publish.UP (Univ. Potsdam)
Not a member yet
61492 research outputs found
Sort by
Datengestützte Überprüfung von Standortverstärkungsmodellen und alternativen Proxies für die großräumige seismische Gefährdungs- und Risikobewertung
No full textThe rapid increase in available seismic data provides new opportunities for rigorous evaluation of ground motion models (GMMs), which are critical components of probabilistic seismic hazard assessment (PSHA). Despite scientific advancements and increase in ground motion recordings, the variability associated to GMMs is still high, with site variability being the largest contributor to the uncertainty. In this thesis, I therefore test the performance of site amplification models using new empirical data, while focusing on two aspects: the modeling of nonlinear soil behavior occurring at soft soils sites experiencing strong ground motions, and the usability of large-scale site condition models as site proxies for site amplification prediction.
In my first study, I develop a framework to systematically test commonly used nonlinear site amplification models, using records from the KiK-net network in Japan. The models are tested against ground-motion residuals corrected for event and linear site effects, and compared against a linear site amplification model. 20 soft-soil stations that have recorded at least four strong motion records, here defined as peak ground acceleration (PGA) more than 0.05 g, was selected for the test. Results show that for most of the selected stations, the linear site amplification model performed better than the nonlinear models. This result indicates that classical nonlinear site amplification models are not able accurately capture the nonlinear soil behavior in the strong-motion range considered (PGA up to 0.2 g).
The poor performance of the nonlinear site amplification models highlight a need for refinement in nonlinear site amplification modeling. Because the tested models are based on the time-averaged shear-wave velocity of the top 30 meters of the soil column (V_S30 and either PGA or spectral acceleration (SA), for the next step I therefore aim to test alternative site proxies and intensity measures against the nonlinear soil behavior. To asses the site-specific nonlinear behavior at stronger shaking, in my second study I compile a new harmonized ground-motion dataset with recent recordings, and compute the site response transfer function of KiK-NET stations using the surface-to-borehole ratio (SBr). In my third study, I then measure the nonlinearity as the change in amplitude and shift in frequency of each record SBr compared to the mean linear SBr. The station-specific nonlinearity is then derived by fitting a hyperbolic tangent function to the nonlinearity measurements of each station. The result shows that the PGA threshold for onset of nonlinearity obtained from the fitted functions has a high site-to-site variability, ranging between 0.2-1.15m/s²
Next, the site-specific nonlinearity parameters are correlated against V_S30, as well as geology, depth to bedrock, sediment thickness and soil content. For most site parameters the correlation with the nonlinearity is low, with the highest correlation obtained between site-specific nonlinearity and depth to bedrock and parameters describing the shallow soil conditions. For sites with similar site condition, the mean nonlinear behavior shows that at moderate shaking PGA=1-3 m/s² nonlinear behavior is most prominent for soft soils and thin to intermediate sediment thickness. The mean nonlinear behavior across all sites regardless of grouping, however, is significant (defined as 10 \% change in amplitude or shift in frequency) only at PGA > 3 m/s². These results show that at PGA < 3 m/s², nonlinear site amplification modeling should strongly depend on the site conditions.
In the final part of this thesis, I evaluate the ability of large-scale site proxies to predict linear site amplification. As an alternative to the widely used global model of V_S30 inferred from slope, a global geomorphological model for sediment thickness was evaluated as a site proxy for predicting site amplification. To evaluate the site proxies, empirical site amplification factors derived for Europe as site-to-site residuals are used to derive proxy-based site amplification models. The predictive ability of new and common proxies is then evaluated as the reduction in model-corrected site-to-site variability. The results show that the geomorphological sediment thickness performs better than or equally well as the traditional V_S30 derived from slope, while the best performance were found for the site amplification model based on geology and slope. Although the various proxy-based site amplification maps are largely similar, there are also distinct differences. This highlights the epistemic uncertainty associated with site amplification models used in large-scale seismic hazard or risk studies.
In conclusion, this thesis demonstrates that while existing nonlinear site amplification models are not able to fully capture nonlinear soil behavior, the incorporation of additional site parameters, such as depth to bedrock or parameters describing shallow soil conditions, may improve the predictions. However, due to the high site-to-site variability in nonlinear behavior, the correlation between nonlinearity and the site parameters is generally low. For future studies, nonlinear soil behavior and the relation with site parameters should therefore also be systematically estimated for other networks and regions than KiK-net, for example, in Europe and the Mediterranean region, where the potential of large-scale site condition models from fields outside engineering seismology (e.g., hydrology and geomorphological) as alternative site proxies for site amplification predictions has been demonstrated.Der schnelle Anstieg verfügbarer seismischer Daten bietet neue Möglichkeiten für eine gründliche Bewertung von Bodenbewegungsmodellen (GMMs), die eine wesentliche Grundlage der probabilistischen seismischen Gefährdungsabschätzung (PSHA) bilden. Trotz umfangreicher wissenschaftlicher Fortschritte und großer Datensätze sind die bestehenden GMMs immer noch mit großen Unsicherheiten verbunden; hierbei geht die größte Unsicherheit von den Standorteffekten aus. In dieser Arbeit überprüfe ich daher die Leistungsfähigkeit von Modellen zur Standortverstärkung anhand neuer empirischer Daten, wobei die Schwerpunkte der Arbeit auf zwei Aspekten liegen: die Modellierung des nichtlinearen Bodenverhaltens bei starken Bodenbewegungen und weichen Böden sowie die Verwendbarkeit von großräumigen Standortzustandsmodellen für die Vorhersage der Standortverstärkung.
