TY - THES A1 - Schmid, Robert T1 - Geology of ultra-high-pressure rocks from the Dabie Shan, Eastern China N2 - Um das Verständnis der geologischen Entwicklung des größten bekannten Vorkommens von ultra-hochdruck (UHP) Gesteinen auf der Erde, des Dabie Shan im östlichen China, zu erhöhen, wurde eine multidisziplinäre Studie durchgeführt. Geophysikalische Daten wurden entlang einer ca. 20 km langen seismischen Linie im östlichen Dabie Shan gesammelt. Diese reflektionsseismischen Daten zeigen, dass die Kruste aus drei Lagen besteht. Die Oberkruste besitzt eine durchgehend niedrige Reflektivität und meist subhorizontale Reflektoren bis in eine Tiefe von ca. 15 km. Aufgrund dieser Charakteristika wird diese Zone als UHP-bezogener krustaler Keil interpretiert, der auf nicht UHP Kruste überschoben wurde. Ein abrupter Wechsel in der Geometrie aber auch Intensität der Reflektoren markiert die Grenze zu einer mittel- bis unterkrustalen Zone, die sich bis ca. 33 km Tiefe erstreckt. Diese Zone repräsentiert wahrscheinlich kratonale Yangtze Kruste, die von der triassischen UHP-Orogenese nicht erfasst wurde, aber während der Exhumierung das Liegende relativ zum UHP Keil war. Starke und kontinuierliche Reflektoren im Tiefenintervall von 33-40 km bilden höchstwahrscheinlich die Moho an der Basis der Kruste ab. Relikte einer Krustenwurzel, die sich wahrscheinlich während der Kollisionstektonik gebildet hatte, sind nicht sichtbar. Ein flaches tomographisches Geschwindigkeitsmodell, das auf der Inversion der Ersteinsätze gründet, konnte zusätzlich erstellt werden. Dieses Modell bildet deutlich die unterschiedlichen Lithologien auf beiden Seiten der Tan Lu Störung ab. Sedimente östlich der Störung zeigen Geschwindigkeiten von 3.4 - 5.0 km* s^-1, wohingegen die Gneise im Westen 5.2 - 6.0 km*s^-1 aufweisen. Die Geometrie der Geschwindigkeits-Isolinien kann als Ausdruck der Strukturen der Gesteine angenommen werden. Somit zeigen die Sedimente ein nordwestliches Einfallen zur Störung hin, wohingegen isoklinale Falten in den Gneisen abgebildet werden. Geländedaten aus der UHP Einheit des Dabie Shan ermöglichen die Definition von Grundgebirgs- und Deckeinheiten, die Teile des ehemaligen passiven Kontinentalrandes des Yangtze Kratons repräsentieren. Eine der Deckeinheiten, die Changpu Einheit, besitzt nach wie vor einen stratigraphischen Kontakt zu den Grundgebirgs-Gneisen. Der anderen Einheit hingegen, der Ganghe Einheit, fehlt ein entsprechendes Grundgebirge. Diese Einheit steht vielmehr über einen Blasto-Mylonit in tektonischem Kontakt zum Grundgebirge der vorherigen. Die Changpu Einheit baut sich aus kalk-arenitischen Metasedimenten auf, die mit Metabasalten assoziiert sind. Die Ganghe Einheit wird von arenitisch-vulkanoklastischen Metasedimenten, die ebenfalls mit metabasaltischen Gesteinen vergesellschaftet sind, dominiert. Das Grundgebirge baut sich aus diversen felsischen Gneisen auf, die von reliktisch eklogitfaziell bis grünschieferfaziell ausgeprägt sind, und in denen, zusätzlich zu Metabasalten, sporadisch mafisch-ultramafische Meta-Plutone auftreten. Mit Ausnahme der Ganghe Einheit, führen die Metabasite Coesit und belegen somit das UHP Ereignis. Die Mineralchemie der analysierten Proben dokumentiert deutliche Variationen in der Zusammensetzung der Hauptminerale, Granat und Omphazit, was entweder unterschiedliche Protolithe oder unterschiedliche Grade von Stoffaustausch mit den Wirtsgesteinen reflektiert. Gehalte von dreiwertigem Eisen in Omphaziten mit geringen Gesamteisengehalten, wurden mittels Titration bestimmt, wobei sich Werte von 30-40 % ergaben. Dennoch wurde ein noch konservativerer Wert von 50% dreiwertigem Eisen in den entsprechenden Berechnungen angenommen, hauptsächlich, um mit anderen Arbeiten vergleichbar zu sein. Texturen und chemische Zonierungen in den Mineralen sind kompatibel mit Gleichgewichtsbedingungen während dem Höhepunkt der Metamorphose, der retrograd überprägt wird. P-T Daten wurden mit deutlicher Betonung auf das Granat-Omphazit-Phengit Barometer, das