TY  - THES
A1  - Sorce, Jenny
T1  - From Spitzer mid-infrared observations and measurements of peculiar velocities to constrained simulations of the local universe
T1  - Von Spitzer-Beobachtungen im mittleren Infrarotbereich und Messungen der Pekuliargeschwindigkeiten zu Constrained Simulationen des Lokalen Universums
N2  - Galaxies are observational probes to study the Large Scale Structure. Their gravitational motions are tracers of the total matter density and therefore of the Large Scale Structure. Besides, studies of structure formation and galaxy evolution rely on numerical cosmological simulations. Still, only one universe observable from a given position, in time and space, is available for comparisons with simulations. The related cosmic variance affects our ability to interpret the results. Simulations constrained by observational data are a perfect remedy to this problem. Achieving such simulations requires the projects Cosmic flows and CLUES. Cosmic flows builds catalogs of accurate distance measurements to map deviations from the expansion. These measures are mainly obtained with the galaxy luminosity-rotation rate correlation. We present the calibration of that relation in the mid-infrared with observational data from Spitzer Space Telescope. Resulting accurate distance estimates will be included in the third catalog of the project. In the meantime, two catalogs up to 30 and 150 Mpc/h have been released. We report improvements and applications of the CLUES' method on these two catalogs. The technique is based on the constrained realization algorithm. The cosmic displacement field is computed with the Zel'dovich approximation. This latter is then reversed to relocate reconstructed three-dimensional constraints to their precursors' positions in the initial field. The size of the second catalog (8000 galaxies within 150 Mpc/h) highlighted the importance of minimizing the observational biases. By carrying out tests on mock catalogs, built from cosmological simulations, a method to minimize observational bias can be derived. Finally, for the first time, cosmological simulations are constrained solely by peculiar velocities. The process is successful as resulting simulations resemble the Local Universe. The major attractors and voids are simulated at positions approaching observational positions by a few megaparsecs, thus reaching the limit imposed by the linear theory.
N2  - Die Verteilung der Galaxien liefert wertvolle Erkenntnisse über die großräumigen Strukturen im Universum. Ihre durch Gravitation verursachte Bewegung ist ein direkter Tracer für die Dichteverteilung der gesamten Materie. Die Strukturentstehung und die Entwicklung von Galaxien wird mithilfe von numerischen Simulationen untersucht. Es gibt jedoch nur ein einziges beobachtbares Universum, welches mit der Theorie und den Ergebnissen unterschiedlicher Simulationen verglichen werden muß. Die kosmische Varianz erschwert es, das lokale Universum mit Simulationen zu reproduzieren. Simulationen, deren Anfangsbedingungen durch Beobachtungsdaten eingegrenzt sind (Constrained Simulations'') stellen eine geeignete Lösung dieses Problems dar. Die Durchführung solcher Simulationen ist das Ziel der Projekte Cosmicflows und CLUES. Im Cosmicflows-Projekt werden genaue Entfernungsmessungen von Galaxien erstellt, welche die Abweichung von der allgemeinen Hubble-Expansion abbilden. Diese Messungen werden hauptsächlich aus der Korrelation zwischen Leuchtkraft und Rotationsgeschwindigkeit von Spiralgalaxien gewonnen. In dieser Arbeit wird die Kalibrierung dieser Beziehung im mittleren Infrarot mithilfe von Daten vom Spitzer Space Telescope vorgestellt. Diese neuen Entfernungsbestimmungen werden im dritten Katalog des Cosmicflows-Projekts enthalten sein. Bisher wurden zwei Kataloge veröffentlicht, mit Entfernungen bis zu 30 beziehungsweise 150 Mpc/h. In dieser Arbeit wird die CLUES-Methode auf diese zwei Kataloge angewendet und Verbesserungen werden vorgestellt und diskutiert. Zunächst wird das kosmische Verschiebungsfeld mithilfe der Zeldovich-Näherung bestimmt. In umgekehrter Richtung kann man damit die aus heutigen Beobachtungsdaten rekonstruierten dreidimensionalen Constraints an ihren Ursprungsort im frühen Universum zurückzuversetzen. Durch den großen Datenumfang des cosmicflows-2 Katalogs (8000 Galaxien bis zu einer Entfernung von 150 Mpc/h) ist es besonders wichtig, den Einfluss verschiedener Beobachtungsfehler zu minimieren. Eine für das lokale Universum angepasste Korrekturmethode lässt sich durch die Untersuchung von Mock-Katalogen finden, welche aus kosmologischen Simulationen gewonnen werden. Schließlich stellt diese Arbeit erstmals kosmologische Simulationen vor, die ausschließlich durch Pekuliargeschwindigkeiten eingegrenzt sind. Der Erfolg dieser Methode wird dadurch bestätigt, dass die dadurch erzeugten Simulationen dem beobachteten lokalen Universum sehr ähnlich sind. Die relevanten Attraktoren und Voids liegen in den Simulationen an Positionen, welche bis auf wenige Megaparsec mit den beobachteten Positionen übereinstimmen. Die Simulationen erreichen damit die durch die lineare Theorie gegebene Genauigkeitsgrenze.
KW  - Beobachtungen
KW  - Entfernungen
KW  - Pekuliargeschwindigkeiten
KW  - Simulationen
KW  - observations
KW  - distances
KW  - peculiar velocities
KW  - simulations
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72486
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TY  - THES
A1  - Mayer, Michael
T1  - Pulsar wind nebulae at high energies
BT  - a diverse population and exceptional twins
BT  - eine vielfältige Population und außergewöhnliche Zwillinge
N2  - Pulsar wind nebulae (PWNe) are the most abundant TeV gamma-ray emitters in the Milky Way. The radiative emission of these objects is powered by fast-rotating pulsars, which donate parts of their rotational energy into winds of relativistic particles. This thesis presents an in-depth study of the detected population of PWNe at high energies. To outline general trends regarding their evolutionary behaviour, a time-dependent model is introduced and compared to the available data. In particular, this work presents two exceptional PWNe which protrude from the rest of the population, namely the Crab Nebula and N 157B. Both objects are driven by pulsars with extremely high rotational energy loss rates. Accordingly, they are often referred to as energetic twins. Modelling the non-thermal multi-wavelength emission of N157B gives access to specific properties of this object, like the magnetic field inside the nebula. Comparing the derived parameters to those of the Crab Nebula reveals large intrinsic differences between the two PWNe. Possible origins of these differences are discussed in context of the resembling pulsars.
Compared to the TeV gamma-ray regime, the number of detected PWNe is much smaller in the MeV-GeV gamma-ray range. In the latter range, the Crab Nebula stands out by the recent detection of gamma-ray flares. In general, the measured flux enhancements on short time scales of days to weeks were not expected in the theoretical understanding of PWNe. In this thesis, the variability of the Crab Nebula is analysed using data from the Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT). For the presented analysis, a new gamma-ray reconstruction method is used, providing a higher sensitivity and a lower energy threshold compared to previous analyses. The derived gamma-ray light curve of the Crab Nebula is investigated for flares and periodicity. The detected flares are analysed regarding their energy spectra, and their variety and commonalities are discussed. In addition, a dedicated analysis of the flare which occurred in March 2013 is performed. The derived short-term variability time scale is roughly 6h, implying a small region inside the Crab Nebula to be responsible for the enigmatic flares. The most promising theories explaining the origins of the flux eruptions and gamma-ray variability are discussed in detail.
