inflamação, pacientes controle, não caquéticos e caquéticos foram seleccionados e os respectivos níveis circulantes de mediadores pró-inflamatórios e microRNA-21-5p, um regulador pós-transcricional da expressão de STAT3, avaliados e correlacionados. Pacientes caquéticos exibiram citocinas circulantes IL-6 e IL-8 significativamente maiores do que pacientes não caquéticos e controles, assim como a expressão de microRNA-21-5p significativamente diminuida. Além disso, a reduzida expressão de microRNA-21-5p correlaciona-se negativamente com níveis de IL-6 no plasma. Estes resultados indicam que a hiperinsulinemia pode, por si só contribuir para o desenvolvimento da inflamação de baixo grau prevalente em pacientes com excesso de peso e obesos e, assim, promover o desenvolvimento de resistência à insulina especialmente no fígado e o nível reduzido de miRNA-21-5p pode modular a inflamação e expressão de STAT3 em pacientes caquéticos, contribuindo para o desenvolvimento da resistência à insulina.
N2  - Der stetig steigende Fettgehalt in westlicher Ernährung in Kombination mit reduzierter körperlicher Aktivität hat zu einem dramatischen Anstieg der Inzidenz metabolischer Erkrankungen geführt. Tumorkachexie (Cancer cachexia, CC) und Metabolisches Syndrom (MetS) sind sehr komplexe, multifaktorielle metabolische Erkrankungen, deren Ätiologie nicht vollständig verstanden ist. Die molekularen Ursachen, die zu diesen Symptomkomplexen führen, sind noch unzureichend aufgeklärt. Obwohl ihr äußeres Erscheinungsbild stark gegensätzlich ist, haben MetS und CC etliche Gemeinsamkeiten wie zum Beispiel Insulinresistenz und eine chronische unterschwellige Entzündung. Sowohl bei der Entstehung der Insulinresistenz als auch bei der chronischen Entzündung spielen Makrophagen eine Schlüsselrolle, weil sie in der Lage sind pro-inflammatorische Mediatoren zu produzieren und freizusetzen.
Eine der hervorstechendsten Auffälligkeiten des MetS ist die Hyperinsulinämie, die durch den Versuch der β-Zelle, die verminderte Insulinsensitivität (Insulinresistenz) zu kompensieren, zustande kommt. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass die Hyperinsulinämie selber an der Entzündungsentstehung in Insulin-abhängigen Geweben beteiligt ist und dadurch zur Entwicklung und Verstärkung der Insulinresistenz beitragen kann. Dies trifft besonders auf die Leber zu, weil hier die Insulinspiegel besonders hoch sind, da Insulin vom Pankreas direkt in den Pfortaderkeislauf gelangt. Daher wurde in dieser Arbeit die Hypothese geprüft, ob Insulin selber eine Entzündungsantwort auslösen und dadurch die hepatische Insulinsensitivität senken kann. Zu diesem Zweck wurde die humane Zelllinie U937 durch PMA-Behandlung zu Makrophagen differenziert und diese Makrophagen mit Insulin, LPS und PGE2 inkubiert. In diesen Zellen steigerte Insulin die Expression der pro-inflammatorischen Mediatoren IL-1β, IL-8, CCL2, Oncostatin M (OSM) signifikant und induzierte die mikrosomale PGE-Synthase 1 (mPGES1) ebenso wie das antiinflammatorische Cytokin IL-10. Ferner verstärkte Insulin die LPS-abhängige Induktion des IL-1β-, IL-8-, IL-6-, CCL2- und TNFα-Gens. Ebenso verstärkte Insulin die PGE2-abhängige Induktion von IL-1β, mPGES1 und COX2. Im Gegensatz dazu schwächte es die Hemmende Wirkung von PGE2 auf Expression von TNFα und CCL2 ab und trug so auf beide Weisen zu einer Verstärkung der Entzündungsantwort bei. Überstände von Insulin-behandelten U937 Makrophagen reduzierten die Insulin-abhängige Induktion der Glukokinase in Hepatocyten um 50%. Die Cytokine, die im Überstand Insulin-behandelter Makrophagen enthalten waren, aktivierten in Hepatocyten ERK1/2, was zu einer inhibitorischen Serin-Phosphorylierung der Insulin Rezeptor Substrats (IRS) führte. Zusätzlich führten die Cytokine zu einer Phosphorylierung und Aktivierung von STAT3 und einer dadurch bedingten Induktion von SOCS3, das seinerseits die Insulinrezeptor-Signalkette unterbrechen kann.
MicroRNAs, nicht-codierende RNAs, die an der Regulation der Proteinexpression beteiligt sind und deren Beteiligung an der Regulation der Entzündungsantwort bei zahlreichen Erkrankungen, unter anderem Tumorerkrankungen und Typ II Diabetes gezeigt wurde, sind auch von Interesse. Unter dem Blickwinkel, dass Tumor-Kachexie Patienten sich durch eine Insulinresistenz und eine systemische Entzündung auszeichnen, wurden in nichtkachektische und tumorkachektische Patienten Plasmaspiegel von pro-inflammatorischen Mediatoren und der microRNA-21-5p bestimmt, von der bekannt ist, dass sie ein posttranskriptioneller Regulator der STAT3 Expression ist. Die Spiegel der proinflammatorischen Mediatoren und der miRNA-21-5p wurden korreliert. In kachektischen Patienten waren die Spiegel der Cytokine IL-6 und IL-8 signifikant höher, die der miRNA-21- 5p signifikant niedriger als in nicht-kachektischen Patienten. Die Plasma IL-6-Spiegel korrelierten negativ mit den miRNA21-5p Spiegeln.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass eine Hyperinsulinämie selber zu der Entwicklung einer unterschwellingen Entzündung, wie sie in Patienten mit einem MetS vorherrscht, beitragen, und dadurch besonders in der Leber eine Insulinresistenz auslösen oder verstärken kann. Eine verringerte Expression der MicroRNA-21-5p kann in kachektischen Patienten die Entzündungsantwort, im Speziellen die STAT3 Expression, verstärken und dadurch zur Entwicklung einer Insulinresistenz beitragen
KW  - cachexia
KW  - metabolic syndrome
KW  - inflammation
KW  - insulin resistance
KW  - microRNAs
KW  - insulin
KW  - liver
KW  - macrophages
KW  - caquexia
KW  - síndrome metabólica
KW  - inflamação
KW  - resistência à insulina
KW  - microRNAs
KW  - insulina
KW  - fígado
KW  - macrófagos
KW  - Kachexie
KW  - metabolisches Syndrom
KW  - Entzündung
KW  - Insulinresistenz
KW  - MicroRNAs
KW  - Insulin
KW  - Leber
KW  - Makrophagen
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100973
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kopinski, Stephan
T1  - The neuromuscular efficiency of lower back muscles in low back pain
T1  - Die neuromuskuläre Effizienz der unteren Rückenmuskulatur bei 
Rückenschmerzen
N2  - BACKGROUND: The etiology of low back pain (LBP), one of the most prevalent and costly diseases of our time, is accepted to be multi-causal, placing functional factors in the focus of research. Thereby, pain models suggest a centrally controlled strategy of trunk stiffening in LBP. However, supporting biomechanical evidence is mostly limited to static measurements during maximum voluntary contractions (MVC), probably influenced by psychological factors in LBP. Alternatively, repeated findings indicate that the neuromuscular efficiency (NME), characterized by the strength-to-activation relationship (SAR), of lower back muscles is impaired in LBP. Therefore, a dynamic SAR protocol, consisting of normalized trunk muscle activation recordings during submaximal loads (SMVC) seems to be relevant. This thesis aimed to investigate the influence of LBP on the NME and activation pattern of trunk muscles during dynamic trunk extensions. 
METHODS: The SAR protocol consisted of an initial MVC reference trial (MVC1), followed by SMVCs at 20, 40, 60 and 80% of MVC1 load. An isokinetic trunk dynamometer (Con-Trex TP, ROM: 45° flexion to 10° extension, velocity: 45°/s) and a trunk surface EMG setup (myon, up to 12 leads) was used. Extension torque output [Nm] and muscular activation [V] were assessed in all trials. Finally, another MVC trial was performed (MVC2) for reliability analysis. For SAR evaluation the SMVC trial values were normalized [%MVC1] and compared inter- and intra-individually. 
The methodical validity of the approach was tested in an isometric SAR single-case pilot study (S1a: N = 2, female LBP patient vs. healthy male). In addition, the validity of the MVC reference method was verified by comparing different contraction modes (S1b: N = 17, healthy individuals). Next, the isokinetic protocol was validated in terms of content for its applicability to display known physiological differences between sexes in a cross-sectional study (S2: each n = 25 healthy males/females). Finally, the influence of acute pain on NME was investigated longitudinally by comparing N = 8 acute LBP patients with the retest after remission of pain (S3). The SAR analysis focused on normalized agonistic extensor activation and abdominal and synergistic extensor co-activation (t-tests, ANOVA, α = .05) as well as on reliability of MVC1/2 outcomes.
RESULTS: During the methodological validation of the protocol (S1a), the isometric SAR was found to be descriptively different between individuals. Whereas torque output was highest during eccentric MVC, no relevant difference in peak EMG activation was found between contraction modes (S1b). The isokinetic SAR sex comparison (S2), though showing no significant overall effects, revealed higher normalized extensor activation at moderate submaximal loads in females (13 ± 4%), primarily caused by pronounced thoracic activation. Similarly, co-activation analysis resulted in significantly higher antagonistic activation at moderate loads compared to males (33 ± 9%). During intra-individual analysis of SAR in LBP patients (S3), a significant effect of pain status on the SAR has been identified, manifesting as increased normalized EMG activation of extensors during acute LBP (11 ± 8%) particularly at high load. Abdominal co-activation tended to be elevated (27 ± 11%) just as the thoracic extensor parts seemed to take over proportions of lumbar activation. All together, the M. erector spinae behaviour during the SAR protocol was rather linear with the tendency to rise exponentially during high loads. For the level of normalized EMG activation during SMVCs, a clear increasing trend from healthy males to females over to non-acute and acute LBP patients was discovered. This was associated by elevated antagonistic activation and a shift of synergistic towards lumbar extensor activation. The MVC data revealed overall good reliability, with clearly higher variability during acute LBP.        
DISCUSSION: The present thesis demonstrates that the NME of lower back muscles is impaired in LBP patients, especially during an acute pain episode. A new dynamic protocol has been developed that makes it possible to display the underlying SAR using normalized trunk muscle EMG during submaximal isokinetic loads. The protocol shows promise as a biomechanical tool for diagnostic analysis of NME in LBP patients and monitoring of rehabilitation progress. Furthermore, reliability not of maximum strength but rather of peak EMG of MVC measurements seems to be decreased in LBP patients. Meanwhile, the findings of this thesis largely substantiate the assumptions made by the recently presented ‘motor adaptation to pain’ model, suggesting a pain-related intra- and intermuscular activation redistribution affecting movement and stiffness of the trunk. Further research is needed to distinguish the grade of NME impairment between LBP subgroups.
N2  - HINTERGRUND: Die Ätiologie von unteren Rückenschmerzen (LBP), als eine der häufigsten und kostenintensivsten Beschwerden unserer Zeit, gilt als multi-kausal, wobei funktionelle Aspekte im Fokus der Forschung stehen. Schmerzmodelle vermuten dabei ein zentral gesteuertes Muster der Rumpfversteifung. Von biomechanischer Seite jedoch, sind unterstützende Daten weitestgehend auf statische Messungen während maximal-willentlicher Kontraktionen (MVC) beschränkt, wobei psychologische Einflussfaktoren bei LBP-Patienten nicht auszuschließen sind. Alternativ werden Anzeichen für Beeinträchtigungen der neuro-muskulären Effizienz (NME) der unteren Rückenmuskulatur berichtet, welche durch ein verringertes Kraft-Aktivierungsverhältnis (SAR) gekennzeichnet sind. Daher könnte ein dynamisches SAR Protokoll, basierend auf normierten Aktivierungswerten der Rumpf-muskulatur während submaximaler Belastungen (SMVC), eine maßgebliche Alternative darstellen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, den Einfluss von LBP auf die NME und Aktivierung des Rumpfes während dynamischer Rumpfstreckbewegungen zu untersuchen.    
METHODEN: Das NME-Protokoll bestand aus einem initialen MVC-Referenzdurchgang (MVC1), gefolgt von SMVC bei 20, 40, 60 und 80% der MVC1-Last. Mittels isokinetischem Rumpfdynamometer (ConTrex TP, ROM: 45° Flexion bis 10° Extension, 45°/s) und Oberflächen-EMG (myon, max. 12 Rumpfableitungen) wurden dabei Extensionsdrehmomente [Nm] und Muskelaktivität [V] aufgezeichnet. Für die Reliabilitätsanalyse wurde abschließend ein weiterer MVC-Durchgang (MVC2) durchgeführt. Die Normierung der SMVC-Daten [%MVC1] ermöglichte den inter- und intraindividuelle Vergleich der NME Werte. Die methodische Validierung erfolgte in einer Einzelfallvergleich-Pilotstudie mit isometrischem NME Protokoll (S1a) und einem Vergleich der MVC-Referenzwerte in mehreren Kontraktionsmodi (S1b: N = 17, gesunde Teilnehmer). In der Folge wurde das isokinetische NME-Protokoll in einer Querschnittstudie inhaltlich, auf die Abbildbarkeit bekannter physiologischer Geschlechterunterschiede, geprüft (S2: jeweils n = 25 gesunde Männer und Frauen). In der finalen Studie wurde der Einfluss von akutem Schmerz auf die NME im Längsschnitt von akutem und schmerzfreien Zustand bei N = 8 LBP Patienten verglichen (S3). Die Analyse konzentrierte sich auf die normierte agonistische Extensorenaktivierung und die abdominale und synergistischen Kokontraktion, sowie die MVC1/2 Reliabilität.
ERGEBNISSE: Die methodische Validierung des Protokolls (S1a) resultierte in einem deskriptiv unterschiedlichen NME Verlauf, mit eher widersprüchlichen Daten der LBP-Patientin. Im Vergleich der Kontraktionsarten (S1b) zeigten die exzentrischen MVC die höchsten Dreh-momentwerte, jedoch wurden keine bedeutsamen Unterschiede in der maximalen Aktivierung gefunden. Obwohl im Geschlechtervergleich mit dem isokinetischen NME-Protokoll (S2) kein Gesamteffekt gefunden wurde, zeigten Frauen eine höhere normalisierte Aktivierung der Extensoren bei mittleren Lasten (13 ± 4%), verursacht vor allem durch höhere thorakale Aktivität. Auch die antagonistische Koaktivierung der Frauen war bei moderaten Lasten signifikant höher (33 ± 9%) als bei den Männern. Der Vergleich der NME Werte innerhalb der LBP-Patienten (S3) ergab einen signifikanten Effekt von Schmerz auf die NME mit gesteigerter normalisierter Extensorenaktivität (11 ± 8%) besonders bei hoher Last. Damit einhergehend wurde eine tendenziell erhöhte Kokontraktion (27 ± 11%) und eine anteilige Verschiebung von lumbaler hin zu thorakaler Extensorenaktivierung festgestellt. Insgesamt zeigte der M. erector spinae während des NME-Protokolls ein eher lineares Verhalten mit tendenziell überproportionalem Anstieg bei höheren Lasten. Die normierte EMG-Aktivität zeigte einen eindeutig ansteigenden Trend von gesunden Männern zu Frauen bzw. von schmerzfreien zu akuten LBP-Patienten. Im gleichen Maße stieg das Level der abdominalen Kokontraktion und der thorakale Aktivitätsanteil. Die MVC-Daten ergaben eine insgesamt gute Reproduzierbarkeit, mit erhöhter Variabilität bei akuten LBP-Patienten (S3).  
DISKUSSION: Die vorliegende Arbeit zeigt dass die NME der unteren Rückenmuskulatur bei LBP-Patienten, besonders während akuter Schmerzen, beeinträchtigt ist. Es wurde ein neues dynamisches Protokoll vorgestellt, welches das zugrundeliegende SAR mittels normierter Rumpfmuskelaktivität bei submaximalen isokinetischen Lasten abbildet. Gesunde Frauen zeigten im Zuge der Validierung eine geringere NME und ein abweichendes Aktivierungs-muster im Vergleich zu Männern. Insgesamt empfiehlt sich das Protokoll als biomechanisch-diagnostische Messmethode für die NME bei LBP-Patienten und deren Therapiekontrolle. Auch bestätigt es die Grundlagen des ‘motor adaptation to pain’-Modells, welches eine schmerzabhängige intra- und intermuskuläre Aktivierungsanpassung des Rumpfes bei LBP annimmt. Weitere Forschung zur Beeinträchtigung der NME bei LBP-Untergruppen ist notwendig.
KW  - low back pain
KW  - trunk
KW  - biomechanics
KW  - neuromuscular efficiency
KW  - Rückenschmerzen
KW  - Rumpf
KW  - Biomechanics
KW  - neuromuskuläre Effizienz
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-101241
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roßbach, Naja Anja
T1  - Die Sprache in Überschriften und Zwischenüberschriften deutscher Tageszeitungen
T1  - The language of headlines and subheadings in german daily newspapers
BT  - ein Vergleich zwischen einer konservativen und einer linksliberalen Zeitung
BT  - a comparison between a conservative and a left-wing paper
N2  - Der deutsche Zeitungsmarkt ist von einem breiten Angebot überregionaler Tageszeitungen gekennzeichnet, denen innerhalb der Bevölkerung unterschiedliche politische Ausrichtungen zugeschrieben werden. Als konservatives Blatt gilt die „Frankfurter Allgemeine Zeitung“ (F.A.Z.), wohingegen sich die „taz.die tageszeitung“ (taz) durch eine linksalternative Orientierung auszeichnet. Ausgehend von diesem Unterschied untersucht die Arbeit die sprachliche Gestaltung der Überschriften, Unter- und Zwischenzeilen der F.A.Z. und der taz zu den Themen „Alternative für Deutschland“ (AfD), „Nationalsozialistischer Untergrund“ (NSU) und „Front National“ (FN). Die qualitativ-quantitative Korpusuntersuchung fokussiert neben lexikalischen und syntaktischen auch sprachstilistische Faktoren, die eine Stellungnahme zu der Forschungsthese, dass mit der sprachlichen Formulierung der Haupt-, Unter- und Zwischenzeilen die politische Ausrichtung und ideologische Grundhaltung der Zeitungen deutlich wird, erlauben. Die Grundlage für die Analysen bildet ein konstruktivistischer Ansatz, der auf systemtheoretischen Annahmen beruht. Dadurch kann zum einen gezeigt werden, wie sich die Ergebnisse der sprachlichen Analysen mit den unterschiedlichen zugrunde liegenden Wirklichkeitskonstruktionen der Zeitungen verbinden lassen, zum anderen wird deutlich, dass sich die Formulierung der Überschriften auch auf die individuelle Realitätskonstruktion der Rezipienten auswirkt. Die vergleichenden Auswertungen geben unterschiedlich gewichtete Hinweise auf die Einstellung der Kommunikatoren und bestätigen, dass die jeweiligen Perspektivierungen der Wirklichkeit sowie ideologischen Grundhaltungen der F.A.Z. und der taz bereits in der sprachlichen Gestaltung ihrer Titelkomplexe deutlich werden.
N2  - The german newspaper market is characterized by a broad supply of nationwide daily newspapers, which have different political orientations. The „Frankfurter Allgemeine Zeitung“ (F.A.Z.) is characterized as a conservative newspaper, while the „taz.die tageszeitung“ (taz) has a left-alternative orientation. Based on this difference this master thesis takes a look at the linguistic presentation of headlines and subheadings of the F.A.Z. and the taz concerning the subjects „Alternative für Deutschland“ (AfD), „Nationalsozialistischer Untergrund“ (NSU) and „Front National“ (FN). The qualitative-quantitative corpus analysis focuses on lexical, syntactical and stylistical factors. These parameters allow an answer to the research question whether the political orientation of the F.A.Z. and the taz is visible in the wording of their headlines and subheadings. The master thesis is based on a constructivist approach which is framed by a system-theoretical perspective. This allows to show how the results of the linguistic analysis are connectable with different reality constructions of the newspapers and that the formulations of the headlines has effects on the individual reality constructions of the recipients. The comparative evaluations demonstrate the influence of the different viewpoints on reality of the F.A.Z. and the taz on the linguistic formulation of their headlines and subheadings.
KW  - Pressesprache
KW  - Überschrift
KW  - Konstruktivismus
KW  - politischer Sprachgebrauch
KW  - Tageszeitung
KW  - newspaper
KW  - headline
KW  - constructivism
KW  - subheading
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-101011
ER  - 
TY  - THES
A1  - Engelmann, Felix
T1  - Toward an integrated model of sentence processing in reading
T1  - Grundlage eines integrierten Modells der Satzverarbeitung beim Lesen
N2  - In experiments investigating sentence processing, eye movement measures such as fixation durations and regression proportions while reading are commonly used to draw conclusions about processing difficulties. However, these measures are the result of an interaction of multiple cognitive levels and processing strategies and thus are only indirect indicators of processing difficulty. In order to properly interpret an eye movement response, one has to understand the underlying principles of adaptive processing such as trade-off mechanisms between reading speed and depth of comprehension that interact with task demands and individual differences. Therefore, it is necessary to establish explicit models of the respective mechanisms as well as their causal relationship with observable behavior. There are models of lexical processing and eye movement control on the one side and models on sentence parsing and memory processes on the other. However, no model so far combines both sides with explicitly defined linking assumptions.