mit Fe-Mg Austausch-Thermometern kombiniert wurde, berechnet. Höchstdrucke reichen von 42-48 kbar (für die Changpu Einheit) bis ca. 37 kbar (für das Grundgebirge und die Ganghe Einheit). Während der eklogitfaziellen Metamorphose wurden Temperaturen von ca. 750 °C erreicht. Obwohl die maximalen Drucke deutlich schwanken, sind die Temperaturbestimmungen in guter Übereinstimmung. Die Druckschwankungen können zum einen durch deutlich Ca-dominierte Granate (bis zu 50 mol% Grossular in der Changpu Einheit) und/oder zum anderen durch Modifikationen der Mineralzusammensetzungen während der retrograden Metamorphose erklärt werden. Die präsentierten integrativen geologischen Daten ermöglichen die folgenden Schlussfolgerungen i) Grundgebirgs- und Deckeinheiten treten im Dabie Shan auf und wurden beide UHP metamorph überprägt ii) Der Dabie Shan ist das metamorphe Äquivalent des früheren passiven Kontinentalrandes des Yangtze Kratons iii) felsische Gneise, die eine UHP Metamorphose durchlaufen, sind von Volumenver-änderungen betroffen, die durch großräumige Phasenumwandlungen (Quarz <-> Coesit) hervorgerufen werden, was direkt die tektono-metamorphen Prozesse beeinflusst iv) Initiale Unterschiede in der Temperatur sind möglicherweise dafür verantwortlich, dass generell Unterkrustengesteine in UHP Fazies fehlen N2 - A multidisciplinary study has been carried out to contribute to the understanding of the geologic evolution of the largest known occurrence of ultra-high-pressure (UHP) rocks on Earth, the Dabie Shan of eastern China. Geophysical data, collected along a ca. 20 km E-W trending seismic line in the eastern Dabie Shan, indicate that the crust comprises three layers. The upper crust has a homogeneously low reflectivity and exhibits roughly subhorizontal reflectors down to ca. 15 km. It is therefore interpreted to portray a crustal UHP slab thrust over non-UHP crust. An aprubt change in intensity and geometry of observed reflectors marks the boundary of a mid- to lower crustal zone which is present down to ca. 33 km. This crustal zone likely represents cratonal Yangtze crust that was unaffected by the Triassic UHP event and which has acted as the footwall during exhumation of the crustal wedge. Strong and continuous reflectors occurring at ca. 33-40 km depth most likely trace the Moho at the base of the crust. Any trace of a crustal root, that may have formed in response to collision tectonics, is therefore not preserved. A shollow tomographic velocity modell based on inversion of the first arrivals is constructed additionally. This model clearly images the distinct lithologies on both sides of the Tan Lu fault. Sediments to the east exhibit velocities of about 3.4 - 5.0 km* s^-1, whereas the gneisses have 5.2 - 6.0 km*s^-1. Geometry of velocity isolines may trace the structures present in the rocks. Thus the sediments dip shallowly towards the fault, whereas isoclinal folds are imaged to occur in the gneisses. Field data from the UHP unit of the Dabie Shan enables definition of basement-cover sequences that represent sections of the former passive margin of the Yangtze craton. One of the cover sequences, the Changpu unit, still displays a stratigraphic contact with basement gneisses, while the other, the Ganghe unit, includes no relative basement exposure. The latter unit is in tectonic contact with the basement of the former unit via a greenschist-facies blastomylonite. The Changpu unit is chiefly constituted by calc-arenitic metasediments intercalated with meta-basalts, whereas the Ganghe unit contains arenitic-volcanoclastic metasediments that are likewise associated with meta-basalts. The basement comprises a variety of felsic gneisses, ranging from preserved eclogitic- to greenschist-facies paragenesis, and locally contains mafic-ultramafic meta-plutons in addition to minor basaltic rocks. Metabasites of all lithologies are eclogite-facies or are retrogressed equivalents, which, with the exception of those from the Ganghe unit, bear coesite and thus testify to an UHP