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Institut
Umweltbericht 2013–2014
(2015)
Aus dem Inhalt:
Vorwort
Umweltforschung
Umweltthemen in Lehre und Weiterbildung
Studienprogramme mit Umweltbezug und Lehrveranstaltungen
Umweltbezogene Weiterbildung für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Betrieb und Verwaltung
Gebäudebewirtschaftung, Energie- und Medienverbrauch
Flächenverbrauch & Schutz der biologischen Vielfalt
Papier- und Tonerverbrauch
Entsorgung und Sicherheitswesen
Ausblick
Im Graduiertenkolleg NatRiskChange der Universität Potsdam und anderen Forschungseinrichtungen werden beobachtete sowie zukünftig mögliche Veränderungen von Naturgefahren untersucht. Teil des strukturierten Doktorandenprogramms sind sogenannte Task-Force-Einsätze, bei denen die Promovierende zeitlich begrenzt ein aktuelles Ereignis auswerten. Im Zuge dieser Aktivität wurde die Sturzflut vom 29.05.2016 in Braunsbach (Baden-Württemberg) untersucht.
In diesem Bericht werden erste Auswertungen zur Einordnung der Niederschläge, zu den hydrologischen und geomorphologischen Prozessen im Einzugsgebiet des Orlacher Bachs sowie zu den verursachten Schäden beleuchtet.
Die Region war Zentrum extremer Regenfälle in der Größenordnung von 100 mm innerhalb von 2 Stunden. Das 6 km² kleine Einzugsgebiet hat eine sehr schnelle Reaktionszeit, zumal bei vorgesättigtem Boden. Im steilen Bachtal haben mehrere kleinere und größere Hangrutschungen über 8000 m³ Geröll, Schutt und Schwemmholz in das Gewässer eingetragen und möglicherweise kurzzeitige Aufstauungen und Durchbrüche verursacht. Neben den großen Wassermengen mit einer Abflussspitze in einer Größenordnung von 100 m³/s hat gerade die Geschiebefracht zu großen Schäden an den Gebäuden entlang des Bachlaufs in Braunsbach geführt.
The present work will introduce a Finite State Machine (FSM) that processes any Collatz Sequence; further, we will endeavor to investigate its behavior in relationship to transformations of a special infinite input. Moreover, we will prove that the machine’s word transformation is equivalent to the standard Collatz number transformation and subsequently discuss the possibilities for use of this approach at solving similar problems. The benefit of this approach is that the investigation of the word transformation performed by the Finite State Machine is less complicated than the traditional number-theoretical transformation.
The present work will introduce a Finite State Machine (FSM) that processes any Collatz Sequence; further, we will endeavor to investigate its behavior in relationship to transformations of a special infinite input. Moreover, we will prove that the machine’s word transformation is equivalent to the standard Collatz number transformation and subsequently discuss the possibilities for use of this approach at solving similar problems. The benefit of this approach is that the investigation of the word transformation performed by the Finite State Machine is less complicated than the traditional number-theoretical transformation.
Umweltbericht 2015–2017
(2018)
Weltweit verursachen Städte etwa 70 % der Treibhausgasemissionen und sind daher wichtige Akteure im Klimaschutz bzw. eine wichtige Zielgruppe von Klimapolitiken. Gleichzeitig sind Städte besonders stark von möglichen Auswirkungen des Klimawandels betroffen: Insbesondere extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen oder Starkregenereignisse mit Überflutungen verursachen in Städten hohe Sachschäden und wirken sich negativ auf die Gesundheit der städtischen Bevölkerung aus. Daher verfolgt das Projekt ExTrass das Ziel, die städtische Resilienz gegenüber extremen Wetterereignissen in enger Zusammenarbeit mit Stadtverwaltungen, Strukturen des Bevölkerungsschutzes und der Zivilgesellschaft zu stärken. Im Fokus stehen dabei (kreisfreie) Groß- und Mittelstädte mit 50.000 bis 500.000 Einwohnern, insbesondere die Fallstudienstädte Potsdam, Remscheid und Würzburg.
