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Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Potential von Computerspielen für den Politikunterricht. Im Mittelpunkt steht die Frage, ob sich die Politiksimulation DEMOCRACY 3 für einen Einsatz in der gymnasialen Oberstufe eignet. Es wird herausgearbeitet, dass sich die Spieler von DEMOCRACY 3 mit den Auswirkungen politischer Entscheidungen auf die ökonomische, soziale und kulturelle Lage eines westlichen Landes auseinandersetzen, während die Komplexität politischer Aushandlungs- und Entscheidungsprozesse in demokratischen Regierungssystemen nicht erfahrbar wird. Die hier festgestellte Unvollständigkeit der politischen Simulation wird für die pädagogische Praxis aber nicht nur als Problem, sondern vor allem auch als didaktische Chance gesehen. Denn es sind gerade die Leer- und Schwachstellen der Simulation des Spieles, die besondere Anknüpfungsmöglichkeiten für den Unterricht bieten, da sie eine kritische Analyse der Simulation bzw. einen Vergleich mit der Realität politischer Prozesse und damit eine tiefe Auseinandersetzung mit Politik im Allgemeinen herausfordern. Schließlich werden drei konkrete Ideen für die schulische Praxis vorgestellt.
Die Geschichte lebt!
(2020)
In „Die Geschichte lebt!“ skizziert der Autor fünf wichtige Prämissen zur erfolgreichen Entwicklung didaktischer Spielformen. Auf Basis seiner eigenen Tätigkeit als Game Designer exemplifiziert er diese anhand eigener digitaler und analoger Spielformen und erklärt anschaulich das eigene Vorgehen bei der Entwicklung von Serious Games und Lernspielen.
Nach einer Einführung in die Geschichte der Strategiespiele und im Speziellen von 4X-Spielen wird das Phänomen der „Hands-off-Games“ erläutert. Im Anschluss wird ein Vorschlag unterbreitet, wie 4X-Geschichtsspiele im Unterricht eingesetzt werden können. Dabei soll ein 4X-Strategiespiel zu einem historischen Thema entworfen werden. Die Modellierung erfolgt in drei Arbeitsschritten: Themenfindung, Modellfindung, Parametrierung. In den Entwurf des Modells fließen viele Überlegungen ein, die zentrale Fragen der Gemeinschaftskunde betreffen.
An der BTU finden freiwillige Kurse zur Studienvorbereitung, im Rahmen des BMBF geförderten Projektes „Blended Learning Anfangshürden erkennen zur Unterstützung der fachspezifischen Studienvorbereitung und des Lernerfolges im ersten Studienjahr“, statt. Die Kluft zwischen notwendigen und tatsächlich vorhandenen Fähigkeiten ist in der Mathematik bei vielen angehenden Studierenden groß und die zur Verfügung stehende Zeit oft zu gering. Hier setzt dieses Konzept an. Neben Präsenzveranstaltungen enthält der Kurs unterstützte Selbstlernphasen. Diese werden durch einen virtuellen Kursraum und einer Anwendung für mobile Endgeräte (App) unterstützt.
Das gesteckte Ziel unserer Applikation ist es nicht nur die ständige Verfügbarkeit von Lernmaterialien zu ermöglichen, sondern auch die gesamte Kommunikation zwischen Dozenten und Studierenden, sowie Studierende unter sich, zu verändern. Eine Mischung aus E-Learning, Blended-Learning und Mobile- Learning soll es hier allen Teilnehmer ermöglichen, ortsungebunden zu agieren. Neue Funktionen sollen es den Studierenden ermöglichen, besser miteinander zu arbeiten, zu kooperieren und neue Bekanntschaften zu schließen.
Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Konstruktion eines Lehr-/ Lernszenarios polyvalenter Grundlagenvorlesungen in naturwissenschaftlichen Fachwissenschaften. Das Szenario verbindet klassische Vorlesungen mit virtuellen Elementen wie Online-Kursen, Online-Foren und Audience-Response-Systemen sowie dem Arbeiten in Kleingruppen mit Ansätzen des problemorientierten Lernens. Ziel ist es das Grundlagenwissen der Studierenden anzupassen, das Arbeiten in Gruppen zu fördern und problemorientiertes Lernen zu erlernen.
