TY  - THES
A1  - Breitenbach, Sebastian Franz Martin
T1  - Changes in monsoonal precipitation and atmospheric circulation during the Holocene reconstructed from stalagmites from Northeastern India
T1  - Veränderungen monsunalen Niederschlages und atmosphärischer Zirkulation während des Holozäns, rekonstruiert aus Stalagmiten aus Nordostindien
N2  - Recent years witnessed a vast advent of stalagmites as palaeoclimate archives. The multitude of geochemical and physical proxies and a promise of a precise and accurate age model greatly appeal to palaeoclimatologists. Although substantial progress was made in speleothem-based palaeoclimate research and despite high-resolution records from low-latitudinal regions, proving that palaeo-environmental changes can be archived on sub-annual to millennial time scales our comprehension of climate dynamics is still fragmentary. This is in particular true for the summer monsoon system on the Indian subcontinent. The Indian summer monsoon (ISM) is an integral part of the intertropical convergence zone (ITCZ). As this rainfall belt migrates northward during boreal summer, it brings monsoonal rainfall. ISM strength depends however on a variety of factors, including snow cover in Central Asia and oceanic conditions in the Indic and Pacific. Presently, many of the factors influencing the ISM are known, though their exact forcing mechanism and mutual relations remain ambiguous. Attempts to make an accurate prediction of rainfall intensity and frequency and drought recurrence, which is extremely important for South Asian countries, resemble a puzzle game; all interaction need to fall into the right place to obtain a complete picture. My thesis aims to create a faithful picture of climate change in India, covering the last 11,000 ka. NE India represents a key region for the Bay of Bengal (BoB) branch of the ISM, as it is here where the monsoon splits into a northwestward and a northeastward directed arm. The Meghalaya Plateau is the first barrier for northward moving air masses and receives excessive summer rainfall, while the winter season is very dry. The proximity of Meghalaya to the Tibetan Plateau on the one hand and the BoB on the other hand make the study area a key location for investigating the interaction between different forcings that governs the ISM. A basis for the interpretation of palaeoclimate records, and a first important outcome of my thesis is a conceptual model which explains the observed pattern of seasonal changes in stable isotopes (d18O and d2H) in rainfall. I show that although in tropical and subtropical regions the amount effect is commonly called to explain strongly depleted isotope values during enhanced rainfall, alone it cannot account for observed rainwater isotope variability in Meghalaya. Monitoring of rainwater isotopes shows no expected negative correlation between precipitation amount and d18O of rainfall. In turn I find evidence that the runoff from high elevations carries an inherited isotopic signature into the BoB, where during the ISM season the freshwater builds a strongly depleted plume on top of the marine water. The vapor originating from this plume is likely to memorize' and transmit further very negative d18O values. The lack of data does not allow for quantication of this plume effect' on isotopes in rainfall over Meghalaya but I suggest that it varies on seasonal to millennial timescales, depending on the runoff amount and source characteristics. The focal point of my thesis is the extraction of climatic signals archived in stalagmites from NE India. High uranium concentration in the stalagmites ensured excellent age control required for successful high-resolution climate reconstructions. Stable isotope (d18O and d13C) and grey-scale data allow unprecedented insights into millennial to seasonal dynamics of the summer and winter monsoon in NE India. ISM strength (i. e. rainfall amount) is recorded in changes in d18Ostalagmites. The d13C signal, reflecting drip rate changes, renders a powerful proxy for dry season conditions, and shows similarities to temperature-related changes on the Tibetan Plateau. A sub-annual grey-scale profile supports a concept of lower drip rate and slower stalagmite growth during dry conditions. During the Holocene, ISM followed a millennial-scale decrease of insolation, with decadal to centennial failures resulting from atmospheric changes. The period of maximum rainfall and enhanced seasonality corresponds to the Holocene Thermal Optimum observed in Europe. After a phase of rather stable conditions, 4.5 kyr ago, the strengthening ENSO system dominated the ISM. Strong El Nino events weakened the ISM, especially when in concert with positive Indian Ocean dipole events. The strongest droughts of the last 11 kyr are recorded during the past 2 kyr. Using the advantage of a well-dated stalagmite record at hand I tested the application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) to detect sub-annual to sub-decadal changes in element concentrations in stalagmites. The development of a large ablation cell allows for ablating sample slabs of up to 22 cm total length. Each analyzed element is a potential proxy for different climatic parameters. Combining my previous results with the LAICP- MS-generated data shows that element concentration depends not only on rainfall amount and associated leaching from the soil. Additional factors, like biological activity and hydrogeochemical conditions in the soil and vadose zone can eventually affect the element content in drip water and in stalagmites. I present a theoretical conceptual model for my study site to explain how climatic signals can be transmitted and archived in stalagmite carbonate. Further, I establish a first 1500 year long element record, reconstructing rainfall variability. Additionally, I hypothesize that volcanic eruptions, producing large amounts of sulfuric acid, can influence soil acidity and hence element mobilization.
