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Institute
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- Institut für Physik und Astronomie (90)
- Institut für Geowissenschaften (88)
- Institut für Romanistik (84)
- Wirtschaftswissenschaften (71)
- Historisches Institut (55)
- Institut für Informatik und Computational Science (43)
- Department Psychologie (42)
- Institut für Mathematik (35)
Kafkas fast unbekannter Freund : Leben und Werk von Felix Weltsch, Zionist, Journalist und Philosoph
(2010)
Einführung
(2010)
Superexponential droplet fractalization as a hierarchical formation of dissipative compactons
(2010)
We study the dynamics of a thin film over a substrate heated from below in a framework of a strongly nonlinear one-dimensional Cahn-Hilliard equation. The evolution leads to a fractalization into smaller and smaller scales. We demonstrate that a primitive element in the appearing hierarchical structure is a dissipative compacton. Both direct simulations and the analysis of a self-similar solution show that the compactons appear at superexponentially decreasing scales, which means vanishing dimension of the fractal.
Human comment is studied using data from 'tianya' which is one of the most popular on-line social systems in China. We found that the time interval between two consecutive comments on the same topic, called inter-event time, follows a power-law distribution. This result shows that there is no characteristic decay time on a topic. It allows for very long periods without comments that separate bursts of intensive comments. Furthermore, the frequency of a different ID commenting on a topic also follows a power-law distribution. It indicates that there are some "hubs" in the topic who lead the direction of the public opinion. Based on the personal comments habit, a model is introduced to explain these phenomena. The numerical simulations of the model fit well with the empirical results. Our findings are helpful for discovering regular patterns of human behavior in on-line society and the evolution of the public opinion on the virtual as well as real society.
Penicillin amidase from Alacaligenes faecalis is an attractive biocatalyst for hydrolysis of penicillin G for production of 6-aminopenicillanic acid, which is used in the synthesis of semi-synthetic beta-lactam antibiotics. Recently a mutant of this enzyme with extended C-terminus of the A-chain comprising parts of the connecting linker peptide was constructed. Its turnover number for the hydrolysis of penicillin G was 140 s(-1), about twice of the value for the wild-type enzyme (80 s(-1)). At the same time the specificity constant was improved about three-fold. The wild- type and the mutant enzymes showed similar pH stability suggesting that the linker peptide fragment covalently attached to the A-chain does not alter the electrostatic interactions in the protein core. Although the global stability of A. faecalis wild-type enzyme and the T206GS213G variant does not differ, the presence of the linker fragment stabilizes the domains interface, as evidenced by the monophasic transition of the mutant enzyme from folded to unfolded state during urea-induced denaturation. The high stability and activity of the mutant enzyme provides a rationale to use it as a biocatalyst in the industrial processes, where the enzyme must be more robust to fluctuations in the operational conditions.
In the humid tropics, continuing high deforestation rates are seen alongside an increasing expansion of secondary forests. In order to understand and model the consequences of these dynamic land-use changes for regional water cycles, the response of soil hydraulic properties to forest disturbance and recovery has to be quantified.At a site in the Brazilian Amazonia, we annually monitored soil infiltrability and saturated hydraulic conductivity (K-s) at 12.5, 20 cm, and 50 cm soil depth after manual forest conversion to pasture (year zero to four after pasture establishment), and during secondary succession after pasture abandonment (year zero to seven after pasture abandonment). We evaluated the hydrological consequences of the detected changes by comparing the soil hydraulic properties with site-specific rainfall intensities and hydrometric observations. Within one year after grazing started, infiltrability and K-s at 12.5 and 20 cm depth decreased by up to one order of magnitude to levels which are typical for 20-year-old pasture. In the three subsequent monitoring years, infiltrability and K-s remained stable. Land use did not impact on subsoil permeability. Whereas infiltrability values are large enough to allow all rainwater to infiltrate even after the conversion, the sudden decline of near-surface K-s is of hydrological relevance as perched water tables and overland flow occur more often on pastures than in forests at our study site. After pasture abandonment and during secondary succession, seven years of recovery did not suffice to significantly increase infiltrability and K-s at 12.5 depth although a slight recovery is obvious. At 20 cm soil depth, we detected a positive linear increase within the seven-year time frame but annual means did not differ significantly. Although more than a doubling of infiltrability and K-s is still required to achieve pre-disturbance levels, which will presumably take more than a decade, the observed slight increases of K-s might already decrease the probability of perched water table generation and overland flow development well before complete recovery.
Metal ion induced self-assembly of the rigid ligand 1,4-bis(2,2':6',2 ''-terpyridine- 4'-yl) benzene (1) with Fe(II), Co(II), Ni(II) and Zn(II) acetate in aqueous solution results in extended, rigid- rod like metallosupramolecular coordination polyelectrolytes (MEPE-1). Under the current experimental conditions the molar masses range from 1000 g mol(-1) up to 500 000 g mol(-1). The molar mass depends on concentration, stoichiometry, metal-ion and time. In addition, we present viscosity measurements, small angle neutron scattering and AFM data. We introduce a protocol to precisely control the stoichiometry during self-assembly using conductometry. The protocol can be used with different terpyridine ligands and the above-mentioned metal ions and is of paramount importance to obtain meaningful and reproducible results. As a control experiment we studied the mononuclear 4'- (phenyl)2,2':6',2 ''-terpyridine (3) complex with Ni(II) and Zn(II) and the flexible ligand 1,3- bis[4'-oxa(2,2': 6',2 ''-terpyridinyl)] propane (2) with Ni(II) acetate (Ni-MEPE-2). This ligand does not form extended macroassemblies but likely ring-like structures with 3 to 4 repeat units. Through spin- coating of Ni-MEPE-1 on a solid surface we can image the MEPEs in real space by AFM. SANS measurements of Fe-MEPE-1 verify the extended rigid-rod type structure of the MEPEs in aqueous solution.
A series of studies have distinguished two types of but, namely, corrective and counterexpectational. The difference between these two types has been considered largely semantic/pragmatic. This article shows that the semantic difference also translates into a different syntax for each type of but. More precisely, corrective but always requires clause-level coordination, with apparent counterexamples being derived through ellipsis within the second conjunct. On the other hand, counterexpectational but is not restricted in this way, and offers the possibility of coordination of both clausal and subclausal constituents. From this difference, it is possible to derive a number of syntactic asymmetries between corrective and counterexpectational but.
Metal-ion-induced self-assembly in aqueous solution of the rigid ligand 1,4-bis(2,2':6',2 ''-terpyridine-4'-yl)benzene (1) with Fe(OAc)(2) and Ni(OAc)(2) is investigated with viscosimetry, SANS, and AFM. Ligand 1 forms extended, rigid-rod like metallo-supramolecular coordination polyeectrolytes (MEPEs) with a molar mass of up to 200 000 g mol(-1) under the Current experimental conditions. The molar mass depends oil concentration, stoichiometry, and time. By spin-coating MEPEs oil a solid surface, we call image the MEPEs in real space by AFM. Both AFM and SANS confirm the extended rigid-rod-type structure of the MEPEs. As a control experiment, we also studied the flexible ligand 1,3-bis[4'-oxa(2,2':6',2 ''-terpyridinyl)]propane (2). Ligand 2 does not form extended macro-assemblies but likely ringlike structures with three 10 four repeat units. Finally, we present it protocol to control the stoichiometry during self-assembly using conductometry, which is of paramount importance to obtain meaningful and reproducible results.