Bewegunglesen.com
(2014)
bewegunglesen.com (mit Silber bei den Best of Swiss Web Awards 2013 ausgezeichnet) ist ein E-Learning-Tool und bietet für Sportunterrichtende und Studierende eine webbasierte, interaktive Übungsgelegenheit, die Bewegungsanalyse und das kriteriengeleitete Verbessern von Fertigkeiten zu erlernen. Bewegungsabläufe mit ihren Kernbewegungen werden praxisnah und schulstufengerecht vermittelt. Daneben können auch Unterrichtsvideos hochgeladen, geschnitten, durch Grafiken und Fakten angereichert und innerhalb der Community geteilt werden. Aus den Clips lassen sich Übungen und Prüfungen mit Beurteilungskriterien des Bewegungsablaufs zusammenstellen, welche automatisiert ausgewertet werden.
Bei der hier vorgestellten Anwendung handelt es sich um den Prototypen einer webbasierten Applikation zur Analyse von Nutzungsdaten der AnwenderInnen von eLearning-Angeboten. Die Applikation wurde dabei explizit für unterschiedliche Zielgruppen wie eLearning-AnbieterInnen, Lehrende und WissenschaftlerInnen entworfen. Die Anwendung kann Daten verschiedener Lernplattformen auswerten und nutzt hierbei Methoden des Educational Data Mining. Sie unterstützt dabei sowohl klassische Plattformen mit personalisiertem Zugang sowie offene Plattformen, deren Angebote ohne Registrierung zugänglich sind.
Im Hochschulalltag begegnen sich Dozenten und Studenten als zwei Gruppen mit entgegengesetzten Rollen, z.B. als Lehrende und Lernende, als Forscher und studentische Hilfskräfte. Die Berührungspunkte beider Gruppen eröffnen neue Chancen im Student Life Cycle für zielgerichtete Kooperationen – von der Studierende für Entscheidungsprozesse im Fortgang ihres Studiums und Dozenten für die Gewinnung von Masterstudenten und Doktoranden profitieren können. Kein E-Learning im klassischen Sinn, aber eine praktische Anwendung von Empfehlungstechniken auf Basis eines Campus Management Systems werden Posterbeitrag und Live-Demo vorstellen, mit der zur Zeit verschiedene Zielrichtungen für die Empfehlung von Wahlmodulen und eine kohorten-basierte Informationsaufbereitung im Curricula Support experimentell untersucht werden.
LatteMATHEiato
(2013)
Eine zentrale Schwierigkeit des Lehrens an einer Hochschule besteht in der Heterogenität des Vorwissens der Studierenden. Vor dem Hintergrund, dass jedoch gerade das Vorwissen als einer der stärksten Prädiktoren des Lernerfolgs gilt (Hasselhorn, M., & Gold, A. (2009)), stellt sich die Frage, wie man diese Vorwissensunterschiede der Studienanfänger nivellieren kann. Dieser Bericht zeigt auf, welchen Versuch die Hochschule Furtwangen University (HFU) unternimmt, dem unterschiedlichen Vorwissen der Studierenden im Bereich der Mathematik- Grundlagenveranstaltungen durch medial aufbereitetes Selbstlernmaterial zu begegnen.
Das Projekt „Support for E-Learning“ (SupEr) fokussierte auf die dauerhafte Sicherung eines an der Fachhochschule verankerten Unterstützungsangebotes für Lehrende und Studierende in den Bereichen online-gestützte Lehrveranstaltungen und Veranstaltungsaufzeichnungen (E-Learning). Da dauerhafte personelle Ressourcen an der Fachhochschule begrenzt sind, erprobte das Projekt eine E-Learning Supportstruktur mit Hilfe von Studierenden. Das Supportkonzept betonte die Beratung von Professor/inn/en durch studentische Mitarbeiter/innen und unterschied sich dadurch von Konzepten anderer deutscher Hochschulen.