N2  - Stalagmiten erfuhren in den letzten Jahren vermehrt Aufmerksamkeit als bedeutende Paläoklima- Archive. Paläoklimatologen sind beeindruckt von der grossen Zahl geochemischer und physikalischer Indikatoren (Proxies) und der Möglichkeit, präzise absolute Altersmodelle zu erstellen. Doch obwohl substantielle Fortschritte in der speleothem-basierten Klimaforschung gemacht wurden, und trotz hochaufgelöster Archive aus niederen Breiten, welche zeigen, das Umweltveränderungen auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrtausenden archiviert und rekonstruiert werden können, bleibt unser Verständnis der Klimadynamik fragmentarisch. Ganz besonders gilt dies für den Indischen Sommermonsun (ISM) auf dem Indischen Subkontinent. Der ISM ist heute als ein integraler Bestandteil der intertropischen Konvergenzzone verstanden. Sobald dieser Regengürtel während des borealen Sommer nordwärts migriert kann der ISM seine feuchten Luftmassen auf dem Asiatischen Festland entladen. Dabei hängt die Stärke des ISM von einer Vielzahl von Faktoren ab. Zu diesen gehören die Schneedicke in Zentralasien im vorhergehenden Winter und ozeanische Bedingungen im Indischen und Pazifschen Ozean. Heute sind viele dieser Faktoren bekannt. Trotzdem bleiben deren Mechanismen und internen Verbindungen weiterhin mysteriös. Versuche, korrekte Vorhersagen zu Niederschlagsintensität und Häufigkeit oder zu Dürreereignissen zu erstellen ähneln einem Puzzle. All die verschiedenen Interaktionen müssen an die richtige Stelle gelegt werden, um ein sinnvolles Bild entstehen zu lassen. Meine Dissertation versucht, ein vertrauenswürdiges Bild des sich wandelnden Holozänen Klimas in Indien zu erstellen. NE Indien ist eine Schlüsselregion für den östlichen Arm des ISM, da sich hier der ISM in zwei Arme aufteilt, einen nordwestwärts und einen nordostwärts gerichteten. Das Meghalaya Plateau ist das erste Hindernis für die sich nordwärts bewegenden Luftmassen und erhält entsprechend exzessive Niederschläge während des Sommers. Die winterliche Jahreszeit dagegen ist sehr trocken. Die Nähe zum Tibetplateau einerseits und der Bucht von Bengalen andererseits determinieren die Schlüsselposition dieser Region für das Studium der Interaktionen der den ISM beeinflussenden Kräfte. Ein Fundament für die Interpretation der Paläoklimarecords und ein erstes wichtiges Ergebnis meiner Arbeit ist ein konzeptuelles Modell, welches die beobachteten saisonalen Veränderungen stabiler Isotope (d18O und d2H) im Niederschlag erklärt. Ich zeige, das obwohl in tropischen und subtropischen Regionen meist der amount effect zur Erklärung stark negativer Isotopenwerte während starker Niederschläge herangezogen wird, dieser allein nicht ausreicht, um die Isotopenvariabilität im Niederschlag Meghalaya's zu erklären. Die Langzeitbeobachtung der Regenwasserisotopie zeigt keine negative Korrelation zwischen Niederschlagsmenge und d18O. Es finden sich Hinweise, das der Abfluss aus den Hochgebirgsregionen Tibets und des Himalaya eine Isotopensignatur an das Oberflächenwasser der Bucht von Bengalen vererbt. Dort bildet sich aus isotopisch stark abgereicherten Wässern während des ISM eine Süsswasserlinse aus. Es ist wahrscheinlich, das Wasserdampf, der aus dieser