In the technical part of this work, a new analysis framework is presented. The introduced software, called gammalib/ctools, is currently being developed for the future CTA observa- tory. The analysis framework is extensively tested using data from the H. E. S. S. experiment. To conduct proper data analysis in the likelihood framework of gammalib/ctools, a model describing the distribution of background events in H.E.S.S. data is presented. The software provides the infrastructure to combine data from several instruments in one analysis. To study the gamma-ray emitting PWN population, data from Fermi-LAT and H. E. S. S. are combined in the likelihood framework of gammalib/ctools. In particular, the spectral peak, which usually lies in the overlap energy regime between these two instruments, is determined with the presented analysis framework. The derived measurements are compared to the predictions from the time-dependent model. The combined analysis supports the conclusion of a diverse population of gamma-ray emitting PWNe.
N2  - Pulsarwindnebel (PWN) sind im Bereich der TeV Gammastrahlung die am häufigsten vorkommende Quellklasse. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine detaillierte Studie der Population von gammastrahlungsemittierenden PWNn. Um ihre Entwicklung zu untersuchen, wird ein zeitabhängiges Modell vorgestellt und mit Messdaten verglichen. Der Fokus dieser Arbeit liegt des Weiteren auf zwei außergewöhnlichen PWNn, die aus der übrigen Population hervorstechen: der Krebsnebel und N 157B. Diese beiden PWN werden von Pulsaren mit ähnlich hohen Rotationsenergieverlustraten gespeist. Daher werden die beiden Pulsare auch oft als “energetische Zwillinge” bezeichnet.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Breitbandemission von N 157B modelliert. Dies ermöglicht es, spezielle Eigenschaften dieses PWNs abzuschätzen. Diese sind im Vergleich zum Krebsnebel sehr unterschiedlich, obwohl sich die jeweiligen Energiequellen stark ähneln. Es werden verschiedene Möglichkeiten für die unterschiedliche Erscheinung dieser beiden Quellen diskutiert.
Auf Grund kürzlich gemessener MeV Gammastrahlungsausbrüche wird die Einzigartigkeit des Krebsnebels in diesem Energiebereich verdeutlicht. Die auf Zeitskalen von Tagen bis Wochen variierende Helligkeit ist nach dem gegenwärtigen Verständnis von PWNn unerwartet. In dieser Arbeit wird die zeitliche Variabilität des Krebsnebels mit Daten vom Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) analysiert. Die vorgestellte Datenanalyse basiert auf einer neuen Rekonstruktionsmethode von Gammastrahlen, welche zu einer höheren Empfindlichkeit und einer niedrigeren Energieschwelle führt. Die Lichtkurve des Krebsnebels in Gammastrahlung wird auf Periodizität und Variabilität untersucht. Des Weiteren werden die nachgewiesenen Strahlungsausbrüche hinsichtlich ihrer Energiespektren ausgewertet und miteinander auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede verglichen. Zusätzlich wird eine detaillierte Analyse der starken Flusserhöhung vom März 2013 vorgestellt. Die hierbei bestimmte Kurzzeitvariabilität von ca. sechs Stunden lässt vermuten, dass eine sehr kleine Region innerhalb des Krebsnebels für die Strahlungsausbrüche verantwortlich ist. Die vielversprechendsten Theorien zu diesem Phänomen werden vorgestellt und diskutiert.
Im technischen Teil dieser Arbeit wird eine neue Analyseumgebung vorgestellt, die derzeit für das zukünftige CTA Observatorium entwickelt wird. Diese Software wird intensiven Analysetests mit Daten des H.E.S.S. Experiments unterzogen. Für die angemessene Durchführung von H.E.S.S. Datenanalysen wird ein Modell vorgestellt, das die Verteilung der Untergrundereignisse in H. E. S. S. Daten beschreibt. Des Weiteren erlaubt die Analyseumgebung die Kombination von Daten mehrerer Instrumente. Diese einzigartige Option wird genutzt, um die beschriebene PWN Population genauer zu studieren. Zu diesem Zweck werden Daten von Fermi-LAT und H. E. S. S. gemeinsam analysiert. Von besonderem Interesse ist hierbei das spektrale Maximum von PWN, welches meist im energetischen Überlappbereich der beiden Instrumente liegt. Die Ergebnisse der gemeinsamen Analyse werden mit dem zeitabhängigen Modell für PWN verglichen. Die daraus gewonnenen Resultate verdeutlichen unter anderem die breite Vielfalt von PWNn.
T2  - Pulsarwindnebel bei hohen Energien
KW  - Crab Nebula
KW  - N157B
KW  - gammalib/ctools
KW  - gamma-ray astronomy
KW  - data analysis
KW  - Gammastrahlungsastronomie
KW  - Fermi-LAT
KW  - H.E.S.S.
KW  - Statistische Datenanalyse
KW  - Krebsnebel
KW  - N157B
KW  - Pulsarwindnebel
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-71504
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TY  - THES
A1  - Sayago, Jhosnella
T1  - Late Paleozoic basin analysis of the Loppa High and Finnmark Platform in the Norwegian Barents Sea : integration of seismic attributes and seismic sequence stratigraphy
T1  - Jungpaläozoikum becken analyse der Loppa High und Finnmark Platform in der norwegischen Barentssee : Integration von seismischen Attributen und seismische Sequenzstratigraphie
N2  - The subsurface upper Palaeozoic sedimentary successions of the Loppa High half-graben and the Finnmark platform in the Norwegian Barents Sea (southwest Barents Sea) were investigated using 2D/3D seismic datasets combined with well and core data. These sedimentary successions represent a case of mixed siliciclastic-carbonates depositional systems, which formed during the earliest phase of the Atlantic rifting between Greenland and Norway. During the Carboniferous and Permian the southwest part of the Barents Sea was located along the northern margin of Pangaea, which experienced a northward drift at a speed of ~2–3 mm per year. This gradual shift in the paleolatitudinal position is reflected by changes in regional climatic conditions: from warm-humid in the early Carboniferous, changing to warm-arid in the middle to late Carboniferous and finally to colder conditions in the late Permian. Such changes in paleolatitude and climate have resulted in major changes in the style of sedimentation including variations in the type of carbonate factories. The upper Palaeozoic sedimentary succession is composed of four major depositional units comprising chronologically the Billefjorden Group dominated by siliciclastic deposition in extensional tectonic-controlled wedges, the Gipsdalen Group dominated by warm-water carbonates, stacked buildups and evaporites, the Bjarmeland Group characterized by cool-water carbonates as well as by the presence of buildup networks, and the Tempelfjorden Group characterized by fine-grained sedimentation dominated by biological silica production. In the Loppa High, the integration of a core study with multi-attribute seismic facies classification allowed highlighting the main sedimentary unconformities and mapping the spatial extent of a buried paleokarst terrain. This geological feature is interpreted to have formed during a protracted episode of subaerial exposure occurring between the late Palaeozoic and middle Triassic. Based on seismic sequence stratigraphy analysis the palaeogeography in time and space of the Loppa High basin was furthermore reconstructed and a new and more detailed tectono-sedimentary model for this area was proposed. In the Finnmark platform area, a detailed core analysis of two main exploration wells combined with key 2D seismic sections located along the main depositional profile, allowed the evaluation of depositional scenarios for the two main lithostratigraphic units: the Ørn Formation (Gipsdalen Group) and the Isbjørn Formation (Bjarmeland Group). During the mid-Sakmarian, two major changes were observed between the two formations including (1) the variation in the type of the carbonate factories, which is interpreted to be depth-controlled and (2) the change in platform morphology, which evolved from a distally steepened ramp to a homoclinal ramp. The results of this study may help supporting future reservoirs characterization of the upper Palaeozoic units in the Barents Sea, particularly in the Loppa High half-graben and the Finmmark platform area.