In this thesis, a model is developed that integrates oculomotor control with a parsing mechanism and a theory of cue-based memory retrieval. On the basis of previous empirical findings and independently motivated principles, adaptive, resource-preserving mechanisms of underspecification are proposed both on the level of memory access and on the level of syntactic parsing. The thesis first investigates the model of cue-based retrieval in sentence comprehension of Lewis & Vasishth (2005) with a comprehensive literature review and computational modeling of retrieval interference in dependency processing. The results reveal a great variability in the data that is not explained by the theory. Therefore, two principles, 'distractor prominence' and 'cue confusion', are proposed as an extension to the theory, thus providing a more adequate description of systematic variance in empirical results as a consequence of experimental design, linguistic environment, and individual differences. In the remainder of the thesis, four interfaces between parsing and eye movement control are defined: Time Out, Reanalysis, Underspecification, and Subvocalization. By comparing computationally derived predictions with experimental results from the literature, it is investigated to what extent these four interfaces constitute an appropriate elementary set of assumptions for explaining specific eye movement patterns during sentence processing. Through simulations, it is shown how this system of in itself simple assumptions results in predictions of complex, adaptive behavior. 

In conclusion, it is argued that, on all levels, the sentence comprehension mechanism seeks a balance between necessary processing effort and reading speed on the basis of experience, task demands, and resource limitations. Theories of linguistic processing therefore need to be explicitly defined and implemented, in particular with respect to linking assumptions between observable behavior and underlying cognitive processes. The comprehensive model developed here integrates multiple levels of sentence processing that hitherto have only been studied in isolation. The model is made publicly available as an expandable framework for future studies of the interactions between parsing, memory access, and eye movement control.
N2  - In experimentellen Studien zur Satzverarbeitung werden für gewöhnlich Blickbewegungsmaße wie Fixationsdauern oder Regressionshäufigkeiten beim Lesen herangezogen, um auf Verarbeitungsschwierigkeiten zu schließen. Jedoch resultieren diese Signale aus der Interaktion mehrerer kognitiver Ebenen und Verarbeitungsstrategien und sind daher nur indirekte Indikatoren von Verarbeitungsschwierigkeit. Um ein Blickbewegungssignal richtig zu interpretieren, müssen die zugrundeliegenden Prinzipien adaptiver Verarbeitungsprozesse verstanden werden, wie zum Beispiel Ausgleichmechanismen zwischen Lesegeschwindigkeit und Verarbeitungstiefe, welche mit der gegenwärtigen Verarbeitungsanforderung und individuellen Unterschieden interagieren. Es ist daher notwendig, explizite Modelle dieser Mechanismen und ihrer kausalen Beziehung zu behavioralen Signalen wie Blickbewegungen zu etablieren. Es existieren Modelle der lexikalischen Verarbeitung und Blicksteuerung auf der einen Seite und Modelle der Satzverarbeitung und Gedächtnismechanismen auf der anderen. Jedoch existiert noch kein Modell, welches beide Seiten durch explizit formulierte Annahmen verbindet.

In der vorliegenden Dissertation wird ein Modell entwickelt, welches Okulomotorik mit Satzverarbeitungsmechanismen und einer Theorie des assoziativen Gedächtniszugriffs integriert. Auf der Grundlage bisheriger empirischer Ergebnisse und unabhängig motivierter Prinzipien werden adaptive ressourcenschonende Mechanismen der Unterspezifikation sowohl auf der Ebene des Gedächtniszugriffs als auch auf der Ebene der syntaktischen Verarbeitung vorgeschlagen. Die Dissertation untersucht zunächst das Modell des assoziativen Gedächtniszugriffs bei der Satzverarbeitung von Lewis & Vasishth (2005) mithilfe eines umfassenden Literaturreviews sowie Computermodellierung von Interferenzeffekten im Gedächtniszugriff während der Verarbeitung syntaktischer Abhängigkeiten. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Variabilität der Daten auf, die von der Theorie nicht erklärt werden kann. Daher werden zwei Prinzipien, ‘distractor prominence’ und ‘cue confusion’, als Erweiterung des Modells vorgeschlagen, wodurch eine genauere Vorhersage systematischer Varianz als Folge von Experimentaldesign, linguistischer Umgebung und individuellen Unterschieden erreicht wird. Im verbleibenden Teil der Dissertation werden vier Schnittstellen zwischen linguistischer Verarbeitung und Blicksteuerung definiert: Time Out, Reanalyse, Unterspezifikation und Subvokalisation. Durch Vergleich von computational hergeleiteten Vorhersagen und experimentellen Ergebnissen aus der Literatur wird der Frage nachgegangen, inwieweit diese vier Mechanismen ein angemessenes elementares System von Annahmen darstellen, welches spezifische Blickbewegungsmuster während der Satzverarbeitung erklären kann. Durch Simulationen wird gezeigt, wie dieses System aus für sich genommen simplen Annahmen im Ergebnis komplexes und adaptives Verhalten vorhersagt. 

In Konklusion wird argumentiert, dass der Satzverarbeitungsapparat auf allen Ebenen eine Balance zwischen notwendigem Verarbeitungsaufwand und Lesegeschwindigkeit auf der Basis von Erfahrung, Anforderung und limitierten Ressourcen anstrebt. Deshalb sollten Theorien der Sprachverarbeitung explizit formuliert und implementiert werden, insbesondere in Bezug auf die kausale Verbindung zwischen experimentell beobachtbarem Verhalten und den zugrundeliegenden kognitiven Prozessen. Das hier entwickelte Modell integriert mehrere Ebenen der Satzverarbeitung, die bisher ausschließlich unabhängig voneinander untersucht wurden. Das Modell steht öffentlich als erweiterungsfähiges Framework für zukünftige Studien der Interaktion zwischen Sprachverarbeitung, Gedächtniszugriff und Blickbewegung zur Verfügung.
KW  - working memory
KW  - sentence processing
KW  - cue confusion
KW  - cognitive modeling
KW  - psycholinguistics
KW  - eye movement control
KW  - ACT-R
KW  - cue-based retrieval
KW  - underspecification
KW  - dependency resolution
KW  - Satzverarbeitung
KW  - Arbeitsgedächtnis
KW  - Blickbewegungen
KW  - kognitive Modellierung
KW  - Lesen
KW  - reading
KW  - Unterspezifikation
KW  - retrieval interference
KW  - adaptive processing
KW  - adaptive Verarbeitung
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100864
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Haase, Marina
T1  - Berufsschullandschaften in ländlichen Räumen
T1  - Vocational education in rural areas
BT  - zur Steuerung berufsbildender Infrastrukturen im Kontext demografischer Entwicklungen und institutioneller, sektoraler sowie akteursspezifischer Konstellationen in Brandenburg
BT  - on managing vocational training infrastructures in the context of demographic trends, institutional, sectoral and actor-related constellations in Brandenburg
N2  - Seit Mitte der 2000er Jahre richtet sich angesichts der starken Schülerzahlenrückgänge die wissenschaftliche und bildungspolitische Aufmerksamkeit wieder stärker auf Fragen der Gestaltung beruflicher Bildung in ländlich-peripheren Räumen. Einerseits knüpft sich an die demografische Entwicklung die Erwartung einer Entspannung der lange Zeit sehr prekären Ausbildungsplatzsituation in diesen Räumen. Andererseits ist offen, inwiefern mit den Anpassungsprozessen die Ausbildung neuer räumlichen Disparitäten verbunden ist, etwa durch die Schließung von Berufsschulen. Die Arbeit setzt sich mit der aktuellen Situation und dem Umgang mit Berufsschulen unter den folgenden Fragestellungen auseinander: Wie kann in Regionen mit dünner Besiedlung auf der einen und einer schwierigen regionalökonomischen Situation auf der anderen Seite diese komplexe Infrastruktur betrieben werden? Welche Steuerungsinstrumente kommen in dem anstehenden Rückbauprozess zum Tragen und welche Rolle spielen demographische Entwicklungen, strukturelle Faktoren und Akteurshandeln? Ein besonderer Fokus liegt auf der theoretischen und empirischen Verknüpfung von raumspezifischen Fragestellungen mit der Komplexität von Berufsschulen als ausdifferenzierte Institutionen zwischen Schulsystem und Wirtschaft. 
Untersucht wurde die Entwicklung des brandenburgischen Berufsschulnetzes ab den 1990er Jahren mit einer vertieften Fallstudie im Landkreis Uckermark. Entgegen der Annahme eines starken Einbruchs der Infrastrukturversorgung in Folge des Schülerzahlenrückganges wird gezeigt, dass sich die brandenburgische Berufsschullandschaft seit den 2000er Jahren durch eine relative Stabilität auszeichnet. Allerdings erfolgte eine berufsspezifische Ausdünnung des Angebotes. Im Jahr 2013 fanden nur 41% aller Auszubilden in ihrem jeweiligen Ausbildungsberuf ein relativ flächendeckendes Berufsschulnetz vor. Als Faktoren für gelingende Steuerungsprozesse (in ländlich-peripheren Räumen) zeigten sich das Subsidaritätsprinzip, ein gemeinsam geteiltes Professionsverständnis sowie die Orientierung auf einen gewissen räumlichen Ausgleich. Erfolgreiche Interventionen gegen Konzentration basierten maßgeblich auf einem ausgeprägten, fachlichen „Selbstbewusstsein“ und Anspruch von Bildungsorganisationen. Demgegenüber konnten unspezifische Bezugnahmen auf Peripherisierungen keine handlungswirksamen Strategien entfalten. Teilentwicklungen im Schulberufssystem sind durch die Expansion privater Berufsschulen in einen ausgeprägten institutionellen Wandel eingebettet. Die Infrastrukturentwicklung führte in diesem Segment zur Ausbildung eines spezifischen Marktes, der teilweise nur begrenzt einem klassischen Angebots-Nachfrage-Modell folgt und potentiell zu Überausbildung führt. 
Die vorgefundenen Steuerungsformen sind angesichts von Ressourcenmangel, der sektoralen Zersplitterung sowie des Mangels an Institutionen für die Ausbildung von Regionen als Handlungsräume in der Berufsausbildung ambivalent. Der demografische Diskurs führte (bisher) nicht zur Ausbildung von Steuerungsformen, welche die in der Infrastrukturgestaltung dominierenden, sektoralen Zuständigkeiten „überwinden“. Daher fungiert der Diskurs teilweise nur begrenzt als eine neue Orientierung für die Ausbildung von „peripheriespezifischen“ Infrastrukturstrategien und alternativen Steuerungsmodellen. Er kann dann neue, über klassische Anpassungsprozesse hinausgehende, Optionen generieren, wenn er sich stärker auf die Bedarfe der Akteure und Adressaten von Berufsbildung im ländlichen Raum bezieht und enger mit den Fachdiskursen verbindet.
N2  - Due to the strong numeral decline in students in Eastern Germany, science and educational policy since the mid-2000s has been paying closer attention to the question of how to organize the infrastructure of vocational education in rural and peripheric areas. On the one hand, there is an expectation that the ongoing demographic trend might fix the problem of the lack of apprenticeship positions in these areas. This lack has been precarious for a long time. On the other hand, it is unclear to what extent the adapting processes of the infrastructure, such as the closing of vocational schools, might lead to the formation of new spatial disparities. The work in hand deals with the current situation of vocational schools taking the following aspects into account: How can the very complex infrastructure of vocational schools be organized in regions with a low population density as well as with a difficult regional economic situation? What management tools are being applied in the forthcoming process of removing the infrastructure? In which ways are demographic developments, structural factors as well as the actions of various actors influencial here? The research especially focusses on the theoretical and empirical connection between space-related issues and the complexity of vocational schools as institutions that are embedded in the educational as well as the economic system.

The research in hand is an analysis of the vocational school network in Brandenburg and its development since the 1990s. It is empirically also based on a case study of the rural district Uckermark. 

Contrary to the assumption of a steep decline of infrastructure provision due to the demographic trend, it is shown that the vocational education in Brandenburg has been characterized by a relative stability since the 2000s. However, there has been a spatial thinning process in the range of trained professions. In 2013, an area-wide vocational school network existed only for 41% of all young trainees in Brandenburg. The subsidiarity principle, a common understanding of profession among the relevant actors as well as the concept of a certain geographic balance proved to be factors for successful management processes. Successful interventions against the closing of vocational infrastructures were mainly based on the educational organizations’ strong, professional "self-confidence" and high standards. In contrast to that, unspecific attempts against peripherization did not result in effective strategies. A part of the ongoing developments in the area of vocational training is embedded in a strong institutional change due to the expansion of private vocational schools. The infrastructural development in this segment results in the emergence of a specific educational market. This market only partially follows a classic supply-demand model and potentially leads to "overtraining".