Linse stammt, ein Isotopensignal aufgeprägt bekommt, welches abgereichertes d18O weitertransportiert. Der Mangel an Daten lässt es bisher leider nicht zu, quantitative Aussagen über den Einfluss dieses plume effect' auf Niederschläge in Meghalaya zu treffen. Es lässt sich allerdings vermuten, das dieser Einfluss auf saisonalen wie auch auf langen Zeitskalen variabel ist, abhängig vom Abfluss und der Quellencharacteristik. Der Fokus meiner Arbeit liegt in der Herauslösung klimatischer Signale aus nordostindischen Stalagmiten. Hohe Urankonzentrationen in diesen Stalagmiten erlaubt eine exzellente Alterskontrolle, die für hochauflösende Klimarekonstruktionen unerlässlich ist. Die stabilen Isotope (d18O und d13C), sowie Grauwertdaten, erlauben einmalige Einblicke in die Dynamik des Sommer und auch des Wintermonsun in NE Indien. Die ISM Stärke (d. h. Niederschlagsmenge) wird in Veränderungen in den d18Ostalagmites reflektiert. Das d13C Signal, welches Tropfratenänderungen speichert, dient als potenter Indikator für winterliche Trockenheitsbedingungen. Es zeigt Ähnlichkeit zu temperaturabhängigen Veränderungen auf dem Tibetplateau. Das sub-annuell aufgelöste Grauwertprofil stärkt das Konzept, das verminderte Tropfraten und langsameres Stalagmitenwachstum eine Folge von Trockenheit sind. Während des Holozäns folgte der ISM der jahrtausendelangen Verringerung der Insolation. Es finden sich aber ebenso rapide Anomalien, die aus atmosphärischen Veränderungen resultieren. Die Phase des höchsten Niederschlages und erhöhter Saisonalität korrespondiert mit dem Holozänen Thermalen Maximum. Nach einer Phase einigermassen stabilen Bedingungen begann vor ca. 4500 Jahren ENSO einen zunehmenden Einfluss auf den ISM auszuüben. Starke El Nino Ereignisse schwächen den ISM, besonders wenn diese zeitgleich mit positiven Indian Ocean Dipole Ereignissen auftreten. Die stärksten Dürren des gesamten Holozäns traten in den letzten 2000 Jahren auf. Um zusätzliche Informationen aus den hervorragenden Proben zu gewinnen nutzte ich die Vorteile der laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). Diese erlaubt die Detektion sub-annueller bis sub-dekadischer Elementkonzentrationsveränderungen in Stalagmiten. Mittels einer neu entwickelten Ablationszelle konnten Proben von maximal 22 cm Länge untersucht werden. Jedes analysierte Element ist ein potentieller Träger einer Klimainformation. Die Kombination der früheren Ergebnisse mit denen der LA-IPC-MS zeigt, das die Elementkonzentrationen nicht nur von Niederschlagsveränderungen und assoziiertem Auswaschen aus dem Boden abhängen. Zusätzlich können auch die biologische Aktivität und hydrogeochemische Bedingungen in der vadosen Zone Einfluss auf die Elementzusammensetzung im Tropfwasser und in den Stalagmiten haben. Darum entwickelte ich ein theoretisches Modell für meinen Standort, um zu klären, wie Klimasignale von der Atmosphäre in die Höhle transportiert werden können. Ein anschliessend rekonstruierter 1500 Jahre langer Proxyrecord zeigt Niederschlagsvariabilität an. Zudem besteht die Möglichkeit, das Vulkaneruptionen, welche grosse Mengen an Schwefelsäure produzieren, eine Bodenversauerung verursachen und damit die Elementmobilisierung verstärken können.