In meiner ersten Studie entwickle ich unter Verwendung von Aufzeichnungen aus dem japanischen KiK-Netzwerk einen Rahmen für die systematische Prüfung allgemein verwendeter nichtlinearer Standortverstärkungsmodelle. Die Modelle werden anhand von Bodenbewegungsresiduen getestet und mit einem linearen Standortverstärkungsmodell verglichen. Für den Test wurden 20 Standorte mit weichen Bodeneigenschaften ausgewählt, die mindestens vier Aufzeichnungen starker Bewegungen aufgezeichnet haben, hier definiert als Spitzenbodenbeschleunigung (PGA) von mehr als 0,05 g. Die Ergebnisse zeigen, dass für die meisten der ausgewählten Stationen das lineare Standortverstärkungsmodell besser funktioniert als die nichtlinearen Modelle, d.h. dass klassische nichtlineare Standortverstärkungsmodelle nicht in der Lage sind, das nichtlineare Verhalten des Bodens genau zu erfassen. Da der Test für starke Bewegungen mit Werten von PGA von bis zu 0,2 g durchgeführt wurde, sind die Ergebnisse hauptsächlich für Länder mit moderaten Erdbeben relevant.
Die schlechte Leistung der nichtlinearen Standortverstärkungsmodelle zeigt, dass die Modellierung der nichtlinearen Standortverstärkung verfeinert werden muss. Da die getesteten Modelle auf der durchschnittlichen Scherwellengeschwindigkeit der obersten 30 Meter des Bodens (VS30) sowie entweder PGA oder der Spektralbeschleunigung (SA) basieren, teste ich im nächsten Schritt daher alternative Standortparameter und Intensitätsmaße zur Modellierung nichtlinearen Bodenverhaltens. Hierzu habe ich in meiner zweiten Studie einen neuen harmonisierten Datensatz mit aktuellen Messungen erstellt; ich berechne zudem die Übertragungsfunktion der KiK-net-Stationen anhand des Spektralverhältnisses zwischen den Aufzeichnungen an der Oberfläche und im Bohrloch (SBr). In meiner dritten Studie messe ich dann die Nichtlinearität als Amplitudenänderung und Frequenzverschiebung für jede einzelne Messung des SBr im Vergleich zum mittleren linearen SBr. Die stationsspezifische Nichtlinearität wird dann durch Anpassung einer hyperbolischen Tangensfunktion an die Messung der Stärke der Nichtlinearität für jede Station abgeleitet. Die Ergebnisse zeigen, dass die PGA-Schwelle, bei der die Nichtlinearität beginnt, sich stark von Station zu Station unterscheidet und zwischen 0.2–1.15 m/s liegt.
Anschließend untersuche ich die Korrelation zwischen den standortspezifischen Nichtlinearitätsparametern und verschiedenen Standortfaktoren wie VS30, Geologie, der Tiefe bis zum Grundgestein, der Dicke der Sedimente und der Bodenbeschaffenheit. Bei den meisten Standortparametern ist der Zusammenhang mit der Nichtlinearität gering, wobei die höchste Korrelation erzielt wird zwischen der standortspezifischen Nichtlinearität und der Tiefe bis zum Grundgestein sowie den Parametern, die die oberflächennahen Bodenverhältnisse beschreiben. Für Standorte mit ähnlichen Standortbedingungen zeigt das mittlere nichtlineare Verhalten, dass bei mäßigen Erschütterungen (PGA = 1–3 m/s2) das nichtlineare Verhalten bei weichen Böden und dünnen bis mittleren Sedimentdicken am stärksten ausgeprägt ist. Über alle Standorte hinweg ist das mittlere nichtlineare Verhalten, unabhängig von der Gruppierung, jedoch nur bei (PGA > 3 m/s2) signifikant (definiert als 10 \% Amplitudenänderung oder Frequenzverschiebung). Diese Ergebnisse zeigen, dass bei PGA > 3 m/s2 die Modellierung der nichtlinearen Standortverstärkung stark von den Standortbedingungen abhängen sollte.
