Extreme weather events are likely to occur more often under climate change and the resulting effects on ecosystems could lead to a further acceleration of climate change. But not all extreme weather events lead to extreme ecosystem response. Here, we focus on hazardous ecosystem behaviour and identify coinciding weather conditions. We use a simple probabilistic risk assessment based on time series of ecosystem behaviour and climate conditions. Given the risk assessment terminology, vulnerability and risk for the previously defined hazard are estimated on the basis of observed hazardous ecosystem behaviour. We apply this approach to extreme responses of terrestrial ecosystems to drought, defining the hazard as a negative net biome productivity over a 12-month period. We show an application for two selected sites using data for 1981-2010 and then apply the method to the pan-European scale for the same period, based on numerical modelling results (LPJmL for ecosystem behaviour; ERA-Interim data for climate). Our site-specific results demonstrate the applicability of the proposed method, using the SPEI to describe the climate condition. The site in Spain provides an example of vulnerability to drought because the expected value of the SPEI is 0.4 lower for hazardous than for non-hazardous ecosystem behaviour. In northern Germany, on the contrary, the site is not vulnerable to drought because the SPEI expectation values imply wetter conditions in the hazard case than in the non-hazard case. At the pan-European scale, ecosystem vulnerability to drought is calculated in the Mediterranean and temperate region, whereas Scandinavian ecosystems are vulnerable under conditions without water shortages. These first model- based applications indicate the conceptual advantages of the proposed method by focusing on the identification of critical weather conditions for which we observe hazardous ecosystem behaviour in the analysed data set. Application of the method to empirical time series and to future climate would be important next steps to test the approach.

Graphitic carbon nitride, g-C₃N₄, is a promising organic photo-catalyst for a variety of redox reactions. In order to improve its efficiency in a systematic manner, however, a fundamental understanding of the microscopic interaction between catalyst, reactants and products is crucial. Here we present a systematic study of water adsorption on g-C₃N₄ by means of density functional theory and the density functional based tight-binding method as a prerequisite for understanding photocatalytic water splitting. We then analyze this prototypical redox reaction on the basis of a thermodynamic model providing an estimate of the overpotential for both water oxidation and H⁺ reduction. While the latter is found to occur readily upon irradiation with visible light, we derive a prohibitive overpotential of 1.56 eV for the water oxidation half reaction, comparing well with the experimental finding that in contrast to H₂ production O₂ evolution is only possible in the presence of oxidation cocatalysts.

Ein Spezialgebiet der modernen Mikroelektronik ist die Miniaturisierung und Entwicklung von neuen nanostrukturierten und Komposit-Materialen aus 3d-Metallen. Durch geeignete Zusammensetzungen können diese sowohl mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivfeldstärke als mit besserer Oxidationsbeständigkeit im Vergleich zu den reinen Elementen erzielt werden. In der vorliegenden Arbeit werden neue Methoden für die Herstellung von bimetallischen kolloidalen Nanopartikeln vor allem mit einer Kern-Hülle-Struktur (Kern@Hülle) präsentiert. Bei der überwiegenden Zahl der vorgestellten Reaktionen handelt es sich um die thermische Zersetzung von metallorganischen Verbindungen wie Kobaltcarbonyl, Palladium- und Platinacetylacetonate oder die chemische Reduktion von Metallsalze mit langkettigem Alkohol in organischem Lösungsmittel. Daneben sind auch Kombinationen aus diesen beiden Verfahren beschrieben. Es wurden Kolloide aus einem reinen Edelmetall (Pt, Pd, Ag) in einem organischen Lösungsmittel synthetisiert und daraus neue, bisher in dieser Form nicht bekannte Ag@Co-, Pt@Co-, Pd@Co- und Pt@Pd@Co-Nanopartikel gewonnen. Der Kobaltgehalt der Ag@Co-, Teilchen konnte im Bereich von 5 bis 73 At. % beliebig eingestellt werden. Der mittlere Durchmesser der Ag@Co-Partikel wurde von 5 nm bis 15 nm variiert. Bei der Herstellung von Pt@Co-Teilchen wurde eine unterschiedlich dicke Kobalt-Hülle von ca. 1,0 bis 2,5 nm erzielt. Im Fall des Palladiums wurden sowohl monodispere als auch polydisperse Pd-Nanopartikel mit einer maximal 1,7-2,0nm dicken Kobalthülle synthetisiert. Ein großer Teil dieser Arbeit befasst sich mit den magnetischen Eigenschaften der kolloidalen Teilchen, wobei die SQUID-Magnetometrie und Röntgenzirkulardichroismus (XMCD) dafür eingesetzt wurden. Weil magnetische Messungen alleine nur indirekte Schlüsse über die untersuchten Systeme erlauben, wurde dabei besonderer Wert auf die möglichst genaue strukturelle Charakterisierung der Proben mittels moderner Untersuchungsmethoden gelegt. Röntgendiffraktometrie (XRD), Röntgenabsorptionsfeinstruktur- (EXAFS) und UV-Vis-Spektroskopie sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) in Kombination mit Elektronen Energieverlustspektroskopie (EELS) und energiedispersive Röntgenfluoreszensanalyse (EDX) wurden verwendet.