The managing instruments that were found to be applied in the infrastructural change are ambivalent in terms of limited resources, sectoral fragmentation and the lack of institutions that are able to turn peripheric regions into areas of action in vocational training. The demographic discourse has not (yet) created new management instruments that are able to "overcome" the sectoral and institutional fragmentation of the vocational training system. Therefore, the potential of this discourse is limited when it comes to developing new or alternative vocational training strategies for infrastructures in rural and peripheric areas. The demographic discourse has the potential to generate new options, going beyond classic adaptation processes, if and when it focusses more strongly on the needs of the actors and users in vocational education in rural areas as well as connects more closely with the specialized educational and other discourses.
T3  - Praxis Kultur- und Sozialgeographie | PKS - 60 
KW  - Berufsschule
KW  - ländlicher Raum
KW  - berufliche Bildung
KW  - Infrastruktur
KW  - vocational schools
KW  - rural areas
KW  - vocational training
KW  - infrastructure
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-89827
SN  - 978-3-86956-365-7
SN  - 0934-716X
SN  - 1868-2499
IS  - 60
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mueller, Stefanie
T1  - Interacting with personal fabrication devices
T1  - Interaktion mit Personal Fabrication Geräten
N2  - Personal fabrication tools, such as 3D printers, are on the way of enabling a future in which non-technical users will be able to create custom objects. However, while the hardware is there, the current interaction model behind existing design tools is not suitable for non-technical users. Today, 3D printers are operated by fabricating the object in one go, which tends to take overnight due to the slow 3D printing technology. Consequently, the current interaction model requires users to think carefully before printing as every mistake may imply another overnight print. Planning every step ahead, however, is not feasible for non-technical users as they lack the experience to reason about the consequences of their design decisions. 

In this dissertation, we propose changing the interaction model around personal fabrication tools to better serve this user group. We draw inspiration from personal computing and argue that the evolution of personal fabrication may resemble the evolution of personal computing: Computing started with machines that executed a program in one go before returning the result to the user. By decreasing the interaction unit to single requests, turn-taking systems such as the command line evolved, which provided users with feedback after every input. Finally, with the introduction of direct-manipulation interfaces, users continuously interacted with a program receiving feedback about every action in real-time. In this dissertation, we explore whether these interaction concepts can be applied to personal fabrication as well. 

We start with fabricating an object in one go and investigate how to tighten the feedback-cycle on an object-level: We contribute a method called low-fidelity fabrication, which saves up to 90% fabrication time by creating objects as fast low-fidelity previews, which are sufficient to evaluate key design aspects. Depending on what is currently being tested, we propose different conversions that enable users to focus on different parts: faBrickator allows for a modular design in the early stages of prototyping; when users move on WirePrint allows quickly testing an object's shape, while Platener allows testing an object's technical function. We present an interactive editor for each technique and explain the underlying conversion algorithms.

By interacting on smaller units, such as a single element of an object, we explore what it means to transition from systems that fabricate objects in one go to turn-taking systems. We start with a 2D system called constructable: Users draw with a laser pointer onto the workpiece inside a laser cutter. The drawing is captured with an overhead camera. As soon as the the user finishes drawing an element, such as a line, the constructable system beautifies the path and cuts it--resulting in physical output after every editing step. We extend constructable towards 3D editing by developing a novel laser-cutting technique for 3D objects called LaserOrigami that works by heating up the workpiece with the defocused laser until the material becomes compliant and bends down under gravity. While constructable and LaserOrigami allow for fast physical feedback, the interaction is still best described as turn-taking since it consists of two discrete steps: users first create an input and afterwards the system provides physical output.  

By decreasing the interaction unit even further to a single feature, we can achieve real-time physical feedback: Input by the user and output by the fabrication device are so tightly coupled that no visible lag exists. This allows us to explore what it means to transition from turn-taking interfaces, which only allow exploring one option at a time, to direct manipulation interfaces with real-time physical feedback, which allow users to explore the entire space of options continuously with a single interaction. We present a system called FormFab, which allows for such direct control. FormFab is based on the same principle as LaserOrigami: It uses a workpiece that when warmed up becomes compliant and can be reshaped. However, FormFab achieves the reshaping not based on gravity, but through a pneumatic system that users can control interactively. As users interact, they see the shape change in real-time.

We conclude this dissertation by extrapolating the current evolution into a future in which large numbers of people use the new technology to create objects. We see two additional challenges on the horizon: sustainability and intellectual property. We investigate sustainability by demonstrating how to print less and instead patch physical objects. We explore questions around intellectual property with a system called Scotty that transfers objects without creating duplicates, thereby preserving the designer's copyright.
N2  - Personal Fabrication Geräte, wie zum Beispiel 3D Drucker, sind dabei eine Zukunft zu ermöglichen in der selbst Benutzer ohne technisches Fachwissen eigene Objekte erstellen können. Obwohl die Hardware nun verfügbar ist, gibt es derzeit kein geeignetes Interaktionsmodel für Benutzer ohne Fachwissen. Heutzutage werden Objekte mit dem 3D Drucker in einem Stück hergestellt. Da der 3D Druck noch ein sehr langsames Verfahren ist und häufig so lange dauert, dass das Objekt über Nacht hergestellt werden muss, müssen Benutzer sorgfältig alles überprüfen bevor sie den Druckauftrag abschicken, da jeder Fehler einen weiteren Tag Wartezeit bedeuten kann. Benutzer ohne technischen Hintergrund haben jedoch nicht das notwendige Fachwissen um alle Faktoren vorhersagen zu können. 

In dieser Dissertation schlagen wir vor das Interaktionsmodel von Personal Fabrication Geräten zu ändern, um diese Benutzer besser zu unterstützen. Wir argumentieren, dass die Entwicklung von Personal Fabrication Geräten der Entwicklung von Personal Computern gleicht. Die ersten Computer arbeiteten ein Programm vollständig ab, bevor sie ein Ergebnis an den Benutzer zurückgaben. Durch die Verkleinerung der Interaktionseinheit von ganzen Programmen zu einzelnen Anfragen wurden turn-taking Systeme wie die Kommandozeile möglich. Mit der Einführung von direkter Manipulation konnten Benutzer schließlich kontinuierlich mit dem Program arbeiten: sie erhielten Feedback über jede einzelne Interaktion in Echtzeit. Wir untersuchen in dieser Arbeit ob die gleichen Interaktionskonzepte auf Personal Fabrication Geräte angewendet werden können.

Wir beginnen diese Arbeit damit zu untersuchen wie man die Feedbackzeit bei der Interaktion mit ganzen Objekten verkürzen kann. Wir präsentieren eine Methode mit dem Namen Low-fidelity Fabrication, die bis zu 90% Druckzeit spart. Low-fidelity fabrication ist schnell, weil es 3D Modelle als grobe Vorschauobjekte druckt, die aber ausreichen um die Aspekte zu testen, die gerade wichtig sind. Abhängig vom aktuellen Testfokus schlagen wir vor verschiedene Konvertierungen vorzunehmen: Unser System faBrickator ist besonders für die ersten Testläufe geeignet, wenn ein modulares Design wichtig ist. Unser System WirePrint ist besonders nützlich im nächsten Schritt, wenn die Form des Objektes erhalten bleiben soll. Am Ende erlaubt unser System Platener ein Objekt so zu konvertieren, dass die technische Funktion des Objektes bewahrt wird. Wir erklären das Design unserer interaktiven Editoren und die zugrunde liegenden Konvertierungsalgorithmen.

Durch die Verkleinerung der Interaktionseinheit auf ein einzelnes Element, wie zum Beispiel einer Linie, untersuchen wir wie man Objekt-basierte Fabrikationssysteme in turn-taking Systeme umwandeln kann. Wir zeigen unser 2D System constructable, das auf einem Laser-Cutter basiert. Benutzer von constructable verwenden einen Laserpointer um auf das Werkstück im Laser-Cutter zu zeichnen. Die Zeichnung wird mit einer Kamera aufgenommen, korrigiert, und anschließend direkt mit dem Laser-Cutter ausgeschnitten. Wir erweitern constructable zu 3D mit unserer neuen Laser-Cutter Technologie Laser-Origami. LaserOrigami erzeugt 3D Objekte, indem es mit dem defokussierten Laser das Werkstück erhitzt bis es verformbar wird, die Schwerkraft biegt das Werkstück anschließend in seine 3D Form. Obwohl constructable und LaserOrigami physisches Feedback schnell erzeugen, ist die Interaktion dennoch am besten als turn-taking zu beschreiben: Benutzer editieren zuerst und sehen danach das Ergebnis.

Indem wir die Interaktionseinheit noch einmal verkleinern, nun auf ein einziges Feature, können wir Echtzeitfabrikation erreichen: Benutzereingabe und physisches Feedback sind so eng miteinander verbunden, dass es keine sichtbare Verzögerung mehr gibt. Damit können wir untersuchen, was es bedeutet von turn-taking Systemen zu direkter Manipulation überzugehen. Wir zeigen ein System mit dem Namen FormFab, das solch eine direkte interaktive Kontrolle ermöglicht. FormFab basiert auf dem gleichen Prinzip wie LaserOrigami: Ein Werkstück wird erhitzt bis es verformbar wird. Allerdings verwendet FormFab nicht die Schwerkraft zum verformen, sondern ein pneumatisches System, das Benutzer interaktiv steuern können. Wenn Benutzer den Luftdruck ändern, sehen sie wie sich die Größe der Form in Echtzeit ändert. Dies erlaubt ihnen die beste Entscheidung zu treffen während sie verschiedene Optionen evaluieren.

Im letzten Kapitel dieser Dissertation extrapolieren wir die aktuelle Entwicklung in eine Zukunft in der eine große Anzahl von Personen eigene Objekte herstellen werden. Dabei entstehen zwei neue Herausforderungen: Nachhaltigkeit und das Bewahren von intellektuellem Eigentum.
KW  - human computer interaction
KW  - 3D printing
KW  - 3D Drucken
KW  - Laser Cutten
KW  - Interaktionsmodel
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100908
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Schilde, Uwe
A1  - Kelling, Alexandra
A1  - Umbreen, Sumaira
A1  - Linker, Torsten
T1  - Crystal structures of three bicyclic carbohydrate derivatives
N2  - The title compounds, [(1R,3R,4R,5R,6S)-4,5-bis­(acet­yloxy)-7-oxo-2-oxabi­cyclo[4.2.0]octan-3-yl]methyl acetate, C14H18O8, (I), [(1S,4R,5S,6R)-5-acet­yloxy-7-hy­droxy­imino-2-oxobi­cyclo­[4.2.0]octan-4-yl acetate, C11H15NO6, (II), and [(3aR,5R,6R,7R,7aS)-6,7-bis­(acet­yloxy)-2-oxo­octa­hydro­pyrano[3,2-b]pyrrol-5-yl]methyl acetate, C14H19NO8, (III), are stable bicyclic carbohydrate derivatives. They can easily be synthesized in a few steps from commercially available glycals. As a result of the ring strain from the four-membered rings in (I) and (II), the conformations of the carbohydrates deviate strongly from the ideal chair form. Compound (II) occurs in the boat form. In the five-membered lactam (III), on the other hand, the carbohydrate adopts an almost ideal chair conformation. As a result of the distortion of the sugar rings, the configurations of the three bicyclic carbohydrate derivatives could not be determined from their NMR coupling constants. From our three crystal structure determinations, we were able to establish for the first time the absolute configurations of all new stereocenters of the carbohydrate rings.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 296 
KW  - crystal structure
KW  - carbohydrate deriv­atives
KW  - conformation
KW  - configuration
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100833
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Lah, Ljerka
A1  - Trense, Daronja
A1  - Benke, Harald
A1  - Berggren, Per
A1  - Gunnlaugsson, Þorvaldur
A1  - Lockyer, Christina
A1  - Öztürk, Ayaka
A1  - Öztürk, Bayram
A1  - Pawliczka, Iwona
A1  - Roos, Anna
A1  - Siebert, Ursula
A1  - Skóra, Krzysztof
A1  - Víkingsson, Gísli
A1  - Tiedemann, Ralph
T1  - Spatially Explicit Analysis of Genome-Wide SNPs Detects Subtle Population Structure in a Mobile Marine Mammal, the Harbor Porpoise
N2  - The population structure of the highly mobile marine mammal, the harbor porpoise (Phocoena phocoena), in the Atlantic shelf waters follows a pattern of significant isolation-by-distance. The population structure of harbor porpoises from the Baltic Sea, which is connected with the North Sea through a series of basins separated by shallow underwater ridges, however, is more complex. Here, we investigated the population differentiation of harbor porpoises in European Seas with a special focus on the Baltic Sea and adjacent waters, using a population genomics approach. We used 2872 single nucleotide polymorphisms (SNPs), derived from double digest restriction-site associated DNA sequencing (ddRAD-seq), as well as 13 microsatellite loci and mitochondrial haplotypes for the same set of individuals. Spatial principal components analysis (sPCA), and Bayesian clustering on a subset of SNPs suggest three main groupings at the level of all studied regions: the Black Sea, the North Atlantic, and the Baltic Sea. Furthermore, we observed a distinct separation of the North Sea harbor porpoises from the Baltic Sea populations, and identified splits between porpoise populations within the Baltic Sea. We observed a notable distinction between the Belt Sea and the Inner Baltic Sea sub-regions. Improved delineation of harbor porpoise population assignments for the Baltic based on genomic evidence is important for conservation management of this endangered cetacean in threatened habitats, particularly in the Baltic Sea proper. In addition, we show that SNPs outperform microsatellite markers and demonstrate the utility of RAD-tags from a relatively small, opportunistically sampled cetacean sample set for population diversity and divergence analysis.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 295 
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100813
SN  - 1866-8372
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gopalakrishnan, Sathej
T1  - Mathematical modelling of host-disease-drug interactions in HIV disease
T1  - Mathematische Modellierung von Pathogen-Wirkstoff-Wirt-Interaktionen im Kontext der HIV Erkrankung
N2  - The human immunodeficiency virus (HIV) has resisted nearly three decades of efforts targeting a cure. Sustained suppression of the virus has remained a challenge, mainly due
to the remarkable evolutionary adaptation that the virus exhibits by the accumulation of drug-resistant mutations in its genome. Current therapeutic strategies aim at achieving and maintaining a low viral burden and typically involve multiple drugs. The choice of optimal combinations of these drugs is crucial, particularly in the background of treatment failure having occurred previously with certain other drugs. An understanding of the dynamics of viral mutant genotypes aids in the assessment of treatment failure with a certain drug
combination, and exploring potential salvage treatment regimens.

Mathematical models of viral dynamics have proved invaluable in understanding the viral life cycle and the impact of antiretroviral drugs. However, such models typically use simplified and coarse-grained mutation schemes, that curbs the extent of their application to drug-specific clinical mutation data, in order to assess potential next-line therapies. Statistical
models of mutation accumulation have served well in dissecting mechanisms of resistance evolution by reconstructing mutation pathways under different drug-environments. While these models perform well in predicting treatment outcomes by statistical learning, they do not incorporate drug effect mechanistically. Additionally, due to an inherent lack of
temporal features in such models, they are less informative on aspects such as predicting mutational abundance at treatment failure. This limits their application in analyzing the
pharmacology of antiretroviral drugs, in particular, time-dependent characteristics of HIV therapy such as pharmacokinetics and pharmacodynamics, and also in understanding the impact of drug efficacy on mutation dynamics.

In this thesis, we develop an integrated model of in vivo viral dynamics incorporating drug-specific mutation schemes learned from clinical data. Our combined modelling
approach enables us to study the dynamics of different mutant genotypes and assess mutational abundance at virological failure. As an application of our model, we estimate in vivo
fitness characteristics of viral mutants under different drug environments. Our approach also extends naturally to multiple-drug therapies. Further, we demonstrate the versatility of our model by showing how it can be modified to incorporate recently elucidated mechanisms of drug action including molecules that target host factors.

Additionally, we address another important aspect in the clinical management of HIV disease, namely drug pharmacokinetics. It is clear that time-dependent changes in in vivo
drug concentration could have an impact on the antiviral effect, and also influence decisions on dosing intervals. We present a framework that provides an integrated understanding
of key characteristics of multiple-dosing regimens including drug accumulation ratios and half-lifes, and then explore the impact of drug pharmacokinetics on viral suppression.