Der vorliegende Bericht beinhaltet die Ergebnisse der 14-monatigen Definitionsphase von ExTrass, in der vor allem die Abstimmung eines Arbeitsprogramms im Mittelpunkt stand, das in einem nachfolgenden dreijährigen Forschungsprojekt (F+E-Phase) gemeinsam von Wissenschaft und Praxispartnern umgesetzt werden soll. Begleitend wurde eine Bestandsaufnahme von Klimaanpassungs- und Klimaschutzstrategien/-plänen in 99 deutschen Groß- und Mittelstädten vorgenommen. Zudem wurden für Potsdam und Würzburg Pfadanalysen für die Klimapolitik durchgeführt. Darin wird insbesondere die Bedeutung von Schlüsselakteuren deutlich. Weiterhin wurden im Rahmen von Stakeholder-Workshops Anpassungsherausforderungen und aktuelle Handlungsbedarfe in den Fallstudienstädten identifiziert und Lösungsansätze erarbeitet, die in der F+E-Phase entwickelt und getestet werden sollen. Neben Maßnahmen auf gesamtstädtischer Ebene und auf Stadtteilebene wurden Maßnahmen angestrebt, die die Risikowahrnehmung, Vorsorge und Selbsthilfefähigkeit von Unternehmen und Bevölkerung stärken können. Daher wurde der Stand der Risikokommunikation in Deutschland für das Projekt aufgearbeitet und eine erste Evaluation von Risikokommunikationswerkzeugen durchgeführt. Der Bericht endet mit einer Kurzfassung des Arbeitsprogramms 2018-2021.
The Collatz conjecture is a number theoretical problem, which has puzzled countless researchers using myriad approaches. Presently, there are scarcely any methodologies to describe and treat the problem from the perspective of the Algebraic Theory of Automata. Such an approach is promising with respect to facilitating the comprehension of the Collatz sequence’s "mechanics". The systematic technique of a state machine is both simpler and can fully be described by the use of algebraic means.
The current gap in research forms the motivation behind the present contribution. The present authors are convinced that exploring the Collatz conjecture in an algebraic manner, relying on findings and fundamentals of Graph Theory and Automata Theory, will simplify the problem as a whole.
The Collatz conjecture is a number theoretical problem, which has puzzled countless researchers using myriad approaches. Presently, there are scarcely any methodologies to describe and treat the problem from the perspective of the Algebraic Theory of Automata. Such an approach is promising with respect to facilitating the comprehension of the Collatz sequences "mechanics". The systematic technique of a state machine is both simpler and can fully be described by the use of algebraic means.
The current gap in research forms the motivation behind the present contribution. The present authors are convinced that exploring the Collatz conjecture in an algebraic manner, relying on findings and fundamentals of Graph Theory and Automata Theory, will simplify the problem as a whole.
Auf dem Gelände der Landesgartenschau 2018 in Würzburg untersuchte unsere Forschungsgruppe das Anpassungsverhalten der BesucherInnen an Hitze. Ziel war es herauszufinden, wie BesucherInnen von Großveranstaltungen Hitzetage erleben und wie sie sich während unterschiedlicher Wetterbedingungen verhalten. Auf Grundlage der Ergebnisse sollen Empfehlungen zur Förderung individuellen Anpassungsverhaltens bei Hitzebelastung an Veranstalter ausgesprochen werden. An sechs aufeinanderfolgenden Wochenenden im Juli und August führten wir Temperaturmessungen, Verhaltensbeobachtungen und Befragungen unter den BesucherInnen durch. Die Wetterlage an den zwölf Erhebungstagen fiel unterschiedlich aus: Es gab sechs Hitzetage mit Temperaturen über 30 °C, vier warme Sommertage und zwei kühle Regentage.