metamorphic overprint. Mineral chemistry of the analysed samples reveal large compositional variations among the main minerals, i.e. garnet and omphacite, indicating either distinct protoliths or different degrees of interaction with their host-rocks. Contents of ferric iron in low Fetot omphacites are determined by wet chemical titration and found to be rather high, i.e. 30-40 %. However, a even more conservative estimate of 50% is applied in the corresponding calculations, in order to be comparable with previous studies. Textural constraints and compositional zonation pattern are compatible with equilibrium conditions during peak metamorphism followed by a retrogressive overprint. P-T data are calculated with special focus on the application of the garnet-omphacite-phengite barometer, combined with Fe-Mg exchange thermometers. Maximum pressures range from 42-48 kbar (for the Changpu unit) to ~37 kbar (for the Ganghe unit and basement rocks). Temperatures during the eclogite metamorphism reached ca. 750 °C. Although the sample suite reveals variable peak-pressures, temperatures are in reasonable agreement. Pressure differences are interpreted to be due to strongly Ca-dominated garnet (up to 50 mol % grossular in the Changpu unit) and modification of peak-compositions during retrogressive metamorphism. The integrated geological data presented in this thesis allow it to be concluded that, i) basement and cover rocks are present in the Dabie Shan and both experienced UHP conditions ii) the Dabie Shan is the metamorphic equivalent of the former passive margin of the Yangtze craton iii) felsic gneisses undergoing UHP metamorphism are affected by volume changes due to phase transitions (qtz <-> coe), which directly influence the tectono-metamorphic processes iv) initial differences in temperature may account for the general lack of lower crustal rocks in UHP-facies KW - UHP KW - coesite KW - eclogite KW - Dabie Shan KW - thermobarometry KW - reflection seismology KW - 2D tomography Y1 - 2000 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000093 ER - TY - JOUR A1 - Hansen, Dominique A1 - Niebauer, Josef A1 - Cornelissen, Veronique A1 - Barna, Olga A1 - Neunhaeuserer, Daniel A1 - Stettler, Christoph A1 - Tonoli, Cajsa A1 - Greco, Eugenio A1 - Fagard, Robert A1 - Coninx, Karin A1 - Vanhees, Luc A1 - Piepoli, Massimo F. A1 - Pedretti, Roberto A1 - Ruiz, Gustavo Rovelo A1 - Corra, Ugo A1 - Schmid, Jean-Paul A1 - Davos, Constantinos H. A1 - Edelmann, Frank A1 - Abreu, Ana A1 - Rauch, Bernhard A1 - Ambrosetti, Marco A1 - Braga, Simona Sarzi A1 - Beckers, Paul A1 - Bussotti, Maurizio A1 - Faggiano, Pompilio A1 - Garcia-Porrero, Esteban A1 - Kouidi, Evangelia A1 - Lamotte, Michel A1 - Reibis, Rona Katharina A1 - Spruit, Martijn A. A1 - Takken, Tim A1 - Vigorito, Carlo A1 - Völler, Heinz A1 - Doherty, Patrick A1 - Dendale, Paul T1 - Exercise prescription in patients with different combinations of cardiovascular disease risk factors BT - a consensus statement from the EXPERT working group JF - Sports medicine N2 - Whereas exercise training is key in the management of patients with cardiovascular disease (CVD) risk (obesity, diabetes, dyslipidaemia, hypertension), clinicians experience difficulties in how to optimally prescribe exercise in patients with different CVD risk factors. Therefore, a consensus statement for state-of-the-art exercise prescription in patients with combinations of CVD risk factors as integrated into a digital training and decision support system (the EXercise Prescription in Everyday practice & Rehabilitative Training (EXPERT) tool) needed to be established. EXPERT working group members systematically reviewed the literature for meta-analyses, systematic reviews and/or clinical studies addressing exercise prescriptions in specific CVD risk factors and formulated exercise recommendations (exercise training intensity, frequency, volume and type, session and programme duration) and exercise safety precautions, for obesity, arterial hypertension, type 1 and 2 