Der Artikel über das Projekt eTeam der Stabsstelle eLearning stellt einen reinen Praxisbericht dar und befasst sich zunächst mit der Idee, die zur Entwicklung des Vorhabens führte, in dem studentische eLearning-Expertinnen und -Experten Lehrende bei der Umsetzung von Online-Elementen in Lehrveranstaltungen unterstützen. Mit drei Teams in verschiedenen Fakultäten, jeweils bestehend aus zwei studentischen Mitarbeitenden, machte sich das Projekt im Sommersemester (SoSe) 2010 auf den Weg, praktisch an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ausgeführt zu werden. Die Projektvorbereitungen, Erfahrungen aus dem Pilotdurchgang sowie die Sicht der Fakultäten auf das Konzept und den aktuellen Projektstand werden in diesem Artikel beleuchtet und thematisiert.
Der vorliegende Artikel befasst sich mit Adventure-based Learning, einer digitalen, spielbasierten Lernmethode. Das Ziel derartiger Anwendungen ist es, Motivation und Begeisterung der Lernenden zu stimulieren und dadurch Lernprozesse zu unterstützen. Die Frage, inwiefern Adventure-based Learning tatsächlich lernförderliche Mehrwerte induziert, wird anhand einer Fallstudie im Kontext betrieblicher Weiterbildung untersucht. Hierzu wird ein Experiment mit 40 Probanden durchgeführt, in der eine Adventure-based Learning-Anwendung mit einer interaktiven Powerpoint-Präsentation verglichen wird. Die Ergebnisse der Untersuchung deuten darauf hin, dass viele Lernende sich Lernprogramme wünschen, die weniger textlastig sind und mit Adventure-based Learning eine vergleichbare Behaltensleistung erreicht wird.
Einsatz mobiler Endgeräte zur Verbesserung der Lehrqualität in universitären Großveranstaltungen
(2013)
Im vorliegenden Beitrag wird gezeigt, wie mit Hilfe mobiler Endgeräte von Studierenden und einer geeigneten technischen Infrastruktur auch in sehr großen Lehrveranstaltungen mit mehreren hundert Studierenden Lerneraktivierende, kooperative Lernprozesse initiiert werden können. Der Artikel stellt das bereits etablierte methodisch-didaktische Konzept der ‚Peer Instruction‘ (PI) vor, referiert Erkenntnisse zu dessen Lernwirksamkeit und weist auf dessen Einsatzmöglichkeiten in Informatik- und wirtschaftswissenschaftlichen Veranstaltungen hin. Die Architektur sowie die Funktionalität der webbasierten Clients von Studierenden und Dozenten werden erörtert. Erste Evaluationsergebnisse zum Praxiseinsatz dieses Konzepts mit der an der Universität Paderborn entwickelten technischen Infrastruktur werden beschrieben und Perspektiven der Weiterentwicklung des Systems vorgestellt.
Die Herausgeber der „Potsdamer Beiträge zur Sorabistik/Podstupimske pśinoski k Sorbistice“ sind erfreut, nach längerer Pause einen neuen Band veröffentlichen zu können. Gemeinschaftlich legen der Kulturwissenschaftler Tobias Preßler, welcher hier debütiert, und der ausgewiesene Denkmalpfleger i. R. Alfred Roggan, vier Artikel zur niedersorbischen Kulturgeschichte vor. Die Autoren widmen sich der sorbischen Sprache im Norden der Niederlausitz, ihrer ehemaligen Verbreitung und den Umständen ihres Verschwindens. Alle Beiträge nähern sich aus unterschiedlicher Perspektive diesem Thema, wobei die Schwerpunkte auf verschiedenen Zeiten und Regionen liegen. Mit Paul Thol wird sich einem Restaurator und Künstler zugewandt, dessen Werk und Schaffen in die bewegte 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts fällt. Diese Zeit bildet gleichsam den Abschluss einer epochenübergreifenden Darstellung zur Politik gegenüber den Sorben und ihrer Sprache, welche ein weiterer Artikel skizziert. In den beiden Herzstücken des Bandes wird der Leser in die frühe Neuzeit entführt. Es wird ein bisher wenig beachtetes Druckwerk aus dem Jahre 1694 vorgestellt, das seinerzeit bewusst in zwölf Sprachen herausgegeben wurde. Als wahres Kleinod der sorbischen Sprachgeschichte findet sich dieses Werk – ein Gedicht – überliefert, das in einem nunmehr ausgestorbenen Dialektzweig verfasst ist. Neben dem Gedicht selbst, werden auch dessen bisherige literarische Bearbeitungen sowie der Entstehungshintergrund des Druckes eingehender beschrieben. Der vierte Beitrag widmet sich einer Region, in welcher wohl der gleiche Dialekt wie der des Gedichtes gesprochen wurde. Bis zum Verklingen der Sprache im 18. Jahrhundert war sie hier genauso lebendig wie sie es heute noch in ihrem Kerngebiet ist.