Im letzten Teil meiner Arbeit untersuche ich, wie gut großräumige Standortmodelle die lineare Verstärkung der Bodenbewegung vorhersagen können. Als Alternative zum oft verwendeten globalen Parameter VS30 (basierend auf Neigung der Oberfläche), wurde ein globales geomorphologisches Modell für die Sedimentdicke als Standortproxy für die Vorhersage der Standortverstärkung ausgewertet. Hierzu werden empirische Standortverstärkungsfaktoren, die für Europa abgeleitet wurden, für die Erstellung von Standortverstärkungsmodellen, die auf stellvertretenden Parametern basieren, verwendet. Die Vorhersagefähigkeit neuer und gängiger stellvertretender Parametern wird mittels der Verringerung der modellkorrigierten Variabilität zwischen verschiedenen Standorten (site-to-site variability) bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die geomorphologische Sedimentdicke als Näherungsparameter besser oder gleich gut abschneidet wie das traditionelle auf der Neigung der Oberfläche basierende VS30; die besten Ergebnisse wurden mit einem Modell erzielt, das Geologie und Hangneigung kombiniert. Obwohl sich die verschiedenen Karten der Verstärkung nicht groß unterscheiden, zeigen sich dennoch deutliche Unterschiede. Dies verdeutlicht eine stetig vorhandene epistemische Unsicherheit, die mit Standortverstärkungsmodellen verbunden ist, die in groß angelegten seismischen Gefahren- oder Risikostudien verwendet werden.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass bestehende nichtlineare Standortverstärkungsmodelle das nichtlineare Bodenverhalten (noch) nicht vollständig erfassen können. Eine Einbeziehung zusätzlicher Parameter wie Tiefe bis zum Grundgestein und Bodenbeschaffenheit könnte jedoch die Vorhersagen verbessern. Aufgrund der hohen Variabilität zwischen verschiedenen Standorten des nichtlinearen Verhaltens ist die Korrelation zwischen der Nichtlinearität und den Standortparametern jedoch im Allgemeinen gering. Zukünftige Studien sollten daher das nichtlineare Bodenverhalten auch für andere seismische Netzwerke und Regionen systematisch untersuchen, z. B. in Europa und den Mittelmeerraum, wo das Potenzial großräumiger Standortmodelle aus Bereichen außerhalb der Ingenieurseismologie für Vorhersage zur Standortverstärkung bereits nachgewiesen wurde
Democracy disrupted?
No full text2024 was a historic year for democracy with elections in more than 60 countries – accounting for more than half the world’s population. The Path to Power project undertook qualitative and quantitative analysis of elections in nine countries across the globe – the United States, the United Kingdom, India, Pakistan, Indonesia, Mexico, Mozambique, Georgia and South Africa. This report contains the justificatory framework for the mixed-methods methodologies used across the series, an overview of the key research insights gleaned from the reports and a glossary of key terms
Tier-Mensch-Relationen
No full textWie lassen sich Tier-Mensch-Relationen jenseits der in der Gegenwart problematisch gewordenen Prämissen des Logozentrismus der Moderne neu fassen? Das Buch antwortet darauf, indem es Passungen zwischen dem Wissen der Literaturen und Theorie herausarbeitet, um so Konzeptionen für ein neues Weltverhältnis zu erschließen. Es fordert dazu auf, unsere Relationen zu überdenken – und dies nicht nur für die Gegenwart, sondern auch für die Zukunft
Education for the Sustainable Development Goals
No full textThis chapter delves into the significance of Education for Sustainable Development (ESD) in the pursuit of the Sustainable Development Goals (SDGs). With humanity surpassing the Earth’s ecological limits and facing pressing social challenges, the need for sustainable development is more urgent than ever. The 2030 Agenda for Sustainable Development outlines 17 SDGs that serve as a blueprint for global sustainability. ESD aims to equip individuals with the capacity to engage in social learning, comprehend, and drive transformative processes for sustainable development and SDG implementation. While the development of sustainability competencies is a primary focus of ESD, it extends beyond mere competence building to address values pertinent to sustainability. Through transformative and transgressive learning approaches, ESD promotes reflection and facilitates a shift in attitudes and values. By expanding learners’ horizons and encouraging critical discourse on values, ESD fosters a broader understanding of sustainability. To effectively deliver ESD, an action-oriented, transformative pedagogy is required, centered on learners and embracing principles such as reflection, participation, discovery learning, and vision orientation. Collaborative projects, future development methods, system analysis, and critical and reflective thinking are among the pedagogical methods employed in ESD, enabling learners to become active co-designers of their learning journey and facilitating the development of sustainability competencies. In essence, ESD plays a vital role in achieving the SDGs and nurturing sustainable development. By developing knowledge, competencies, and values, ESD empowers individuals to actively contribute to the necessary global transformation towards sustainability
Geldentschädigungen im Presse- und Äußerungsrecht
No full textDie Ermittlung einer angemessenen Geldentschädigung nach einer medialen Persönlichkeitsrechtsverletzung bereitet seit jeher Schwierigkeiten. Christoph Jarno Burghoff setzt an den Schwachstellen der Geldentschädigungsrechtsprechung an. Er dokumentiert ihre Inkonsistenz, die zu einer nicht hinnehmbaren Unsicherheit im Presse- und Äußerungsrecht führt, und offenbart die ausbleibende Abschreckungswirkung von Geldentschädigungssummen, die bei einer medialen Zwangskommerzialisierung der Persönlichkeit zugesprochen werden. Der Autor tritt diesen Problemen mit zwei Lösungsvorschlägen entgegen: dem anhand der Geldentschädigungsrechtsprechung entwickelten Säulen-Modell, das der juristischen Praxis als Leitbild bei der Bestimmung der Entschädigungshöhe dienen soll, sowie einer maßgeblich auf der Präventionsfunktion des Geldentschädigungsanspruchs beruhenden, verfassungsrechtskonformen Gewinnabschöpfung
Diffusion von Pb auf Si untersucht mittels SFM und KPFM
No full textNanostructuring of surfaces, self-organization of structures and low dimensional systems are just a few points for which a precise understanding of diffusion, in particular surface diffusion, is important [1, 2, 3].