diabetes, and dyslipidaemia. The impact of physical fitness, CVD risk altering medications and adverse events during exercise testing was further taken into account to fine-tune this exercise prescription. An algorithm, supported by the interactive EXPERT tool, was developed by Hasselt University based on these data. Specific exercise recommendations were formulated with the aim to decrease adipose tissue mass, improve glycaemic control and blood lipid profile, and lower blood pressure. The impact of medications to improve CVD risk, adverse events during exercise testing and physical fitness was also taken into account. Simulations were made of how the EXPERT tool provides exercise prescriptions according to the variables provided. In this paper, state-of-the-art exercise prescription to patients with combinations of CVD risk factors is formulated, and it is shown how the EXPERT tool may assist clinicians. This contributes to an appropriately tailored exercise regimen for every CVD risk patient. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s40279-018-0930-4 SN - 0112-1642 SN - 1179-2035 VL - 48 IS - 8 SP - 1781 EP - 1797 PB - Springer CY - Northcote ER - TY - JOUR A1 - Meyer, Sebastian Tobias A1 - Ptacnik, Robert A1 - Hillebrand, Helmut A1 - Bessler, Holger A1 - Buchmann, Nina A1 - Ebeling, Anne A1 - Eisenhauer, Nico A1 - Engels, Christof A1 - Fischer, Markus A1 - Halle, Stefan A1 - Klein, Alexandra-Maria A1 - Oelmann, Yvonne A1 - Roscher, Christiane A1 - Rottstock, Tanja A1 - Scherber, Christoph A1 - Scheu, Stefan A1 - Schmid, Bernhard A1 - Schulze, Ernst-Detlef A1 - Temperton, Vicky M. A1 - Tscharntke, Teja A1 - Voigt, Winfried A1 - Weigelt, Alexandra A1 - Wilcke, Wolfgang A1 - Weisser, Wolfgang W. T1 - Biodiversity-multifunctionality relationships depend on identity and number of measured functions JF - Nature Ecology & Evolution N2 - Biodiversity ensures ecosystem functioning and provisioning of ecosystem services, but it remains unclear how biodiversity-ecosystem multifunctionality relationships depend on the identity and number of functions considered. Here, we demonstrate that ecosystem multifunctionality, based on 82 indicator variables of ecosystem functions in a grassland biodiversity experiment, increases strongly with increasing biodiversity. Analysing subsets of functions showed that the effects of biodiversity on multifunctionality were stronger when more functions were included and that the strength of the biodiversity effects depended on the identity of the functions included. Limits to multifunctionality arose from negative correlations among functions and functions that were not correlated with biodiversity. Our findings underline that the management of ecosystems for the protection of biodiversity cannot be replaced by managing for particular ecosystem functions or services and emphasize the need for specific management to protect biodiversity. More plant species from the experimental pool of 60 species contributed to functioning when more functions were considered. An individual contribution to multifunctionality could be demonstrated for only a fraction of the species. Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1038/s41559-017-0391-4 SN - 2397-334X VL - 2 IS - 1 SP - 44 EP - 49 PB - Nature Publ. Group CY - London ER - TY - BOOK A1 - Beckmann, Susanne A1 - Bergmann, Valentin Friedrich A1 - Titos, Marcos Bolivar A1 - Brzezina, Claudia A1 - Elke, Katrin A1 - Falky, Paulina A1 - Jahnke, Nadja A1 - Janke, Stefan A1 - Kubitz, Robert A1 - Lesinski, Theresa A1 - Pelz, Klara A1 - Schmid, Vincent Leonhard A1 - Schulz, Laura A1 - Spiller, Friedrich A1 - Weskamp, Madeleine A1 - Wille, Johanna A1 - Zenk, Johannes ED - Bossen, Anja T1 - Wege entstehen beim Gehen BT - Ein Leitfaden für Musicalarbeit in der Schule N2 - Musicalarbeit in der Schule, vom Mini-Musical bis hin zu groß angelegten Schulmusicals, erfreut sich sowohl bei Schülerinnen und Schülern als auch bei Musiklehrkräften großer Beliebtheit und eines oftmals außerordentlichen, teils auch