N2  - Die unterirdischen Sedimentabfolgen des oberen Paläozoikums des Loppa High Halbgrabens und der Finnmark-Plattform in der norwegischen Barentssee (südwestliche Barentssee) wurden mit 2D/3D-Seismik Datensätzen untersucht, welche mit Bohrungs-und Kerndaten kombiniert wurde. Diese Sedimentabfolgen stellen einen Fall von gemischten siliziklastischen-karbonatischen Ablagerungssystemen dar, die während der ersten Phase des Atlantiks-Riftings zwischen Grönland und Norwegen gebildet wurden. Während des Karbons und Perms war der südwestliche Teil der Barentssee entlang des Nordrand von Pangäa lokalisiert, der einen Drift nach Norden mit einer Geschwindigkeit von ~ 2-3 mm pro Jahr erlebte. Diese allmähliche Verschiebung in der paläolatitudinalen Position spiegelt sich durch Veränderungen in den regionalen klimatischen Bedingungen wider: von warm-feuchten im frühen Karbon, zu warm-ariden im mittleren bis späten Karbon und schließlich zu gemäßigten-kalten Bedingungen im späten Perm. Solche Änderungen in Paläolatitude und Klima führten zu größeren Veränderungen im Sedimentationsstil, einschließlich Variationen in der Karbonatausfällungsart. Die obere paläozoische Sedimentfolge umfasst vier Hauptablagerungseinheiten, in chronologischer Reihenfolge, die Billefjorden-Gruppe, welche von siliziklastischen Ablagerungen in durch extensionale Tektonik gesteuerten Keilen dominiert wird, die Gipsdalen-Gruppe, die von Warmwasser-Karbonaten, „stacked buildups“ und Evaporiten dominiert wird, die Bjarmeland-Gruppe, von Kaltwasser-Karbonaten als auch durch die Anwesenheit von „buildup-networks“ charakterisiert, und die Tempelfjorden-Gruppe, die durch feinkörnige Sedimentation, dominiert durch biologische Produktion von Kieselsäure, gekennzeichnet. In der Loppa High war es durch die Integration einer Kernstudie mit einer Multi-Attribut Klassifizierung der seismischen Fazien möglich, die wichtigsten sedimentären Diskordanzen hervorzuheben und die räumliche Ausdehnung eines verborgenen Paläokarstsystems zu kartieren. Diese geologische Besonderheit soll sich während einer lang-anhaltenden Episode der subaerischen Exposition gebildet haben, die zwischen dem späten Paläozoikum und mittleren Trias auftrat. Basierend auf der Analyse seismischer Sequenzstratigraphie, wurde die Paläogeographie des Loppa High Beckens im Hinblick auf Zeit und Raum weiterhin umgebaut und eine neue und es wurde ein detaillierteres tektonisch-sedimentäres Modell für diesen Bereich vorgeschlagen. Im Bereich der Finnmark-Plattform konnte durch eine detaillierte Bohrkernanalyse zweier Explorationsbohrungen in Kombination mit seismischen 2D-Schlüssel-Sektionen, die sich entlang des Hauptablagerungsprofils befindet, Ablagerungsszenarien für die beiden wichtigsten lithologischen Einheiten bewertet werden: die Ørn Formation (Gipsdalen Gruppe) und die Isbjørn Formation (Bjarmeland-Gruppe). Im mittleren Sakmarian wurden zwei wichtige Änderungen zwischen den beiden Formationen beobachtet, einschließlich (1) der Veränderung in der Art der Karbotausfällungen, welche als Tiefen-abhängig beschrieben wird, und (2) die Veränderung der Plattformmorphologie, die sich von einer distal steilen Rampe zu einer homoklinalen Rampe entwickelte. Die Ergebnisse dieser Studie können dazu beitragen, zukünftige Reservoir-Charakterisierungen der Einheiten des oberen Paläozoikum in der Barentssee zu unterstützen, vor allem im Loppa High Halbgraben und dem Finmmark Plattformbereich.
KW  - Loppa High
KW  - seismische Sequenzstratigraphie
KW  - seismische Attribute
KW  - Finnmark Platform
KW  - Paläogeographie
KW  - Loppa High
KW  - seismic sequence stratigraphy
KW  - seismic attributes
KW  - Finnmark Platform
KW  - paleogeography
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72576
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TY  - THES
A1  - Nguyen, Van Manh
T1  - Large-scale floodplain sediment dynamics in the Mekong Delta : present state and future prospects
T1  - Großskalige Sedimentdynamik im Mekong Delta : aktuelle Situation und zukünftige Entwicklungen
N2  - The Mekong Delta (MD) sustains the livelihood and food security of millions of people in Vietnam and Cambodia. It is known as the “rice bowl” of South East Asia and has one of the world’s most productive fisheries. Sediment dynamics play a major role for the high productivity of agriculture and fishery in the delta. However, the MD is threatened by climate change, sea level rise and unsustainable development activities in the Mekong Basin. But despite its importance and the expected threats, the understanding of the present and future sediment dynamics in the MD is very limited. This is a consequence of its large extent, the intricate system of rivers, channels and floodplains and the scarcity of observations. Thus this thesis aimed at (1) the quantification of suspended sediment dynamics and associated sediment-nutrient deposition in floodplains of the MD, and (2) assessed the impacts of likely future boundary changes on the sediment dynamics in the MD. The applied methodology combines field experiments and numerical simulation to quantify and predict the sediment dynamics in the entire delta in a spatially explicit manner. The experimental part consists of a comprehensive procedure to monitor quantity and spatial variability of sediment and associated nutrient deposition for large and complex river floodplains, including an uncertainty analysis. The measurement campaign applied 450 sediment mat traps in 19 floodplains over the MD for a complete flood season. The data also supports quantification of nutrient deposition in floodplains based on laboratory analysis of nutrient fractions of trapped sedimentation.The main findings are that the distribution of grain size and nutrient fractions of suspended sediment are homogeneous over the Vietnamese floodplains. But the sediment deposition within and between ring dike floodplains shows very high spatial variability due to a high level of human inference. The experimental findings provide the essential data for setting up and calibration of a large-scale sediment transport model for the MD. For the simulation studies a large scale hydrodynamic model was developed in order to quantify large-scale floodplain sediment dynamics. The complex river-channel-floodplain system of the MD is described by a quasi-2D model linking a hydrodynamic and a cohesive sediment transport model. The floodplains are described as quasi-2D presentations linked to rivers and channels modeled in 1D by using control structures. The model setup, based on the experimental findings, ignored erosion and re-suspension processes due to a very high degree of human interference during the flood season. A two-stage calibration with six objective functions was developed in order to calibrate both the hydrodynamic and sediment transport modules. The objective functions include hydraulic and sediment transport parameters in main rivers, channels and floodplains. The model results show, for the first time, the tempo-spatial distribution of sediment and associated nutrient deposition rates in the whole MD. The patterns of sediment transport and deposition are quantified for different sub-systems. The main factors influencing spatial sediment dynamics are the network of rivers, channels and dike-rings, sluice gate operations, magnitude of the floods and tidal influences. The superposition of these factors leads to high spatial variability of the sediment transport and deposition, in particular in the Vietnamese floodplains. Depending on the flood magnitude, annual sediment loads reaching the coast vary from 48% to 60% of the sediment load at Kratie, the upper boundary of the MD. Deposited sediment varies from 19% to 23% of the annual load at Kratie in Cambodian floodplains, and from 1% to 6% in the compartmented and diked floodplains in Vietnam. Annual deposited nutrients (N, P, K), which are associated to the sediment deposition, provide on average more than 50% of mineral fertilizers typically applied for rice crops in non-flooded ring dike compartments in Vietnam. This large-scale quantification provides a basis for estimating the benefits of the annual Mekong floods for agriculture and fishery, for assessing the impacts of future changes on the delta system, and further studies on coastal deposition/erosion. For the estimation of future prospects a sensitivity-based approach is applied to assess the response of floodplain hydraulics and sediment dynamics to the changes in the delta boundaries including hydropower development, climate change in the Mekong River Basin and effective sea level rise. The developed sediment model is used to simulate the mean sediment transport and sediment deposition in the whole delta system for the baseline (2000-2010) and future (2050-2060) periods. For each driver we derive a plausible range of future changes and discretize it into five levels, resulting in altogether 216 possible factor combinations. Our results thus cover all plausible future pathways of sediment dynamics in the delta based on current knowledge. The uncertainty of the range of the resulting impacts can be decreased in case more information on these drivers becomes available. Our results indicate that the hydropower development dominates the changes in sediment dynamics of the Mekong Delta, while sea level rise has the smallest effect. The floodplains of Vietnamese Mekong Delta are much more sensitive to the changes compared to the other subsystems of the delta. In terms of median changes of the three combined drivers, the inundation extent is predicted to increase slightly, but the overall floodplain sedimentation would be reduced by approximately 40%, while the sediment load to the Sea would diminish to half of the current rates. These findings provide new and valuable information on the possible impacts of future development on the delta, and indicate the most vulnerable areas. Thus, the presented results are a significant contribution to the ongoing international discussion on the hydropower development in the Mekong basin and its impact on the Mekong delta.