Pb/Si(111)-(7 × 7) exhibits unexpectedly fast diffusion. The system also shows an unusual Stranski-Krastanov growth, which leads to the formation of explosively emerging Pb islands in a very dense Pb wetting layer [4, 5]. It is evident that the wetting layer located between the islands plays a crucial role in the diffusion process. To investigate diffusion, this work uses scanning force microscopy (SFM) simultaneously with Kelvin probe force microscopy (KPFM) in an ultra-high vacuum to study topographic and electronic effects occurring during the growth and decay of Pb islands in the temperature range between 120 K and 300 K.
Initially, the substrate’s response to various temperature ranges is examined. It becomes apparent that island decay and growth do not necessarily occur in parallel. Moreover, a two-phase maturation process is observed, where island decay begins at lower temperatures before island growth becomes relevant at higher temperatures. Growth and decay show preferred directions on the substrate, which are determined by the substrate geometry. To better understand the growth process and the role of the wetting layer, a Pb island is locally and mechanically stimulated to grow for the first time. Immediately at the beginning of island growth, the surrounding wetting layer shows a significant change in contact potential difference. This effect was observed for the first time. We attribute it to a decrease in the Pb density of the wetting layer. If the wetting layer also serves as a Pb reservoir, this could partially explain the unusual fast diffusion in this system.
Kelvin probe force microscopy is used to investigate the theory. The response of the contact potential difference to temperature changes or global non-equilibrium situations is studied.
Overall, the work provides clear evidence of changes in the wetting layer associated with island growth and decay, which can be associated with a thinning wetting layer.Nanostrukturierung von Oberflächen, Selbstorganisation von Strukturen und niederdimensionale Systeme sind nur einige Bereiche, für die ein genaues Verständnis von Diffusion, insbesondere Oberflächendiffusion, bedeutsam ist [1, 2, 3].
Pb/Si(111)-(7×7) zeigt eine unerwartet schnell ablaufende Diffusion [4, 5]. Zur Untersuchung der Diffusion wird im Rahmen dieser Arbeit Raster-Kraft-Mikroskopie simultan mit Raster-Kelvin-Mikroskopie im Ultrahochvakuum verwendet, um im Temperaturbereich zwischen 120 K und 300 K topografische und elektronische Effekte zu studieren, welche während des Wachstums und Zerfalls von Pb-Inseln ablaufen.
Zunächst wird die Reaktion des Substrats auf verschiedene Temperaturbereiche untersucht. Dabei zeigt sich, dass Zerfall und Wachstum von Inseln nicht zwingend zeitgleich auftreten. Zudem wird ein zweigeteilter Reifungsprozess sichtbar, indem zunächst bei tieferen Temperaturen Inselzerfall einsetzt, bevor bei höheren Temperaturen auch Inselwachstum relevant wird. Wachstum und Zerfall zeigen dabei Vorzugsrichtungen auf dem Substrat, welche durch die Substratgeometrie gegeben sind.
Um den Wachstumsprozess und die Rolle der Benetzungsschicht besser verstehen zu können, wird erstmals lokal-mechanisch eine Pb-Insel zum Wachstum angeregt. Unmittelbar mit Beginn des Inselwachstums zeigt die umliegende Benetzungsschicht eine Änderung der Kontaktpotentialdifferenz. Dieser Effekt wurde erstmals beobachtet. Wir führen ihn auf eine Abnahme der Pb-Dichte in der Benetzungsschichts zurück. Dient die Benetzungsschicht auch als Pb-Reservoir, so könnte dies teilweise die anormal schnelle Diffusion in diesem System erklären.
Wir verwenden Raster-Kelvin-Mikroskopie um den Wetting Layer näher zu untersuchen. Dabei wird die Reaktion der Kontaktpotentialdifferenz auf Temperaturänderungen oder auch globale Ungleichgewichtssituationen studiert.