unterschätzten Engagements. Dessen ungeachtet gibt es nur wenig musikdidaktische Fachliteratur zu diesem Thema und es liegen bislang nur wenige Forschungsarbeiten vor, die wegweisend für die Umsetzung von Musicalprojekten an Schulen sind. Auch in der Musiklehrerbildung spielt Musicalarbeit nur eine marginale Rolle. Die vorliegende Publikation möchte dazu beitragen, diese Lücke zu verringern. Sie ist das Ergebnis des Masterseminars „Musicalarbeit in der Schule“ am Lehrstuhl für Musikpädagogik und Musikdidaktik der Universität Potsdam, das begleitend zur künstlerischen Erarbeitung des Musicals „Elion“ durch Studierende der Universität Potsdam im Sommersemester 2018 stattfand. Im Zentrum des Seminars standen pädagogische sowie methodisch-didaktische Fragestellungen in den Bereichen Gesang, Choreografie und Theaterarbeit. Des Weiteren wurden Möglichkeiten und pädagogische Potenziale fachübergreifenden und fächerverbindenden Arbeitens erörtert. Zu diesem Seminar wurden Musicalexperten aus verschiedenen schulischen Kontexten eingeladen, die den Studierenden Einblicke in ihre langjährigen Praxiserfahrungen gewährten und ihre Erfahrungen zur Diskussion stellten. Die vorliegende Publikation wurde abschließend von den Seminarteilnehmern selbst erarbeitet und stellt eine Zusammenfassung des Seminars dar. Sie versteht sich als Entscheidungshilfe für oder gegen Musicalarbeit in der Schule und als Leitfaden für den Einstieg in die Praxis. KW - Musical KW - Musiktheater KW - Musiktheaterarbeit KW - Musikunterricht KW - Musikpädagogik KW - musical KW - music theatre KW - music education KW - music in school KW - music lessons Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-434284 SN - 978-3-86956-443-2 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - JOUR A1 - Schmid, Robert A1 - Altenberger, Uwe A1 - Oberhänsli, Roland T1 - Polyphase tectono-metamorphic evolution of the northwestern Lindas Nappe on Holsnoy, Bergen Arcs, Caledonides, SW-Norway Y1 - 1998 ER - TY - JOUR A1 - Hector, Andy A1 - Hautier, Yann A1 - Saner, Philippe A1 - Wacker, Lukas A1 - Bagchi, Robert A1 - Joshi, Jasmin Radha A1 - Scherer-Lorenzen, Michael A1 - Spehn, Eva M. A1 - Bazeley-White, Ellen A1 - Weilenmann, Markus A1 - Caldeira, Maria da Conceição Brálio de Brito A1 - Dimitrakopoulos, Panayiotis G. A1 - Finn, John A. A1 - Huss-Danell, Kerstin A1 - Jumpponen, Ari A1 - Mulder, Christa P. H. A1 - Palmborg, Cecilia A1 - Pereira, J. S. A1 - Siamantziouras, Akis S. D. A1 - Terry, Andrew C. A1 - Troumbis, Andreas Y. A1 - Schmid, Bernhard A1 - Loreau, Michel T1 - General stabilizing effects of plant diversity on grassland productivity through population asynchrony and overyielding N2 - Insurance effects of biodiversity can stabilize the functioning of multispecies ecosystems against environmental variability when differential species' responses lead to asynchronous population dynamics. When responses are not perfectly positively correlated, declines in some populations are compensated by increases in others, smoothing variability in ecosystem productivity. This variance reduction effect of biodiversity is analogous to the risk- spreading benefits of diverse investment portfolios in financial markets. We use data from the BIODEPTH network of grassland biodiversity experiments to perform a general test for stabilizing effects of plant diversity on the temporal variability of individual species, functional groups, and aggregate communities. We tested three potential mechanisms: reduction of temporal variability through population asynchrony; enhancement of long-term average performance through positive selection effects; and increases in the temporal mean due to overyielding. Our results support a stabilizing effect of diversity on the temporal variability of grassland aboveground annual net primary production through two mechanisms. Two-species communities with greater population asynchrony were more stable in their average production over time due to compensatory fluctuations. Overyielding also stabilized