The Erysiphales species Phyllactinia hippophaës Thuem. ex S. Blumer was found for the fi rst time on cultivated Sea Buckthorn (Hippophaë rhamnoides L.) near Großkayna (Saxony-Anhalt) in October 2009. This fungus was considered to be extinct in Germany. Intensive searching in Saxony-Anhalt and the Potsdam area (Brandenburg) yielded many additional records, most of them from former brown coal mining areas or in Sea Buckthorn plantations.
The formation of different micro- and nanostructures during the chemical synthesis of polypyrrole is reviewed shortly based on the conceptions of hard- and soft-templating models. Contrary to other models that emphasize the role of micelles it is found here that during the oxidative polymerization of pyrole using sulfonic acid dopants a crystalline hard template is found in the first steps of the reaction before the addition of the oxidant. This template is formed by a complex consisting of 2,5-bis(pyrrole-2-yl)pyrrolidine and the sulfonic acid anion. The acid catalyzed formation of this specific tripyrrole is discussed. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
A new approach for efficient second-harmonic generation using diode lasers is presented. The experimental setup is based on a tapered amplifier operated in a ring resonator that is coupled to a miniaturized enhancement ring resonator containing a periodically poled lithium niobate crystal. Frequency locking of the diode laser emission to the resonance frequency of the enhancement cavity is realized purely optically, resulting in stable, single-frequency operation. Blue light at 488 nm with an output power of 310 mW is generated with an optical-to-optical conversion efficiency of 18%.
Map form information on forest biomass is required for estimating bioenergy potentials and monitoring carbon stocks. In Finland, the growing stock of forests is monitored using multi-source forest inventory, where variables are estimated in the form of thematic maps and area statistics by combining information of field measurements, satellite images and other digital map data. In this study, we used the multi-source forest inventory methodology for estimating forest biomass characteristics. The biomass variables were estimated for national forest inventory field plots on the basis of measured tree variables. The plot-level biomass estimates were used as reference data for satellite image interpretation. The estimates produced by satellite image interpretation were tested by cross-validation. The results indicate that the method for producing biomass maps on the basis of biomass models and satellite image interpretation is operationally feasible. Furthermore, the accuracy of the estimates of biomass variables is similar or even higher than that of traditional growing stock volume estimates. The technique presented here can be applied, for example, in estimating biomass resources or in the inventory of greenhouse gases.
Human sulfite oxidase (hSO) was immobilised on SAM-coated silver electrodes under preservation of the native heme pocket structure of the cytochrome b5 (Cyt b5) domain and the functionality of the enzyme. The redox properties and catalytic activity of the entire enzyme were studied by surface enhanced resonance Raman (SERR) spectroscopy and cyclic voltammetry (CV) and compared to the isolated heme domain when possible. It is shown that heterogeneous electron transfer and catalytic activity of hSO sensitively depend on the local environment of the enzyme. Increasing the ionic strength of the buffer solution leads to an increase of the heterogeneous electron transfer rate from 17 s(-1) to 440 s(- 1) for hSO as determined by SERR spectroscopy. CV measurements demonstrate an increase of the apparent turnover rate for the immobilised hSO from 0.85 s(-1) in 100 mM buffer to 5.26 s(-1) in 750 mM buffer. We suggest that both effects originate from the increased mobility of the surface-bound enzyme with increasing ionic strength. In agreement with surface potential calculations we propose that at high ionic strength the enzyme is immobilised via the dimerisation domain to the SAM surface. The flexible loop region connecting the Moco and the Cyt b5 domain allows alternating contact with the Moco interaction site and the SAM surface, thereby promoting the sequential intramolecular and heterogeneous electron transfer from Moco via Cyt b5 to the electrode. At lower ionic strength, the contact time of the Cyt b5 domain with the SAM surface is longer, corresponding to a slower overall electron transfer process.
Simulation of spatial sensor characteristics in the context of the EnMAP Hyperspectral mission
(2010)
The simulation of remote sensing images is a valuable tool for defining future Earth observation systems, optimizing instrument parameters, and developing and validating data-processing algorithms. A scene simulator for optical Earth observation data has been developed within the Environmental Mapping and Analysis Program (EnMAP) hyperspectral mission. It produces EnMAP-like data following a sequential processing approach consisting of five independent modules referred to as reflectance, atmospheric, spatial, spectral, and radiometric modules. From a modeling viewpoint, the spatial module is the most complex. The spatial simulation process considers the satellite-target geometry, which is adapted to the EnMAP orbit and operating characteristics, the instrument spatial response, and the sources of spatial nonuniformity (keystone, telescope distortion and smile, and detector coregistration). The spatial module of the EnMAP scene simulator is presented in this paper. The EnMAP spatial and geometric characteristics will be described, the simulation methodology will be presented in detail, and the capability of the EnMAP simulator will be shown by illustrative examples.
Comparing continuous and discrete birthday coincidences : "Same-Day" versus "Within 24 Hours"
(2010)
In its classical form the famous birthday problem (Feller 1968; Mosteller 1987) addresses coincidences within a discrete sample space, looking at births that fall on the same calendar day. However, coincidence phenomena often arise in situations in which it is more natural to consider a continuous-time parameter. We first describe an elementary variant of the classical problem in continuous time, and then derive and illustrate close approximate relations that exist between the discrete and the continuous formulations.
A confocal set-up is presented that improves micro-XRF and XAFS experiment with high-pressure e diamond-anvil cells (DACs) In this experiment a probing volume is defined by the focus of the incoming synchrotron radiation beam and that of a polycapillary X-ray half-lens with a very long working distance, which is placed in front of the fluorescence detector This set-up enhances the quality of the fluorescence and XAFS spectra, and thus the sensitivity for detecting elements at low concentrations. It efficiently suppresses signal from outside the sample chamber, which stems from elastic and inelastic scattering of the incoming beam by the diamond anvils as well as from excitation of fluorescence from the body of the DAC
Background: Cysteine is a component in organic compounds including glutathione that have been implicated in the adaptation of plants to stresses. O-acetylserine (thiol) lyase (OAS-TL) catalyses the final step of cysteine biosynthesis. OAS-TL enzyme isoforms are localised in the cytoplasm, the plastids and mitochondria but the contribution of individual OAS-TL isoforms to plant sulphur metabolism has not yet been fully clarified. Results: The seedling lethal phenotype of the Arabidopsis onset of leaf death3-1 (old3-1) mutant is due to a point mutation in the OAS-A1 gene, encoding the cytosolic OAS-TL. The mutation causes a single amino acid substitution from Gly(162) to Glu(162), abolishing old3-1 OAS-TL activity in vitro. The old3-1 mutation segregates as a monogenic semidominant trait when backcrossed to its wild type accession Landsberg erecta (Ler-0) and the Di-2 accession. Consistent with its semi- dominant behaviour, wild type Ler-0 plants transformed with the mutated old3-1 gene, displayed the early leaf death phenotype. However, the old3-1 mutation segregates in an 11: 4: 1 (wild type: semi-dominant: mutant) ratio when backcrossed to the Colombia-0 and Wassilewskija accessions. Thus, the early leaf death phenotype depends on two semi- dominant loci. The second locus that determines the old3-1 early leaf death phenotype is referred to as odd-ler (for old3 determinant in the Ler accession) and is located on chromosome 3. The early leaf death phenotype is temperature dependent and is associated with increased expression of defence-response and oxidative-stress marker genes. Independent of the presence of the odd-ler gene, OAS-A1 is involved in maintaining sulphur and thiol levels and is required for resistance against cadmium stress. Conclusions: The cytosolic OAS-TL is involved in maintaining organic sulphur levels. The old3-1 mutation causes genome-dependent and independent phenotypes and uncovers a novel function for the mutated OAS- TL in cell death regulation.