Finally, parameter identifiability in such nonlinear models of viral dynamics is always a concern, and we investigate techniques that alleviate this issue in our setting.
N2  - Das Humane Immundefiecienz-Virus (HIV) widerstanden hat fast drei Jahrzehnten eff Orts targeting eine Heilung. Eine anhaltende Unterdrückung des Virus hat noch eine Herausforderung, vor allem aufgrund der bemerkenswerten evolutionären Anpassung, dass das Virus Exponate durch die Ansammlung von Medikamenten-resistenten Mutationen in seinem Genom. Aktuelle therapeutische Strategien zielen auf das Erreichen und die Erhaltung einer niedrigen virale Belastung und umfassen in der Regel mehrere Medikamente. Die Wahl der optimalen Kombinationen dieser Medikamente ist von entscheidender Bedeutung, besonders im Hintergrund der Behandlung Fehler eingetreten, die zuvor mit bestimmten anderen Medikamenten. Ein Verständnis für die Dynamik der viralen mutierten Genotypen Aids in die Bewertung der Behandlung Fehler mit einer bestimmten Kombination und der Erkundung potenzieller Bergung Behandlungsschemata.
Mathematische Modelle für virale Dynamik haben sich als unschätzbar erwiesen hat im Verständnis der viralen Lebenszyklus und die Auswirkungen von antiretroviralen Medikamenten. Allerdings sind solche Modelle verwenden in der Regel simplified und grobkörnigen Mutation Regelungen, dass Aufkantungen den Umfang ihrer Anwendung auf Arzneimittel-ganz speziellec Mutation klinische Daten, um zu beurteilen, mögliche nächste-line Therapien. Statistische Modelle der Mutation Anhäufung gedient haben gut in präparieren Mechanismen der Resistenz Evolution durch Mutation Rekonstruktion Pathways unter verschiedenen Medikamenten-Umgebungen. Während diese Modelle führen gut in der Vorhersage der Ergebnisse der Behandlung durch statistische lernen, sie enthalten keine Droge E ffect mechanistisch. Darüber hinaus aufgrund einer innewohnenden Mangel an zeitlichen Funktionen in solchen Modellen, sie sind weniger informativ auf Aspekte wie die Vorhersage mutational Fülle an Versagen der Behandlung. Dies schränkt die Anwendung in der Analyse der Pharmakologie von antiretroviralen Medikamenten, insbesondere, Zeit-abhängige Merkmale der HIV-Therapie wie Pharmakokinetik und Pharmakodynamik, und auch in dem Verständnis der Auswirkungen von Drogen e fficacy auf Mutation Dynamik.
In dieser Arbeit, die wir bei der Entwicklung eines integrierten Modells von In-vivo-virale Dynamik Einbeziehung drug-ganz speziellec Mutation Systeme gelernt aus den klinischen Daten. Unsere kombinierten Modellansatz ermöglicht uns die Untersuchung der Dynamik von diff schiedene mutierten Genotypen und bewerten mutational Fülle an virologischem Versagen. Als Anwendung unseres Modells schätzen wir In-vivo-fitness Merkmale der viralen Mutanten unter di fferent drug Umgebungen. Unser Ansatz erstreckt sich auch natürlich auf mehrere-Therapien. Weitere zeigen wir die Vielseitigkeit unseres Modells zeigen, wie es können Modified zu integrieren kürzlich aufgeklärt Mechanismen der Drug Action einschließlich Molekülen, dass target host Faktoren.
Zusätzlich haben wir Adresse ein weiterer wichtiger Aspekt in der klinischen Management der HIV-Erkrankung, das heißt Drogen Pharmakokinetik. Es ist klar, dass die Zeit-abhängige Änderungen in In-vivo-Wirkstoffkonzentration könnten die Auswirkungen auf die antivirale E ffect und haben auch Einfluss auf die Entscheidungen über Dosierungsintervalle. Wir präsentieren ein Framework, bietet ein integriertes Verständnis der wichtigsten Merkmale von mehreren Dosierungsschemata einschließlich Kumulation Übersetzungen und Halbwertszeiten, und untersuchen Sie die Auswirkungen von Drogen auf die Pharmakokinetik Virussuppression.
Schließlich, Parameter identifiFähigkeit in solchen nichtlineare Modelle der virale Dynamik ist immer ein Anliegen, und wir untersuchen Methoden, um dieses Problem in unserer Einstellung.
KW  - HIV
KW  - mathematical modelling
KW  - viral fitness
KW  - pharmacokinetics
KW  - parameter estimation
KW  - HIV Erkrankung
KW  - Pharmakokinetik
KW  - Fitness
KW  - mathematische Modellierung
KW  - Kombinationstherapie
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100100
ER  - 
TY  - THES
A1  - Punz, Elisabeth
T1  - Effektivität frühzeitiger Interventionen zur Prävention von Lese- und Rechtschreibschwierigkeiten
T1  - Effectivity of early interventions to prevent reading or writing disabilities
BT  - eine empirisch-quantitative Studie
BT  - an empiric quantitative study
N2  - Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Förderung der Lese- und Schreibkompetenz in der Anfangsphase des Schriftspracherwerbs. Ziel der Untersuchung ist die Erprobung und Evaluierung frühzeitiger, diagnosegeleiteter Interventionen zur Prävention von Lese- und Rechtschreibschwierigkeiten. Im Unterschied zu vielen Studien in diesem Bereich werden alle Maßnahmen unter realen schulischen Bedingungen im Rahmen des Erstlese- und Schreibunterrichts durch die Klassenlehrer selbst durchgeführt, wobei diese von der Autorin unterstützt und begleitet werden. Förder- und Prozessdiagnose sowie Elemente diagnosegeleiteter Förderung werden aus Theorien und Forschungslage abgeleitet und zu einem Interventionsset verbunden. Die Effektivität der evidenzbasierten Maßnahmen wird durch Parallelgruppenvergleiche überprüft. 
An der empirischen Untersuchung nahmen insgesamt 25 Schulklassen mit 560 Erstklässlern teil, geteilt in Versuchs- und Kontrollgruppe. Mit der Eingangsdiagnose am Schulbeginn wurden Voraussetzungen für den Schriftspracherwerb erhoben und mit der Evaluierungsdiagnose am Ende der ersten Schulstufe entwicklungsadäquate schriftsprachliche Kompetenzen auf der Wortebene überprüft. Zusätzlich erfasst wurden internale und externale Einflussfaktoren, deren Wirkung in der statistischen Auswertung berücksichtigt wurde. Alle Datenerhebungen wurden in Versuchs- und Kontrollgruppe durchgeführt, während die evidenzbasierten Treatments nur in der Versuchsgruppe stattfanden. 
Die Auswertung bestätigt mit signifikanten Ergebnissen den engen Zusammenhang zwischen der Phonologischen Bewusstheit zu Beginn des Schriftspracherwerbs und der Lese- und Rechtschreibfähigkeit am Ende der ersten Schulstufe sowie zwischen Familiärer Literalität und Lesefertigkeit. Schriftsprachliche Vorkenntnisse weisen eine Tendenz zur Signifikanz hinsichtlich ihrer positiven Wirkung auf die Basale Lesefertigkeit auf. Eine höchst signifikante positive Wirkung auf die Basale Lesefertigkeit zeigt die Druckschrift als Ausgangsschrift. 
Die Ergebnisse deuten auf eine Überlegenheit vorschulischer präliteraler Fertigkeiten hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Lese- und Rechtschreibfertigkeit am Ende der ersten Schulstufe gegenüber Fördermaßnahmen unter realen schulischen Bedingungen hin. Die positive Wirkung einer unverbundenen Ausgangsschrift auf den Leseerwerb betont die Wichtigkeit der Wahl der Ausgangsschrift. Im frühen Schriftspracherwerb sollte die Druckschrift für das Lesen und Schreiben verwendet werden.
N2  - The present study deals with the development of reading and writing competences in the initial phase of the acquisition of writing. The aim of this study is to test and evaluate early diagnostic interventions to prevent reading or writing disabilities. Contrary to many studies in this field, all interventions were carried out in real edu-cational settings during initial reading and writing instruction by the class teachers, supervised and supported by the author. Diagnosis focussing on support and pro-cess as well as elements of diagnostic aid are based on theory and research and compiled in a set of measures for intervention. The efficacy of evidence-based measures was tested in parallel groups. 
A total of 25 schools and 560 year-one learners took part in the empirical study in experimental and control groups. The initial diagnosis at the beginning of the school year provided information about the preconditions for the acquisition of written language and the diagnostic evaluation at the end of the first school year tested the age appropriate written competences at word level. Additionally, influential internal and external factors and their effects were taken into consideration in the statistical analyses. Data collection was carried out equivalently in the experimental and control group; evidence-based interventions were only carried out in the experimental group. 
The analysis of data supports a significant connection between phonological awareness at the beginning of the acquisition of written language and the ability to read and to write at the end of the first year of schooling as well as with the family’s literacy. Knowledge and skill in written language prior to schooling tend to have a significantly positive effect on basal reading ability. A positive effect of the use of printscript in initial writing was found to be highly significant. 
The results suggest a superiority of pre-educational literacy on reading and writing competences over support measures in real educational settings. The positive effects of block letters on the acquisition of reading skills emphasises the importance of the right selection of the initial script. In early literacy education, printscript should thus be used in reading and writing.
KW  - Lese- und Rechtschreibschwierigkeiten
KW  - LRS
KW  - Früherkennung LRS
KW  - Prävention LRS
KW  - Schriftspracherwerb
KW  - Lese- und Schreibkompetenz
KW  - Erstlese- und Schreibunterricht
KW  - didaktische Entwicklungsforschung
KW  - Interventionsstudie
KW  - reading or writing dissabilities
KW  - early diagnostic interventions in reading and writing dissabillities
KW  - prevention of reading or writing dissabilities
KW  - acquisition of written language
KW  - reading and writing competences
KW  - initial reading and writing instruction
KW  - research of educational development
KW  - intervention study
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96815
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Thieken, Annegret
A1  - Kienzler, Sarah
A1  - Kreibich, Heidi
A1  - Kuhlicke, Christian
A1  - Kunz, Michael
A1  - Mühr, Bernhard
A1  - Müller, Meike
A1  - Otto, Antje
A1  - Petrow, Theresia
A1  - Pisi, Sebastian
A1  - Schröter, Kai
T1  - Review of the flood risk management system in Germany after the major flood in 2013
N2  - Widespread flooding in June 2013 caused damage costs of €6 to 8 billion in Germany, and awoke many memories of the floods in August 2002, which resulted in total damage of €11.6 billion and hence was the most expensive natural hazard event in Germany up to now. The event of 2002 does, however, also mark a reorientation toward an integrated flood risk management system in Germany. Therefore, the flood of 2013 offered the opportunity to review how the measures that politics, administration, and civil society have implemented since 2002 helped to cope with the flood and what still needs to be done to achieve effective and more integrated flood risk management. The review highlights considerable improvements on many levels, in particular (1) an increased consideration of flood hazards in spatial planning and urban development, (2) comprehensive property-level mitigation and preparedness measures, (3) more effective flood warnings and improved coordination of disaster response, and (4) a more targeted maintenance of flood defense systems. In 2013, this led to more effective flood management and to a reduction of damage. Nevertheless, important aspects remain unclear and need to be clarified. This particularly holds for balanced and coordinated strategies for reducing and overcoming the impacts of flooding in large catchments, cross-border and interdisciplinary cooperation, the role of the general public in the different phases of flood risk management, as well as a transparent risk transfer system. Recurring flood events reveal that flood risk management is a continuous task. Hence, risk drivers, such as climate change, land-use changes, economic developments, or demographic change and the resultant risks must be investigated at regular intervals, and risk reduction strategies and processes must be reassessed as well as adapted and implemented in a dialogue with all stakeholders.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 294 
KW  - August 2002 flood
KW  - Central Europe
KW  - Floods Directive
KW  - June 2013 flood
KW  - governance
KW  - risk management cycle
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100600
SN  - 1866-8372
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Vasiliev, Serguei
A1  - Tarkhanov, Nikolai Nikolaevich
T1  - Construction of series of perfect lattices by layer superposition
N2  - We construct a new series of perfect lattices in n dimensions by the layer superposition method of Delaunay-Barnes.
T3  - Preprints des Instituts für Mathematik der Universität Potsdam - 5 (2016)11 
KW  - lattice packing and covering
KW  - polyhedra and polytopes
KW  - regular figures
KW  - division of spaces
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100591
SN  - 2193-6943
VL  - 5
IS  - 11
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Franz, Norbert P.
T1  - Bibliographie zu Andrej Tarkovskijs Leben und Werk
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100578
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 587
EP  - 672
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Вардиц, Владислава
T1  - Андрей Тарковский и Ларс фон Триер
BT  - Сценарии конца света
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100562
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 573
EP  - 586
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Pellanda, Marina
T1  - Tarkovsky’s legacy
BT  - Tarkovskian inspirations in contemporary cinema
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100557
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 549
EP  - 571
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Petzer, Tatjana
T1  - „Vajanie iz vremeni“
BT  - Essay zum Autorenfilmkonzept Andrej Tarkovskijs und Sergej Paradžanovs
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100542
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 519
EP  - 547
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Christians, Heiko
T1  - Die Museumsbesucher
BT  - Annäherungen an das filmische Werk Konstantin Lopušanskijs
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100534
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 505
EP  - 518
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Engel, Christine
T1  - Aleksej Balabanovs Dialog mit Andrej Tarkovskij
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100521
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 487
EP  - 504
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Paperny, Vladimir
T1  - Andrej Tarkovskij and Andrej Končalovskij
BT  - Lives, Films, Culture
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100515
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 471
EP  - 486
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Vassilieva, Ekaterina
T1  - Schwarz-Weiß als Gestaltungsprinzip in ANDREJ RUBLEV und DAS SIEBENTE SIEGEL
BT  - Eine Schachpartie zwischen Tarkovskij und Bergman
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100508
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 451
EP  - 469
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Булгакова, Оксана
T1  - Блуждающие цитаты
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100499
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 435
EP  - 449
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zehnder, Christian
T1  - Erneuertes Gestern?
BT  - Zum Verhältnis von Selbstopferung und Rückkehr bei Andrej Tarkovskij
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100480
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 409
EP  - 431
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Salvestroni, Simonetta
T1  - A Recurring Theme in Tarkovsky’s Cinema
BT  - The Window as the Entrance to Another Dimension
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100472
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 399
EP  - 407
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Киршбаум, Генрих
T1  - Экфразы Андрея Тарковского и эстетика меланхолии в эпоху застоя
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100464
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 377
EP  - 397
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Mayer, Michael
T1  - Tarkovskijs Scham
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100458
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 365
EP  - 376
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Calabretto, Roberto
T1  - „L’organico risuonare del mondo“
BT  - La musica secondo Andrej Tarkovskij
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100441
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 339
EP  - 364
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Кононенко, Наталия
T1  - Звуковые метафоры культурных пространств в фильмах А. Тарковского и А. Сокурова
JF  - Andrej Tarkovskij: Klassiker – Классик – Classic – Classico : Beiträge zum internationalen Tarkovskij-Symposium an der Universität Potsdam ; Band 2
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100431
SN  - 978-3-86956-352-7
SP  - 323
EP  - 338
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - BOOK
T1  - Spurensuche auf dem Jüdischen Friedhof Potsdam
BT  - eine Handreichung für den Unterricht
N2  - Der Jüdische Friedhof in Potsdam ist der einzige authentische Gedächtnisort, der vom Lebenszyklus der jüdischen Bevölkerung in der ehemaligen preußischen Residenz- und Garnisonstadt zeugt. Er ist zudem Ausdruck des unterschiedlichen Umgangs der Nachgeborenen mit ihrem Kulturgut. Außerdem ist dieser Jüdische Friedhof zurzeit als einziger in Deutschland durch die UNESCO als Welterbe anerkannt. 
Da die jüdische Geschichte Potsdams bislang nur wenig bekannt ist, entstand ein durch die Stiftung „Erinnerung, Verantwortung und Zukunft“ gefördertes Projekt, in dem sich Schüler*innen des Potsdamer Humboldt-Gymnasiums im Rahmen eines Seminarkurses mit dem jüdischen Erbe ihrer Stadt intensiv auseinandersetzten. Neben einer Annäherung an das Thema über verschiedene, den Friedhof betreffende Sachthemen beschäftigten sich die Jugendlichen mit einzelnen jüdischen Potsdamern, ihren Familienschicksalen und Lebenskonzepten. Ergänzend wurden Aspekte des religiösen Verständnisses von Tod und Trauer im Judentum vorgestellt. 
Die Ergebnisse all dieser Ausarbeitungen sind im vorliegenden Lehrmaterial vereinigt und dienen als Anregung für Lehrende und Lernende, die jüdische Geschichte ihrer jeweiligen Heimatorte zu thematisieren.
N2  - The Jewish Cemetery of the city of Potsdam is the only authentic memorial site which reflects life and times of Potsdam’s Jewish inhabitants of the city’s era as a Prussian residence and garrison city. At the same time, it is an expression of how the following generations have dealt with their cultural heritage. Besides, Potsdam’s Jewish Cemetery is the only Jewish cemetery on German soil that is recognized by the UNESCO as a World Heritage Site.
Since only little is known about the Jewish history of Potsdam a project was launched which enabled students from Potsdam Humboldt Gymnasium to explore the Jewish heritage of their hometown by means of a project course. The project was funded by Stiftung “Erinnerung, Verantwortung und Zukunft” (Remembrance, Responsibility and Future Foundation). With the help of various thematical approaches to the Jewish Cemetery the young students were encouraged to engage with some Jewish individuals from Potsdam, their family history and life concepts. In addition, aspects of Jewish understandings of death and mourning were introduced to the students.
The results of this project course have been documented and are gathered in this teaching material which shall inspire teachers who deal with the Jewish past of their hometown in their courses.
KW  - Denkmalpflege
KW  - Geschichte
KW  - Grabkunst
KW  - Juden
KW  - Jüdische Friedhöfe
KW  - Lehrmaterial
KW  - Potsdam
KW  - Jewish cemeteries
KW  - Jews
KW  - Potsdam
KW  - grave design
KW  - history
KW  - monument preservation
KW  - teaching material
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-97276
SN  - 978-3-86956-374-9
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ET  - 2. durchgesehene Auflage
ER  - 
TY  - THES
A1  - Prasse, Paul
T1  - Pattern recognition for computer security
T1  - Mustererkennung für Computersicherheit
BT  - discriminative models for email spam campaign and malware detection
BT  - diskriminative Modelle zur Erkennung von Email Spam-Kampagnen und Malware
N2  - Computer Security deals with the detection and mitigation of threats to computer networks, data, and computing hardware. This
thesis addresses the following two computer security problems: email spam campaign and malware detection. 
Email spam campaigns can easily be generated using popular dissemination tools by specifying simple grammars that serve as message templates. A grammar is disseminated to nodes of a bot net, the nodes create messages by instantiating the grammar at random. Email spam campaigns can encompass huge data volumes and therefore pose a threat to the stability of the infrastructure of email service providers that have to store them. Malware -software that serves a malicious purpose- is affecting web servers, client computers via active content, and client computers through executable files. Without the help of malware detection systems it would be easy for malware creators to collect sensitive information or to infiltrate computers.