N2  - Das Mekong Delta bildet die Existenzgrundlage und Nahrungsquelle für mehrere Millionen Menschen in Vietnam und Kambodscha. Die Sedimentdynamik spielt in diesem Zusammenhang eine große Rolle für die Landwirtschaft und Fischerei im Delta. Klimawandel und zweifelhaft nachhaltige Entwicklungen im Mekong Einzugsgebiet können jedoch diese essentielle Grundlage gefährden. Trotz der hohen Bedeutung des Sedimenthaushaltes für das Delta ist jedoch das Wissen um die räumliche und zeitliche Dynamik der Sedimentdynamik und insbesondere der Sedimentation auf den Überflutungsflächen sehr begrenzt. Dies liegt zum einen an der hohen Komplexität des Deltas mit unzähligen Kanälen, Deichen und hydraulischen Strukturen, zum anderen an dem Mangel an Beobachtungsdaten. Die vorliegende Arbeit zielte daher auf a) die Schaffung einer quantitativen Datenbasis zur Sedimentation auf den Überflutungsflächen, b) auf eine modellbasierte Abschätzung der Sedimentation im gesamten Mekong Delta, und c) auf die Abschätzung des Einflusses relevanter Änderungen in den Randbedingungen auf die zukünftige Sedimentdynamik. Im experimentellen Teil der Arbeit wurde die Sedimentation auf den Überflutungsflächen im vietnamesischen Teil des Deltas mittels Sedimentfallen, die über weite Bereiche des Deltas verteilt wurden, quantitativ inklusive einer Unsicherheitsabschätzung bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Sedimentation räumlich sehr stark variiert, verursacht durch die Komplexität und Diversität des hydraulischen Systems und insbesondere die menschliche Steuerung der hydraulischen Bauten. Die experimentellen Daten geben einen ersten Einblick in die räumliche Variabilität der Sedimentation im Mekong Delta, und bilden die Basis für die Kalibrierung des hydraulischen Modells im nächsten Schritt. Zusätzlich konnten auch die Nährstoffanteile im Sediment bestimmt werden, wodurch eine Basis zur Abschätzung des Nutzens der Sedimente für die Landwirtschaft gelegt wurde. Die Sedimentdynamik wurde mittels eines quasi-2D hydraulischen Modells, das mit einer Sedimenttransportroutine für kohäsive Sedimente gekoppelt wurde, simuliert. Hierbei wurden die hydraulische und die Sedimenttransportroutine unabhängig voneinander mit mehreren Optimierungsfunktionen und Stations-, Feld- und Fernerkundungsdaten kalibriert. Durch die Modellergebnisse konnte zum ersten Mal die räumliche und zeitliche Variabilität des Sedimenttansports und der Sedimentation quantifiziert werden. Diese großskalige Quantifizierung bildet zudem die Basis für eine ökonomische Nutzensabschätzung der Sedimente für die Landwirtschaft und Fischerei. Mittels des entwickelten und kalibrierten Modells konnten auch zukünftige Entwicklungen abgeschätzt werden. Hierzu wurde ein Verfahren basierend auf einem Sensitivitätsansatz implementiert, mittels dessen die Auswirkungen des Baus von Staudämmen im Mekong Einzugsgebiet, des Klimawandels auf den Abfluss und Sedimenttransport aus dem Mekong Einzugsgebiet und des effektiven Meeresspiegelanstiegs auf die Sedimentdynamik im Delta einzeln in verschiedenen Ausprägungsstufen als auch kombiniert quantifiziert werden konnte. Durch diese Kombinationen können alle möglichen zukünftigen Entwicklungen basierend auf dem jetzigen Kenntnisstand betrachtet werden. Von den betrachteten Faktoren hat der Bau von Staudämmen den größten Einfluss auf die Sedimentdynamik im Delta, insbesondere auf den vietnamesischen Teil des Deltas. Der Klimawandel hat das Potential diese Änderungen partiell zu dämpfen, aber auch zu verstärken. Die Änderungen im Meeresspiegel haben den geringsten Effekt, beschränken sich in den Auswirkungen auf den Vietnamesischen Teil und modulieren im Wesentlichen die Auswirkungen des Klimawandels. Diese Ergebnisse liefern somit neue quantitative Erkenntnisse zur möglichen zukünftigen Sedimentdynamik im Mekong Delta, identifiziert die verwundbarsten Regionen und trägt dadurch zur internationalen kontroversen Diskussion über die Auswirkungen des Staudammbaus im Mekong bei.
KW  - Mekong Delta
KW  - Sedimentfallen
KW  - Sedimentation
KW  - Sedimenttransportroutine
KW  - Staudämme
KW  - Mekong Delta
KW  - sediment trap
KW  - floodplain sedimentation
KW  - sediment transport
KW  - hydropower dam impact
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72512
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TY  - THES
A1  - Krügel, André
T1  - Eye movement control during reading : factors and principles of computing the word center for saccade planning
T1  - Augenbewegungskontrolle beim Lesen : Faktoren und Prinzipien der Bestimmung der Wortmitte zur Sakkadenplanung
N2  - Reading is a complex cognitive task based on the analyses of visual stimuli. Due to the physiology of the eye, only a small number of letters around the fixation position can be extracted with high visual acuity, while the visibility of words and letters outside this so-called foveal region quickly drops with increasing eccentricity. As a consequence, saccadic eye movements are needed to repeatedly shift the fovea to new words for visual word identification during reading. Moreover, even within a foveated word fixation positions near the word center are superior to other fixation positions for efficient word recognition (O’Regan, 1981; Brysbaert, Vitu, and Schroyens, 1996). Thus, most reading theories assume that readers aim specifically at word centers during reading (for a review see Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). However, saccades’ landing positions within words during reading are in fact systematically modulated by the distance of the launch site from the word center (McConkie, Kerr, Reddix, & Zola, 1988). In general, it is largely unknown how readers identify the center of upcoming target words and there is no computational model of the sensorimotor translation of the decision for a target word into spatial word center coordinates. Here we present a series of three studies which aim at advancing the current knowledge about the computation of saccade target coordinates during saccade planning in reading. Based on a large corpus analyses, we firstly identified word skipping as a further factor beyond the launch-site distance with a likewise systematic and surprisingly large effect on within-word landing positions. Most importantly, we found that the end points of saccades after skipped word are shifted two and more letters to the left as compared to one-step saccades (i.e., from word N to word N+1) with equal launch-site distances. Then we present evidence from a single saccade experiment suggesting that the word-skipping effect results from highly automatic low-level perceptual processes, which are essentially based on the localization of blank spaces between words. Finally, in the third part, we present a Bayesian model of the computation of the word center from primary sensory measurements of inter-word spaces. We demonstrate that the model simultaneously accounts for launch-site and saccade-type contingent modulations of within-word landing positions in reading. Our results show that the spatial saccade target during reading is the result of complex estimations of the word center based on incomplete sensory information, which also leads to specific systematic deviations of saccades’ landing positions from the word center. Our results have important implications for current reading models and experimental reading research.