Supporting species persistence may involve (re)connecting suitable habitats. However, for many declining species habitat suitability and drivers of establishment are poorly known. We addressed this experimentally for a declining flagship species of dry grasslands in Germany, Armeria maritima subsp. elongata. In three regions, we sowed seeds from each of eight source populations back to their origin and to eight apparently suitable, but currently unoccupied, habitats close to the source populations. Overall, seeds germinated and seedlings established equally well in occupied and potential sites indicating that suitable habitats are available, but lack seed input. Germination and establishment varied among sowing sites. Moreover, seeds from populations of lower current connectivity established less well in new sites, and establishment was more variable among seeds from smaller than from larger populations, possibly reflecting genetic consequences of habitat fragmentation. Further, establishment across different new environments differed between seeds from different populations. As this was neither related to a home-away contrast nor to geographic or environmental distance between sites it could not clearly be attributed to local adaptation. To promote long-term persistence within this dry-grassland meta-population context we suggest increasing the density of suitable habitats and supporting dispersal connecting multiple sites, e.g. by promoting sheep transhumance, to increase current populations and their connectivity, and to colonise suitable habitats with material from different sources. We suggest that sowing experiments with characteristic species, including multiple source populations and multiple recipient sites, should be used regularly to inform connecting efforts in plant conservation.
We evaluate the Hamiltonian particle methods (HPM) and the Nambu discretization applied to shallow-water equations on the sphere using the test suggested by Galewsky et al. (2004). Both simulations show excellent conservation of energy and are stable in long-term simulation. We repeat the test also using the ICOSWP scheme to compare with the two conservative spatial discretization schemes. The HPM simulation captures the main features of the reference solution, but wave 5 pattern is dominant in the simulations applied on the ICON grid with relatively low spatial resolutions. Nevertheless, agreement in statistics between the three schemes indicates their qualitatively similar behaviors in the long-term integration.
Representatives of the genus Stentor (Stentoridae, Heterotrichea) are striking ciliates in environmental water samples because of their size (up to 4 mm) and their trumpet-like shape. Important for species identification are the following main characteristics: (1) the presence or absence of endosymbiotic algae (zoochlorellae); (2) the colour of the pigmented cortical granules, and (3) the shape of the macronucleus. The complete small subunit rDNA (SSU rDNA) of 19 further representatives of the genus Stentor was sequenced to examine the phylogenetic relationships within this genus and to determine the taxonomic value of these main characteristics. The detailed phylogenetic analyses yielded a separation of all species possessing a single compact macronucleus from those species with an "elongated" macronucleus (moniliform or vermiform). The data also indicate that the uptake of algae as well as the loss of pigmentation happened independently in different lineages. Furthermore, a high level of intraspecific variation within several species was found. Thus, S. muelleri and S. (sp.) cf. katashimai appear to represent distinct species and S. multiformis is composed of a species complex.
The reaction of styrene with trifluoromethanesulfonyl nitrene generated from trifluoromethanesulfonamide in the system (t-BuOCl+NaI) results in the formation of trifluoro-N-[2-phenyl-2-(trifluoromethylsulfonyl) aminoethyl]methanesulfonamide, 1-pheny1-2-iodo-ethanol, and 2,5-diphenyl-1,4-bis(trifluoromethyl sulfonyl)piperazine rather than the expected product of aziridination, 2-phenyl-1-(trifluoromethylsulfonyl) aziridine. The mechanism of the reaction is discussed.
What is the most appropriate sampling scheme to estimate event-based average throughfall? A satisfactory answer to this seemingly simple question has yet to be found, a failure which we attribute to previous efforts' dependence on empirical studies. Here we try to answer this question by simulating stochastic throughfall fields based on parameters for statistical models of large monitoring data sets. We subsequently sampled these fields with different sampling designs and variable sample supports. We evaluated the performance of a particular sampling scheme with respect to the uncertainty of possible estimated means of throughfall volumes. Even for a relative error limit of 20%, an impractically large number of small, funnel-type collectors would be required to estimate mean throughfall, particularly for small events. While stratification of the target area is not superior to simple random sampling, cluster random sampling involves the risk of being less efficient. A larger sample support, e.g., the use of trough-type collectors, considerably reduces the necessary sample sizes and eliminates the sensitivity of the mean to outliers. Since the gain in time associated with the manual handling of troughs versus funnels depends on the local precipitation regime, the employment of automatically recording clusters of long troughs emerges as the most promising sampling scheme. Even so, a relative error of less than 5% appears out of reach for throughfall under heterogeneous canopies. We therefore suspect a considerable uncertainty of input parameters for interception models derived from measured throughfall, in particular, for those requiring data of small throughfall events.
Propagation and chain-length averaged termination rate coefficients, k(p) and <k(t)>, for radical polymerizations of methacrylates carrying poly(ethylene glycol) (PEG) units are reported. kp derived from pulsed laser initiated polymerizations in bulk, in organic solvents, and in ionic liquids follows the methacrylate-type family behavior. Contrary, diffusion controlled k(t) values obtained from chemically initiated polymerizations with in-line FT- NIR monitoring of monomer conversion are strongly affected by the PEG units in the ester group. Compared to alkyl methacrylates <k(t)> is unexpectedly high. Moreover, <k(t)> of poly(ethylene glycol) ethyl ether methacrylate shows a significant reduction in k(t) already at 15% conversion, whereas dodecyl methacrylate <k(t)> is constant up to at least 70% conversion.
Understanding the functional dynamics of the mammalian brain is one of the central aims of modern neuroscience. Mathematical modeling and computational simulations of neural networks can help in this quest. In recent publications, a multilevel model has been presented to simulate the resting-state dynamics of the cortico-cortical connectivity of the mammalian brain. In the present work we investigate how much of the dynamical behavior of the multilevel model can be reproduced by a strongly simplified model. We find that replacing each cortical area by a single Rulkov map recreates the patterns of dynamical correlation of the multilevel model, while the outcome of other models and setups mainly depends on the local network properties, e. g. the input degree of each vertex. In general, we find that a simple simulation whose dynamics depends on the global topology of the whole network is far from trivial. A systematic analysis of different dynamical models and coupling setups is required.
The translation of genetic information according to the sequence of the mRNA template occurs with high accuracy and fidelity. Critical events in each single step of translation are selection of transfer RNA (tRNA), codon reading and tRNA-regeneration for a new cycle. We developed a model that accurately describes the dynamics of single elongation steps, thus providing a systematic insight into the sensitivity of the mRNA translation rate to dynamic environmental conditions. Alterations in the concentration of the aminoacylated tRNA can transiently stall the ribosomes during translation which results, as suggested by the model, in two outcomes: either stress-induced change in the tRNA availability triggers the premature termination of the translation and ribosomal dissociation, or extensive demand for one tRNA species results in a competition between frameshift to an aberrant open-reading frame and ribosomal drop-off. Using the bacterial Escherichia coli system, we experimentally draw parallels between these two possible mechanisms.