The detection of threats -such as email-spam messages, phishing messages, or malware- is an adversarial and therefore intrinsically
difficult problem. Threats vary greatly and evolve over time. The detection of threats based on manually-designed rules is therefore
difficult and requires a constant engineering effort. Machine-learning is a research area that revolves around the analysis of data and the discovery of patterns that describe aspects of the data. Discriminative learning methods extract prediction models from data that are optimized to predict a target attribute as accurately as possible. Machine-learning methods hold the promise of automatically identifying patterns that robustly and accurately detect threats. This thesis focuses on the design and analysis of discriminative learning methods for the two computer-security problems under investigation: email-campaign and malware detection.


The first part of this thesis addresses email-campaign detection. We focus on regular expressions as a syntactic framework, because regular expressions are intuitively comprehensible by security engineers and administrators, and they can be applied as a detection mechanism in an extremely efficient manner. In this setting, a prediction model is provided with exemplary messages from an email-spam campaign. The prediction model has to generate a regular expression that reveals the syntactic pattern that underlies the entire campaign, and that a security engineers finds comprehensible and feels confident enough to use the expression to blacklist further messages at the email server. We model this problem as two-stage learning problem with structured input and output spaces which can be solved using standard cutting plane methods. Therefore we develop an appropriate loss function, and derive a decoder for the resulting optimization problem.


The second part of this thesis deals with the problem of predicting whether a given JavaScript or PHP file is malicious or benign. Recent malware analysis techniques use static or dynamic features, or both. In fully dynamic analysis, the software or script is executed and observed for malicious behavior in a sandbox environment. By contrast, static analysis is based on features that can be extracted directly from the program file. In order to bypass static detection mechanisms, code obfuscation techniques are used to spread a malicious program file in many different syntactic variants. Deobfuscating the code before applying a static classifier can be subjected to mostly static code analysis and can overcome the problem of obfuscated malicious code, but on the other hand increases the computational costs of malware detection by an order of magnitude. In this thesis we present a cascaded architecture in which a classifier first performs a static analysis of the original code and -based on the outcome of this first classification step- the code may be deobfuscated and classified again. We explore several types of features including token $n$-grams, orthogonal sparse bigrams, subroutine-hashings, and syntax-tree features and study the robustness of detection methods and feature types against the evolution of malware over time. The developed tool scans very large file collections quickly and accurately.

Each model is evaluated on real-world data and compared to reference methods. Our approach of inferring regular expressions to filter emails belonging to an email spam campaigns leads to models with a high true-positive rate at a very low false-positive rate that is an order of magnitude lower than that of a commercial content-based filter. Our presented system -REx-SVMshort- is being used by a commercial email service provider and complements content-based and IP-address based filtering. 
Our cascaded malware detection system is evaluated on a high-quality data set of almost 400,000 conspicuous PHP files and a collection of more than 1,00,000 JavaScript files. From our case study we can conclude that our system can quickly and accurately process large data collections at a low false-positive rate.
N2  - Computer-Sicherheit beschäftigt sich mit der Erkennung und der Abwehr von Bedrohungen für Computer-Netze, Daten und Computer-Hardware. In dieser Dissertation wird die Leistungsfähigkeit von Modellen des maschinellen Lernens zur Erkennung von Bedrohungen anhand von zwei konkreten Fallstudien analysiert. Im ersten Szenario wird die Leistungsfähigkeit von Modellen zur Erkennung von Email Spam-Kampagnen untersucht. E-Mail Spam-Kampagnen werden häufig von leicht zu bedienenden Tools erzeugt. Diese Tools erlauben es dem Benutzer, mit Hilfe eines Templates (z.B. einer regulären Grammatik) eine Emailvorlage zu definieren. Ein solches Template kann z.B. auf die Knoten eines Botnetzes verteilt werden. Dort werden Nachrichten mit diesem Template generiert und an verschiedene Absender verschickt. Die damit entstandenen E-Mail Spam-Kampagnen können riesige Datenmengen produzieren und somit zu einer Gefahr für die Stabilität der Infrastruktur von E-Mail-Service-Providern werden. Im zweiten Szenario wird die Leistungsfähigkeit von Modellen zur Erkennung von Malware untersucht. Malware bzw. Software, die schadhaften Programmcode enthält, kann Web-Server und Client-Computer über aktive Inhalte und Client-Computer über ausführbare Dateien beeinflussen. Somit kann die die reguläre und legitime Nutzung von Diensten verhindert werden. Des Weiteren kann Malware genutzt werden, um sensible Informationen zu sammeln oder Computer zu infiltrieren.

Die Erkennung von Bedrohungen, die von E-Mail-Spam-Mails, Phishing-E-Mails oder Malware ausgehen, gestaltet sich schwierig. Zum einen verändern sich Bedrohungen von Zeit zu Zeit, zum anderen werden E-Mail-Spam-Mails oder Malware so modifiziert, dass sie von aktuellen Erkennungssystemen nicht oder nur schwer zu erkennen sind. Erkennungssysteme, die auf manuell erstellten Regeln basieren, sind deshalb wenig effektiv, da sie ständig administriert werden müssen. Sie müssen kontinuierlich gewartet werden, um neue Regeln (für veränderte oder neu auftretende Bedrohungen) zu erstellen und alte Regeln anzupassen bzw. zu löschen. Maschinelles Lernen ist ein Forschungsgebiet, das sich mit der Analyse von Daten und der Erkennung von Mustern beschäftigt, um bestimmte Aspekte in Daten, wie beispielsweise die Charakteristika von Malware, zu beschreiben. Mit Hilfe der Methoden des Maschinellen Lernens ist es möglich, automatisiert Muster in Daten zu erkennen. Diese Muster können genutzt werden, um Bedrohung gezielt und genau zu erkennen. 

Im ersten Teil wird ein Modell zur automatischen Erkennung von E-Mail-Spam-Kampag\-nen vorgestellt. Wir verwenden reguläre Ausdrücke als syntaktischen Rahmen, um E-Mail-Spam-Kampagnen zu beschreiben und E-Mails die zu einer E-Mail-Spam-Kampagne gehören zu identifizieren. Reguläre Ausdrücke sind intuitiv verständlich und können einfach von  Administratoren genutzt werden, um E-Mail-Spam-Kampagnen zu beschreiben. Diese Arbeit stellt ein Modell vor, das für eine gegebene E-Mail-Spam-Kampagne einen regulären Ausdruck vorhersagt. In dieser Arbeit stellen wir ein Verfahren vor, um ein Modell zu bestimmen, das reguläre Ausdrücke vorhersagt, die zum Einen die Gesamtheit aller E-Mails in einer Spam-Kampagne abbilden und zum Anderen so verständlich aufgebaut sind, dass ein Systemadministrator eines E-Mail Servers diesen verwendet. Diese Problemstellung wird als ein zweistufiges Lernproblem mit strukturierten Ein- und Ausgaberäumen modelliert, welches mit Standardmethoden des Maschinellen Lernens gelöst werden kann. Hierzu werden eine geeignete Verlustfunktion, sowie ein Dekodierer für das resultierende Optimierungsproblem hergeleitet.

Der zweite Teil behandelt die Analyse von Modellen zur Erkennung von Java-Script oder PHP-Dateien mit schadhaften Code. Viele neu entwickelte Malwareanalyse-Tools nutzen statische, dynamische oder eine Mischung beider Merkmalsarten als Eingabe, um Modelle zur Erkennung von Malware zu bilden. Um dynamische Merkmale zu extrahieren, wird eine Software oder ein Teil des Programmcodes in einer gesicherten Umgebung ausgeführt und das Verhalten (z.B. Speicherzugriffe oder Funktionsaufrufe) analysiert. Bei der statischen Analyse von Skripten und Software werden Merkmale direkt aus dem Programcode extrahiert. Um Erkennungsmechanismen, die nur auf statischen Merkmalen basieren, zu umgehen, wird der Programmcode oft maskiert. Die Maskierung von Programmcode wird genutzt, um einen bestimmten schadhaften Programmcode in vielen syntaktisch unterschiedlichen Varianten zu erzeugen. Der originale schadhafte Programmcode wird dabei erst zur Laufzeit generiert. Wird der Programmcode vor dem Anwenden eines Vorhersagemodells demaskiert, spricht man von einer vorwiegend statischen Programmcodeanalyse. Diese hat den Vorteil, dass enthaltener Schadcode einfacher zu erkennen ist. Großer Nachteil dieses Ansatzes ist die erhöhte Laufzeit durch das Demaskieren der einzelnen Dateien vor der Anwendung des Vorhersagemodells. In dieser Arbeit wird eine mehrstufige Architektur präsentiert, in der ein Klassifikator zunächst eine Vorhersage auf Grundlage einer statischen Analyse auf dem originalen Programmcode trifft. Basierend auf dieser Vorhersage wird der Programcode in einem zweiten Schritt demaskiert und erneut ein Vorhersagemodell angewendet. Wir betrachten dabei eine Vielzahl von möglichen Merkmalstypen, wie $n$-gram Merkmale, orthogonal sparse bigrams, Funktions-Hashes und Syntaxbaum Merkmale. Zudem wird in dieser Dissertation untersucht, wie robust die entwickelten Erkennungsmodelle gegenüber Veränderungen von Malware über die Zeit sind. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht es, große Datenmengen mit hoher Treffergenauigkeit nach Malware zu durchsuchen.

Alle in dieser Dissertation vorgestellten Modelle wurden auf echten Daten evaluiert und mit Referenzmethoden verglichen. Das  vorgestellte Modell zur Erkennung von E-Mail-Spam-Kampagnen hat eine hohe richtig-positive Rate und eine sehr kleine falsch-positiv Rate die niedriger ist, als die eines kommerziellen E-Mail-Filters. Das Modell wird von einem kommerziellen E-Mail Service Provider während des operativen Geschäfts genutzt, um eingehende und ausgehende E-Mails eines E-Mails-Servers zu überprüfen. Der Ansatz zur Malwareerkennung wurde auf einem Datensatz mit rund 400.000 verdächtigen PHP Dateien und einer Sammlung von mehr als 1.000.000 Java-Script Dateien evaluiert. Die Fallstudie auf diesen Daten zeigt, dass das vorgestellte System schnell und mit hoher Genauigkeit riesige Datenmengen mit wenigen Falsch-Alarmen nach Malware durchsuchen kann.
KW  - malware detection
KW  - structured output prediction
KW  - pattern recognition
KW  - computer security
KW  - email spam detection
KW  - maschninelles Lernen
KW  - Computersicherheit
KW  - strukturierte Vorhersage
KW  - Klassifikation
KW  - Vorhersage
KW  - Spam
KW  - Malware
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100251
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Walther, Daniel
T1  - Vergleich der Anzahl von Verben im Modus des Imperativs auf politischen Plakaten der Weimarer Republik und zur Berliner Abgeordnetenhauswahl 2016
T1  - Comparison of the number of verbs in mode of imperative on political posters in the Weimar Republic and the election for the Berlin Parliament in 2016
N2  - Die vorliegende Modularbeit vergleicht die Häufigkeit des Imperativs auf Plakaten der Berliner Abgeordnetenhauswahl 2016 mit der auf den Plakaten der Weimarer Republik. Sie geht dabei der These nach, dass diese Häufigkeit abgenommen hat und kann diese bestätigen: 2016 tritt der Imperativ achtmal seltener (5,7 % zu 45,7 %) auf. Zusätzlich leistet die Arbeit einen Überblick zum Imperativ und weiteren Möglichkeiten, mittels der deutschen Sprache eine Aufforderung zu artikulieren.
Für die Untersuchung wurden zwei Untersuchungskorpora herangezogen, wovon der Korpus mit den Slogans zur Abgeordnetenhauswahl extra für diese Arbeit erstellt wurde und ihr auch beiliegt. In diesem, wie im Korpus zur Weimarer Republik, sind alle die Slogans enthalten und die verwendeten Imperative ausgezählt. So bietet sich ein Einblick in die politische Werbesprache der beiden Zeiten.
N2  - This paper compares the frequency of using the imperative on political posters during the election for the Berlin Parliament in 2016 with the election in the Weimar Republic. It follows the thesis that the frequency decreased over the investigated time. The thesis s confirmed, as in 2016, the use of imperative on election posters is eight times less frequent (5.7 % vs. 45.7 %) in comparison to the Weimar Republic. Moreover, this work provides an overview of the imperative and possibilities of the German language to express requests. The analysis is based on two objects of investigation, whereof the first one contains the posters of the election for the Berlin Parliament and the second one the posters of the election in the Weimar Republic. The posters concerning the election for the Berlin Parliament have been especially compiled for this paper. Both compilations list the specific election slogans. Moreover, the used imperatives are counted. Therefore, this work offers an insight into the political advertising language of the examined times.
KW  - Imperativ
KW  - Modus
KW  - Wahlplakat
KW  - Abgeordnetenhauswahl
KW  - Weimarer Republik
KW  - Politische Sprache
KW  - Werbeslogan
KW  - Plakatslogan
KW  - imperative
KW  - modus
KW  - election poster
KW  - Weimar Republic
KW  - political speech
KW  - marketing slogans
KW  - poster slogans
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100053
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TY  - THES
A1  - Pavlenko, Elena
T1  - Hybrid nanolayer architectures for ultrafast acousto-plasmonics in soft matter
T1  - Hybride Nanolayer-Architekturen für ultraschnelle Akusto-Plasmonics in weicher Materie
N2  - The goal of the presented work is to explore the interaction between gold nanorods (GNRs) and hyper-sound waves. For the generation of the hyper-sound I have used Azobenzene-containing polymer transducers. Multilayer polymer structures with well-defined thicknesses and smooth interfaces were built via layer-by-layer deposition. Anionic polyelectrolytes with Azobenzene side groups (PAzo) were alternated with cationic polymer PAH, for the creation of transducer films. PSS/PAH multilayer were built for spacer layers, which do not absorb in the visible light range. The properties of the PAzo/PAH film as a transducer are carefully characterized by static and transient optical spectroscopy. The optical and mechanical properties of the transducer are studied on the picosecond time scale. In particular the relative change of the refractive index of the photo-excited and expanded PAH/PAzo is Δn/n = - 2.6*10‐4. Calibration of the generated strain is performed by ultrafast X-ray diffraction calibrated the strain in a Mica substrate, into which the hyper-sound is transduced. By simulating the X-ray data with a linear-chain-model the strain in the transducer under the excitation is derived to be Δd/d ~ 5*10‐4.
Additional to the investigation of the properties of the transducer itself, I have performed a series of experiments to study the penetration of the generated strain into various adjacent materials. By depositing the PAzo/PAH film onto a PAH/PSS structure with gold nanorods incorporated in it, I have shown that nanoscale impurities can be detected via the scattering of hyper-sound.
Prior to the investigation of complex structures containing GNRs and the transducer, I have performed several sets of experiments on GNRs deposited on a small buffer of PSS/PAH. The static and transient response of GNRs is investigated for different fluence of the pump beam and for different dielectric environments (GNRs covered by PSS/PAH).
A systematic analysis of sample architectures is performed in order to construct a sample with the desired effect of GNRs responding to the hyper-sound strain wave. The observed shift of a feature related to the longitudinal plasmon resonance in the transient reflection spectra is interpreted as the event of GNRs sensing the strain wave. We argue that the shift of the longitudinal plasmon resonance is caused by the viscoelastic deformation of the polymer around the nanoparticle. The deformation is induced by the out of plane difference in strain in the area directly under a particle and next to it. Simulations based on the linear chain model support this assumption. Experimentally this assumption is proven by investigating the same structure, with GNRs embedded in a PSS/PAH polymer layer.
The response of GNRs to the hyper-sound wave is also observed for the sample structure with GNRs embedded in PAzo/PAH films. The response of GNRs in this case is explained to be driven by the change of the refractive index of PAzo during the strain propagation.
N2  - Akustische Experimente auf ultraschnellen Zeitskalen ermöglichen die Bestimmung von Tiefeninformationen in Dünnschichtproben. Der Grundgedanke dieser Methode ist die Analyse von Schallwellen, die sich in dem zu untersuchenden Material ausbreiten. Die Schallpulse werden dabei üblicherweise mittels dünner Schichten erzeugt, die dafür auf die Probe aufgebracht werden. Diese Methode ist etabliert für die Untersuchung von harten, anorganischen Materialien, aber weniger entwickelt für weiche, organische Materialien. Die wenigen existierenden Untersuchungen von weichen Materialien mittels ultraschneller Akustik nutzen bisher die Ausdehnung dünner Metallfilme, beispielsweise aus Aluminium oder Titan, für den Umwandlungsprozess von kurzen Lichtpulsen zu Schallwellen. Die deutlich höheren Dichten der Metalle gegenüber der zu untersuchenden weichen Materie führen zu einer geringen Effizienz bei der Einkopplung der Schallpulse in das Material. Weiterhin ist es schwierig, die Metallfilme auf die zu untersuchenden Materialien chemisch aufzubringen. Eine Möglichkeit diese Probleme zu umgehen, ist die Verwendung von Licht-Schallwandlern aus chemisch ähnlicher, weicher Materialien.  
Hier präsentiere ich die Ergebnisse meiner Untersuchungen von Polymer Filmen, welche Azobenzen als aktiven Bestandteil für die photo-akustische Umwandlung enthalten. Dabei wurden die Filme mittels statischer, sowie auch zeitaufgelöster Spektroskopie untersucht. Mit zeitaufgelösten Brillouin-Streuungs-Experimenten habe ich die Schallgeschwindigkeit in den Polymeren und dem Azobenzen-Schallwandler zu 3.4±0.3 nm/ps bestimmt. Die relative transiente Änderung des Brechungsindex in dem Azobenzenfilm aus optischen Messungen beträgt  Δn/n = - 2.6*10‐4. Die Untersuchung der Schallpropagation in verschiedenen Probengeometrien erlaubt es uns, Reflektionen der Schallwellen von verschiedenen Übergängen (Polymer/Quarz,  Polymer/Luft) und die Ausbreitung der mechanischen Wellen in weiche (Polymere) und harte (Quarz) angrenzende Materialien zu studieren. Durch Untersuchungen an einer Probe mit Gold-Nano-Stäbchen innerhalb einer Polymerschicht habe ich die Möglichkeit aufgezeigt, die Tiefenposition der Nanopartikel zu bestimmen. Die Ausdehnung des photomechanischen Wandlers wurde mittels zeitaufgelöster Röntgenbeugung zu ε = Δd/d ̴ 5x10-4 bestimmt.