Die Arbeit liefert deutliche Hinweise auf Veränderungen der Benetzungsschicht im Zusammenhang mit Inselwachstum und -zerfall, welche mit einer ausdünnenden Benetzungsschicht assoziiert werden können. Zudem kann eine Verbindung zwischen der Lage von Regionen mit unterschiedlicher Austrittsarbeit im Wettinglayer und der Lage der Inseln hergestellt werden
Is the Gig Economy a Stepping Stone for Refugees?
No full textWe examine whether gig jobs in online food delivery (OFD) are a stepping stone for refugees entering the Austrian labor market. Our identification strategy combines the quasi-random assignment of refugees to Austrian regions with the expansion of gig firms across the country. The local availability of OFD jobs at the time of access to the labor market initially accelerates job finding among refugees. Subsequently, however, gig workers remain in low-paid, unstable jobs with low career prospects, while the employment rate of refugees without gig opportunities catches up. The local availability of gig jobs negatively affects human capital investments and job search behavior, even among refugees outside the gig economy
Motorische Fitness von Kindern – Zusammenhänge mit Einschulungszeitpunkt, Covid-19-Pandemie, Schulsozialstatus und Testzeitpunkt innerhalb des Schuljahres
No full textBackground and research objectives. Physical fitness is related to children’s physical health, cognitive performance and well-being. Children’s fitness development is affected by child-specific characteristics like age or gender, and by factors associated with their living environment. The present dissertation examines four factors potentially associated with children’s fitness, namely (1) time of school enrollment, (2) the Covid-19 pandemic, (3) school social status, and (4) time of assessment within the school year. Time of school enrollment is associated with children’s academic performance, with some research indicating lower performances for children with delayed school entry (older-than-keyage children, OTK) compared to children enrolled based on the legal key date (keyage children). Research on the association between time of school enrollment and physical fitness is limited. We compared the fitness of keyage and OTK children at the same average ages and examined their longitudinal development over two years. The next research goal of this thesis was to examine whether temporary Covid-19 pandemic lockdowns were associated with changes in third-graders’ fitness. As previous reports indicated that pandemic effects may have differed by socioeconomic background, we tested whether Covid-19 pandemic effects and post-pandemic rebounds in the German Federal State of Brandenburg differed by school social status. The final goal of this dissertation was to dissociate effects of time of assessment within a school year from age effects on third-graders’ physical fitness. Dissociation of these effects is a methodological challenge, as better fitness later in the school year may be related to greater amounts of accumulated physical activity throughout the year, but also to children’s age-related growth. We thus tested whether children exhibited better physical fitness in the second than in the first half of third grade while adjusting for children’s ages.
Methods. We used data from the EMOTIKON project, an annual assessment of third-graders’ physical fitness conducted in all public primary schools in the German Federal State of Brandenburg. Seven physical fitness tests assessed cardiorespiratory endurance (6-min run), coordination under time pressure (star-run), sprint speed (20m sprint), lower (powerLOW, standing long jump), and upper limbs muscle power (powerUP, ball-push test), static balance (one-legged-stance), and flexibility (stand-and-reach test). In the first paper, we compared keyage and OTK children at the average ages of 9.5 and 10.5 years (across different school grades), and examined their development from third to fifth grade. In the other papers, we used data from third-graders tested in different cohorts. In all papers, we conducted linear mixed models with random factors child and school. Regression discontinuity designs tested Covid pandemic effects or effects of time of assessment while adjusting for secular trends and children’s ages.
Results. At the same average chronological ages, keyage children exhibited better physical fitness than OTK children. However, both groups developed positively and at similar rates from third to fifth grade in all fitness components (exception: cardiorespiratory endurance stagnated after fourth grade). The Covid-19 pandemic was associated with small fitness changes. In pandemic cohorts (2020–22), keyage third-graders exhibited lower cardiorespiratory endurance, coordination, speed, and powerUP, but better powerLOW and balance, compared to pre-pandemic cohorts (2016–19). When adjusting for secular trends, pandemic effects at the first day of school in school year 2020/21 were small and negative in cardiorespiratory endurance, coordination, speed, and powerUP. Post-pandemic improvements were restricted to coordination and powerUP. For OTK children, impairments in cardiorespiratory endurance, powerUP and balance were larger in pandemic than in pre-pandemic cohorts. Higher school social status was associated with better fitness, more pronounced pandemic effects in coordination and speed, and larger coordination rebounds. Finally, we found that physical fitness differs by time of assessment within the school year. When adjusting for children’s ages, keyage third-graders exhibited better coordination, speed, and powerUP in the second compared to the first school term. Fitness improvements from first to second school term were more pronounced in schools with lower average fitness.