Saturn's rings host two known moons, Pan and Daphnis, which are massive enough to clear circumferential gaps in the ring around their orbits. Both moons create wake patterns at the gap edges by gravitational deflection of the ring material (Cuzzi, J.N., Scargle, J.D. [1985]. Astrophys. J. 292, 276-290; Showalter, MR., Cuzzi, J.N., Marouf, E.A., Esposito, LW. [1986]. Icarus 66, 297-323). New Cassini observations revealed that these wavy edges deviate from the sinusoidal waveform, which one would expect from a theory that assumes a circular orbit of the perturbing moon and neglects particle interactions. Resonant perturbations of the edges by moons outside the ring system, as well as an eccentric orbit of the embedded moon, may partly explain this behavior (Porco, CC., and 34 colleagues [2005]. Science 307, 1226-1236; Tiscareno, M.S., Burns, J.A., Hedman, MM., Spitale, J.N., Porco, CC., Murray, C.D., and the Cassini Imaging team [2005]. Bull. Am. Astron. Soc. 37, 767; Weiss, J.W., Porco, CC., Tiscareno, M.S., Burns, J.A., Dones, L [2005]. Bull. Am. Astron. Soc. 37, 767; Weiss, J.W., Porco, CC., Tiscareno, M.S. [2009]. Astron. J. 138, 272-286). Here we present an extended non-collisional streamline model which accounts for both effects. We describe the resulting variations of the density structure and the modification of the nonlinearity parameter q. Furthermore, an estimate is given for the applicability of the model. We use the streamwire model introduced by Stewart (Stewart, G.R. [1991]. Icarus 94, 436-450) to plot the perturbed ring density at the gap edges. We apply our model to the Keeler gap edges undulated by Daphnis and to a faint ringlet in the Encke gap close to the orbit of Pan. The modulations of the latter ringlet, induced by the perturbations of Pan (Burns, J.A., Hedman, M.M., Tiscareno, M.S., Nicholson, P.D., Streetman, B.J., Colwell, J.E., Showalter, M.R., Murray, C.D., Cuzzi, J.N., Porco, CC., and the Cassini ISS team [2005]. Bull. Am. Astron. Soc. 37, 766), can be well described by our analytical model. Our analysis yields a Hill radius of Pan of 17.5 km, which is 9% smaller than the value presented by Porco (Porco, CC., and 34 colleagues [2005]. Science 307, 1226- 1236), but fits well to the radial semi-axis of Pan of 17.4 km. This supports the idea that Pan has filled its Hill sphere with accreted material (Porco, C.C., Thomas, P.C., Weiss, J.W., Richardson, D.C. [2007]. Science 318, 1602-1607). A numerical solution of a streamline is used to estimate the parameters of the Daphnis-Keeler gap system, since the close proximity of the gap edge to the moon induces strong perturbations, not allowing an application of the analytic streamline model. We obtain a Hill radius of 5.1 km for Daphnis, an inner edge variation of 8 km, and an eccentricity for Daphnis of 1.5 x 10(-5). The latter two quantities deviate by a factor of two from values gained by direct observations (Jacobson, R.A., Spitale, J., Porco, C.C., Beurle, K., Cooper, N.J., Evans, M.W., Murray, C.D. [2008]. Astron. J. 135, 261-263; Tiscareno, M.S., Burns, J.A., Hedman, M.M., Spitale, J.N., Porco, C.C., Murray, C.D., and the Cassini Imaging team [2005]. Bull. Am. Astron. Soc. 37, 767), which might be attributed to the neglect of particle interactions and vertical motion in our model.
Business process management aims at capturing, understanding, and improving work in organizations. The central artifacts are process models, which serve different purposes. Detailed process models are used to analyze concrete working procedures, while high-level models show, for instance, handovers between departments. To provide different views on process models, business process model abstraction has emerged. While several approaches have been proposed, a number of abstraction use case that are both relevant for industry and scientifically challenging are yet to be addressed. In this paper we systematically develop, classify, and consolidate different use cases for business process model abstraction. The reported work is based on a study with BPM users in the health insurance sector and validated with a BPM consultancy company and a large BPM vendor. The identified fifteen abstraction use cases reflect the industry demand. The related work on business process model abstraction is evaluated against the use cases, which leads to a research agenda.
Der Einfluss der Dynamik auf die stratosphärische Ozonvariabilität über der Arktis im Frühwinter
(2010)
Der frühwinterliche Ozongehalt ist ein Indikator für den Ozongehalt im Spätwinter/Frühjahr. Jedoch weist dieser aufgrund von Absinkprozessen, chemisch bedingten Ozonabbau und Wellenaktivität von Jahr zu Jahr starke Schwankungen auf. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass diese Variabilität weitestgehend auf dynamische Prozesse während der Wirbelbildungsphase des arktischen Polarwirbels zurückgeht. Ferner wird der bisher noch ausstehende Zusammenhang zwischen dem früh- und spätwinterlichen Ozongehalt bezüglich Dynamik und Chemie aufgezeigt. Für die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der im Polarwirbel eingeschlossenen Luftmassenzusammensetzung und Ozonmenge wurden Beobachtungsdaten von Satellitenmessinstrumenten und Ozonsonden sowie Modellsimulationen des Lagrangschen Chemie/Transportmodells ATLAS verwandt. Die über die Fläche (45–75°N) und Zeit (August-November) gemittelte Vertikalkomponente des Eliassen-Palm-Flussvektors durch die 100hPa-Fläche zeigt eine Verbindung zwischen der frühwinterlichen wirbelinneren Luftmassenzusammensetzung und der Wirbelbildungsphase auf. Diese ist jedoch nur für die untere Stratosphäre gültig, da die Vertikalkomponente die sich innerhalb der Stratosphäre ändernden Wellenausbreitungsbedingungen nicht erfasst. Für eine verbesserte Höhendarstellung des Signals wurde eine neue integrale auf der Wellenamplitude und dem Charney-Drazin-Kriterium basierende Größe definiert. Diese neue Größe verbindet die Wellenaktivität während der Wirbelbildungsphase sowohl mit der Luftmassenzusammensetzung im Polarwirbel als auch mit der Ozonverteilung über die Breite. Eine verstärkte Wellenaktivität führt zu mehr Luft aus niedrigeren ozonreichen Breiten im Polarwirbel. Aber im Herbst und Frühwinter zerstören chemische Prozesse, die das Ozon ins Gleichgewicht bringen, die interannuale wirbelinnere Ozonvariablität, die durch dynamische Prozesse während der arktischen Polarwirbelbildungsphase hervorgerufen wird. Eine Analyse in Hinblick auf den Fortbestand einer dynamisch induzierten Ozonanomalie bis in den Mittwinter ermöglicht eine Abschätzung des Einflusses dieser dynamischen Prozesse auf den arktischen Ozongehalt. Zu diesem Zweck wurden für den Winter 1999–2000 Modellläufe mit dem Lagrangesche Chemie/Transportmodell ATLAS gerechnet, die detaillierte Informationen über den Erhalt der künstlichen Ozonvariabilität hinsichtlich Zeit, Höhe und Breite liefern. Zusammengefasst, besteht die dynamisch induzierte Ozonvariabilität während der Wirbelbildungsphase länger im Inneren als im Äußeren des Polarwirbels und verliert oberhalb von 750K potentieller Temperatur ihre signifikante Wirkung auf die mittwinterliche Ozonvariabilität. In darunterliegenden Höhenbereichen ist der Anteil an der ursprünglichen Störung groß, bis zu 90% auf der 450K. Innerhalb dieses Höhenbereiches üben die dynamischen Prozesse während der Wirbelbildungsphase einen entscheidenden Einfluss auf den Ozongehalt im Mittwinter aus.