N2  - Lesen ist eine komplexe kognitive Aufgabe, die auf der Analyse visueller Reize beruht. Aufgrund der Physiologie des Auges kann jedoch nur eine kleine Anzahl von Buchstaben um den Fixationsort mit hoher visueller Genauigkeit wahrgenommen werden, während die Sichtbarkeit der Buchstaben und Wörter außerhalb der sogenannten fovealen Zone mit zunehmender Entfernung stark abnimmt. Während des Lesens sind deshalb sakkadische Augenbewegungen erforderlich, um die Fovea zur visuellen Identifikation neuer Wörter wiederholt innerhalb des Textes zu verschieben. Auch innerhalb eines direkt betrachteten Wortes erlauben mittige Fixationsorte eine effizientere Wortverarbeitung als randnahe Blickpositionen (O’Regan, 1981; Brysbaert, Vitu, and Schroyens, 1996). Die meisten Lesemodelle nehmen deshalb an, dass Leser auf die Mitte von Worten zielen (für eine Übersicht siehe Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Es zeigt sich aber, dass Landepositionen innerhalb von Wörtern im Lesen von der Distanz der Startposition einer Sakkade zur Mitte des Zielwortes moduliert werden (McConkie, Kerr, Reddix, & Zola, 1988). Noch ist weitgehend unklar, wie Leser die Mitte eines Zielwortes identifizieren. Es fehlt an computationalen Modellen die die sensumotorische Umwandlung der Auswahl eines Zielwortes in eine räumliche Koordinate der Wortmitte beschreiben. Wir präsentieren hier eine Reihe von drei Studien, die darauf abzielen, das Wissen über die Berechnung von Sakkadenzielkoordinaten im Lesen zu erweitern. In einer umfangreichen Korpusanalyse identifizerten wir zunächst das Überspringen von Wörtern als weiteren wichtigen Faktor bei der Sakkadenprogrammierung, der einen ähnlich systematischen und großen Effekt auf die Landepositionen hat wie die Startpositionen der Sakkaden. Anschließend zeigen wir Ergebnisse eines einfachen Sakkadenexperiments, welche nahelegen, dass der Effekt übersprungener Wörter das Ergebnis hoch automatisierter perzeptueller Prozesse ist, die wesentlich auf der Bestimmung von Leerzeichen zwischen Wörtern basieren. Schließlich präsentieren wir ein Bayesianisches Modell der Berechnung von Wortmitten auf der Grundlage der primären sensorischen Erfassungen von Leerzeichen zwischen Wörtern. Wir zeigen, dass das Modell gleichzeitig Effekte der Startposition und des Sakkadentyps erklärt. Unsere Arbeiten zeigen, dass die Berechnung räumlicher Koordinaten für die Sakkadenprogrammierung im Lesen auf einer komplexen Schätzung der Wortmitte anhand unvollständiger sensorischer Informationen beruht, die zu systematischen Abweichungen von der tatsächlichen Wortmitte führt. Unsere Ergebnisse haben wichtige Folgen für gegenwärtige Lesemodelle und für die experimentelle Leseforschung.
KW  - Blickbewegungen beim Lesen
KW  - Landepositionen
KW  - Modell der Bayesianischen Sakkadenplanung
KW  - Überspringen von Wörtern
KW  - Wortgrenzen
KW  - eye movements during reading
KW  - landing positions
KW  - model of Bayesian saccade planning
KW  - word skipping
KW  - word boundaries
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72599
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TY  - THES
A1  - Steinhaus, Sebastian Peter
T1  - Constructing quantum spacetime
T1  - Konstruktion der Quantenraumzeit
BT  - relation to classical gravity
BT  - Relation zur klassischen Gravitation
N2  - Despite remarkable progress made in the past century, which has revolutionized our understanding of the universe, there are numerous open questions left in theoretical physics. Particularly important is the fact that the theories describing the fundamental interactions of nature are incompatible. Einstein's theory of general relative describes gravity as a dynamical spacetime, which is curved by matter and whose curvature determines the motion of matter. On the other hand we have quantum field theory, in form of the standard model of particle physics, where particles interact via the remaining interactions - electromagnetic, weak and strong interaction - on a flat, static spacetime without gravity. A theory of quantum gravity is hoped to cure this incompatibility by heuristically replacing classical spacetime by quantum spacetime'. Several approaches exist attempting to define such a theory with differing underlying premises and ideas, where it is not clear which is to be preferred. Yet a minimal requirement is the compatibility with the classical theory, they attempt to generalize. Interestingly many of these models rely on discrete structures in their definition or postulate discreteness of spacetime to be fundamental. Besides the direct advantages discretisations provide, e.g. permitting numerical simulations, they come with serious caveats requiring thorough investigation: In general discretisations break fundamental diffeomorphism symmetry of gravity and are generically not unique. Both complicates establishing the connection to the classical continuum theory. The main focus of this thesis lies in the investigation of this relation for spin foam models. This is done on different levels of the discretisation / triangulation, ranging from few simplices up to the continuum limit. In the regime of very few simplices we confirm and deepen the connection of spin foam models to discrete gravity. Moreover, we discuss dynamical, e.g. diffeomorphism invariance in the discrete, to fix the ambiguities of the models. In order to satisfy these conditions, the discrete models have to be improved in a renormalisation procedure, which also allows us to study their continuum dynamics. Applied to simplified spin foam models, we uncover a rich, non--trivial fixed point structure, which we summarize in a phase diagram. Inspired by these methods, we propose a method to consistently construct the continuum theory, which comes with a unique vacuum state.
N2  - Trotz bemerkenswerter Fortschritte im vergangenen Jahrhundert, die unser Verständnis des Universums revolutioniert haben, gibt es noch zahlreiche ungeklärte Fragen in der theoretischen Physik. Besondere Bedeutung kommt der Tatsache zu, dass die Theorien, welche die fundamentalen Wechselwirkungen der Natur beschreiben, inkompatibel sind. Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie wird die Gravitation durch eine dynamische Raumzeit dargestellt, die von Materie gekrümmt wird und ihrerseits durch die Krümmung die Bewegung der Materie bestimmt. Dem gegenüber steht die Quantenfeldtheorie, die die verbliebenen Wechselwirkungen - elektromagnetische, schwache und starke Wechselwirkung - im Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt, in dem Teilchen auf einer statischen Raumzeit -- ohne Gravitation -- miteinander interagieren. Die Hoffnung ist, dass eine Theorie der Quantengravitation diese Inkompatibilität beheben kann, indem, heuristisch, die klassische Raumzeit durch eine 'Quantenraumzeit' ersetzt wird. Es gibt zahlreiche Ansätze eine solche Theorie zu definieren, die auf unterschiedlichen Prämissen und Ideen beruhen, wobei a priori nicht klar ist, welche zu bevorzugen sind. Eine Minimalanforderung an diese Theorien ist Kompatibilität mit der klassischen Theorie, die sie verallgemeinern sollen. Interessanterweise basieren zahlreiche Modelle in ihrer Definition auf Diskretisierungen oder postulieren eine fundamentale Diskretheit der Raumzeit. Neben den unmittelbaren Vorteilen, die Diskretisierungen bieten, z.B. das Ermöglichen numerischer Simulationen, gibt es auch gravierende Nachteile, die einer ausführlichen Untersuchung bedürfen: Im Allgemeinen brechen Diskretisierungen die fundamentale Diffeomorphismensymmetrie der Gravitation und sind in der Regel nicht eindeutig definiert. Beides erschwert die Wiederherstellung der Verbindung zur klassischen, kontinuierlichen Theorie. Das Hauptaugenmerk dieser Doktorarbeit liegt darin diese Verbindung insbesondere für Spin-Schaum-Modelle (spin foam models) zu untersuchen. Dies geschieht auf sehr verschiedenen Ebenen der Diskretisierung / Triangulierung, angefangen bei wenigen Simplizes bis hin zum Kontinuumslimes. Im Regime weniger Simplizes wird die bekannte Verbindung von Spin--Schaum--Modellen zu diskreter Gravitation bestätigt und vertieft. Außerdem diskutieren wir dynamische Prinzipien, z.B. Diffeomorphismeninvarianz im Diskreten, um die Ambiguitäten der Modelle zu fixieren. Um diese Bedingungen zu erfüllen, müssen die diskreten Modelle durch Renormierungsverfahren verbessert werden, wodurch wir auch ihre Kontinuumsdynamik untersuchen können. Angewandt auf vereinfachte Spin-Schaum-Modelle finden wir eine reichhaltige, nicht-triviale Fixpunkt-Struktur, die wir in einem Phasendiagramm zusammenfassen. Inspiriert von diesen Methoden schlagen wir zu guter Letzt eine konsistente Konstruktionsmethode für die Kontinuumstheorie vor, die einen eindeutigen Vakuumszustand definiert.