The foreland of the Andes in South America is characterised by distinct along strike changes in surface deformational styles. These styles are classified into two end-members, the thin-skinned and the thick-skinned style. The superficial expression of thin-skinned deformation is a succession of narrowly spaced hills and valleys, that form laterally continuous ranges on the foreland facing side of the orogen. Each of the hills is defined by a reverse fault that roots in a basal décollement surface within the sedimentary cover, and acted as thrusting ramp to stack the sedimentary pile. Thick-skinned deformation is morphologically characterised by spatially disparate, basement-cored mountain ranges. These mountain ranges are uplifted along reactivated high-angle crustal-scale discontinuities, such as suture zones between different tectonic terranes.
Amongst proposed causes for the observed variation are variations in the dip angle of the Nazca plate, variation in sediment thickness, lithospheric thickening, volcanism or compositional differences. The proposed mechanisms are predominantly based on geological observations or numerical thermomechanical modelling, but there has been no attempt to understand the mechanisms from a point of data-integrative 3D modelling. The aim of this dissertation is therefore to understand how lithospheric structure controls the deformational behaviour. The integration of independent data into a consistent model of the lithosphere allows to obtain additional evidence that helps to understand the causes for the different deformational styles. Northern Argentina encompasses the transition from the thin-skinned fold-and-thrust belt in Bolivia, to the thick-skinned Sierras Pampeanas province, which makes this area a well suited location for such a study. The general workflow followed in this study first involves data-constrained structural- and density-modelling in order to obtain a model of the study area. This model was then used to predict the steady-state thermal field, which was then used to assess the present-day rheological state in northern Argentina.
The structural configuration of the lithosphere in northern Argentina was determined by means of data-integrative, 3D density modelling verified by Bouguer gravity. The model delineates the first-order density contrasts in the lithosphere in the uppermost 200 km, and discriminates bodies for the sediments, the crystalline crust, the lithospheric mantle and the subducting Nazca plate. To obtain the intra-crustal density structure, an automated inversion approach was developed and applied to a starting structural model that assumed a homogeneously dense crust. The resulting final structural model indicates that the crustal structure can be represented by an upper crust with a density of 2800 kg/m³, and a lower crust of 3100 kg/m³. The Transbrazilian Lineament, which separates the Pampia terrane from the Río de la Plata craton, is expressed as a zone of low average crustal densities.
In an excursion, we demonstrate in another study, that the gravity inversion method developed to obtain intra-crustal density structures, is also applicable to obtain density variations in the uppermost lithospheric mantle. Densities in such sub-crustal depths are difficult to constrain from seismic tomographic models due to smearing of crustal velocities. With the application to the uppermost lithospheric mantle in the north Atlantic, we demonstrate in Tan et al. (2018) that lateral density trends of at least 125\,km width are robustly recovered by the inversion method, thereby providing an important tool for the delineation of subcrustal density trends.
Due to the genetic link between subduction, orogenesis and retroarc foreland basins the question rises whether the steady-state assumption is valid in such a dynamic setting. To answer this question, I analysed (i) the impact of subduction on the conductive thermal field of the overlying continental plate, (ii) the differences between the transient and steady-state thermal fields of a geodynamic coupled model. Both studies indicate that the assumption of a thermal steady-state is applicable in most parts of the study area. Within the orogenic wedge, where the assumption cannot be applied, I estimated the transient thermal field based on the results of the conducted analyses.
