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Stable isotopes in precipitation: Modelling intra-event variations using meteorological parameters
(2017)
The short-term variability of the isotopic composition of precipitation in Golm, Germany was assessed and modelled. Isotopic data (D/H and 18O/16O) on intra-event timescales as well as meteorological data from a weather station and a micro rain radar was used. After data preparation and the combination of all three data sets, a multivariate linear regression analysis was conducted. This was done for four different isotopic response variables and for the entire data set as well as for the two subsets Summer and Winter. The used response variables are the δ18O values as the difference to the corresponding event-based mean and as the difference to the median, and the deuterium excess values as the difference to both the mean and the median. The models were evaluated by comparing the modelled values with the observed ones. This showed that the observations could not be reproduced in a satisfactory way. Therefore, several suggestions on how to possibly improve the methods and thus the modelling results are given in the end.
Diverse Entwicklungen der letzten Jahrzehnte zeigten die Relevanz am Diskurs um eine sogenannte „nachhaltige Entwicklung“ auf. Nachhaltiger Entwicklung wird dabei eine immer größere Bedeutung zugesprochen und zudem wird die Bildung als eine der wichtigsten Kräfte, um eine nachhaltige Entwicklung voranzutreiben, angesehen. Im Rahmen der Bachelorarbeit soll deshalb untersucht werden, welches Verständnis Schülerinnen und Schüler vom Begriff Nachhaltigkeit haben. Zunächst wird der theoretische Hintergrund zu nachhaltiger Entwicklung und einer „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ geklärt. Auf Basis dieser theoretischen Fundierung wird dann ein leitfadengestütztes Interview entwickelt. Aus den Ergebnissen sollen unter Verwendung der zusammenfassenden Inhaltsanalyse nach Mayring Rückschlüsse über das Verständnis der Schüler*innen gezogen werden. Auf der Basis der Ergebnisse und Interpretationen sollen abschließend Überlegungen gemacht werden, wie das Verständnis der Schüler*innen erweitert werden kann. Im Rahmen der Untersuchung wurden schließlich sechs Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufe zehn einer Gesamtschule mit einem Interview befragt. Es wurde festgestellt, dass ein Verständnis von Nachhaltigkeit nur bei vier der sechs Befragten vorhanden war und auch dort größtenteils in Bezug auf ökologische und soziale Aspekte. Dabei konnten das persönliche Interesse, der Lebensweltbezug, und auch der Unterricht als Grund für beide Seiten ausgemacht werden.
Durch das anhaltende Rückschmelzen von Gletschern werden mehr Sedimentdepots freigesetzt, wodurch diese anfälliger für Erosion werden. Erhöhte Sedimentaustragsraten gefährden die Wasserqualität sowie die Wasserversorgung durch Stauraumverlandung. Um diese Gefahren und deren Abläufe besser verstehen zu können, müssen Erosionsprozesse vor allem in hochalpinen Einzugsgebieten erforscht werden. In dieser Bachelorarbeit wurden Sedimentkonzentrationen sowie weitere Umgebungsvariablen (Abfluss, Niederschlag und Temperatur) im Rofental, Ötztaler Alpen und in einem stark vergletscherten Teileinzugsgebiet des Rofentals gemessen. Um den Zusammenhang zwischen der Sedimentkonzentration und den gemessenen Umgebungsbedingungen zu ermitteln, wurde das Quantile Regression Forest Modell verwendet. Dabei wurden die Variablen zu unterschiedlichen Zeitstufen aggregiert, wodurch vergangene hydroklimatische Bedingungen berücksichtigt werden konnten. Mit der Kenntnis über den Einfluss der verschiedenen Einflussfaktoren konnte die Sedimentkonzentration rückwirkend mithilfe eines Monte Carlo Ansatzes kontinuierlich modelliert werden, wodurch Aussagen über die jährlichen Sedimentexportraten getätigt werden konnten. Weiterhin wurde auch die Trübung, welche als Indikator für die Sedimentkonzentration angesehen werden kann, gemessen. Durch die Bestimmung der Korrelation zwischen modellierten Daten und der gemessenen Trübung konnte der Aussagegehalt des Modells beurteilt werden. Es konnte gezeigt werden, dass das Quantile Regression Forest Modell geeignet ist, um die Sedimentdynamik im Rofental zu rekonstruieren. Es stellte sich weiterhin heraus, dass der Abfluss in beiden Untersuchungsgebieten den größten Einfluss auf die Sedimentdynamik hat, wobei sich die Relevanz verschiedener Variablen in beiden Untersuchungsgebieten stark unterschied. Gemessene Trübungsdaten und die modellierten Sedimentkonzentrationen korrelierten stark positiv, wobei Murgänge, Messfehler und die Anzapfung neuer Sedimentdepots zur Verschlechterung der Modellgüte führten.
Die Quantifizierung der Biomasse von Pflanzen mithilfe effizienter Messmethoden hat für verschiedene Wissenschaftsbereiche eine große Bedeutung. Die vorliegende Arbeit soll es ermöglichen, über die einzelbaumbasierte Schätzung der oberirdischen Biomasse einer Apfel- und einer Kirschkultur am Forschungsstandort Marquardt (Potsdam) auf die Menge des in ihr enthaltenen Wasserstoffs zu schließen. Hierzu wurde das Volumen von 13 Kirsch- und 11 Apfelbäumen bestimmt, indem sie in Segmente unterteilt, diese einzeln vermessen und in Durchmesserklassen eingeteilt wurden. Des Weiteren wurden die Dichte der Zweige und die mittlere Laubmasse bestimmt. Zur Berechnung der Biomasse wurde zusätzlich ein Literaturwert der Holzdichte der entsprechenden Baumarten herangezogen. Es wurde die Verteilung der Holzbiomasse auf die einzelnen Durchmesserklassen untersucht und einfach zu erhebende Baumparameter, sowie Daten eines Terrestrischen Laserscanners als Prädiktorvariablen für eine Regressionsanalyse herangezogen. Die experimentell ermittelten Dichtewerte zeigten eine Zunahme mit steigendem Zweigdurchmesser. Dabei wichen sie beim Kirschbaumholz leicht, beim Apfelbaumholz stärker vom Literaturwert ab. Die Erhebungen zur Laubmasse wurden unabhängig von den vermessenen Bäumen gemacht und die Ergebnisse unterlagen großer Varianz, weshalb kein Zusammenhang zwischen Holz- und Laubbiomasse hergestellt und nur durchschnittliche Werte ermittelt werden konnten. Der Anteil der verschiedenen Durchmesserklassen an der Gesamtmasse erwies sich als stark variabel und eine Schätzung der Biomasse aus dem Gewicht weniger kräftiger Baumsegmente daher als nicht geeignet. Eine zuverlässige und effiziente Abschätzung der oberirdischen verholzten Biomasse kann jedoch durch die Anwendung der erstellten Modelle erreicht werden. Für die vorliegende Population gleichaltriger und ähnlich großer Individuen wurden mit einer linearen Regression die besten Ergebnisse erzielt. Während die auf Laserdaten basierenden Variablen kaum mit der Holzbiomasse korrelierten, zeigten lineare Modelle mit dem Stammdurchmesser d bzw. d² als Prädiktor bei beiden Baumarten eine hohe Signifikanz (p - Wert < 0.001) und sehr gute Anpassung (R² > 0.8).