KW  - Quantengravitation
KW  - Spin-Schaum-Modelle
KW  - Regge Kalkül
KW  - Renormierung
KW  - Verfeinerungslimes
KW  - quantum gravity
KW  - spin foams
KW  - regge calculus
KW  - renormalization and refinement limit
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72558
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A1  - Guzman-Perez, Valentina
T1  - Effect of benzylglucosinolate on signaling pathways associated with type 2 diabetes prevention
T1  - Wirkung von benzylglucosinolate auf Signalwege mit Type 2 diabetes Prävention zugeordnet
N2  - Type 2 diabetes (T2D) is a health problem throughout the world. In 2010, there were nearly 230 million individuals with diabetes worldwide and it is estimated that in the economically advanced countries the cases will increase about 50% in the next twenty years. Insulin resistance is one of major features in T2D, which is also a risk factor for metabolic and cardiovascular complications. Epidemiological and animal studies have shown that the consumption of vegetables and fruits can delay or prevent the development of the disease, although the underlying mechanisms of these effects are still unclear. Brassica species such as broccoli (Brassica oleracea var. italica) and nasturtium (Tropaeolum majus) possess high content of bioactive phytochemicals, e.g. nitrogen sulfur compounds (glucosinolates and isothiocyanates) and polyphenols largely associated with the prevention of cancer. Isothiocyanates (ITCs) display their anti-carcinogenic potential by inducing detoxicating phase II enzymes and increasing glutathione (GSH) levels in tissues. In T2D diabetes an increase in gluconeogenesis and triglyceride synthesis, and a reduction in fatty acid oxidation accompanied by the presence of reactive oxygen species (ROS) are observed; altogether is the result of an inappropriate response to insulin. Forkhead box O (FOXO) transcription factors play a crucial role in the regulation of insulin effects on gene expression and metabolism, and alterations in FOXO function could contribute to metabolic disorders in diabetes. In this study using stably transfected human osteosarcoma cells (U-2 OS) with constitutive expression of FOXO1 protein labeled with GFP (green fluorescent protein) and human hepatoma cells HepG2 cell cultures, the ability of benzylisothiocyanate (BITC) deriving from benzylglucosinolate, extracted from nasturtium to modulate, i) the insulin-signaling pathway, ii) the intracellular localization of FOXO1 and iii) the expression of proteins involved in glucose metabolism, ROS detoxification, cell cycle arrest and DNA repair was evaluated. BITC promoted oxidative stress and in response to that induced FOXO1 translocation from cytoplasm into the nucleus antagonizing the insulin effect. BITC stimulus was able to down-regulate gluconeogenic enzymes, which can be considered as an anti-diabetic effect; to promote antioxidant resistance expressed by the up-regulation in manganese superoxide dismutase (MnSOD) and detoxification enzymes; to modulate autophagy by induction of BECLIN1 and down-regulation of the mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) pathway; and to promote cell cycle arrest and DNA damage repair by up-regulation of the cyclin-dependent kinase inhibitor (p21CIP) and Growth Arrest / DNA Damage Repair (GADD45). Except for the nuclear factor (erythroid derived)-like2 (NRF2) and its influence in the detoxification enzymes gene expression, all the observed effects were independent from FOXO1, protein kinase B (AKT/PKB) and NAD-dependent deacetylase sirtuin-1 (SIRT1). The current study provides evidence that besides of the anticarcinogenic potential, isothiocyanates might have a role in T2D prevention. BITC stimulus mimics the fasting state, in which insulin signaling is not triggered and FOXO proteins remain in the nucleus modulating gene expression of their target genes, with the advantage of a down-regulation of gluconeogenesis instead of its increase. These effects suggest that BITC might be considered as a promising substance in the prevention or treatment of T2D, therefore the factors behind of its modulatory effects need further investigation.
N2  - Diabetes mellitus Typ 2 stellt auf der ganzen Welt ein Gesundheitsproblem dar. Im Jahr 2010 waren annähernd 230 Millionen Personen weltweit an Diabetes erkrankt und innerhalb der nächsten 20 Jahre wird in industrialisierten Ländern eine Steigerung der Fälle um 50% erwartet. Eines der Hauptmerkmale des Typ 2 Diabetes ist die Insulinresistenz, die auch als Risikofaktor für metabolische und kardio-vaskuläre Komplikationen gilt. Epidemiologische Studien und Tierversuche haben ergeben, dass durch Verzehr von Gemüse und Obst eine Prävention oder Verzögerung der Entwicklung dieser Krankheit erreicht werden kann, jedoch sind die zugrunde liegenden Mechanismen dieser Effekte noch nicht aufgeklärt. Brassica Spezies wie Broccoli (Brassica oleracea var. italica) und Nasturtium (Tropaeolum majus) enthalten einen hohen Anteil an bioaktiven Pflanzen-inhaltsstoffen, wie z. B. stickstoff- und schwefelhaltige Verbindungen (Glukosinolate und Isothiocyanate) und Polyphenole, die bisher hauptsächlich mit der Prävention von Krebs assoziiert wurden. Isothiocyanate (ITCs) erreichen ihr antikanzerogenes Potential durch die Induktion von entgiftenden Phase II Enzymen und eine Anhebung der Glutathion (GSH)-Spiegel im Gewebe. Diabetes Typ2 geht einher mit einem Anstieg der Glukoneogenese und Triglycerid-Synthese, sowie einer Reduktion der Fettsäure-Oxidation in Verbindung mit erhöhten Spiegeln an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) insgesamt als Resultat einer unangemessenen Insulinantwort. Forkhead box O (FOXO) Transkriptionsfaktoren spielen eine wesentliche Rolle in der Regulation der Insulineffekte in Bezug auf die vermittelte Genexpression und den Metabolismus, wobei Veränderungen in der Funktion von FOXO zu metabolischen Entgleisungen im Diabetes beitragen können. In dieser Studie wurde unter Verwendung von stabil transfizierten humanen Osteosarkoma-Zellen (U-2 OS) mit konstitutiver Expression von GFP (grün fluoreszierendes Protein)-markiertem FOXO1 und humanen Hepatoma-Zellen (HepG2) die Wirkung von Benzylisothiocyanat (BITC), dessen Vorstufe Benzylglukosinolat aus Nasturtium isoliert wurde, in Zellkulturen evaluiert wie Modulationen der i) Insulin-Signal-Kaskade, ii) intrazellulären Lokalisation von FOXO1 und iii) Expression beteiligter Proteine am Glucose Metabolismus, der ROS Detoxifikation, Zellzyklus-Fixierung und DNA-Reparatur. BITC erzeugte oxidativen Stress und induzierte als Antwort darauf eine Translokation von FOXO1 aus dem Zytoplasma in den Zellkern antagonisierend zum Insulin-Effekt. Eine Stimultion mit BITC war in der Lage, die Expression von Enzymen der Gluconeogenese herunter zu regulieren, was als antidiabetogener Effekt betrachtet werden kann, eine antioxidative Resistenz durch Induktion der Mangan-Superoxid-Dismutase (MnSOD) und entgiftender Enzyme zu erzeugen, Autophagie zu modulieren durch Induktion von BECLIN1 und Herunterregulation des „mammalian target of rapamycin complex1 (mTORC1)-Stoffwechselwegs, den Zellzyklus zu fixieren und DNA-Reparatur zu induzieren durch Hochregulation des Cyclin- abhängigen Kinase- Inhibitors p21CIP und GADD45 (growth arrest and DNA damage repair). Mit Ausnahme des nuklearen Faktors (erythroid derived)-like2 (NRF2) und dessen Einfluss auf die Genexpression von Entgiftungsenzymen waren alle beobachteten Effekte unabhängig von FOXO1, Proteinkinase B (PKB/AKT) und der NAD-abhängigen Deacetylase Sirtuin-1 (SIRT1). Die gegenwärtige Studie liefert Anhaltspunkte dafür, dass Isothiocayanate neben dem antikanzerogenen Potential eine Rolle bei der Prävention von Typ 2 Diabetes spielen könnten. BITC-Stimulationen ahmen einen Fastenzustand nach, in dem kein Insulin-Signal ausgelöst wird, FOXO Proteine im Zellkern verbleiben und die Expression von Target-Genen modulieren, mit dem Vorteil einer Herunterregulation der Glukoneogenese anstelle seiner Zunahme. Diese Effekte legen nahe, dass BITC als vielversprechende Substanz zur Prävention und Behandlung von Typ 2 Diabetes angesehen werden könnte. Deshalb benötigen die Faktoren, die dessen modulatorische Effekte hervorrufen, weitere Untersuchungen.