Es ließen sich unterschiedliche Anpassungsmaßnahmen bei den 2741 beobachteten BesucherInnen identifizieren. Hierzu gehören das Tragen von leichter oder kurzer Kleidung und von Kopfbedeckungen, das Mitführen von Getränken oder Schirmen sowie das Aufhalten im Schatten oder Abkühlen in einer Wasserfläche. Dabei fanden sich Unterschiede zwischen den verschiedenen Altersgruppen: Jüngere und Ältere hatten unterschiedliche Präferenzen für einzelne Anpassungsmaßnahmen. So suchten BesucherInnen über 60 Jahren bevorzugt Sitzplätze im Schatten auf, wohingegen sich Kinder zum Abkühlen in Wasserflächen aufhielten.
Die Befragung von 306 BesucherInnen ergab, dass Hitzetage als stärker belastend wahrgenommen wurden als Sommer- oder Regentage. Die Mehrheit zeigte zudem ein hohes Bewusstsein für die Thematik Hitzebelastung und Anpassung. Dies spiegelte sich aber nur bei einem Teil der Befragten in ihrem tatsächlich gezeigten Anpassungsmaßnahmen wider. Offizielle Hitzewarnungen des DWD waren den meisten BesucherInnen an Tagen mit ebendiesen nicht bekannt.
Auf Grundlage unserer Untersuchungsergebnisse empfehlen wir eine verbesserte Risikokommunikation in Bezug auf Hitze. Veranstalter und Behörden müssen zielgruppenspezifisch denken, wenn es um die Förderung von Hitzeanpassung geht. Angeraten werden u. a. die Schaffung von schattigen Sitzplätzen besonders für ältere BesucherInnen und Wasserstellen, an denen Kinder und Jugendliche spielen und sich erfrischen können. Da sich Hitzewellen in Zukunft häufen werden, dienen die Erkenntnisse dieser Untersuchung der Planung und Durchführung weiterer Open-Air-Veranstaltungen.
Literacy acquisition is one of the primary goals of school education, and usually it takes place in the national language of the respective country. At the same time, schools accommodate pupils with different home languages who might or might not be fluent in the national language and who start from other linguistic backgrounds in their acquisition of literacy. While it is safe to say that schools with a monolingual policy are not prepared to deal with the factual multilingualism in their classrooms in a systematic way, bilingual pupils have to deal with it nonetheless.
The interdisciplinary and comparative research project “Literacy Acquisition in Schools in the Context of Migration and Multilingualism” (LAS) investigated the practical processes of literacy acquisition in two countries, Germany and Turkey, where the monolingual orientation of schools is as much a reality as are the multilingual backgrounds of many of their pupils. The basic assumption was that pupils cope with the ways they are engaged by the school – both socially and academically – based on their cultural and linguistic repertoires acquired biographically, providing them with more or less productive options regarding the acquisition of literary skills. By comparing the literary development of bilingual children with that of their monolingual classmates throughout one school year in the first and the seventh grade in Germany and Turkey, respectively, we found out that the restricting potential of multilingualism is located rather on the part of the schools than on the part of the pupils. While the individual bilingual pupil almost naturally uses his/her home language as a resource for literacy acquisition in the school language, schools still tend to regard the multilingual backgrounds of their pupils as irrelevant or even as an impediment to adequate schooling. We argue that by ignoring or even suppressing the specific linguistic potentials of bilingualism, bilingual pupils are put at a structural disadvantage.
This research report is the slightly revised but full version of the final study project report from 2011 that was until now not available as a quotable publication. While several years have passed since the primary research was finalized, the addressed issues have lost none of their relevance. The report is accompanied by numerous publications in the frame of the LAS project, as well as by a web page (https://www.uni-potsdam.de/de/daf/projekte/las), which also contains the presentations from the final LAS-Conference, including valuable discussions of the report from renowed experts in the field.