Accordingly, the structural model that had been obtained in the first step, could be used to obtain a 3D conductive steady-state thermal field. The rheological assessment based on this thermal field indicates that the lithosphere of the thin-skinned Subandean ranges is characterised by a relatively strong crust and a weak mantle. Contrarily, the adjacent foreland basin consists of a fully coupled, very strong lithosphere. Thus, shortening in northern Argentina can only be accommodated within the weak lithosphere of the orogen and the Subandean ranges. The analysis suggests that the décollements of the fold-and-thrust belt are the shallow continuation of shear zones that reside in the ductile sections of the orogenic crust. Furthermore, the localisation of the faults that provide strain transfer between the deeper ductile crust and the shallower décollement is strongly influenced by crustal weak zones such as foliation. In contrast to the northern foreland, the lithosphere of the thick-skinned Sierras Pampeanas is fully coupled and characterised by a strong crust and mantle. The high overall strength prevents the generation of crustal-scale faults by tectonic stresses. Even inherited crustal-scale discontinuities, such as sutures, cannot sufficiently reduce the strength of the lithosphere in order to be reactivated. Therefore, magmatism that had been identified to be a precursor of basement uplift in the Sierras Pampeanas, is the key factor that leads to the broken foreland of this province. Due to thermal weakening, and potentially lubrication of the inherited discontinuities, the lithosphere is locally weakened such that tectonic stresses can uplift the basement blocks. This hypothesis explains both the spatially disparate character of the broken foreland, as well as the observed temporal delay between volcanism and basement block uplift.
This dissertation provides for the first time a data-driven 3D model that is consistent with geophysical data and geological observations, and that is able to causally link the thermo-rheological structure of the lithosphere to the observed variation of surface deformation styles in the retroarc foreland of northern Argentina.
Vom Monomer zum Glykopolymer
(2019)
Glykopolymere sind synthetische und natürlich vorkommende Polymere, die eine Glykaneinheit in der Seitenkette des Polymers tragen. Glykane sind durch die Glykan-Protein-Wechselwirkung verantwortlich für viele biologische Prozesse. Die Beteiligung der Glykanen in diesen biologischen Prozessen ermöglicht das Imitieren und Analysieren der Wechselwirkungen durch geeignete Modellverbindungen, z.B. der Glykopolymere. Dieses System der Glykan-Protein-Wechselwirkung soll durch die Glykopolymere untersucht und studiert werden, um die spezifische und selektive Bindung der Proteine an die Glykopolymere nachzuweisen. Die Proteine, die in der Lage sind, Kohlenhydratstrukturen selektiv zu binden, werden Lektine genannt.
In dieser Dissertationsarbeit wurden verschiedene Glykopolymere synthetisiert. Dabei sollte auf einen effizienten und kostengünstigen Syntheseweg geachtet werden.
Verschiedene Glykopolymere wurden durch funktionalisierte Monomere mit verschiedenen Zuckern, wie z.B. Mannose, Laktose, Galaktose oder N-Acetyl-Glukosamin als funktionelle Gruppe, hergestellt. Aus diesen funktionalisierten Glykomonomeren wurden über ATRP und RAFT-Polymerisation Glykopolymere synthetisiert.
Die erhaltenen Glykopolymere wurden in Diblockcopolymeren als hydrophiler Block angewendet und die Selbstassemblierung in wässriger Lösung untersucht. Die Polymere formten in wässriger Lösung Mizellen, bei denen der Zuckerblock an der Oberfläche der Mizellen sitzt. Die Mizellen wurden mit einem hydrophoben Fluoreszenzfarbstoff beladen, wodurch die CMC der Mizellenbildung bestimmt werden konnte.
Außerdem wurden die Glykopolymere als Oberflächenbeschichtung über „Grafting from“ mit SI-ATRP oder über „Grafting to“ auf verschiedene Oberflächen gebunden. Durch die glykopolymerbschichteten Oberflächen konnte die Glykan Protein Wechselwirkung über spektroskopische Messmethoden, wie SPR- und Mikroring Resonatoren untersucht werden. Hierbei wurde die spezifische und selektive Bindung der Lektine an die Glykopolymere nachgewiesen und die Bindungsstärke untersucht.