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Konzeption, Entwicklung und exemplarische Implementierung eines generischen Verfahrens zur Erfassung, Verarbeitung, Auswertung und kartographischen Visualisierung urbaner Strukturen im altweltlichen Trockengürtel mittels hochauflösender operationeller Fernerkundungsdaten. Das Verfahren wird am Beispiel der jemenitischen Hauptstadt Sanaa einer Vertreterin des Typus der Orientalischen Stadt angewandt und evaluiert. Das zu entwickelnde Verfahren soll auf Standardverfahren und Systemen der raumbezogenen Informationsverarbeitung basieren und in seinen wesentlichen Prozessschritten automatisiert werden können. Daten von hochauflösenden operationellen Fernerkundungssystemen (wie z.B. QuickBird, Ikonos u. a.) erlauben die Erkennung und Kartierung urbaner Objekte, wie Gebäude, Straßen und sogar Autos. Die mit ihnen erstellten Karten und den daraus gewonnenen Informationen können zur Erfassung von Urbanisierungsprozessen (Stadt- und Bevölkerungswachstum) herangezogen werden. Sie werden auch zur Generierung von 3D-Stadtmodellen genutzt. Diese dienen z.B. der Visualisierung für touristische Anwendungen, für die Stadtplanung, für Lärmanalysen oder für die Standortplanung von Mobilfunkantennen. Bei dem in dieser Arbeit erzeugten 3D-Visualisierung wurden jedoch keine Gebäudedetails erfasst. Entscheidend war vielmehr die Wiedergabe der Siedlungsstruktur, die im Vorhandensein und in der Anordnung der Gebäude liegt. In dieser Arbeit wurden Daten des Satellitensensors Quickbird von 2005 verwendet. Sie zeigen einen Ausschnitt der Stadt Sanaa in Jemen. Die Fernerkundungsdaten wurden durch andere Daten, u.a. auch Geländedaten, ergänzt und verifiziert. Das ausgearbeitete Verfahren besteht aus der Klassifikation der Satellitenbild-aufnahme, die u.a. pixelbezogen und für jede Klasse einzeln (pixelbezogene Klassifikation auf Klassenebene) durchgeführt wurde. Zusätzlich fand eine visuelle Interpretation der Satellitenbildaufnahme statt, bei der einzelne Flächen und die Straßen digitalisiert und die Objekte mit Symbolen gekennzeichnet wurden. Die aus beiden Verfahren erstellten Stadtkarten wurden zu einer fusioniert. Durch die Kombination der Ergebnisse werden die Vorteile beider Karten in einer vereint und ihre jeweiligen Schwächen beseitigt bzw. minimiert. Die digitale Erfassung der Konturlinien auf der Orthophotomap von Sanaa erlaubte die Erstellung eines Digitalen Geländemodells, das der dreidimensionalen Darstellung des Altstadtbereichs von Sanaa diente. Die 3D-Visualisierung wurde sowohl von den pixelbezogenen Klassifikationsergebnissen auf Klassenebene als auch von der digitalen Erfassung der Objekte erstellt. Die Ergebnisse beider Visualisierungen wurden im Anschluss in einer Stadtkarte vereint. Bei allen Klassifikationsverfahren wurden die asphaltierten Straßen, die Vegetation und einzeln stehende Gebäude sehr gut erfasst. Die Klassifikation der Altstadt gestaltete sich aufgrund der dort für die Klassifikation herrschenden ungünstigen Bedingungen am problematischsten. Die insgesamt besten Ergebnisse mit den höchsten Genauigkeitswerten wurden bei der pixelbezogenen Klassifikation auf Klassenebene erzielt. Dadurch, dass jede Klasse einzeln klassifiziert wurde, konnte die zu einer Klasse gehörende Fläche besser erfasst und nachbearbeitet werden. Die Datenmenge wurde reduziert, die Bearbeitungszeit somit kürzer und die Speicherkapazität geringer. Die Auswertung bzw. visuelle Validierung der pixel-bezogenen Klassifikationsergebnisse auf Klassenebene mit dem Originalsatelliten-bild gestaltete sich einfacher und erfolgte genauer als bei den anderen durch-geführten Klassifikationsverfahren. Außerdem war es durch die alleinige Erfassung der Klasse Gebäude möglich, eine 3D-Visualisierung zu erzeugen. Bei einem Vergleich der erstellten Stadtkarten ergibt sich, dass die durch die visuelle Interpretation erstellte Karte mehr Informationen enthält. Die von den pixelbezogenen Klassifikationsergebnissen auf Klassenebene erstellte Karte ist aber weniger arbeits- und zeitaufwendig zu erzeugen. Zudem arbeitet sie die Struktur einer orientalischen Stadt mit den wesentlichen Merkmalen besser heraus. Durch die auf Basis der 2D-Stadtkarten erstellte 3D-Visualisierung wird ein anderer räumlicher Eindruck vermittelt und bestimmte Elemente einer orientalischen Stadt deutlich gemacht. Dazu zählen die sich in der Altstadt befindenden Sackgassen und die ehemalige Stadtmauer. Auch die für Sanaa typischen Hochhäuser werden in der 3D-Visualisierung erkannt. Insgesamt wurde in der Arbeit ein generisches Verfahren entwickelt, dass mit geringen Modifikationen auch auf andere städtische Räume des Typus orientalische Stadt angewendet werden kann.
The programmable network envisioned in the 1990s within standardization and research for the Intelligent Network is currently coming into reality using IPbased Next Generation Networks (NGN) and applying Service-Oriented Architecture (SOA) principles for service creation, execution, and hosting. SOA is the foundation for both next-generation telecommunications and middleware architectures, which are rapidly converging on top of commodity transport services. Services such as triple/quadruple play, multimedia messaging, and presence are enabled by the emerging service-oriented IPMultimedia Subsystem (IMS), and allow telecommunications service providers to maintain, if not improve, their position in the marketplace. SOA becomes the de facto standard in next-generation middleware systems as the system model of choice to interconnect service consumers and providers within and between enterprises. We leverage previous research activities in overlay networking technologies along with recent advances in network abstraction, service exposure, and service creation to develop a paradigm for a service environment providing converged Internet and Telecommunications services that we call Service Broker. Such a Service Broker provides mechanisms to combine and mediate between different service paradigms from the two domains Internet/WWW and telecommunications. Furthermore, it enables the composition of services across these domains and is capable of defining and applying temporal constraints during creation and execution time. By adding network-awareness into the service fabric, such a Service Broker may also act as a next generation network-to-service element allowing the composition of crossdomain and cross-layer network and service resources. The contribution of this research is threefold: first, we analyze and classify principles and technologies from Information Technologies (IT) and telecommunications to identify and discuss issues allowing cross-domain composition in a converging service layer. Second, we discuss service composition methods allowing the creation of converged services on an abstract level; in particular, we present a formalized method for model-checking of such compositions. Finally, we propose a Service Broker architecture converging Internet and Telecom services. This environment enables cross-domain feature interaction in services through formalized obligation policies acting as constraints during service discovery, creation, and execution time.