It is well known that the inverted Collatz sequence can be represented as a graph or a tree. Similarly, it is acknowledged that in order to prove the Collatz conjecture, one must demonstrate that this tree covers all (odd) natural numbers. A structured reachability analysis is hitherto not available. This paper investigates the problem from a graph theory perspective. We define a tree that consists of nodes labeled with Collatz sequence numbers. This tree will be transformed into a sub-tree that only contains odd labeled nodes. The analysis of this tree will provide new insights into the structure of Collatz sequences. The findings are of special interest to possible cycles within a sequence. Next, we describe the conditions which must be fulfilled by a cycle. Finally, we demonstrate how these conditions could be used to prove that the only possible cycle within a Collatz sequence is the trivial cycle, starting with the number 1, as conjectured by Lothar Collatz.
It is well known that the inverted Collatz sequence can be represented as a graph or a tree. Similarly, it is acknowledged that in order to prove the Collatz conjecture, one must demonstrate that this tree covers all odd natural numbers. A structured reachability analysis is hitherto not available. This paper investigates the problem from a graph theory perspective. We define a tree that consists of nodes labeled with Collatz sequence numbers. This tree will be transformed into a sub-tree that only contains odd labeled nodes. The analysis of this tree will provide new insights into the structure of Collatz sequences. The findings are of special interest to possible cycles within a sequence. Next, we describe the conditions which must be fulfilled by a cycle. Finally, we demonstrate how these conditions could be used to prove that the only possible cycle within a Collatz sequence is the trivial cycle, starting with the number one, as conjectured by Lothar Collatz.
Currently, Southeast Europe (SEE) is witnessing a boom in hydropower plant (HPP) construction, which has not even spared protected areas. As SEE includes global hotspots of aquatic biodiversity, it is expected that this boom will result in a more severe impact on biodiversity than that of other regions. A more detailed assessment of the environmental risks resulting from HPP construction would have to rely on the existence of nearby hydrological and biological monitoring stations.
For this reason, we review the distribution and trends of HPPs in the area, as well as the availability of hydrological and biological monitoring data from national institutions useable for environmental impact assessment. Our analysis samples tributary rivers of the Danube in Slovenia, Croatia, Bosnia and Herzegovina, Serbia, and Montenegro, referred to hereafter as TRD rivers.
Currently, 636 HPPs are operating along the course of TRD rivers, most of which are small (<1 MW). An additional 1315 HPPs are currently planned to be built, mostly in Serbia and in Bosnia and Herzegovina. As official monitoring stations near HPPs are rare, the impact of those HPPs on river flow, fish and macro-invertebrates is difficult to assess.
This manuscript represents the first regional review of hydropower use and of available data sources on its environmental impact for an area outside of the Alps. We conclude that current hydrological and biological monitoring in TRD rivers is insufficient for an assessment of the ecological impacts of HPPs. This data gap also prevents an adequate assessment of the ecological impacts of planned HP projects, as well as the identification of appropriate measures to mitigate the environmental effects of existing HPPs.
It is well known that the inverted Collatz sequence can be represented as a graph or a tree. Similarly, it is acknowledged that in order to prove the Collatz conjecture, one must demonstrate that this tree covers all odd natural numbers. A structured reachability analysis is hitherto unavailable. This paper investigates the problem from a graph theory perspective. We define a tree that consists of nodes labeled with Collatz sequence numbers. This tree will be transformed into a sub-tree that only contains odd labeled nodes. Furthermore, we derive and prove several formulas that can be used to traverse the graph. The analysis covers the Collatz problem both in it’s original form 3x + 1 as well as in the generalized variant kx + 1. Finally, we transform the Collatz graph into a binary tree, following the approach of Kleinnijenhuis, which could form the basis for a comprehensive proof of the conjecture.