productivity by increasing levels of average biomass production relative to temporal variability. However, there was no evidence for a performance-enhancing effect on the temporal mean through positive selection effects. In combination with previous work, our results suggest that stabilizing effects of diversity on community productivity through population asynchrony and overyielding appear to be general in grassland ecosystems. Y1 - 2010 UR - http://esapubs.org/esapubs/journals/ecology.htm SN - 0012-9658 ER - TY - JOUR A1 - Hansen, Dominique A1 - Dendale, Paul A1 - Coninx, Karin A1 - Vanhees, Luc A1 - Piepoli, Massimo F. A1 - Niebauer, Josef A1 - Cornelissen, Veronique A1 - Pedretti, Roberto A1 - Geurts, Eva A1 - Ruiz, Gustavo R. A1 - Corra, Ugo A1 - Schmid, Jean-Paul A1 - Greco, Eugenio A1 - Davos, Constantinos H. A1 - Edelmann, Frank A1 - Abreu, Ana A1 - Rauch, Bernhard A1 - Ambrosetti, Marco A1 - Braga, Simona S. A1 - Barna, Olga A1 - Beckers, Paul A1 - Bussotti, Maurizio A1 - Fagard, Robert A1 - Faggiano, Pompilio A1 - Garcia-Porrero, Esteban A1 - Kouidi, Evangelia A1 - Lamotte, Michel A1 - Neunhaeuserer, Daniel A1 - Reibis, Rona Katharina A1 - Spruit, Martijn A. A1 - Stettler, Christoph A1 - Takken, Tim A1 - Tonoli, Cajsa A1 - Vigorito, Carlo A1 - Völler, Heinz A1 - Doherty, Patrick T1 - The European Association of Preventive Cardiology Exercise Prescription in Everyday Practice and Rehabilitative Training (EXPERT) tool: A digital training and decision support system for optimized exercise prescription in cardiovascular disease. Concept, definitions and construction methodology JF - European journal of preventive cardiology : the official ESC journal for primary & secondary cardiovascular prevention, rehabilitation and sports cardiology N2 - Background Exercise rehabilitation is highly recommended by current guidelines on prevention of cardiovascular disease, but its implementation is still poor. Many clinicians experience difficulties in prescribing exercise in the presence of different concomitant cardiovascular diseases and risk factors within the same patient. It was aimed to develop a digital training and decision support system for exercise prescription in cardiovascular disease patients in clinical practice: the European Association of Preventive Cardiology Exercise Prescription in Everyday Practice and Rehabilitative Training (EXPERT) tool. Methods EXPERT working group members were requested to define (a) diagnostic criteria for specific cardiovascular diseases, cardiovascular disease risk factors, and other chronic non-cardiovascular conditions, (b) primary goals of exercise intervention, (c) disease-specific prescription of exercise training (intensity, frequency, volume, type, session and programme duration), and (d) exercise training safety advices. The impact of exercise tolerance, common cardiovascular medications and adverse events during exercise testing were further taken into account for optimized exercise prescription. Results Exercise training recommendations and safety advices were formulated for 10 cardiovascular diseases, five cardiovascular disease risk factors (type 1 and 2 diabetes, obesity, hypertension, hypercholesterolaemia), and three common chronic non-cardiovascular conditions (lung and renal failure and sarcopaenia), but also accounted for baseline exercise tolerance, common cardiovascular medications and occurrence of adverse events during exercise testing. An algorithm, supported by an interactive tool, was constructed based on these data. This training and decision support system automatically provides an exercise prescription according to the variables provided. Conclusion This digital training and decision support system may contribute in overcoming barriers in exercise implementation in common cardiovascular diseases. KW - Cardiovascular disease KW - rehabilitation KW - exercise training KW - training and decision support system Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1177/2047487317702042 SN - 2047-4873 SN - 2047-4881 