KW  - Indischer Sommermonsun
KW  - Stabile Isotope
KW  - Stalagmiten
KW  - Holozän
KW  - Bucht von Bengalen
KW  - Indian Summer Monsoon
KW  - Bay of Bengal
KW  - stable isotopes
KW  - stalagmites
KW  - Laser ablation
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-37807
ER  - 
TY  - GEN
A1  - Dallmeyer, Anne
A1  - Claussen, Martin
A1  - Ni, Jian
A1  - Cao, Xianyong
A1  - Wang, Yongbo
A1  - Fischer, Nils
A1  - Pfeiffer, Madlene
A1  - Jin, Liya
A1  - Khon, Vyacheslav
A1  - Wagner, Sebastian
A1  - Haberkorn, Kerstin
A1  - Herzschuh, Ulrike
T1  - Biome changes in Asia since the mid-Holocene
BT  - An analysis of different transient Earth system model simulations
T2  - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch Naturwissenschaftliche Reihe
N2  - The large variety of atmospheric circulation systems affecting the eastern Asian climate is reflected by the complex Asian vegetation distribution. Particularly in the transition zones of these circulation systems, vegetation is supposed to be very sensitive to climate change. Since proxy records are scarce, hitherto a mechanistic understanding of the past spatio-temporal climate-vegetation relationship is lacking. To assess the Holocene vegetation change and to obtain an ensemble of potential mid-Holocene biome distributions for eastern Asia, we forced the diagnostic biome model BIOME4 with climate anomalies of different transient Holocene climate simulations performed in coupled atmosphere-ocean(-vegetation) models. The simulated biome changes are compared with pollen-based biome records for different key regions.

In all simulations, substantial biome shifts during the last 6000 years are confined to the high northern latitudes and the monsoon-westerly wind transition zone, but the temporal evolution and amplitude of change strongly depend on the climate forcing. Large parts of the southern tundra are replaced by taiga during the mid-Holocene due to a warmer growing season and the boreal treeline in northern Asia is shifted northward by approx. 4 degrees in the ensemble mean, ranging from 1.5 to 6 degrees in the individual simulations, respectively. This simulated treeline shift is in agreement with pollen-based reconstructions from northern Siberia. The desert fraction in the transition zone is reduced by 21% during the mid-Holocene compared to pre-industrial due to enhanced precipitation. The desert-steppe margin is shifted westward by 5 degrees (1-9 degrees in the individual simulations). The forest biomes are expanded north-westward by 2 degrees, ranging from 0 to 4 degrees in the single simulations. These results corroborate pollen-based reconstructions indicating an extended forest area in north-central China during the mid-Holocene. According to the model, the forest-to-non-forest and steppe-to-desert changes in the climate transition zones are spatially not uniform and not linear since the mid-Holocene.
T3  - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 643 
KW  - Last Glacial Maximum
KW  - Eastern Continental Asia
KW  - summer monsoon precipitation
KW  - PMIP2 coupled simulations
KW  - Global Vegetation Model
KW  - northern high‐latitudes
KW  - Holocene climate change
KW  - Tibetan Plateau
KW  - environmental changes
KW  - Inner Mongolia
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-418755
SN  - 1866-8372
IS  - 643
SP  - 107
EP  - 134
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Adriano, Christian
A1  - Bleifuß, Tobias
A1  - Cheng, Lung-Pan
A1  - Diba, Kiarash
A1  - Fricke, Andreas
A1  - Grapentin, Andreas
A1  - Jiang, Lan
A1  - Kovacs, Robert
A1  - Krejca, Martin Stefan
A1  - Mandal, Sankalita
A1  - Marwecki, Sebastian
A1  - Matthies, Christoph
A1  - Mattis, Toni
A1  - Niephaus, Fabio
A1  - Pirl, Lukas
A1  - Quinzan, Francesco
A1  - Ramson, Stefan
A1  - Rezaei, Mina
A1  - Risch, Julian
A1  - Rothenberger, Ralf
A1  - Roumen, Thijs
A1  - Stojanovic, Vladeta
A1  - Wolf, Johannes
ED  - Meinel, Christoph
ED  - Plattner, Hasso
ED  - Döllner, Jürgen Roland Friedrich
ED  - Weske, Mathias
ED  - Polze, Andreas
ED  - Hirschfeld, Robert
ED  - Naumann, Felix
ED  - Giese, Holger
ED  - Baudisch, Patrick
ED  - Friedrich, Tobias
ED  - Böttinger, Erwin
ED  - Lippert, Christoph
T1  - Technical report
BT  - Fall Retreat 2018
N2  - Design and Implementation of service-oriented architectures imposes a huge number of research questions from the fields of software engineering, system analysis and modeling, adaptability, and application integration. Component orientation and web services are two approaches for design and realization of complex web-based system. Both approaches allow for dynamic application adaptation as well as integration of enterprise application.