KW  - FOXO1
KW  - Benzylisothiocyanat
KW  - Glukosinolaten
KW  - type 2 diabetes
KW  - Zellkulturen
KW  - FOXO1
KW  - benzylisothiocyanate
KW  - glucosinolates
KW  - type 2 diabetes
KW  - cell cuture
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72351
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A1  - Burdack, Doreen
T1  - Water management policies and their impact on irrigated crop production in the Murray-Darling Basin, Australia
T1  - Wasserregulierungsstrategien und deren Auswirkungen auf bewässerte Feldfrüchteproduktion im Murray-Darling Flusseinzugsgebiet, Australien
N2  - The economic impact analysis contained in this book shows how irrigation farming is particularly susceptible when applying certain water management policies in the Australian Murray-Darling Basin, one of the world largest river basins and Australia’s most fertile region. By comparing different pricing and non-pricing water management policies with the help of the Water Integrated Market Model, it is found that the impact of water demand reducing policies is most severe on crops that need to be intensively irrigated and are at the same time less water productive. A combination of increasingly frequent and severe droughts and the application of policies that decrease agricultural water demand, in the same region, will create a situation in which the highly water dependent crops rice and cotton cannot be cultivated at all.
N2  - Die ökonomische Folgenanalyse in diesem Buch zeigt, dass insbesondere Landwirte, die stark auf Bewässerung angewiesen sind, von Wasserregulierungsstrategien im Australischen Murray-Darling Becken betroffen sind. Dieses Gebiet ist eines der größten Flussbecken weltweit und zugleich Australiens fruchtbarste Region. Durch den Vergleich von verschiedenen Preisstrategien und anderen Ansätzen konnte mit Hilfe des Water Integrated Market Models herausgefunden werden, dass die Auswirkungen auf hochgradig wasserabhängige Feldfrüchte mit geringeren Wasserproduktivitäten am stärksten sind. Die Kombination von häufigeren und intensiveren Trockenzeiten und einer Regulierungspolitik mit dem Ziel, die Nachfrage nach Wasser zu verringern, führt dazu, dass in ein und derselben Region hochgradig wasserabhängige Feldfrüchte wie Reis und Baumwolle mit geringeren Wasserproduktivitäten nicht mehr angebaut werden können.
T3  - Potsdam Economic Studies - 4 
KW  - Wasserregulierung
KW  - Wasserpolitik
KW  - Bewässerung
KW  - landwirtschaftliche Produktion
KW  - Australien
KW  - water management
KW  - water policy
KW  - irrigation
KW  - agricultural production
KW  - Australia
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72245
SN  - 978-3-86956-306-0
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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A1  - Ziese, Ramona
T1  - Geometric electroelasticity
T1  - Geometrische Elektroelastizität
N2  - In this work a diffential geometric formulation of the theory of electroelasticity is developed which also includes thermal and magnetic influences. We study the motion of bodies consisting of an elastic material that are deformed by the influence of mechanical forces, heat and an external electromagnetic field. To this end physical balance laws (conservation of mass, balance of momentum, angular momentum and energy) are established. These provide an equation that describes the motion of the body during the deformation. Here the body and the surrounding space are modeled as Riemannian manifolds, and we allow that the body has a lower dimension than the surrounding space. In this way one is not (as usual) restricted to the description of the deformation of three-dimensional bodies in a three-dimensional space, but one can also describe the deformation of membranes and the deformation in a curved space. Moreover, we formulate so-called constitutive relations that encode the properties of the used material. Balance of energy as a scalar law can easily be formulated on a Riemannian manifold. The remaining balance laws are then obtained by demanding that balance of energy is invariant under the action of arbitrary diffeomorphisms on the surrounding space. This generalizes a result by Marsden and Hughes that pertains to bodies that have the same dimension as the surrounding space and does not allow the presence of electromagnetic fields. Usually, in works on electroelasticity the entropy inequality is used to decide which otherwise allowed deformations are physically admissible and which are not. It is alsoemployed to derive restrictions to the possible forms of constitutive relations describing the material. Unfortunately, the opinions on the physically correct statement of the entropy inequality diverge when electromagnetic fields are present. Moreover, it is unclear how to formulate the entropy inequality in the case of a membrane that is subjected to an electromagnetic field. Thus, we show that one can replace the use of the entropy inequality by the demand that for a given process balance of energy is invariant under the action of arbitrary diffeomorphisms on the surrounding space and under linear rescalings of the temperature. On the one hand, this demand also yields the desired restrictions to the form of the constitutive relations. On the other hand, it needs much weaker assumptions than the arguments in physics literature that are employing the entropy inequality. Again, our result generalizes a theorem of Marsden and Hughes. This time, our result is, like theirs, only valid for bodies that have the same dimension as the surrounding space.