Die synthetisierten Glykopolymere könnten durch Austausch der Glykaneinheit für andere Lektine adressierbar werden und damit ein weites Feld an anderen Proteinen erschließen. Die bioverträglichen Glykopolymere wären alternativen für den Einsatz in biologischen Prozessen als Transporter von Medikamenten oder Farbstoffe in den Körper. Außerdem könnten die funktionalisierten Oberflächen in der Diagnostik zum Erkennen von Lektinen eingesetzt werden. Die Glykane, die keine selektive und spezifische Bindung zu Proteinen eingehen, könnten als antiadsorptive Oberflächenbeschichtung z.B. in der Zellbiologie eingesetzt werden.
Topologische Datenanalyse
(2019)
Bei der Analyse von höherdimensionalen Daten kann deren Gestalt wichtige Informationen über den Datensatz liefern. Bei einer gegebenen Punktwolke, die aus einem unbekannten topologischen Raum ausgewählt wurde, versucht die Topologische Datenanalyse (TDA) den ursprünglichen Raum zu rekonstruieren. Dieser Beitrag soll eine Einführung in die Topologische Datenanalyse geben und konzentriert sich dabei auf zwei wichtige Aspekte: die Persistente Homologie und den Mapper. Dabei werden zuerst die notwendigen theoretischen Grundlagen vorgestellt und anschließend wird die Methodik bei der Visualisierung von Daten eingesetzt.
Die Persistente Homologie ist eines der Standardwerkzeuge in der TDA. Sie findet ihre Anwendung beispielsweise in den Bereichen Formerkennung und -beschreibung. Der Mapper als zweites wichtiges Konzept der TDA wandelt umfangreiche, höherdimensionale Datensätze in Simplizialkomplexe um und kann dadurch geometrische und topologische Eigenschaften der Daten bestimmen. Des Weiteren ist die Mapper-Methode ein brauchbares Werkzeug zur Visualisierungen von mehrdimensionalen Daten, woran statistische Verfahren scheitern.
Expanding public or publicly subsidized childcare has been a top social policy priority in many industrialized countries. It is supposed to increase fertility, promote children’s development and enhance mothers’ labor market attachment. In this paper, we analyze the causal effect of one of the largest expansions of subsidized childcare for children up to three years among industrialized countries on the employment of mothers in Germany. Identification is based on spatial and temporal variation in the expansion of publicly subsidized childcare triggered by two comprehensive childcare policy reforms. The empirical analysis is based on the German Microcensus that is matched to county level data on childcare availability. Based on our preferred specification which includes time and county fixed effects we find that an increase in childcare slots by one percentage point increases mothers’ labor market participation rate by 0.2 percentage points. The overall increase in employment is explained by the rise in part-time employment with relatively long hours (20-35 hours per week). We do not find a change in full-time employment or lower part-time employment that is causally related to the childcare expansion. The effect is almost entirely driven by mothers with medium-level qualifications. Mothers with low education levels do not profit from this reform calling for a stronger policy focus on particularly disadvantaged groups in coming years.
Natural extreme events are an integral part of nature on planet earth. Usually these events are only considered hazardous to humans, in case they are exposed. In this case, however, natural hazards can have devastating impacts on human societies. Especially hydro-meteorological hazards have a high damage potential in form of e.g. riverine and pluvial floods, winter storms, hurricanes and tornadoes, which can occur all over the globe. Along with an increasingly warm climate also an increase in extreme weather which potentially triggers natural hazards can be expected. Yet, not only changing natural systems, but also changing societal systems contribute to an increasing risk associated with these hazards. These can comprise increasing exposure and possibly also increasing vulnerability to the impacts of natural events. Thus, appropriate risk management is required to adapt all parts of society to existing and upcoming risks at various spatial scales. One essential part of risk management is the risk assessment including the estimation of the economic impacts. However, reliable methods for the estimation of economic impacts due to hydro-meteorological hazards are still missing. Therefore, this thesis deals with the question of how the reliability of hazard damage estimates can be improved, represented and propagated across all spatial scales. This question is investigated using the specific example of economic impacts to companies as a result of riverine floods in Germany.