Der zweite Teil der Doktorarbeit behandelt die Wechselwirkung von Schallwellen und Gold-Nano-Stäbchen (GNS). GNS werden oft in der Chemie und Biologie als plasmonische Marker eingesetzt. In den meisten Fällen werden die Teilchen dafür mit einer Hülle überzogen, um ihre Agglomeration zu unterdrücken oder um ihnen spezielle Sensoreigenschaften zu geben. Trotz ihrer häufigen Anwendung in teilweise sehr komplexen Geometrien sind die optischen und elastischen Eigenschaften der Hülle der Nanopartikel, sowie deren Wechselwirkung mit der Umgebung wenig erforscht. Um die Wechselwirkung zwischen GNS und Schallwellen zu untersuchen habe ich eine systematische Studie an verschiedenen Probenstrukturen unternommen. Dabei finden wir, dass die viskoelastische Verformung der Polymerhülle um die GNS von der unterschiedlichen Ausdehnung der Fläche unterhalb der Partikel und neben ihnen stammt. Diese Schlussfolgerung wird von einer Simulation ihrer Ausdehnungsdynamik unterstützt. Einen weiteren Beleg liefern Experimente bei denen die Verformung von Polymeren an der Oberfläche dadurch verringert wird, dass die Gold-Nano-Stäbchen mit einer zusätzlichen dünnen Polymerschicht bedeckt werden.
KW  - ultrafast dynamics
KW  - plasmonics
KW  - hypersound
KW  - azobenzene
KW  - ultrafast spectroscopy
KW  - ultraschnelle Dynamik
KW  - Pump-Probe Spektroskopie
KW  - Plasmonics
KW  - Gold-Nanopartikel
KW  - Azobenzene
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99544
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TY  - THES
A1  - Hoffmann, Bernd
T1  - Plant organic matter mobilization and export in fluvial systems
T1  - Mobilisierung und Export pflanzlicher Biomasse in Flusssystemen
BT  - a case study from the eastern Nepalese Arun Valley
BT  - Fallstudie im ost-nepalesischen Arun-Tal
N2  - The global carbon cycle is closely linked to Earth’s climate. In the context of continuously unchecked anthropogenic CO₂ emissions, the importance of natural CO₂ bond and carbon storage is increasing. An important biogenic mechanism of natural atmospheric CO₂ drawdown is the photosynthetic carbon fixation in plants and the subsequent longterm deposition of plant detritus in sediments.

The main objective of this thesis is to identify factors that control mobilization and transport of plant organic matter (pOM) through rivers towards sedimentation basins. I investigated this aspect in the eastern Nepalese Arun Valley. The trans-Himalayan Arun River is characterized by a strong elevation gradient (205 − 8848 m asl) that is accompanied by strong changes in ecology and climate ranging from wet tropical conditions in the Himalayan forelad to high alpine tundra on the Tibetan Plateau. Therefore, the Arun is an excellent natural laboratory, allowing the investigation of the effect of vegetation cover, climate, and topography on plant organic matter mobilization and export in tributaries along the gradient.

Based on hydrogen isotope measurements of plant waxes sampled along the Arun River and its tributaries, I first developed a model that allows for an indirect quantification of pOM contributed to the mainsetm by the Arun’s tributaries. In order to determine the role of climatic and topographic parameters of sampled tributary catchments, I looked for significant statistical relations between the amount of tributary pOM export and tributary characteristics (e.g. catchment size, plant cover, annual precipitation or runoff, topographic measures). On one hand, I demonstrated that pOMsourced from the Arun is not uniformly derived from its entire catchment area. On the other, I showed that dense vegetation is a necessary, but not sufficient, criterion for high tributary pOM export. Instead, I identified erosion and rainfall and runoff as key factors controlling pOM sourcing in the Arun Valley. This finding is supported by terrestrial cosmogenic nuclide concentrations measured on river sands along the Arun and its tributaries in order to quantify catchment wide denudation rates. Highest denudation rates corresponded well with maximum pOM mobilization and export also suggesting the link between erosion and pOM sourcing.

The second part of this thesis focusses on the applicability of stable isotope records such as plant wax n-alkanes in sediment archives as qualitative and quantitative proxy for the variability of past Indian Summer Monsoon (ISM) strength. First, I determined how ISM strength affects the hydrogen and oxygen stable isotopic composition (reported as δD and δ18O values vs. Vienna Standard Mean Ocean Water) of precipitation in the Arun Valley and if this amount effect (Dansgaard, 1964) is strong enough to be recorded in potential paleo-ISM isotope proxies. Second, I investigated if potential isotope records across the Arun catchment reflect ISM strength dependent precipitation δD values only, or if the ISM isotope signal is superimposed by winter precipitation or glacial melt. Furthermore, I tested if δD values of plant waxes in fluvial deposits reflect δD values of environmental waters in the respective catchments.

I showed that surface water δD values in the Arun Valley and precipitation δD from south of the Himalaya both changed similarly during two consecutive years (2011 & 2012) with distinct ISM rainfall amounts (~20% less in 2012). In order to evaluate the effect of other water sources (Winter-Westerly precipitation, glacial melt) and evapotranspiration in the Arun Valley, I analysed satellite remote sensing data of rainfall distribution (TRMM 3B42V7), snow cover (MODIS MOD10C1), glacial coverage (GLIMSdatabase, Global Land Ice Measurements from Space), and evapotranspiration (MODIS MOD16A2). In addition to the predominant ISM in the entire catchment I found through stable isotope analysis of surface waters indications for a considerable amount of glacial melt derived from high altitude tributaries and the Tibetan Plateau. Remotely sensed snow cover data revealed that the upper portion of the Arun also receives considerable winter precipitation, but the effect of snow melt on the Arun Valley hydrology could not be evaluated as it takes place in early summer, several months prior to our sampling campaigns. However, I infer that plant wax records and other potential stable isotope proxy archives below the snowline are well-suited for qualitative, and potentially quantitative, reconstructions of past changes of ISM strength.
N2  - Da der globale Kohlenstoffkreislauf stark mit dem Klima der Erde verknüpft ist, sind im Zusammenhang mit dem weiterhin ungebremsten anthropogenen CO₂-Ausstoß die natürliche Bindung von CO₂ und die langfristige Speicherung von Kohlenstoff um so wichtiger. Einer der wesentlichen Mechanismen des natürlichen CO₂-Abbaus ist die photosynthetische Kohlenstoffbindung in Pflanzen verknüpft mit der anschließenden langfristigen Ablagerung von Pflanzenmaterial in Sedimenten.

Hauptziel der vorliegenden Dissertation ist daher, jene Faktoren zu identifizieren, die für den Abtransport toten Pflanzenmaterials in Flüssen hin zu Sedimentationsräumen verantwortlich sind. Das entsprechende Untersuchungsgebiet ist das ost-nepalesische Arun Tal. Der Arun durchschneidet den Himalaya von Nord nach Süd und sein Einzugsgebiet ist geprägt vom stärksten Höhengradienten der Erde (8848-205 m ü.N.N.). Entsprechend durchfließt er mehrere Klimazonen von alpiner Tundra auf dem Tibetischen Plateau hin zu subtropischen Bedingungen im Süden Nepals. Wegen dieses starken Gefälles bietet der Arun die Möglichkeit, die Mobilisierung und den Abtransport von Pflanzenmaterial unter sehr unterschiedlichen klimatischen, ökologischen und topographischen Gegenbenheiten zu untersuchen.

Zunächst entwickelte ich ein auf Wasserstoff-Isotopen-Messungen an Pflanzenwachsen in Flusssedimenten basierendes Modell, das es ermöglicht, indirekt den Pflanzendetritus-Beitrag der Nebenflüsse in Relation zur Gesamtmasse des vom Arun abtransportierten Pflanzenmaterials zu quantifizieren. Um jene klimatischen und topografischen Eigenschaften der Seitenflüsse zu ermitteln, welche die jeweils exportierte Menge an Pflanzenmaterial kontrollieren, suchte ich im nächsten Schritt nach einem statistischen Zusammenhang zwischen exportierten Pflanzenrestmengen der Nebenflüsse sowie der Größe ihrer Einzugsgebiete, Pflanzenbedeckung, Niederschlagsmenge (bzw. Abfluss), und ihrer Topografie als Maß für Erosionsvermögen. Mit diesen Methoden kann ich einerseits klar belegen, dass das vom Arun transportierte Pflanzenmaterial nicht flächendeckend gleichmäßig aus seinem Einzugsgebiet stammt. Andererseits zeigt sich, dass dichter Pflanzenbewuchs zwar ein notwendiges, jedoch kein hinreichendes Kriterium für hohe Exportraten ist. Meine Untersuchung im Arun Tal führte letztlich zu dem Ergebnis, dass die für die Mobilisierung und den Export von Pflanzenmaterial wesentlichen Faktoren Niederschlagsmenge und Erosion sind, wobei Pflanzenbedeckung zwar vorausgesetzt ist, oft jedoch als Resultat hohen Niederschlags auftritt. Dass Erosion hierbei eine Schlüsselrolle zukommt, legt auch die Analyse von kosmogenen Nuklid-Konzentrationen in Flusssanden zur Bestimmung von Erosionsraten nahe. Ich fand eine sehr gute räumliche Übereinstimmung von hohen Erosionsraten und maximalem Pflanzendetritus-Abtransport, die den Zusammenhang beider Parameter zusätzlich belegt.

Der zweite, im Rahmen der beschriebenen Untersuchung näher beleuchtete Aspekt, ist die potentielle Nutzung der Isotopenzusammensetzung von in Sedimenten enthaltenen Pflanzenwachsen als quantitativer Marker für Monsun-Variabilität in der Vergangenheit. Voraussetzung für eine entsprechende Nutzung ist einerseits, dass sich Schwankungen der Monsun-Intensität in der Isotopie des Regenwassers niederschlagen (der sogenannte amount effect, Dansgaard, 1964) und andererseits, dass die Blattwachsproduzierenden Pflanzen Monsun-Wasser aufnehmen und ausschließlich dessen Isotopie in ihre Blattwachse übernehmen.

Die erste Voraussetzung konnte ich als gegeben bestätigen, da sich die Isotopenzusammensetzung der Oberflächenwasser im Arun-Tal während zwei aufeinanderfolgender, sehr unterschiedlich starker Monsun-Regenzeiten (2011 & 2012) gleichermaßen änderte, wie es an einer Wetterstation südlich des Himalaya in Bangladesh beobachtet wurde. Zur Überprüfung der zweiten Bedingung wurde zunächst mit Fernerkundungsmethoden die Regenverteilung (TRMM 3B42V7) und Schneebedeckung (MODIS MOD10C1) im Arun-Tal vor und während der Probenkampagnen 2011 und 2012 ausgewertet. Unter Hinzuziehung der stabilen Wasserstoff und Sauerstoff Isotopen-Messungen an Oberflächenwassern konnte der Einfluss verschiedenerWasserquellen (Indischer Sommer-Monsun, Schnee der Winter-Westwinde, Gletscherschmelze) sehr gut beurteilt werden: Ich konnte zeigen, dass der Arun-Fluss stark von Monsun und Eisschmelze beeinflusst wird und dass darum davon auszugehen ist, dass Blattwachse seines Einzugsgebietes nicht nur die Isotopenzusammensetzung des Monsun-Regens repräsentieren. Die Nebenflüsse jedoch, welche südlich des Himalaya-Hauptkammes unterhalb der Schneegrenze liegen, sind klar dominiert von Monsun-Regen. Das bedeutet, dass potentielle stabile Isotopen-Archive in den entsprechenden Einzugsgebieten quantitativ interpretiert werden können und die Variabilität des Sommer-Monsuns in der Vergangenheit dort absolut rekonstruiert werden könnte.
KW  - Pflanzenwachs
KW  - stabile Isotope
KW  - Satelliten-Fernerkundung
KW  - Erosion
KW  - plant waxes
KW  - stable isotopes
KW  - remote sensing
KW  - erosion
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99336
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TY  - GEN
A1  - Wippert, Pia-Maria
A1  - Fliesser, Michael
T1  - National doping prevention guidelines : Intent, efficacy and lessons learned
BT  - Substance abuse treatment, prevention, and policy
N2  - Background

Doping presents a potential health risk for young athletes. Prevention programs are intended to prevent doping by educating athletes about banned substances. However, such programs have their limitations in practice. This led Germany to introduce the National Doping Prevention Plan (NDPP), in hopes of ameliorating the situation among young elite athletes. Two studies examined 1) the degree to which the NDPP led to improved prevention efforts in elite sport schools, and 2) the extent to which newly developed prevention activities of the national anti-doping agency (NADA) based on the NDPP have improved knowledge among young athletes within elite sports schools.

Methods

The first objective was investigated in a longitudinal study (Study I: t0 = baseline, t1 = follow-up 4 years after NDPP introduction) with N = 22 teachers engaged in doping prevention in elite sports schools. The second objective was evaluated in a cross-sectional comparison study (Study II) in N = 213 elite sports school students (54.5 % male, 45.5 % female, age M = 16.7 ± 1.3 years (all students had received the improved NDDP measure in school; one student group had received additionally NADA anti-doping activities and a control group did not). Descriptive statistics were calculated, followed by McNemar tests, Wilcoxon tests and Analysis of Covariance (ANCOVA).

Results

Results indicate that 4 years after the introduction of the NDPP there have been limited structural changes with regard to the frequency, type, and scope of doping prevention in elite sport schools. On the other hand, in study II, elite sport school students who received further NADA anti-doping activities performed better on an anti-doping knowledge test than students who did not take part (F(1, 207) = 33.99, p <0.001), although this difference was small.