Der SC Motor/FC Carl Zeiss Jena war seit Ende der 50-er Jahre bis in die 80-er Jahre hinein ein vom DFV der DDR und vom DTSB immer wieder benannter und bestätigter Schwerpunktclub innerhalb der sogenannten zivilen Clubs. Der SC Turbine/FC Rot-Weiß Erfurt konnte diesen Status innerhalb des Fußballverbands dagegen nie erreichen. Die zentrale Frage dieser Dissertation nach den spezifischen Bedingungsgefügen des zivilen Schwerpunktclubs FC Carl Zeiss Jena (und Vorgänger) und des zivilen Nichtschwerpunktclubs FC Rot-Weiß Erfurt (und Vorgänger) im DDR-Fußballsystem ergab sich aus dieser unterschiedlichen Privilegierung und den ungleichen Erfolgsbilanzen dieser beiden Clubs. Die Hypothese der komparativ angelegten Fallstudie vermutete einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen diesen deutlich sichtbaren Erfolgsunterschieden der beiden Mannschaften in der DDR und den erfolgten Schwerpunktfestlegungen. Zusätzlich konnte vermutet werden, dass ein beträchtlicher Anteil an den Jenaer Erfolgen auf die besonders starke Unterstützung des wirtschaftlich mächtigen VEB Carl Zeiss Jena zurückzuführen war. Um diesen Zusammenhängen nachzugehen, fragte der Autor nach den konkreten Bevorzugungen des Jenaer Schwerpunktclubs und den Benachteiligungen des Erfurter Nichtschwerpunktclubs und nach den spezifischen Bedingungen und Handlungsspielräumen der beiden Thüringer Mannschaften in der DDR. Daraus ergaben sich eine Reihe von detaillierten, auf einen Vergleich der verschiedenen Bedingungen in Erfurt und in Jena hin orientierte, Fragen, welche in der vorliegenden Untersuchung detailliert beantwortet werden: Wie sah die besondere Förderung des DFV bzw. des DTSB für einen Schwerpunktclub wie Jena überhaupt aus? Wer nahm Einfluss auf die Clubs, von wem waren diese abhängig, wer förderte sie durch welche Leistungen? Wie wurden diese Beschlüsse vor Ort umgesetzt? Wer waren die Trägerbetriebe und in welchem Maße und wodurch engagierten sich diese für den Fußball in Erfurt und Jena? Wie kamen die häufigen Wechsel der besten Spieler Erfurts nach Jena zustande? Warum war die Richtung dieser Wechsel insgesamt einseitig in Richtung Jena? Welche finanziellen, materiellen und sozialen Bedingungen konnten den Spielern in Jena und Erfurt geboten werden? Die vorliegenden Ergebnisse dieser erstmals für die zivilen Clubs auf der Mikroperspektive angelegten systematischen Untersuchung bestätigen das bereits von Hans Joachim Teichler als grundlegend für den DDR-Fußball beschriebene Konfliktmuster des „Fußball-Lokalpatriotismus versus Parteiräson“. Eigenmächtige Handlungen vieler Betriebsleiter und zahlreicher Partei- und Gewerkschaftsfunktionäre in den Trägerbetrieben konnten beispielsweise in Erfurt bei der eigenmächtigen Erhöhung der Aufnahmezahlen von Fußballern an die KJS Erfurt oder in Jena bei der Anstellung der Fußballer im Zeisswerk nachgewiesen werden. Das am sowjetischen Vorbild orientierte Sportsystem der DDR mit seinen engen Bindungen an die Trägerbetriebe provozierte geradezu verdeckte Zuwendungen der Betriebe, die über die Clubs an die Spieler weitergereicht wurden. Für die zentralen Instanzen des DDR-Fußballs war das ein Dauerproblem, weil sich damit ein Großteil der Vorgänge vor Ort der Steuerung entzog. Wie in der vorliegenden Arbeit beschrieben wird, war genau dies jedoch der Schlüssel für den Erfolg des SC Motor/FC Carl Zeiss Jena vom Ende der 50-er bis in den Anfang der 80-er Jahre bzw. für den vergleichsweisen Misserfolg des SC Turbine/FC Rot-Weiß Erfurt im gleichen Zeitraum. Dass letztlich die finanziellen, materiellen und sozialen Möglichkeiten die entscheidende Gründe für die Spieler waren, zu einem anderen Club oder einer BSG zu wechseln, mithin demnach Marktmechanismen, und hier in erster Linie der Grund für die Stärke des SC Motor/FC Carl Zeiss Jena zu suchen ist, ist eine zentrale Erkenntnis dieser Arbeit.
Crustal deformation can be the result of volcanic and tectonic activity such as fault dislocation and magma intrusion. The crustal deformation may precede and/or succeed the earthquake occurrence and eruption. Mitigating the associated hazard, continuous monitoring of the crustal deformation accordingly has become an important task for geo-observatories and fast response systems. Due to highly non-linear behavior of the crustal deformation fields in time and space, which are not always measurable using conventional geodetic methods (e.g., Leveling), innovative techniques of monitoring and analysis are required. In this thesis I describe novel methods to improve the ability for precise and accurate mapping the spatiotemporal surface deformation field using multi acquisitions of satellite radar data. Furthermore, to better understand the source of such spatiotemporal deformation fields, I present novel static and time dependent model inversion approaches. Almost any interferograms include areas where the signal decorrelates and is distorted by atmospheric delay. In this thesis I detail new analysis methods to reduce the limitations of conventional InSAR, by combining the benefits of advanced InSAR methods such as the permanent scatterer InSAR (PSI) and the small baseline subsets (SBAS) with a wavelet based data filtering scheme. This novel InSAR time series methodology is applied, for instance, to monitor the non-linear deformation processes at Hawaii Island. The radar phase change at Hawaii is found to be due to intrusions, eruptions, earthquakes and flank movement processes and superimposed by significant environmental artifacts (e.g., atmospheric). The deformation field, I obtained using the new InSAR analysis method, is in good agreement with continuous GPS data. This provides an accurate spatiotemporal deformation field at Hawaii, which allows time dependent source modeling. Conventional source modeling methods usually deal with static deformation field, while retrieving the dynamics of the source requires more sophisticated time dependent optimization approaches. This problem I address by combining Monte Carlo based optimization approaches with a Kalman Filter, which provides the model parameters of the deformation source consistent in time. I found there are numerous deformation sources at Hawaii Island which are spatiotemporally interacting, such as volcano inflation is associated to changes in the rifting behavior, and temporally linked to silent earthquakes. I applied these new methods to other tectonic and volcanic terrains, most of which revealing the importance of associated or coupled deformation sources. The findings are 1) the relation between deep and shallow hydrothermal and magmatic sources underneath the Campi Flegrei volcano, 2) gravity-driven deformation at Damavand volcano, 3) fault interaction associated with the 2010 Haiti earthquake, 4) independent block wise flank motion at the Hilina Fault system, Kilauea, and 5) interaction between salt diapir and the 2005 Qeshm earthquake in southern Iran. This thesis, written in cumulative form including 9 manuscripts published or under review in peer reviewed journals, improves the techniques for InSAR time series analysis and source modeling and shows the mutual dependence between adjacent deformation sources. These findings allow more realistic estimation of the hazard associated with complex volcanic and tectonic systems.