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wird eine diffentialgeometrische Formulierung der Elektroelastizitätstheorie entwickelt, die auch thermische und magnetische Einflüsse berücksichtigt. Hierbei wird die Bewegung von Körpern untersucht, die aus einem elastischen Material bestehen und sich durch mechanische Kräfte, Wärmezufuhr und den Einfluss eines äußeren elektromagnetischen Feldes verformen. Dazu werden physikalische Bilanzgleichungen (Massenerhaltung, Impuls-, Drehimpuls- und Energiebilanz) aufgestellt, um mit deren Hilfe eine Gleichung zu formulieren, die die Bewegung des Körpers während der Deformation beschreibt. Dabei werden sowohl der Körper als auch der umgebende Raum als Riemannsche Mannigfaltigkeiten modelliert, wobei zugelassen ist, dass der Körper eine geringere Dimension hat als der ihn umgebende Raum. Auf diese Weise kann man nicht nur - wie sonst üblich - die Deformation dreidimensionaler Körper im dreidimensionalen euklidischen Raum beschreiben, sondern auch die Deformation von Membranen und die Deformation innerhalb eines gekrümmten Raums. Weiterhin werden sogenannte konstitutive Gleichungen formuliert, die die Eigenschaften des verwendeten Materials kodieren. Die Energiebilanz ist eine skalare Gleichung und kann daher leicht auf Riemannschen Mannigfaltigkeiten formuliert werden. Es wird gezeigt, dass die Forderung der Invarianz der Energiebilanz unter der Wirkung von beliebigen Diffeomorphismen auf den umgebenden Raum bereits die restlichen Bilanzgleichungen impliziert. Das verallgemeinert ein Resultat von Marsden und Hughes, das nur für Körper anwendbar ist, die die selbe Dimension wie der umgebende Raum haben und keine elektromagnetischen Felder berücksichtigt. Üblicherweise wird in Arbeiten über Elektroelastizität die Entropieungleichung verwendet, um zu entscheiden, welche Deformationen physikalisch zulässig sind und welche nicht. Sie wird außerdem verwendet, um Einschränkungen für die möglichen Formen von konstitutiven Gleichungen, die das Material beschreiben, herzuleiten. Leider gehen die Meinungen über die physikalisch korrekte Formulierung der Entropieungleichung auseinander sobald elektromagnetische Felder beteiligt sind. Weiterhin ist unklar, wie die Entropieungleichung für den Fall einer Membran, die einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt ist, formuliert werden muss. Daher zeigen wir, dass die Benutzung der Entropieungleichung ersetzt werden kann durch die Forderung, dass für einen gegebenen Prozess die Energiebilanz invariant ist unter der Wirkung eines beliebigen Diffeomorphimus' auf den umgebenden Raum und der linearen Reskalierung der Temperatur. Zum einen liefert diese Forderung die gewünschten Einschränkungen für die Form der konstitutiven Gleichungen, zum anderen benoetigt sie viel schwächere Annahmen als die übliche Argumentation mit der Entropieungleichung, die man in der Physikliteratur findet. Unser Resultat ist dabei wieder eine Verallgemeinerung eines Theorems von Marsden und Hughes, wobei es, so wie deren Resultat, nur für Körper gilt, die als offene Teilmengen des dreidimensionalen euklidischen Raums modelliert werden können.
KW  - Elastizität
KW  - Elektrodynamik
KW  - Mannigfaltigkeit
KW  - konstitutive Gleichungen
KW  - Bewegungsgleichung
KW  - elasticity
KW  - electrodynamics
KW  - manifold
KW  - constitutive relations
KW  - equation of motion
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72504
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A1  - Balzer, Arnim
T1  - Crab flare observations with H.E.S.S. phase II
T1  - Crab Flare Observations with H.E.S.S. Phase II
N2  - The H.E.S.S. array is a third generation Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope (IACT) array. It is located in the Khomas Highland in Namibia, and measures very high energy (VHE) gamma-rays. In Phase I, the array started data taking in 2004 with its four identical 13 m telescopes. Since then, H.E.S.S. has emerged as the most successful IACT experiment to date. Among the almost 150 sources of VHE gamma-ray radiation found so far, even the oldest detection, the Crab Nebula, keeps surprising the scientific community with unexplained phenomena such as the recently discovered very energetic flares of high energy gamma-ray radiation. During its most recent flare, which was detected by the Fermi satellite in March 2013, the Crab Nebula was simultaneously observed with the H.E.S.S. array for six nights. The results of the observations will be discussed in detail during the course of this work. During the nights of the flare, the new 24 m × 32 m H.E.S.S. II telescope was still being commissioned, but participated in the data taking for one night. To be able to reconstruct and analyze the data of the H.E.S.S. Phase II array, the algorithms and software used by the H.E.S.S. Phase I array had to be adapted. The most prominent advanced shower reconstruction technique developed by de Naurois and Rolland, the template-based model analysis, compares real shower images taken by the Cherenkov telescope cameras with shower templates obtained using a semi-analytical model. To find the best fitting image, and, therefore, the relevant parameters that describe the air shower best, a pixel-wise log-likelihood fit is done. The adaptation of this advanced shower reconstruction technique to the heterogeneous H.E.S.S. Phase II array for stereo events (i.e. air showers seen by at least two telescopes of any kind), its performance using MonteCarlo simulations as well as its application to real data will be described.
N2  - Das H.E.S.S. Experiment misst sehr hochenergetische Gammastrahlung im Khomas Hochland von Namibia. Es ist ein sogenanntes abbildendes atmosphärisches Cherenkov-Teleskopsystem welches in der 1. Phase, die im Jahr 2004 mit der Datennahme begann, aus vier identischen 13 m Spiegelteleskopen bestand. Seitdem hat sich H.E.S.S. als das erfolgreichstes Experiment in der bodengebundenen Gammastrahlungsastronomie etabliert. Selbst die älteste der mittlerweile fast 150 entdeckten Quellen von sehr hochenergetischer Gammastrahlung, der Krebsnebel, fasziniert immernoch Wissenschaftler mit neuen bisher unbekannten und unerwarteten Phänomenen. Ein Beispiel dafür sind die vor kurzem entdeckten sehr energiereichen Ausbrüche von hochenergetischer Gammastrahlung. Bei dem letzten deratigen Ausbruch des Krebsnebels im März 2013 hat das H.E.S.S. Experiment für sechs Nächte simultan mit dem Fermi-Satelliten, welcher den Ausbruch entdeckte, Daten genommen. Die Analyse der Daten, deren Ergebnis und deren Interpretation werden im Detail in dieser Arbeit vorgestellt. Während dieser Beobachtungen befand sich ein neues 24 m × 32 m großes Spiegelteleskop, das H.E.S.S. II- Teleskop, noch in seiner Inbetriebnahme, trotzdem hat es für eine dieser sechs Nächte an der Datennahme des gesamten Teleskopsystems teilgenommen. Um die Daten rekonstruieren und analysieren zu können, mussten die für die 1. Phase des Experiments entwickelten Algorithmen und die Software des H.E.S.S.- Experiments angepasst werden. Die fortschrittlichste Schauerrekonstruktionsmethode, welche von de Naurois und Rolland entwickelt wurde, basiert auf dem Vergleich von echten Schauerbildern, die mit Hilfe der Cherenkov-Kameras der einzelnen Teleskope aufgenommen wurden, mit Schauerschablonen die mit Hilfe eines semianalytischen Modells erzeugt wurden. Das am besten passende Bild und damit auch alle relevanten Schauerparameter, wird mit Hilfe einer pixelweisen Loglikelihood-Anpassung ermittelt. Die nötigen Änderungen um Multiteleskopereignisse, welche vom heterogenen H.E.S.S. Phase II Detektor gemessen wurden, mit Hilfe dieser fortschrittlichen Schauerrekonstruktionsmethode analysieren zu können, sowie die resultierenden Ergebnisse von MonteCarlo-Simulationen, als auch die Anwendung auf echte Daten, werden im Rahmen dieser Arbeit präsentiert.
KW  - Gammastrahlungsastronomie
KW  - Rekonstruktionsmethoden
KW  - Datenanalyse
KW  - Krebsnebel
KW  - gamma-ray astronomy
KW  - reconstruction methods
KW  - data analysis
KW  - Crab Nebula
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-72545
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