VL - 24 SP - 1017 EP - 1031 PB - Sage Publ. CY - London ER - TY - BOOK A1 - Schwarzer, Ingo A1 - Weiß-Saoumi, Said A1 - Kittel, Roland A1 - Friedrich, Tobias A1 - Kaynak, Koraltan A1 - Durak, Cemil A1 - Isbarn, Andreas A1 - Diestel, Jörg A1 - Knittel, Jens A1 - Franz, Marquart A1 - Morra, Carlos A1 - Stahnke, Susanne A1 - Braband, Jens A1 - Dittmann, Johannes A1 - Griebel, Stephan A1 - Krampf, Andreas A1 - Link, Martin A1 - Müller, Matthias A1 - Radestock, Jens A1 - Strub, Leo A1 - Bleeke, Kai A1 - Jehl, Leander A1 - Kapitza, Rüdiger A1 - Messadi, Ines A1 - Schmidt, Stefan A1 - Schwarz-Rüsch, Signe A1 - Pirl, Lukas A1 - Schmid, Robert A1 - Friedenberger, Dirk A1 - Beilharz, Jossekin Jakob A1 - Boockmeyer, Arne A1 - Polze, Andreas A1 - Röhrig, Ralf A1 - Schäbe, Hendrik A1 - Thiermann, Ricky T1 - RailChain BT - Abschlussbericht N2 - The RailChain project designed, implemented, and experimentally evaluated a juridical recorder that is based on a distributed consensus protocol. That juridical blockchain recorder has been realized as distributed ledger on board the advanced TrainLab (ICE-TD 605 017) of Deutsche Bahn. For the project, a consortium consisting of DB Systel, Siemens, Siemens Mobility, the Hasso Plattner Institute for Digital Engineering, Technische Universität Braunschweig, TÜV Rheinland InterTraffic, and Spherity has been formed. These partners not only concentrated competencies in railway operation, computer science, regulation, and approval, but also combined experiences from industry, research from academia, and enthusiasm from startups. Distributed ledger technologies (DLTs) define distributed databases and express a digital protocol for transactions between business partners without the need for a trusted intermediary. The implementation of a blockchain with real-time requirements for the local network of a railway system (e.g., interlocking or train) allows to log data in the distributed system verifiably in real-time. For this, railway-specific assumptions can be leveraged to make modifications to standard blockchains protocols. EULYNX and OCORA (Open CCS On-board Reference Architecture) are parts of a future European reference architecture for control command and signalling (CCS, Reference CCS Architecture – RCA). Both architectural concepts outline heterogeneous IT systems with components from multiple manufacturers. Such systems introduce novel challenges for the approved and safety-relevant CCS of railways which were considered neither for road-side nor for on-board systems so far. Logging implementations, such as the common juridical recorder on vehicles, can no longer be realized as a central component of a single manufacturer. All centralized approaches are in question. The research project RailChain is funded by the mFUND program and gives practical evidence that distributed consensus protocols are a proper means to immutably (for legal purposes) store state information of many system components from multiple manufacturers. The results of RailChain have been published, prototypically implemented, and experimentally evaluated in large-scale field tests on the advanced TrainLab. At the same time, the project showed how RailChain can be integrated into the road-side and on-board architecture given by OCORA and EULYNX. Logged data can now be analysed sooner and also their trustworthiness is being increased. This enables, e.g., auditable predictive maintenance, because it is ensured that data is authentic and unmodified at any point in time. N2 - Das Projekt RailChain hat einen verteilten Juridical Recorder entworfen, implementiert und experimentell evaluiert, der auf einem echtzeitfähigen verteilten Konsensprotokoll basiert. Dieser Juridical Blockchain Recorder wurde als distributed ledger an Bord des advanced TrainLabs der Deutschen Bahn (ICE-TD 605 017) umgesetzt. Für das Projekt hat sich ein Konsortium aus DB Systel, Siemens, Siemens Mobility, dem Hasso-Plattner-Institut für Digital Engineering, der Technischen Universität Braunschweig, sowie