Commonly used technologies, such as J2EE and .NET, form de facto standards for the realization of complex distributed systems. Evolution of component systems has lead to web services and service-based architectures. This has been manifested in a multitude of industry standards and initiatives such as XML, WSDL UDDI, SOAP, etc. All these achievements lead to a new and promising paradigm in IT systems engineering which proposes to design complex software solutions as collaboration of contractually defined software services.

Service-Oriented Systems Engineering represents a symbiosis of best practices in object-orientation, component-based development, distributed computing, and business process management. It provides integration of business and IT concerns.

The annual Ph.D. Retreat of the Research School provides each member the opportunity to present his/her current state of their research and to give an outline of a prospective Ph.D. thesis. Due to the interdisciplinary structure of the research school, this technical report covers a wide range of topics. These include but are not limited to: Human Computer Interaction and Computer Vision as Service; Service-oriented Geovisualization Systems; Algorithm Engineering for Service-oriented Systems; Modeling and Verification of Self-adaptive Service-oriented Systems; Tools and Methods for Software Engineering in Service-oriented Systems; Security Engineering of Service-based IT Systems; Service-oriented Information Systems; Evolutionary Transition of Enterprise Applications to Service Orientation; Operating System Abstractions for Service-oriented Computing; and Services Specification, Composition, and Enactment.
N2  - Der Entwurf und die Realisierung dienstbasierender Architekturen wirft eine Vielzahl von Forschungsfragestellungen aus den Gebieten der Softwaretechnik, der Systemmodellierung und -analyse, sowie der Adaptierbarkeit und Integration von Applikationen auf. Komponentenorientierung und WebServices sind zwei Ansätze für den effizienten Entwurf und die Realisierung komplexer Web-basierender Systeme. Sie ermöglichen die Reaktion auf wechselnde Anforderungen ebenso, wie die Integration großer komplexer Softwaresysteme.

Heute übliche Technologien, wie J2EE und .NET, sind de facto Standards für die Entwicklung großer verteilter Systeme. Die Evolution solcher Komponentensysteme führt über WebServices zu dienstbasierenden Architekturen. Dies manifestiert sich in einer Vielzahl von Industriestandards und Initiativen wie XML, WSDL, UDDI, SOAP. All diese Schritte führen letztlich zu einem neuen, vielversprechenden Paradigma für IT Systeme, nach dem komplexe Softwarelösungen durch die Integration vertraglich vereinbarter Software-Dienste aufgebaut werden sollen.

"Service-Oriented Systems Engineering" repräsentiert die Symbiose bewährter Praktiken aus den Gebieten der Objektorientierung, der Komponentenprogrammierung, des verteilten Rechnen sowie der Geschäftsprozesse und berücksichtigt auch die Integration von Geschäftsanliegen und Informationstechnologien.

Die Klausurtagung des Forschungskollegs "Service-oriented Systems Engineering" findet einmal jährlich statt und bietet allen Kollegiaten die Möglichkeit den Stand ihrer aktuellen Forschung darzulegen. Bedingt durch die Querschnittstruktur des Kollegs deckt dieser Bericht ein weites Spektrum aktueller Forschungsthemen ab. Dazu zählen unter anderem Human Computer Interaction and Computer Vision as Service; Service-oriented Geovisualization Systems; Algorithm Engineering for Service-oriented Systems; Modeling and Verification of Self-adaptive Service-oriented Systems; Tools and Methods for Software Engineering in Service-oriented Systems; Security Engineering of Service-based IT Systems; Service-oriented Information Systems; Evolutionary Transition of Enterprise Applications to Service Orientation; Operating System Abstractions for Service-oriented Computing; sowie Services Specification, Composition, and Enactment.
T3  - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 129 
KW  - Hasso Plattner Institute
KW  - research school
KW  - Ph.D. retreat
KW  - service-oriented systems engineering
KW  - Hasso-Plattner-Institut
KW  - Forschungskolleg
KW  - Klausurtagung
KW  - Service-oriented Systems Engineering
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-427535
SN  - 978-3-86956-465-4
SN  - 1613-5652
SN  - 2191-1665
IS  - 129
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
ER  -