Die automatische Informationsextraktion (IE) aus unstrukturierten Texten ermöglicht völlig neue Wege, auf relevante Informationen zuzugreifen und deren Inhalte zu analysieren, die weit über bisherige Verfahren zur Stichwort-basierten Dokumentsuche hinausgehen. Die Entwicklung von Programmen zur Extraktion von maschinenlesbaren Daten aus Texten erfordert jedoch nach wie vor die Entwicklung von domänenspezifischen Extraktionsprogrammen. Insbesondere im Bereich der Enterprise Search (der Informationssuche im Unternehmensumfeld), in dem eine große Menge von heterogenen Dokumenttypen existiert, ist es oft notwendig ad-hoc Programm-module zur Extraktion von geschäftsrelevanten Entitäten zu entwickeln, die mit generischen Modulen in monolithischen IE-Systemen kombiniert werden. Dieser Umstand ist insbesondere kritisch, da potentiell für jeden einzelnen Anwendungsfall ein von Grund auf neues IE-System entwickelt werden muss. Die vorliegende Dissertation untersucht die effiziente Entwicklung und Ausführung von IE-Systemen im Kontext der Enterprise Search und effektive Methoden zur Ausnutzung bekannter strukturierter Daten im Unternehmenskontext für die Extraktion und Identifikation von geschäftsrelevanten Entitäten in Doku-menten. Grundlage der Arbeit ist eine neuartige Plattform zur Komposition von IE-Systemen auf Basis der Beschreibung des Datenflusses zwischen generischen und anwendungsspezifischen IE-Modulen. Die Plattform unterstützt insbesondere die Entwicklung und Wiederverwendung von generischen IE-Modulen und zeichnet sich durch eine höhere Flexibilität und Ausdrucksmächtigkeit im Vergleich zu vorherigen Methoden aus. Ein in der Dissertation entwickeltes Verfahren zur Dokumentverarbeitung interpretiert den Daten-austausch zwischen IE-Modulen als Datenströme und ermöglicht damit eine weitgehende Parallelisierung von einzelnen Modulen. Die autonome Ausführung der Module führt zu einer wesentlichen Beschleu-nigung der Verarbeitung von Einzeldokumenten und verbesserten Antwortzeiten, z. B. für Extraktions-dienste. Bisherige Ansätze untersuchen lediglich die Steigerung des durchschnittlichen Dokumenten-durchsatzes durch verteilte Ausführung von Instanzen eines IE-Systems. Die Informationsextraktion im Kontext der Enterprise Search unterscheidet sich z. B. von der Extraktion aus dem World Wide Web dadurch, dass in der Regel strukturierte Referenzdaten z. B. in Form von Unternehmensdatenbanken oder Terminologien zur Verfügung stehen, die oft auch die Beziehungen von Entitäten beschreiben. Entitäten im Unternehmensumfeld haben weiterhin bestimmte Charakteristiken: Eine Klasse von relevanten Entitäten folgt bestimmten Bildungsvorschriften, die nicht immer bekannt sind, auf die aber mit Hilfe von bekannten Beispielentitäten geschlossen werden kann, so dass unbekannte Entitäten extrahiert werden können. Die Bezeichner der anderen Klasse von Entitäten haben eher umschreibenden Charakter. Die korrespondierenden Umschreibungen in Texten können variieren, wodurch eine Identifikation derartiger Entitäten oft erschwert wird. Zur effizienteren Entwicklung von IE-Systemen wird in der Dissertation ein Verfahren untersucht, das alleine anhand von Beispielentitäten effektive Reguläre Ausdrücke zur Extraktion von unbekannten Entitäten erlernt und damit den manuellen Aufwand in derartigen Anwendungsfällen minimiert. Verschiedene Generalisierungs- und Spezialisierungsheuristiken erkennen Muster auf verschiedenen Abstraktionsebenen und schaffen dadurch einen Ausgleich zwischen Genauigkeit und Vollständigkeit bei der Extraktion. Bekannte Regellernverfahren im Bereich der Informationsextraktion unterstützen die beschriebenen Problemstellungen nicht, sondern benötigen einen (annotierten) Dokumentenkorpus. Eine Methode zur Identifikation von Entitäten, die durch Graph-strukturierte Referenzdaten vordefiniert sind, wird als dritter Schwerpunkt untersucht. Es werden Verfahren konzipiert, welche über einen exakten Zeichenkettenvergleich zwischen Text und Referenzdatensatz hinausgehen und Teilübereinstimmungen und Beziehungen zwischen Entitäten zur Identifikation und Disambiguierung heranziehen. Das in der Arbeit vorgestellte Verfahren ist bisherigen Ansätzen hinsichtlich der Genauigkeit und Vollständigkeit bei der Identifikation überlegen.
Die Qualität von Nutzpflanzen ist von zahlreichen Einflussfaktoren wie beispielsweise Lagerbedingungen und Sorteneigenschaften abhängig. Um Qualitätsmängel zu minimieren und Absatzchancen von Nutzpflanzen zu steigern sind umfangreiche Analysen hinsichtlich ihrer stofflichen Zusammensetzung notwendig. Chromatographische Techniken gekoppelt an ein Massenspektrometer und die Kernspinresonanzspektroskopie wurden dafür bislang verwendet. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Gaschromatograph an ein Flugzeitmassenspektrometer (GC-TOF-MS) gekoppelt, um physiologische Prozesse bzw. Eigenschaften (die Schwarzfleckigkeit, die Chipsbräunung, das Physiologische Alter und die Keimhemmung) von Nutzpflanzen aufzuklären. Als Pflanzenmodell wurde dafür die Kartoffelknolle verwendet. Dazu wurden neue analytische Lösungsansätze entwickelt, die eine zielgerichtete Auswertung einer Vielzahl von Proben, die Etablierung einer umfangreichen Referenzspektrenbibliothek und die sichere Archivierung aller experimentellen Daten umfassen. Das Verfahren der Probenvorbereitung wurde soweit modifiziert, dass gering konzentrierte Substanzen mittels GC-TOF-MS analysiert werden können. Dadurch wurde das durch die Probenvorbereitung limitierte Substanzspektrum erweitert. Anhand dieser Lösungsansätze wurden physiologisch relevante Stoffwechselprodukte identifiziert, welche indikativ (klassifizierend) bzw. prädiktiv (vorhersagend) für die physiologischen Prozesse sind. Für die Schwarzfleckigkeitsneigung und die Chipseignung wurde jeweils ein biochemisches Modell zur Vorhersage dieser Prozesse aufgestellt und auf eine Züchtungspopulation übertragen. Ferner wurden für die Schwarzfleckigkeit Stoffwechselprodukte des Respirationsstoffwechsels identifiziert sowie Aminosäuren, Glycerollipide und Phenylpropanoide für das Physiologische Alter als relevant erachtet. Das physiologische Altern konnte durch die Anwendung höherer Temperaturen beschleunigt werden. Durch Anwendung von Keimhemmern (Kümmelöl, Chlorpropham) wurde eine Verzögerung des physiologischen Alterns beobachtet. Die Applikation von Kümmelöl erwies sich dabei als besonders vorteilhaft. Kümmelöl behandelte Knollen wiesen im Vergleich zu unbehandelten Knollen nur Veränderungen im Aminosäure-, Zucker- und Sekundärstoffwechsel auf. Chlorpropham behandelte Knollen wiesen einen ähnlichen Stoffwechsel wie die unbehandelten Knollen auf. Für die bislang noch nicht identifizierten Stoffwechselprodukte wurden im Rahmen dieser Arbeit das Verfahren der „gezielten An-/Abreicherung“, der „gepaarten NMR/GC-TOF-MS Analyse“ und das „Entscheidungsbaumverfahren“ entwickelt. Diese ermöglichen eine Klassifizierung von GC-MS Signalen im Hinblick auf ihre chemische Funktionalität. Das Verfahren der gekoppelten NMR/GC-TOF-MS Analyse erwies sich dabei als besonders erfolgversprechend, da es eine Aufklärung bislang unbekannter gaschromatographischer Signale ermöglicht. In der vorliegenden Arbeit wurden neue Stoffwechselprodukte in der Kartoffelknolle identifiziert, wodurch ein wertvoller Beitrag zur Analytik der Metabolomik geleistet wurde.