TÜV Rheinland InterTraffic und Spherity formiert und dabei Kompetenzen aus den Bereichen Bahnbetrieb, Informatik und Zulassungswesen gebündelt. Die Partner kombinieren Erfahrungen aus der Industrie und die akademische Forschung mit der Aufbruchstimmung aus dem Start-Up-Umfeld. Distributed-Ledger-Technologien (DLTs) definieren verteilte Datenbanken und stellen ein digitales Protokoll für Transaktionen zwischen Geschäftspartnern dar, ohne dass ein Mittelsmann beteiligt sein müsste. Die Implementierung einer Blockchain mit Echtzeitanforderungen für das lokale Netzwerk einer Eisenbahnanlage (z. B. Stellwerk oder Zug) erlaubt es, die im verteilten System entstehenden Daten nachweislich in Echtzeit zu protokollieren. Dabei können eisenbahnspezifische Randbedingungen ausgenutzt werden, um Standard-Blockchain-Protokolle anzupassen. EULYNX und OCORA (Open CCS On-board Reference Architecture) sind Bestandteile einer zukünftigen europäischen Referenzarchitektur für das Leit- und Sicherungssystem (Reference CCS Architecture – RCA, Control Command and Signalling – CCS). Beide Architekturkonzepte skizzieren herstellerübergreifende, komponentenbasierende heterogene IT-Systeme. Solche Systeme bergen neue Herausforderungen, die bislang im Kontext der zugelassenen, sicherheitsrelevanten Leit- und Sicherungstechnik der Bahn weder strecken- noch fahrzeugseitig adressiert werden mussten. Logbuch-Implementierungen, wie der gängige Juridical Recorder auf Fahrzeugen, können nun nicht mehr als zentrale Systemkomponente eines einzelnen Herstellers umgesetzt werden. Alle zentralisierten Lösungsansätze sind in Frage gestellt. Das mFUND-geförderte Forschungsprojekt erbringt den praktischen Nachweis, dass Zustandsinformationen über eine Vielzahl von Systemkomponenten herstellerübergreifend und gerichtsfest mittels verteilten Konsensprotokollen gespeichert werden können. Ergebnisse von RailChain wurden publiziert, prototypisch implementiert und in großen Feldtests auf dem advanced TrainLab experimentell evaluiert. Gleichzeitig wurde aufgezeigt, wie sich RailChain in den mit OCORA und EULYNX vorgegebenen fahrzeug- und streckenseitigen Architekturentwurf integrieren lässt. Daten können dadurch zeitnaher ausgewertet werden und gleichzeitig wird ihre Vertrauenswürdigkeit erhöht. Dies ermöglicht u. a. nachvollziehbare zustandsorientierte Wartung, denn es kann jederzeit sichergestellt werden, dass die Daten authentisch sind und auch nicht verändert wurden. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 152 KW - Distributed-Ledger-Technologie (DLT) KW - juridical recording KW - Konsensprotokolle KW - consensus protocols KW - Digitalisierung KW - digitalization KW - Bahnwesen KW - railways KW - Blockchain KW - asset management KW - selbstbestimmte Identitäten KW - self-sovereign identity KW - dezentrale Identitäten KW - decentral identities KW - überprüfbare Nachweise KW - verifiable credentials KW - Echtzeit KW - real-time KW - Standardisierung KW - standardization KW - Verlässlichkeit KW - dependability KW - Fehlertoleranz KW - fault tolerance Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-577409 SN - 978-3-86956-550-7 SN - 1613-5652 SN - 2191-1665 IS - 152 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - JOUR A1 - Scherber, Christoph A1 - Eisenhauer, Nico A1 - Weisser, Wolfgang W. A1 - Schmid, Bernhard A1 - Voigt, Winfried A1 - Fischer, Markus A1 - Schukze, Ernst-Detlef A1 - Roscher, Christiane A1 - Weigelt, Alexandra A1 - Allan, Eric A1 - Beßler, Holger A1 - Bonkowski, Michael A1 - Buchmann, Nina A1 - Buscot, François A1 - Clement, Lars W. A1 - Ebeling, Anne A1 - Engels, Christof A1 - Halle, Stefan A1 - Kertscher, Ilona A1 - Klein, Alexandra-Maria A1 - Koller, Robert A1 - König, Stephan A1 - Kowalski, Esther A1 - Kummer, Volker A1 - Kuu, Annely A1 - Lange, Markus A1 - Lauterbach, Dirk T1 - Bottom-up effects of plant diversity on multitrophic interactions in a biodiversity experiment Y1 - 2010 UR - http://www.nature.com/nature/journal/v468/n7323/full/nature09492.html SN - 0028-0836 ER -