Conclusion. The present dissertation showed associations of children’s physical fitness with time of school enrollment, the Covid-19 pandemic, school social status, and time of assessment within the school year. Regular physical fitness assessments can inform about temporal health trends and identify groups or regions in need of health-promoting interventions. Children with delayed school enrollment and in schools with low social status may be at particular risk of low fitness. Pandemic-related fitness losses and assessment time effects illustrate the importance of sports opportunities for children’s fitness development. Interventions to improve fitness may target all systems relevant for childhood development, including the family, school, and governmental policies. Effects of time of school enrollment and time of assessment may be considered when developing norm values or when grading children’s performances.Hintergrund und Forschungsziele. Die motorische Fitness ist verbunden mit der körperlichen Gesundheit, kognitiven Leistungsfähigkeit und dem Wohlbefinden von Kindern. Die Entwicklung der motorischen Fitness wird durch kindspezifische Merkmale wie Alter oder Geschlecht und durch Merkmale ihrer Lebensumgebung beeinflusst. Die vorliegende Dissertation untersuchte den Zusammenhang der motorischen Fitness mit vier Faktoren: (1) Einschulungszeitpunkt, (2) Covid-19-Pandemie, (3) Sozialstatus der Schule und (4) Testzeitpunkt innerhalb eines Schuljahres. Der Einschulungszeitpunkt steht im Zusammenhang mit schulischen Leistungen von Kindern, wobei einige Studien auf geringere Leistungen von Kindern mit verspäteter Einschulung (Spätlinge) im Vergleich zu stichtagsgerecht eingeschulten Kindern (Stichtagskinder) hinweisen. Es gibt bisher wenige Befunde zum Zusammenhang zwischen Einschulungszeitpunkt und Fitness. Wir verglichen die Fitness von gleichaltrigen Stichtagskindern und Spätlingen und untersuchten ihre längsschnittliche Entwicklung über zwei Jahre. Die vorliegende Dissertation untersuchte außerdem, ob Lockdowns während der Covid-19-Pandemie mit Veränderungen der motorischen Fitness von DrittklässlerInnen einhergingen. Bisherige Studien weisen darauf hin, dass sich die Auswirkungen der Pandemie je nach sozioökonomischem Status unterschieden haben könnten. Daher wurde untersucht, ob sich die Effekte der Covid-19-Pandemie und die Entwicklung der motorischen Fitness nach der Pandemie im Bundesland Brandenburg nach Schulsozialstatus unterschieden. Ein weiteres Ziel dieser Dissertation war, die Effekte des Testzeitpunkts innerhalb eines Schuljahres auf die motorische Fitness von DrittklässlerInnen zu testen. Die Dissoziation von oftmals konfundierten Alters- und Testzeitpunkteffekten ist eine methodische Herausforderung in der Entwicklungswissenschaft. Beispielsweise kann eine bessere Fitness später im Schuljahr sowohl durch akkumulierte körperliche Aktivität im Laufe des Jahres als auch durch altersbedingtes Wachstum der Kinder bedingt sein. Wir testeten, ob Kinder in der zweiten Hälfte der dritten Klasse, adjustiert für Alter, eine bessere Fitness als in der ersten Schuljahreshälfte aufwiesen.
Methodik. Daten kamen aus dem EMOTIKON-Projekt, einer jährlichen Erhebung der motorischen Fitness von Kindern der dritten Klasse, die in allen öffentlichen Grundschulen im Bundesland Brandenburg durchgeführt wird. Sieben Tests untersuchten die kardiorespiratorische Ausdauer (6-Minuten-Lauf), Koordination unter Zeitdruck (Sternlauf), Schnelligkeit (20m-Sprint), Schnellkraft der Beine (powerLOW, Standweitsprung) und Arme (powerUP, Medizinballstoßen), statisches Gleichgewicht (Einbeinstand) und Beweglichkeit (Rumpfbeuge). In der ersten Studie verglichen wir Stichtagskinder und Spätlinge im Alter von 9,5 und 10,5 Jahren und untersuchten ihre Entwicklung von der dritten bis zur fünften Klasse. Die anderen Studien verwendeten Daten von DrittklässlerInnen aus verschiedenen Kohorten. In allen Studien nutzten wir Linear Mixed Models mit Zufallsfaktoren Kind und Schule. Regression Discontinuity Designs untersuchten Effekte der Covid-Pandemie oder des Testzeitpunkts unter Berücksichtigung säkularer Trends und des Alters der Kinder.