Conclusion

The integration of doping-prevention in elite sport schools as part of the NDPP was only partially successful. The results of the evaluation indicate that the introduction of the NDPP has contributed more to a change in the content of doping prevention activities than to a structural transformation in anti-doping education in elite sport schools. Moreover, while students who did receive additional education in the form of the NDPP“booster sessions” had significantly more knowledge about doping than students who did not receive such education, this difference was only small and may not translate to actual behavior.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 309 
KW  - Anti-doping guideline
KW  - Anti-doping program
KW  - Doping
KW  - Elite sports schools
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100406
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TY  - GEN
A1  - Gerth, Sabrina
A1  - Klassert, Annegret
A1  - Dolk, Thomas
A1  - Fliesser, Michael
A1  - Fischer, Martin H.
A1  - Nottbusch, Guido
A1  - Festman, Julia
T1  - Is Handwriting Performance Affected by the Writing Surface?
BT  - Comparing Preschoolers', Second Graders', and Adults' Writing Performance on a Tablet vs. Paper
N2  - Due to their multifunctionality, tablets offer tremendous advantages for research on handwriting dynamics or for interactive use of learning apps in schools. Further, the widespread use of tablet computers has had a great impact on handwriting in the current generation. But, is it advisable to teach how to write and to assess handwriting in pre- and primary schoolchildren on tablets rather than on paper? Since handwriting is not automatized before the age of 10 years, children's handwriting movements require graphomotor and visual feedback as well as permanent control of movement execution during handwriting. Modifications in writing conditions, for instance the smoother writing surface of a tablet, might influence handwriting performance in general and in particular those of non-automatized beginning writers. In order to investigate how handwriting performance is affected by a difference in friction of the writing surface, we recruited three groups with varying levels of handwriting automaticity: 25 preschoolers, 27 second graders, and 25 adults. We administered three tasks measuring graphomotor abilities, visuomotor abilities, and handwriting performance (only second graders and adults). We evaluated two aspects of handwriting performance: the handwriting quality with a visual score and the handwriting dynamics using online handwriting measures [e.g., writing duration, writing velocity, strokes and number of inversions in velocity (NIV)]. In particular, NIVs which describe the number of velocity peaks during handwriting are directly related to the level of handwriting automaticity. In general, we found differences between writing on paper compared to the tablet. These differences were partly task-dependent. The comparison between tablet and paper revealed a faster writing velocity for all groups and all tasks on the tablet which indicates that all participants—even the experienced writers—were influenced by the lower friction of the tablet surface. Our results for the group-comparison show advancing levels in handwriting automaticity from preschoolers to second graders to adults, which confirms that our method depicts handwriting performance in groups with varying degrees of handwriting automaticity. We conclude that the smoother tablet surface requires additional control of handwriting movements and therefore might present an additional challenge for learners of handwriting.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 308 
KW  - children
KW  - graphomotor control
KW  - handwriting
KW  - movement kinematics
KW  - tablet
KW  - writing acquisition
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100384
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Warschburger, Petra
A1  - Kröller, Katja
T1  - Loss to follow-up in a randomized controlled trial study for pediatric weight management (EPOC)
N2  - Background

Attrition is a serious problem in intervention studies. The current study analyzed the attrition rate during follow-up in a randomized controlled pediatric weight management program (EPOC study) within a tertiary care setting.

Methods

Five hundred twenty-three parents and their 7–13-year-old children with obesity participated in the randomized controlled intervention trial. Follow-up data were assessed 6 and 12 months after the end of treatment. Attrition was defined as providing no objective weight data. Demographic and psychological baseline characteristics were used to predict attrition at 6- and 12-month follow-up using multivariate logistic regression analyses.

Results

Objective weight data were available for 49.6 (67.0) % of the children 6 (12) months after the end of treatment. Completers and non-completers at the 6- and 12-month follow-up differed in the amount of weight loss during their inpatient stay, their initial BMI-SDS, educational level of the parents, and child’s quality of life and well-being. Additionally, completers supported their child more than non-completers, and at the 12-month follow-up, families with a more structured eating environment were less likely to drop out. On a multivariate level, only educational background and structure of the eating environment remained significant.

Conclusions

The minor differences between the completers and the non-completers suggest that our retention strategies were successful. Further research should focus on prevention of attrition in families with a lower educational background.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 307 
KW  - Attrition
KW  - Child
KW  - Obesity
KW  - Predictors
KW  - Weight management trial
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100359
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Feldmann, David
A1  - Maduar, Salim R.
A1  - Santer, Mark
A1  - Lomadze, Nino
A1  - Vinogradova, Olga I.
A1  - Santer, Svetlana
T1  - Manipulation of small particles at solid liquid interface
BT  - light driven diffusioosmosis
N2  - The strong adhesion of sub-micron sized particles to surfaces is a nuisance, both for removing contaminating colloids from surfaces and for conscious manipulation of particles to create and test novel micro/nano-scale assemblies. The obvious idea of using detergents to ease these processes suffers from a lack of control: the action of any conventional surface-modifying agent is immediate and global. With photosensitive azobenzene containing surfactants we overcome these limitations. Such photo-soaps contain optical switches (azobenzene molecules), which upon illumination with light of appropriate wavelength undergo reversible trans-cis photo-isomerization resulting in a subsequent change of the physico-chemical molecular properties. In this work we show that when a spatial gradient in the composition of trans- and cis- isomers is created near a solid-liquid interface, a substantial hydrodynamic flow can be initiated, the spatial extent of which can be set, e.g., by the shape of a laser spot. We propose the concept of light induced diffusioosmosis driving the flow, which can remove, gather or pattern a particle assembly at a solid-liquid interface. In other words, in addition to providing a soap we implement selectivity: particles are mobilized and moved at the time of illumination, and only across the illuminated area.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 293 
KW  - azobenzene
KW  - brushes
KW  - films
KW  - genomic DNA conformation
KW  - gradients
KW  - optical manipulation
KW  - photocontrol
KW  - photosensitive surfactants
KW  - tracking
KW  - transport
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100338
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Kibrik, Andrej A.
A1  - Khudyakova, Mariya V.
A1  - Dobrov, Grigory B.
A1  - Linnik, Anastasia
A1  - Zalmanov, Dmitrij A.
T1  - Referential Choice
BT  - Predictability and Its Limits
N2  - We report a study of referential choice in discourse production, understood as the choice between various types of referential devices, such as pronouns and full noun phrases. Our goal is to predict referential choice, and to explore to what extent such prediction is possible. Our approach to referential choice includes a cognitively informed theoretical component, corpus analysis, machine learning methods and experimentation with human participants. Machine learning algorithms make use of 25 factors, including referent’s properties (such as animacy and protagonism), the distance between a referential expression and its antecedent, the antecedent’s syntactic role, and so on. Having found the predictions of our algorithm to coincide with the original almost 90% of the time, we hypothesized that fully accurate prediction is not possible because, in many situations, more than one referential option is available. This hypothesis was supported by an experimental study, in which participants answered questions about either the original text in the corpus, or about a text modified in accordance with the algorithm’s prediction. Proportions of correct answers to these questions, as well as participants’ rating of the questions’ difficulty, suggested that divergences between the algorithm’s prediction and the original referential device in the corpus occur overwhelmingly in situations where the referential choice is not categorical.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 306 
KW  - cross-methodological approach
KW  - discourse production
KW  - machine learning
KW  - non-categoricity
KW  - referential choice
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100313
ER  - 
TY  - GEN
A1  - de Carvalho, Sidney J.
A1  - Metzler, Ralf
A1  - Cherstvy, Andrey G.
T1  - Critical adsorption of polyelectrolytes onto planar and convex highly charged surfaces
BT  - the nonlinear Poisson–Boltzmann approach
N2  - We study the adsorption–desorption transition of polyelectrolyte chains onto planar, cylindrical and spherical surfaces with arbitrarily high surface charge densities by massive Monte Carlo computer simulations. We examine in detail how the well known scaling relations for the threshold transition—demarcating the adsorbed and desorbed domains of a polyelectrolyte near weakly charged surfaces—are altered for highly charged interfaces. In virtue of high surface potentials and large surface charge densities, the Debye–Hückel approximation is often not feasible and the nonlinear Poisson–Boltzmann approach should be implemented. At low salt conditions, for instance, the electrostatic potential from the nonlinear Poisson–Boltzmann equation is smaller than the Debye–Hückel result, such that the required critical surface charge density for polyelectrolyte adsorption σc increases. The nonlinear relation between the surface charge density and electrostatic potential leads to a sharply increasing critical surface charge density with growing ionic strength, imposing an additional limit to the critical salt concentration above which no polyelectrolyte adsorption occurs at all. We contrast our simulations findings with the known scaling results for weak critical polyelectrolyte adsorption onto oppositely charged surfaces for the three standard geometries. Finally, we discuss some applications of our results for some physical–chemical and biophysical systems.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 292 
KW  - polyelectrolyte adsorption
KW  - electrostatic interactions
KW  - critical phenomena
KW  - Debye screening
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100295
ER  - 
TY  - THES
A1  - Semmo, Amir
T1  - Design and implementation of non-photorealistic rendering techniques for 3D geospatial data
T1  - Design und Implementierung von nichtfotorealistischen Rendering-Techniken für 3D-Geodaten
N2  - Geospatial data has become a natural part of a growing number of information systems and services in the economy, society, and people's personal lives. In particular, virtual 3D city and landscape models constitute valuable information sources within a wide variety of applications such as urban planning, navigation, tourist information, and disaster management. Today, these models are often visualized in detail to provide realistic imagery. However, a photorealistic rendering does not automatically lead to high image quality, with respect to an effective information transfer, which requires important or prioritized information to be interactively highlighted in a context-dependent manner.

Approaches in non-photorealistic renderings particularly consider a user's task and camera perspective when attempting optimal expression, recognition, and communication of important or prioritized information. However, the design and implementation of non-photorealistic rendering techniques for 3D geospatial data pose a number of challenges, especially when inherently complex geometry, appearance, and thematic data must be processed interactively. Hence, a promising technical foundation is established by the programmable and parallel computing architecture of graphics processing units.

This thesis proposes non-photorealistic rendering techniques that enable both the computation and selection of the abstraction level of 3D geospatial model contents according to user interaction and dynamically changing thematic information. To achieve this goal, the techniques integrate with hardware-accelerated rendering pipelines using shader technologies of graphics processing units for real-time image synthesis. The techniques employ principles of artistic rendering, cartographic generalization, and 3D semiotics—unlike photorealistic rendering—to synthesize illustrative renditions of geospatial feature type entities such as water surfaces, buildings, and infrastructure networks. In addition, this thesis contributes a generic system that enables to integrate different graphic styles—photorealistic and non-photorealistic—and provide their seamless transition according to user tasks, camera view, and image resolution.

Evaluations of the proposed techniques have demonstrated their significance to the field of geospatial information visualization including topics such as spatial perception, cognition, and mapping. In addition, the applications in illustrative and focus+context visualization have reflected their potential impact on optimizing the information transfer regarding factors such as cognitive load, integration of non-realistic information, visualization of uncertainty, and visualization on small displays.
N2  - Geodaten haben sich zu einem natürlichen Bestandteil in einer steigenden Zahl von Informationssystemen und -diensten in der Wirtschaft, Gesellschaft und im Privatleben entwickelt. Virtuelle 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle stellen hierbei insbesondere wertvolle Informationsquellen in einer Vielzahl von Anwendungen dar, wie z. B. in der Stadtplanung, Navigation, Touristeninformation und im Katastrophenschutz. Heutzutage werden diese Modelle oftmals detailliert dargestellt, um ein möglichst realistisches Bild zu vermitteln. Jedoch führt eine fotorealistische Darstellung, hinsichtlich einem effektiven Informationstransfer zum Betrachter, nicht zwangsläufig zu einer hohen Bildqualität, welche eine interaktive und kontextsensitive Hervorhebung von wichtigen oder priorisierten Informationen erfordert.

Ansätze in der nichtfotorealistischen Bildsynthese berücksichtigen insbesondere die Aufgabe eines Nutzers und Kameraperspektive, um Aspekte der Expressivität, Wahrnehmung und Kommunikation von wichtigen oder priorisierten Informationen zu optimieren. Das Design und die Umsetzung von Techniken der nichtfotorealistischen Bildsynthese für 3D-Geodaten sind jedoch mit einer Vielzahl von Herausforderungen konfrontiert, besonders dann, wenn die Geometrie, das Erscheinungsbild und thematische Daten interaktiv verarbeitet werden müssen. Infolgedessen stellt die programmierbare Architektur und parallelisierte Datenverarbeitung von Grafik-prozessoren eine vielversprechende technische Grundlage zur Verfügung.

Diese Arbeit präsentiert Techniken der nichtfotorealistischen Bildsynthese, die den Abstraktionsgrad von Inhalten raumbezogener 3D-Modelle, entsprechend der Nutzerinteraktion und dynamisch-veränderbaren thematischen Informationen, berechnet und auswählt. Hierzu sind die vorgestellten Techniken in die hardwarebeschleunigte Rendering-Pipeline integriert, unter Verwendung der Shader-Technologie von Grafikprozessoren, um eine Echtzeit-Bildsynthese zu gewährleisten. Dabei werden Prinzipien der künstlerischen Darstellung, Aspekte der kartographischen Generalisierung sowie 3D Semiotik verwendet—im Gegensatz zur fotorealistischen Bildsynthese—um illustrative Darstellungen von raumbezogenen Feature-Typ-Entitäten zu synthetisieren, z. B. von Wasserflächen, Gebäuden und Infrastrukturnetzen. Darüber hinaus stellt diese Arbeit ein generisches System vor, welches die Integration verschiedener Grafikstile—fotorealistisch und nichtfotorealistisch—und ihren nahtlosen Übergang, entsprechend von Nutzeraufgaben, Kameraansichten und Bildauflösungen, ermöglicht.

Evaluierungen der in dieser Arbeit vorgestellten Techniken haben ihre Bedeutung im Bereich der Informationsvisualisierung von raumbezogenen Daten aufgezeigt, einschließlich Themengebiete der räumlichen Wahrnehmung, Kognition und Kartierung. Darüber hinaus haben Anwendungen im Bereich der illustrativen Visualisierung und Fokus-&-Kontext Visualisierung den potentiellen Einfluss dieser Techniken, in Bezug auf die Optimierung des Informationstransfers zum Nutzer, demonstriert, z. B. hinsichtlich der kognitiven Last, der Integration nichtrealistischer Informationen, der Visualisierung von Unsicherheiten und der Visualisierung auf kleinen Bildschirmen.
KW  - non-photorealistic rendering
KW  - geospatial data
KW  - 3D visualization
KW  - GPU
KW  - image processing
KW  - stylization
KW  - 3D semiotics
KW  - cartographic design
KW  - Nichtfotorealistische Bildsynthese
KW  - Geodaten
KW  - 3D Visualisierung
KW  - GPU
KW  - Bildverarbeitung
KW  - Stilisierung
KW  - 3D Semiotik
KW  - Kartografisches Design
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99525
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berner, Nadine
T1  - Deciphering multiple changes in complex climate time series using Bayesian inference
T1  - Bayes'sche Inferenz als diagnostischer Ansatz zur Untersuchung multipler Übergänge in komplexen Klimazeitreihen
N2  - Change points in time series are perceived as heterogeneities in the statistical or dynamical characteristics of the observations. Unraveling such transitions yields essential information for the understanding of the observed system’s intrinsic evolution and potential external influences. A precise detection of multiple changes is therefore of great importance for various research disciplines, such as environmental sciences, bioinformatics and economics. The primary purpose of the detection approach introduced in this thesis is the investigation of transitions underlying direct or indirect climate observations. In order to develop a diagnostic approach capable to capture such a variety of natural processes, the generic statistical features in terms of central tendency and dispersion are employed in the light of Bayesian inversion. In contrast to established Bayesian approaches to multiple changes, the generic approach proposed in this thesis is not formulated in the framework of specialized partition models of high dimensionality requiring prior specification, but as a robust kernel-based approach of low dimensionality employing least informative prior distributions.
First of all, a local Bayesian inversion approach is developed to robustly infer on the location and the generic patterns of a single transition. The analysis of synthetic time series comprising changes of different observational evidence, data loss and outliers validates the performance, consistency and sensitivity of the inference algorithm. To systematically investigate time series for multiple changes, the Bayesian inversion is extended to a kernel-based inference approach. By introducing basic kernel measures, the weighted kernel inference results are composed into a proxy probability to a posterior distribution of multiple transitions. The detection approach is applied to environmental time series from the Nile river in Aswan and the weather station Tuscaloosa, Alabama comprising documented changes. The method’s performance confirms the approach as a powerful diagnostic tool to decipher multiple changes underlying direct climate observations.
Finally, the kernel-based Bayesian inference approach is used to investigate a set of complex terrigenous dust records interpreted as climate indicators of the African region of the Plio-Pleistocene period. A detailed inference unravels multiple transitions underlying the indirect climate observations, that are interpreted as conjoint changes. The identified conjoint changes coincide with established global climate events. In particular, the two-step transition associated to the establishment of the modern Walker-Circulation contributes to the current discussion about the influence of paleoclimate changes on the environmental conditions in tropical and subtropical Africa at around two million years ago.
N2  - Im Allgemeinen stellen punktuelle Veränderungen in Zeitreihen (change points) eine Heterogenität in den statistischen oder dynamischen Charakteristika der Observablen dar. Das Auffinden und die Beschreibung solcher Übergänge bietet grundlegende Informationen über das beobachtete System hinsichtlich seiner intrinsischen Entwicklung sowie potentieller externer Einflüsse. Eine präzise Detektion von Veränderungen ist daher für die verschiedensten Forschungsgebiete, wie den Umweltwissenschaften, der Bioinformatik und den Wirtschaftswissenschaften von großem Interesse. Die primäre Zielsetzung der in der vorliegenden Doktorarbeit vorgestellten Detektionsmethode ist die Untersuchung von direkten als auch indirekten Klimaobservablen auf Veränderungen. Um die damit verbundene Vielzahl an möglichen natürlichen Prozessen zu beschreiben, werden im Rahmen einer Bayes’schen Inversion die generischen statistischen Merkmale Zentraltendenz und Dispersion verwendet. Im Gegensatz zu etablierten Bayes’schen Methoden zur Analyse von multiplen Übergängen, die im Rahmen von Partitionsmodellen hoher Dimensionalität formuliert sind und die Spezifikation von Priorverteilungen erfordern, wird in dieser Doktorarbeit ein generischer, Kernel-basierter Ansatz niedriger Dimensionalität mit minimal informativen Priorverteilungen vorgestellt.
Zunächst wird ein lokaler Bayes’scher Inversionsansatz entwickelt, der robuste Rückschlüsse auf die Position und die generischen Charakteristika einer einzelnen Veränderung erlaubt. Durch die Analyse von synthetischen Zeitreihen die dem Einfluss von Veränderungen unterschiedlicher Signifikanz, Datenverlust und Ausreißern unterliegen wird die Leistungsfähigkeit, Konsistenz und Sensitivität der Inversionmethode begründet. Um Zeitreihen auch auf multiple Veränderungen systematisch untersuchen zu können, wird die Methode der Bayes’schen Inversion zu einem Kernel-basierten Ansatz erweitert. Durch die Einführung grundlegender Kernel-Maße können die Kernel-Resultate zu einer gewichteten Wahrscheinlichkeit kombiniert werden die als Proxy einer Posterior-Verteilung multipler Veränderungen dient. Der Detektionsalgorithmus wird auf reale Umweltmessreihen vom Nil-Fluss in Aswan und von der Wetterstation Tuscaloosa, Alabama, angewendet, die jeweils dokumentierte Veränderungen enthalten. Das Ergebnis dieser Analyse bestätigt den entwickelten Ansatz als eine leistungsstarke diagnostische Methode zur Detektion multipler Übergänge in Zeitreihen.
Abschließend wird der generische Kernel-basierte Bayes’sche Ansatz verwendet, um eine Reihe von komplexen terrigenen Staubdaten zu untersuchen, die als Klimaindikatoren der afrikanischen Region des Plio-Pleistozän interpretiert werden. Eine detaillierte Untersuchung deutet auf multiple Veränderungen in den indirekten Klimaobservablen hin, von denen einige als gemeinsame Übergänge interpretiert werden. Diese gemeinsam auftretenden Ereignisse stimmen mit etablierten globalen Klimaereignissen überein. Insbesondere der gefundene Zwei-Stufen-Übergang, der mit der Ausbildung der modernen Walker-Zirkulation assoziiert wird, liefert einen wichtigen Beitrag zur aktuellen Diskussion über den Einfluss von paläoklimatischen Veränderungen auf die Umweltbedingungen im tropischen und subtropischen Afrika vor circa zwei Millionen Jahren.
KW  - kernel-based Bayesian inference
KW  - multi-change point detection
KW  - direct and indirect climate observations
KW  - Plio-Pleistocene
KW  - (sub-) tropical Africa
KW  - terrigenous dust
KW  - kernel-basierte Bayes'sche Inferenz
KW  - Detektion multipler Übergänge
KW  - direkte und indirekte Klimaobservablen
KW  - Plio-Pleistozän
KW  - (sub-) tropisches Afrika
KW  - terrigener Staub
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100065
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roers, Michael
T1  - Methoden zur Dynamisierung von Klimafolgenanalysen im Elbegebiet
T1  - Methods for a dynamisation of climate impact studies in the Elbe River basin
BT  - Aktualisierung von Szenarienstudien zu den Auswirkungen des Klimawandels und fortlaufende Überprüfung ökohydrologischer Modellergebnisse
BT  - actualisation of scenario studies on impacts of climate change and continuous verification of ecohydrological model results
N2  - Die Elbe und ihr Einzugsgebiet sind vom Klimawandel betroffen. Um die Wirkkette von projizierten Klimaveränderungen auf den Wasserhaushalt und die daraus resultierenden Nährstoffeinträge und -frachten für große Einzugsgebiete wie das der Elbe zu analysieren, können integrierte Umweltmodellsysteme eingesetzt werden. Fallstudien, die mit diesen Modellsystemen ad hoc durchgeführt werden, repräsentieren den Istzustand von Modellentwicklungen und -unsicherheiten und sind damit statisch. 
 