Flood damage models aim to describe the damage processes during a given flood event. In other words they describe the vulnerability of a specific object to a flood. The models can be based on empirical data sets collected after flood events. In this thesis tree-based models trained with survey data are used for the estimation of direct economic flood impacts on the objects. It is found that these machine learning models, in conjunction with increasing sizes of data sets used to derive the models, outperform state-of-the-art damage models. However, despite the performance improvements induced by using multiple variables and more data points, large prediction errors remain at the object level. The occurrence of the high errors was explained by a further investigation using distributions derived from tree-based models. The investigation showed that direct economic impacts to individual objects cannot be modeled by a normal distribution. Yet, most state-of-the-art approaches assume a normal distribution and take mean values as point estimators. Subsequently, the predictions are unlikely values within the distributions resulting in high errors. At larger spatial scales more objects are considered for the damage estimation. This leads to a better fit of the damage estimates to a normal distribution. Consequently, also the performance of the point estimators get better, although large errors can still occur due to the variance of the normal distribution. It is recommended to use distributions instead of point estimates in order to represent the reliability of damage estimates.
In addition current approaches also mostly ignore the uncertainty associated with the characteristics of the hazard and the exposed objects. For a given flood event e.g. the estimation of the water level at a certain building is prone to uncertainties. Current approaches define exposed objects mostly by the use of land use data sets. These data sets often show inconsistencies, which introduce additional uncertainties. Furthermore, state-of-the-art approaches also imply problems of missing consistency when predicting the damage at different spatial scales. This is due to the use of different types of exposure data sets for model derivation and application. In order to face these issues a novel object-based method was developed in this thesis. The method enables a seamless estimation of hydro-meteorological hazard damage across spatial scales including uncertainty quantification. The application and validation of the method resulted in plausible estimations at all spatial scales without overestimating the uncertainty.
Mainly newly available data sets containing individual buildings make the application of the method possible as they allow for the identification of flood affected objects by overlaying the data sets with water masks. However, the identification of affected objects with two different water masks revealed huge differences in the number of identified objects. Thus, more effort is needed for their identification, since the number of objects affected determines the order of magnitude of the economic flood impacts to a large extent.
In general the method represents the uncertainties associated with the three components of risk namely hazard, exposure and vulnerability, in form of probability distributions. The object-based approach enables a consistent propagation of these uncertainties in space. Aside from the propagation of damage estimates and their uncertainties across spatial scales, a propagation between models estimating direct and indirect economic impacts was demonstrated. This enables the inclusion of uncertainties associated with the direct economic impacts within the estimation of the indirect economic impacts. Consequently, the modeling procedure facilitates the representation of the reliability of estimated total economic impacts. The representation of the estimates' reliability prevents reasoning based on a false certainty, which might be attributed to point estimates. Therefore, the developed approach facilitates a meaningful flood risk management and adaptation planning.
The successful post-event application and the representation of the uncertainties qualifies the method also for the use for future risk assessments. Thus, the developed method enables the representation of the assumptions made for the future risk assessments, which is crucial information for future risk management. This is an important step forward, since the representation of reliability associated with all components of risk is currently lacking in all state-of-the-art methods assessing future risk.
In conclusion, the use of object-based methods giving results in the form of distributions instead of point estimations is recommended. The improvement of the model performance by the means of multi-variable models and additional data points is possible, but small. Uncertainties associated with all components of damage estimation should be included and represented within the results. Furthermore, the findings of the thesis suggest that, at larger scales, the influence of the uncertainty associated with the vulnerability is smaller than those associated with the hazard and exposure. This leads to the conclusion that for an increased reliability of flood damage estimations and risk assessments, the improvement and active inclusion of hazard and exposure, including their uncertainties, is needed in addition to the improvements of the models describing the vulnerability of the objects.