Dieser Bericht nimmt die Institutionalisierung von Forschungsdatenmanagement (FDM) an den staatlichen Hochschulen Brandenburgs in den Blick. Er soll zur Beantwortung der folgenden Fragen beitragen: Warum wird FDM dort institutionalisiert? Wie wird FDM dort institutionalisiert? Welche Herausforderungen für eine weitere Institutionalisierung bestehen und wie kann ihnen begegnet werden? Zur Erhebung des Status Quo und zur Identifikation von Anforderungen und Weiterentwicklungspotenzialen wurde deshalb eine Organisationsuntersuchung durchgeführt. Untersuchung ist neben der Einhaltung wissenschaftlicher und professioneller Standards auch dem Anwendungsbezug der Ergebnisse, deren Anwendbarkeit im Kontext und der Partizipation der Beteiligten verpflichtet. Da es sich um ein für die betrachteten Einrichtungen noch vergleichsweise neues Themengebiet handelt, wurde ein exploratives Forschungsdesign unter Einsatz qualitativer Methoden gewählt. Grundlage der Ergebnisse sind ein Auftaktworkshop unter Beteiligung der Hochschulen, eine Dokumentenanalyse und 16 leitfadengestützte Expert*innen-Interviews auf Arbeits- und Leitungsebene der brandenburgischen Hochschulen. Die Ergebnisse werden anhand von vier Handlungsbereichen strukturiert vorgestellt: Relevanz von FDM und Institutionalisierung an den Hochschulen; Technologie und Infrastruktur; Personal und Qualifizierung; Organisation, Kooperation und Finanzierung. Dabei stellt der Bericht sowohl den Status Quo als auch die Ziele der Hochschulen sowie die Wünsche an eine Landesinitiative vor.
Digitale Forschungsdaten gewinnen zunehmend an Bedeutung und stellen neue Herausforderungen an wissenschaftliche Einrichtungen und ihre Forschenden. Der Begriff Forschungsdatenmanagement umfasst alle Aktivitäten, die mit der Aufbereitung, Speicherung, Archivierung und Veröffentlichung von Forschungsdaten verbunden sind. Da der Umgang mit Forschungsdaten generische, fachliche, rechtliche und technische Aspekte betrifft, erfordert es eine Begleitung der Forschenden durch ein umfangreiches Spektrum an Services, von Information und Beratung bis hin zu fachspezifischen Standards und IT-Infrastrukturen.
Im vorliegenden Bericht werden zunächst die Ausgangslage und die Begrifflichkeiten rund um Forschungsdatenmanagement geklärt und anschließend die wichtigsten nationalen und internationalen Strategien und Entwicklungen vorgestellt. Dabei bilden Richtlinien und Empfehlungen für Forschungsdaten(management) den Handlungsrahmen für alle Beteiligte hin zu einem nachhaltigen Forschungsdatenmanagement. Bundeslandinitiativen schaffen die Grundlage und unterstützen den Kulturwandel zu offenen Daten.
Eine Forschungsdaten-Strategie für Brandenburg muss die Bedeutung von digitalen Forschungsdaten als wissenschaftliches Gut in den Vordergrund stellen, indem dafür das Bewusstsein geschaffen wird und konkrete Vorgaben und Leitlinien auf Landes- und Einrichtungsebene vereinbart werden. Gute wissenschaftliche Praxis wird durch eine geeignete Infrastruktur unterstützt, welche die heterogenen Bedarfe und Voraussetzungen aller Beteiligten berücksichtigt. Ziele sollten die Institutionalisierung von Forschungsdatenmanagement an den Hochschulen und Kooperationen zwischen den Einrichtungen Brandenburgs sein.
Die vorliegende Studie zeigt, dass Daten in der Krise eine herausragende Bedeutung für die wissenschaftliche Politikberatung, administrative Entscheidungsvorbereitung und politische Entscheidungsfindung haben. In der Krise gab es jedoch gravierende Kommunikationsprobleme und Unsicherheiten in der wechselseitigen Erwartungshaltung von wissenschaftlichen Datengebern und politisch-administrativen Datennutzern. Die Wissensakkumulation und Entscheidungsabwägung wurde außerdem durch eine unsichere und volatile Datenlage zum Pandemiegeschehen, verbunden mit einer dynamischen Lageentwicklung, erschwert. Nach wie vor sind das Bewusstsein und wechselseitige Verständnis für die spezifischen Rollenprofile der am wissenschaftlichen Politikberatungsprozess beteiligten Akteure sowie insbesondere deren Abgrenzung als unzureichend einzuschätzen.