Diese Arbeit beschreibt den Einstieg in die Dynamisierung von Klimafolgenanalysen im Elbegebiet. Dies umfasst zum einen eine Plausibilitätsprüfung von Auswirkungsrechnungen, die mit Szenarien des statistischen Szenariengenerators STARS durchgeführt wurden, durch den Vergleich mit den Auswirkungen neuerer Klimaszenarien aus dem ISI-MIP Projekt, die dem letzten Stand der Klimamodellierung entsprechen. Hierfür wird ein integriertes Modellsystem mit "eingefrorenem Entwicklungsstand" verwendet. Die Klimawirkungsmodelle bleiben dabei unverändert. Zum anderen wird ein Bestandteil des integrierten Modellsystems – das ökohydrologische Modell SWIM – zu einer "live"-Version weiterentwickelt. Diese wird durch punktuelle Testung an langjährigen Versuchsreihen eines Lysimeterstandorts sowie an aktuellen Abflussreihen validiert und verbessert.
 
Folgende Forschungsfragen werden bearbeitet: (i) Welche Effekte haben unterschiedliche Klimaszenarien auf den Wasserhaushalt im Elbegebiet und ist eine Neubewertung der Auswirkung des Klimawandels auf den Wasserhaushalt notwendig?, (ii) Was sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die Nährstoffeinträge und -frachten im Elbegebiet sowie die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Reduktion der Nährstoffeinträge?, (iii) Ist unter der Nutzung (selbst einer sehr geringen Anzahl) verfügbarer tagesaktueller Witterungsdaten in einem stark heterogenen Einzugsgebiet eine valide Ansprache der aktuellen ökohydrologischen Situation des Elbeeinzugsgebiets möglich?

Die aktuellen Szenarien bestätigen die Richtung, jedoch nicht das Ausmaß der Klimafolgen: Die Rückgänge des mittleren jährlichen Gesamtabflusses und der monatlichen Abflüsse an den Pegeln bis Mitte des Jahrhunderts betragen für das STARS-Szenario ca. 30 %. Die Rückgänge bei den auf dem ISI-MIP-Szenario basierenden Modellstudien liegen hingegen nur bei ca. 10 %. Hauptursachen für diese Divergenz sind die Unterschiede in den Niederschlagsprojektionen sowie die Unterschiede in der jahreszeitlichen Verteilung der Erwärmung. Im STARS-Szenario gehen methodisch bedingt die Niederschläge zurück und der Winter erwärmt sich stärker als der Sommer. In dem ISI-MIP-Szenario bleiben die Niederschläge nahezu stabil und die Erwärmung im Sommer und Winter unterscheidet sich nur geringfügig.

Generell nehmen die Nährstoffeinträge und -frachten mit den Abflüssen in beiden Szenarien unterproportional ab, wobei die Frachten jeweils stärker als die Einträge zurückgehen. Die konkreten Effekte der Abflussänderungen sind gering und liegen im einstelligen Prozentbereich. Gleiches gilt für die Unterschiede zwischen den Szenarien. Der Effekt von zwei ausgewählten Maßnahmen zur Reduktion der Nährstoffeinträge und -frachten unterscheidet sich bei verschiedenen Abflussverhältnissen, repräsentiert durch unterschiedliche Klimaszenarien in unterschiedlich feuchter Ausprägung, ebenfalls nur geringfügig.

Die Beantwortung der ersten beiden Forschungsfragen zeigt, dass die Aktualisierung von Klimaszenarien in einem ansonsten "eingefrorenen" Verbund von ökohydrologischen Daten und Modellen eine wichtige Prüfoption für die Plausibilisierung von Klimafolgenanalysen darstellt. Sie bildet die methodische Grundlage für die Schlussfolgerung, dass bei der Wassermenge eine Neubewertung der Klimafolgen notwendig ist, während dies bei den Nährstoffeinträgen und -frachten nicht der Fall ist. 

Die zur Beantwortung der dritten Forschungsfrage mit SWIM-live durchgeführten Validierungsstudien ergeben Diskrepanzen am Lysimeterstandort und bei den Abflüssen aus den Teilgebieten Saale und Spree. Sie lassen sich zum Teil mit der notwendigen Interpolationsweite der Witterungsdaten und dem Einfluss von Wasserbewirtschaftungsmaßnahmen erklären. Insgesamt zeigen die Validierungsergebnisse, dass schon die Pilotversion von SWIM-live für eine ökohydrologische Ansprache des Gebietswasserhaushaltes im Elbeeinzugsgebiet genutzt werden kann. SWIM-live ermöglicht eine unmittelbare Betrachtung und Beurteilung simulierter Daten. Dadurch werden Unsicherheiten bei der Modellierung direkt offengelegt und können infolge dessen reduziert werden. Zum einen führte die Verdichtung der meteorologischen Eingangsdaten durch die Verwendung von nun ca. 700 anstatt 19 Klima- bzw. Niederschlagstationen zu einer Verbesserung der Ergebnisse. Zum anderen wurde SWIM-live beispielhaft für einen Zyklus aus punktueller Modellverbesserung und flächiger Überprüfung der Simulationsergebnisse genutzt.

Die einzelnen Teilarbeiten tragen jeweils zur Dynamisierung von Klimafolgenanalysen im Elbegebiet bei. Der Anlass hierfür war durch die fehlerhaften methodischen Grundlagen von STARS gegeben. Die Sinnfälligkeit der Dynamisierung ist jedoch nicht an diesen konkreten Anlass gebunden, sondern beruht auf der grundlegenden Einsicht, dass Ad-hoc-Szenarienanalysen immer auch pragmatische Vereinfachungen zugrunde liegen, die fortlaufend überprüft werden müssen.
N2  - The Elbe River basin is affected by climate change. To analyse the chain of effects of projected climate change on the water balance and the resulting nutrient emissions and loads in large river basins such as the Elbe, integrated environmental model systems can be applied. Case studies that are conducted ad hoc with these model systems represent the current state of model developments and uncertainties - therefore, they are static.

This thesis describes access to a dynamisation of climate impact studies in the Elbe River basin. On the one hand, this comprises a verification of impact simulations that are conducted with scenarios from the statistical scenario generator STARS, with the impacts of newer climate scenarios from the ISI-MIP project, that represent state-of-the-art climate modelling. For this purpose, an integrated model system with a "frozen" development status is used. At the same time, the climate impact models remain unchanged. On the other hand, one component of the integrated model system - the ecohydrological model SWIM - is enhanced as a "live"-system. This is validated and improved by punctual testing with experimental long time series from a lysimeter site and with recent runoff time series.

The following research questions are addressed: (i) What are the effects of different climate scenarios on the water balance in the Elbe River basin, and is a reassessment of the impacts of climate change on the water balance necessary?, (ii) What are the impacts of climate change on the nutrient emissions and loads in the Elbe River basin as well as the effectiveness of measures for reducing nutrient emissions?, (iii) Is a valid assessment of the actual ecohydrological situation in the Elbe River basin possible, using (only a small amount of) available day-to-day weather data in a highly heterogeneous river basin?

The recent scenarios confirm the direction, but not the magnitude, of climate impacts: In the STARS scenario, the decrease in mean annual discharge and mean monthly stream ow until the middle of the century is approx. 30 %. However, the model studies based on the ISI-MIP scenarios show only a decrease of approx. 10 %. The main reason for this divergence can be attributed to differences in the precipitation projections and differences in the seasonal distribution of the warming. In the STARS scenario, the precipitation decreases due to the methodological principles applied and the warming in winter is stronger than in summer. In the ISI-MIP scenario, the precipitation is almost stable and the warming differs only slightly between summer and winter.

In general, the nutrient emissions and loads decrease underproportionally with the river basin discharge in both scenarios, with loads declining more sharply than the emissions. The concrete effects of the change in river basin discharge are small, reaching only single-digit percentages. The same holds true for the difference between the scenarios. The effect of selected measures for the reduction of nutrient emissions and loads also differs only slightly between varying runoff conditions, represented by different climate scenarios with dry, mean and wet specifications.

Answering the first two research questions shows that the actualisation of climate scenarios in an otherwise "frozen" combination of ecohydrological data and models represents an important testing option for the plausibilisation of climate impact studies. It forms the methodological basis for the conclusion that a reassessment of climate impact is necessary in terms of water quantity, whereas this is not the case for the nutrient emissions and loads.

The validation studies that were conducted to answer the third research question show discrepancies at the lysimeter site and in the flows from the sub-catchments of the Saale and Spree Rivers. They can be explained in part by the low spatial density of the climate data and the influences from water-management practices. However, the validation results show that the pilot version of SWIM-live can already be used for an eco-hydrological assessment of the water balance in the Elbe River basin. SWIM-live provides an immediate visualisation and assessment of the simulated data. By this means, uncertainties in the simulations are directly revealed and can be reduced. On the one hand, a concentration of the meteorological input data using approx. 700 instead of 19 climate and precipitation stations leads to an improvement of the results. On the other hand, SWIM-live is used exemplarily for a cycle of punctual model improvement and spatial verification of the simulations.

The individual parts of this thesis contribute to the dynamisation of climate impact studies in the Elbe River basin. The motivation for the study was the flawed methodological basis of STARS. Dynamisation is relevant not only for this reason, but is also based on the underlying understanding that ad hoc scenario analyses involve pragmatic simplifications that must be verified continuously.
KW  - Klimawandel
KW  - Wasserhaushalt
KW  - Nährstoffeinträge
KW  - tagesaktuelle Simulation
KW  - Elbe
KW  - climate change
KW  - water balance
KW  - nutrient emissions
KW  - simulation on a day-to-day-basis
KW  - Elbe
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-98844
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Berner, Elisabeth
T1  - Ein Blick zurück
BT  - Die Sprache des Sports seit Friedrich Ludwig Jahn bis zum Zweiten Weltkrieg
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Einleitung, 2 Die Entstehung des organisierten Turnens in Deutschland, 3 Vom Turnen zum Sport, 4 Friedrich Ludwig Jahn und die Herausbildung der deutschen Turnersprache, 5 Sportsprache in der Zeit des Nationalsozialismus, 6 Didaktische Anregungen,  7 Materialien und Diskussionsanregungen, 8 Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100008
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 157
EP  - 185
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Mühlbauer, Evelyn
T1  - Mit Korbmachern zum Sieg
BT  - Unterrichtsanregungen zur Arbeit am Wortschatz der Basketballsprache
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Hinführung, 2 Zum Buch, 3 Arbeit am Wortschatz: integrativ im wortschatzdidaktischen Dreischritt, 4 Wortschatz lehren und lernen mit dem Buch „Spielmacher“, 5 Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99998
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 129
EP  - 155
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Siehr, Karl-Heinz
T1  - Der Live-Ticker als Gegenstand  von Sprach- und Medientextreflexion
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Hinführung, 2 Vom Nachrichtenticker zum Live-Ticker, 3 Möglichkeiten der fachdidaktischen Nutzung im Deutschunterricht, 4 Kommentierung der Aufgaben  und Materialien, 5 Literatur, 6 Aufgaben
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99986
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 101
EP  - 128
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Hoffmann, Michael
T1  - Wie Schlagzeilen zum Schlüssel für das Verständnis von Texten werden
BT  - Aufgezeigt an Beispielen aus dem Sportjournalismus
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Was Schlagzeilen von Überschriften unterscheidet, 2 Wie sich Schlagzeilen in ein Kommunikationssystem einfügen, 3 Was Schlagzeilen verraten, 4 Materialien, 5 Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99972
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 71
EP  - 99
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kern, Friederike
A1  - Großbröhmer, Christoph
T1  - Olé! Fangesänge im Deutschunterricht
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Einleitung, 2 Linguistische Grundlagen: Die Kommunikationsmodelle von Bühler und Schulz von Thun, 3 Fangesänge sprachlich-kommunikativ gesehen, 4 Unterrichtsanregungen, 5 Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99961
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 49
EP  - 69
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Hoffmann, Michael
T1  - Sport, Sportsprache, Sportberichterstattung
BT  - Ein kurzer linguistischer Blick auf ein komplexes Thema
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Ausgangsüberlegungen, 2 Sport als Kommunikationsgegenstand, 3 Sportsprache als Kommunikationsmittel, 4 Sportberichterstattung  als Kommunikationssystem, 5 Abschließend: Sportberichterstattung und Medientextkompetenz, 6 Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99952
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 31
EP  - 47
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Siehr, Karl-Heinz
A1  - Kern, Friederike
T1  - Deutschunterricht und „Sport" in deutschdidaktischer Perspektive
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1. Hinführung, 2. Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-99945
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 11
EP  - 29
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Höfner, Marion
A1  - Schepe, Kerstin
T1  - Ein Fußballer-Roman als Prüfungsgegenstand
BT  - Möglichkeiten zur Arbeit am Wortschatz
JF  - Sport als Thema im Deutschunterricht : Fachliche Grundlagen – Unterrichtsanregungen – Unterrichtsmaterialien
N2  - 1 Hinführung und Zielstellung, 2 Angestrebte Ergebnisse der Entwicklung lexikalischer Kompetenz - vernetzt mit der Entwicklung von Lese-/Textverstehenskompetenz, 3 Arbeit am Wortschatz und Textverstehen - Textanalyse als das Erschließen eines Feldes von Möglichkeiten, 4 Die Tätigkeit des Schülers optimal in Gang setzen - handlungs-regulierende Aufgaben stellen, 5 Literatur
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100040
SN  - 978-3-86956-381-7
SP  - 267
EP  - 290
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  -