Ergebnisse. Im gleichen durchschnittlichen Alter zeigten Stichtagskinder eine bessere motorische Fitness als Spätlinge. Allerdings entwickelten sich beide Gruppen positiv und mit ähnlichen Entwicklungsraten von der dritten bis zur fünften Klasse in allen Fitnesskomponenten (Ausnahme: Ausdauer stagnierte nach vierter Klasse). Die Covid-19-Pandemie ging mit kleinen Fitnessveränderungen einher. In den Pandemie-Kohorten (2020-22) zeigten Stichtagskinder eine geringere Ausdauer, Koordination, Schnelligkeit und PowerUP, aber besseres Gleichgewicht und PowerLOW als vor der Pandemie (2016-19). Nach Berücksichtigung säkularer Trends zeigten sich am ersten Schultag des Schuljahres 2020/21 kleine negative Pandemieeffekte auf die Ausdauer, Koordination, Schnelligkeit und PowerUP. Koordination und PowerUP verbesserten sich nach der Pandemie. Bei Spätlingen war die Pandemie mit stärkeren Beeinträchtigungen in der Ausdauer, PowerUP und im Gleichgewicht verbunden. Schulen mit höherem Sozialstatus wiesen eine bessere Fitness, stärkere Pandemieeffekte in Koordination und Schnelligkeit sowie eine positivere postpandemische Entwicklung der Koordination auf. In der letzten Studie dieser Dissertation fanden wir Unterschiede in der motorischen Fitness abhängig vom Testzeitpunkt innerhalb des Schuljahres. Bei Berücksichtigung des Alters der Kinder zeigten Stichtagskinder im zweiten Schulhalbjahr bessere Leistungen in Koordination, Schnelligkeit und PowerUP als im ersten Schulhalbjahr. Schulen mit geringer durchschnittlicher Fitness wiesen stärkere Verbesserungen vom ersten bis zum zweiten Schulhalbjahr auf.
Schlussfolgerung. Die vorliegende Dissertation fand Zusammenhänge zwischen motorischer Fitness von Kindern und dem Einschulungszeitpunkt, der Covid-Pandemie, dem Schulsozialstatus und dem Testzeitpunkt innerhalb eines Schuljahres. Regelmäßige Testungen der motorischen Fitness liefern Informationen über Gesundheitstrends und können Gruppen oder Regionen mit Bedarf an gesundheitsfördernden Maßnahmen identifizieren. Kinder mit verspäteter Einschulung und in Schulen mit niedrigem Sozialstatus weisen ein besonderes Risiko für geringe Fitness auf. Pandemiebedingte Fitnesseinbußen und Testzeitpunkteffekte verdeutlichen die Relevanz von Sportmöglichkeiten für die Fitnessentwicklung. Interventionen zur Verbesserung der Fitness können in allen für die kindliche Entwicklung relevanten Lebensumwelten ansetzen, einschließlich der Familie und Schule, sowie politische Maßnahmen beinhalten. Die Zusammenhänge von motorischer Fitness mit Einschulungszeitpunkt und Testzeitpunkt können bei der Erstellung von Normwerten oder bei der Bewertung kindlicher Leistungen berücksichtigt werden
Zeitpunkt der flüchtigen Entgasung aus wasserhaltigen Magmareservoirs in der oberen Erdkruste mit Implikationen für Porphyr-Kupferlagerstätten
No full textNumerical modelling is an outstanding tool which helps to investigate the formation of magmatic-hydrothermal systems capable of forming porphyry-epithermal ore deposits in subduction-related settings and submarine massive sulfide deposits. In the last decade, there has been a change in research focus towards approaches that link metal enrichment processes to magma dynamics as a starting point. This shift emphasizes the role of associated magmatic systems, which provides not only essential ore ingredients during magma degassing, but also the energy necessary to sustain hydrothermal activity.
This thesis aims to demonstrate the advantages of coupled numerical models of rhyolitic-dacitic magma degassing in different geological settings to better understand ore-forming processes. The work builds on the Complex System Modelling Platform (CSMP++) with the addition of magma degassing, fluid-melt-partitioning and metal leaching functionalities to a coupled magma-hydrothermal model.
The study lays the groundwork for understanding magma degassing in the geological context of porphyry copper deposits. A coupled numerical model was developed to simulate magma convection and fluid flow, providing insights into the timing, rate, and duration of magmatic volatile release.
In a further advancement, metal transfer into magmatic fluids as a result of fluid-melt fractionation is examined. This is approximated by the integration of the distribution coefficient D during the formation of porphyry deposits.
This study extends the degassing model to explore the influence of the intrusion's cupola depth, initial water content, and distribution coefficients on metal fluxes. The results indicate that higher fluid-melt distribution coefficients enhance the potential for ore formation in sub-epithermal environments, while lower distribution coefficients favor the development of high-grade, confined ore shells of porphyry Cu deposits. These findings provide a quantitative framework for understanding metal enrichment in magmatic-hydrothermal systems.
The magma degassing model is further applied to submarine geological environments.
First case studies include the fluid-melt partitioning functionality to estimate the ore formation potential at submarine arc volcanoes. The results of the study highlight the similarities between porphyry-epithermal Cu systems and massive sulfide deposits formed at submarine arc volcanoes. Additionally, a metal leaching functionality in high-permeability settings was used to assess the potential formation of VMS deposits with or without magmatic fluid input. Simulations indicate that even dry magma intrusions can form Zn-Pb VMS deposits at the seafloor, but the inclusion of high-temperature, saline, and metal-rich magmatic fluids significantly enhances the ore genesis efficiency.