Die Gasversorgung Europas
(2010)
Die Abhängigkeit der EU von Russlands Gaslieferungen sowie die Zuverlässigkeit des Transitlandes Ukraine ist hochgradig umstritten. Für den Politikwissenschaftler Jacopo Pepe, zeigen sich dabei jedoch keine existentiellen Bedrohungen für die Versorgungssicherheit Europas, sondern konstruierte Diskurse. Er argumentiert, dass es sich hier nicht um geopolitisches sondern um ein ökonomisches Problem handelt. Dieses wurzelt in dem ukrainisch-russisch Gasgeschäft der 1990er Jahre. Geopolitische Fragen und belastete politischen Beziehungen haben die Krise zugespitzt und die russische Reaktion verschärft. Erst so konnte das Umfeld für einen „Securitization“ Diskurs entstehen, der mit geostrategischen Zielen der USA übereinstimmt. Die Lösung muss sowohl (geo)ökonomisch als auch geopolitisch erfolgen: Geoökonomisch, durch die Gründung eines europäisch-russisch-ukrainischen Konsortium für die Verwaltung des International Transport System der Ukraine; geopolitisch durch eine kooperative Neuvermessung des Verhältnisses der EU mit Russland. Nur dadurch kann ein erneutes Scheitern der Gasversorgung Europas verhindert werden.
Mit Seitenkettenpolystyrenen wurde ein neues Synthesekonzept für phosphoreszente polymere LED-Materialien aufgestellt und experimentell verifiziert. Zunächst erfolgten auf Grundlage strukturell einfacher Verbindungen Untersuchungen zum Einfluss von Spacern zwischen aktiven Seitengruppen und dem Polystyrenrückgrat. Es wurden Synthesemethoden für die Monomere etabliert, durch die aktive Elemente - Elektronen- und Lochleiter - mit und ohne diesen Spacer zugänglich sind. Durch Kombination dieser Monomere waren unter Hinzunahme von polymerisierbaren Iridium-Komplexen in unterschiedlicher Emissionswellenlänge statistische Terpolymere darstellbar. Es wurde gezeigt, dass die Realisierung bestimmter Verhältnisse zwischen Loch-, Elektronenleiter und Triplettemitter in ausreichender Molmasse möglich ist. Die Glasstufen der Polymere zeigten eine deutliche Strukturabhängigkeit. Auf die Lage der Grenzorbitale übten die Spacer nahezu keinen Einfluss aus. Die unterschiedlichen Makromoleküle kamen in polymeren Licht emittierenden Dioden (PLEDs) zum Einsatz, wobei ein deutlicher Einfluss der Spacereinheiten auf die Leistungscharakteristik der PLEDs festzustellen war: Sowohl Effizienz, Leuchtdichte wie auch Stromdichte waren durch den Einsatz der kompakten Makromoleküle ohne Spacer deutlich höher. Diese Beobachtungen begründeten sich hauptsächlich in der Verwendung der aliphatischen Spacer, die den Anteil im Polymer erhöhten, der keine Konjugation und damit elektrisch isolierende Eigenschaften besaß. Diese Schlussfolgerungen waren mit allen drei realisierten Emissionsfarben grün, rot und blau verifizierbar. Die besten Messergebnisse erzielte eine PLED aus einem grün emittierenden und spacerlosen Terpolymer mit einer Stromeffizienz von etwa 28 cd A-1 (bei 6 V) und einer Leuchtdichte von 3200 cd m-2 (bei 8 V). Ausgehend von obigen Ergebnissen konnten neue Matrixmaterialien aus dem Bereich verdampfbarer Moleküle geringer Molmasse in das Polystyrenseitenkettenkonzept integriert werden. Es wurden Strukturvariationen sowohl von loch- wie auch von elektronenleitenden Verbindungen als Homopolymere dargestellt und als molekular dotierte Systeme in PLEDs untersucht. Sieben verschiedene lochleitende Polymere mit Triarylamin-Grundkörper und drei elektronendefizitäre Polymere auf der Basis von Phenylbenzimidazol konnten erfolgreich in den Polymeransatz integriert werden. Spektroskopische und elektrochemische Untersuchungen zeigten kaum eine Veränderung der Charakteristika zwischen verdampfbaren Molekülen und den dargestellten Makromolekülen. Diese ladungstransportierenden Makro-moleküle wurden als polymere Matrizes molekular dotiert und lösungsbasiert zu Einschicht-PLEDs verarbeitet. Als aussichtsreichstes Lochleiterpolymer dieser Reihe, mit einer Strom-effizenz von etwa 33 cd A-1 (bei 8 V) und einer Leuchtdichte von 6700 cd m-2 (bei 10 V), stellte sich ein Triarylaminderivat mit Carbazolsubstituenten heraus. Als geeignetstes Matrixmaterial für die Elektronenleitung wurde ein meta-verknüpftes Di-Phenylbenzimidazol ausfindig gemacht, das in der PLED eine Stromeffizienz von etwa 20 cd A-1 (bei 8 V) und eine Leuchtdichte von 7100 cd m-2 (bei 10 V) erzielte. Anschließend wurden die geeignetsten Monomere zu Copolymeren kombiniert: Die lochleitende Einheit bildete ein carbazolylsubstituiertes Triarylamin und die elektronen-leitende Einheit war ein disubstituiertes Phenylbenzimidazol. Dieses Copolymer diente im Folgenden dazu, PLEDs zu realisieren und die Leistungsdaten mit denen eines Homopolymer-blends zu vergleichen, wobei der Blend die bessere Leistungscharakteristik zeigte. Mit dem Homopolymerblend waren Bauteileffizienzen von annähernd 30 cd A-1 (bei 10 V) und Leuchtdichten von 6800 cd m-2 neben einer Verringerung der Einsatzspannung realisierbar. Für die abschließende Darstellung bipolarer Blockcopolymere wurde auf die Nitroxid-vermittelte Polymerisation zurückgegriffen. Mit dieser Technik waren kontrollierte radikalische Polymersiationen mit ausgewählten Monomeren in unterschiedlichen Block-längen durchführbar. Diese Blockcopolymere kamen als molekular dotierte Matrizes in phosphoreszenten grün emittierenden PLEDs zum Einsatz. Die Bauteile wurden sowohl mit statistischen Copolymeren, wie auch mit Homopolymerblends in gleicher Zusammensetzung aber unterschiedlichem Polymerisationsgrad hinsichtlich der Leistungscharakteristik verglichen. Kernaussage dieser Untersuchungen ist, dass hochmolekulare Systeme eine bessere Leistungscharakteristik aufweisen als niedermolekulare Matrizes. Über Rasterkraft-mikroskopie konnte eine Phasenseparation in einem Größenbereich von etwa 10 nm für den hochmolekularen Homopolymerblend nachgewiesen werden. Für die Blockcopolymere war es nicht möglich eine Phasenseparation zu beobachten, was vorwiegend auf deren zu geringe Blocklänge zurückgeführt wurde.