Die Studie hat darüber hinaus vielfältige Defizite hinsichtlich der Verfügbarkeit, Qualität, Zugänglichkeit, Teilbarkeit und Nutzbarkeit von Daten identifiziert, die Datenproduzenten und -verwender vor erhebliche Herausforderungen stellen und einen umfangreichen Reformbedarf aufzeigen, da zum einen wichtige Datenbestände für eine krisenbezogene Politikberatung fehlen. Zum anderen sind die Tiefenschärfe und Differenziertheit des verfügbaren Datenbestandes teilweise unzureichend. Dies gilt z.B. für sozialstrukturelle Daten zur Schwere der Pandemiebetroffenheit verschiedener Gruppen oder für kleinräumige Daten über Belastungs- und Kapazitätsparameter, etwa zur Personalabdeckung auf Intensivstationen, in Gesundheitsämtern und Pflegeeinrichtungen. Datendefizite sind ferner im Hinblick auf eine ganzheitliche Pandemiebeurteilung festzustellen, zum Beispiel bezüglich der Gesundheitseffekte im weiteren Sinne, die aufgrund der ergriffenen Maßnahmen entstanden sind (Verschiebung oder Wegfall von Operationen, Behandlungen und Prävention, aber auch häusliche Gewalt und psychische Belastungen). Mangels systematischer Begleitstudien und evaluativer Untersuchungen, u.a. auch zu lokalen Pilotprojekten und Experimenten, bestehen außerdem Datendefizite im Hinblick auf die Wirkungen von Eindämmungsmaßnahmen oder deren Aufhebung auf der gebietskörperschaftlichen Ebene.
Insgesamt belegt die Studie, dass es zur Optimierung der datenbasierten Politikberatung und politischen Entscheidungsfindung in und außerhalb von Krisen nicht nur darum gehen kann, ein „Mehr“ an Daten zu produzieren sowie deren Qualität, Verknüpfung und Teilung zu verbessern. Vielmehr müssen auch die Anreizstrukturen und Interessenlagen in Politik, Verwaltung und Wissenschaft sowie die Kompetenzen, Handlungsorientierungen und kognitiv-kulturellen Prägungen der verschiedenen Akteure in den Blick genommen werden. Es müssten also Anreize gesetzt und Strukturen geschaffen werden, um das Interesse, den Willen und das Können (will and skill) zur Datennutzung auf Seiten politisch-administrativer Entscheider und zur Dateneinspeisung auf Seiten von Wissenschaftlern zu stärken. Neben adressatengerechter Informationsaufbereitung geht es dabei auch um die Gestaltung eines normativen und institutionellen Rahmens, innerhalb dessen die Nutzung von Daten für Entscheidungen effektiver, qualifizierter, aber auch transparenter, nachvollziehbarer und damit demokratisch legitimer erfolgen kann.
Vor dem Hintergrund dieser empirischen Befunde werden acht Cluster von Optimierungsmaßnahmen vorgeschlagen:
(1) Etablierung von Datenstrecken und Datenteams,
(2) Schaffung regionaler Datenkompetenzzentren,
(3) Stärkung von Data Literacy und Beschleunigung des Kulturwandels in der öffentlichen Verwaltung,
(4) Datenstandardisierung, Interoperabilität und Registermodernisierung,
(5) Ausbau von Public Data Pools und Open Data Nutzung,
(6) Effektivere Verbindung von Datenschutz und Datennutzung,
(7) Entwicklung eines hochfrequenten, repräsentativen Datensatzes,
(8) Förderung der europäischen Daten-Zusammenarbeit.
We and AI
(2021)