This thesis thus highlights the importance of magma degassing for the formation of magmatic-hydrothermal deposits, emphasizing their genetic affinity to magmatic processes.Numerische Modellierungen stellen eine bedeutende wissenschaftliche Methode dar, um porphyrisch-epithermale Erzlagerstätten bildende magmatisch-hydrothermale Systeme in Subduktionszonen und submarine Massivsulfidlagerstätten zu untersuchen. Im letzten Jahrzehnt hat sich der Forschungsschwerpunkt hin zu Ansätzen, die Metallanreicherungsprozesse mit der Magmendynamik als Ausgangspunkt in Zusammenhang bringen, verlagert. Diese Entwicklung betont die Rolle der assoziierten magmatischen Systeme, welche nicht nur die notwendigen Elemente, sondern auch die notwendige Energie, um hydrothermale Aktivität aufrechtzuerhalten, zur Verfügung stellen.
Die Dissertation zeigt die Vorteile von gekoppelten numerischen Modellen zur Entgasung rhyolitisch-dazitischer Schmelzen in unterschiedlichen geologischen Milieus, um Erzbildungsprozesse besser verstehen zu können. Das Modell dieser Arbeit baut auf der Plattform „Complex System Modelling Platform (CSMP++)“ auf und führt neue Funktionalitäten für Magmenentgasung, Fluid–Schmelze-Fraktionierung und Metallauslaugung in ein gekoppeltes magmatisch–hydrothermales Modell ein.
Die Arbeit legt den Grundstein für das Verständnis von Magmenentgasung im geologischen Kontext von porphyrischen Kupferlagerstätten. Das gekoppelte numerische Modell wurde entwickelt, um Magmenkonvektion und Fluidfluss zu simulieren und Einblicke in den Zeitpunkt, die Rate und die Dauer der Entgasung volatiler Komponenten () zu gewinnen.
Insbesondere zeigt diese Arbeit, dass die Anreicherung von Volatilen im Kuppelbereich der Magmakammer und ihre nachfolgende Freisetzung zur Bildung von hydrothermalen Brekzien führen können.
Im Weiteren wird der Transport von Metallen in magmatischen Fluiden durch die Fraktionierung von chemischen Elementen zwischen Fluid und Schmelze untersucht. Diese Prozesse werden durch einen Verteilungskoeffizienten D während der Bildung porphyrischer Lagerstätten numerisch angenähert. Die Studie nutzt das Entgasungsmodell, um den Einfluss von Intrusionstiefe, initialem Wassergehalt und Verteilungskoeffizient des Metalltransports zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass höhere Fluid–Schmelze-Fraktionskoeffizienten das Potenzial für die Erzbildung unter sub-epithermalen Bedingungen begünstigen, während niedrigere Fraktionskoeffizienten die Bildung von porphyrischen Erzen mit hohem Anreicherungsgrad begünstigen. Diese Ergebnisse bieten einen quantitativen Ansatz für das Verständnis von Erzanreicherungsprozessen in magmatisch-hydrothermalen Systemen.
Das Magmenentgasungsmodell wird zusätzlich auf submarine geologische Milieus angewandt. Erste Fallstudien nutzen die Funktionalität der Fluid–Schmelz-Fraktionierung, um das Erzbildungspotenzial in submarinen Vulkanbögen abzuschätzen. Die Ergebnisse heben die Ähnlichkeiten zwischen porphyrisch-epithermalen Kupferlagerstätten und Massivsulfidlagerstätten (VMS) an submarinen Vulkanbögen hervor. In weiteren Fallstudien wurden Modellfunktionen für die Lösung von Metallen aus dem permeablen Nebengestein verwendet, um die potentielle Bildung von VMS-Lagerstätten mit oder ohne magmatischem Fluideintrag zu bewerten. Die Simulationen legen nahe, dass auch wasserarme Magmenintrusionen Zn-Pb-VMS-Lagerstätten am Meeresboden bilden können, aber dass die Zufuhr von heissen, salinaren und metallreichen magmatischen Fluiden die Effizienz der Lagerstättenbildung signifikant erhöht.
Diese Dissertation hebt somit insgesamt die Bedeutung der Magmenentgasung für die Bildung magmatisch-hydrothermaler Lagerstätten und deren Verknüpfung mit magmatischen Prozessen hervor
Parasites as prey – community consequences modulated by non-adaptive and adaptive predation
No full textFood web theory has primarily focussed on predator-prey interactions, ignoring parasites, while studies on parasitic interactions typically do not consider insusceptible (nonhost) species. This is even though parasites largely contribute to biomass flows, the number of species and consumptive interactions in natural food webs. As these features determine an ecological community's response to environmental change, including parasites in modelling studies should be a rule rather than an exception for predicting the responses. To bridge this knowledge gap, I employ mathematical modelling to investigate community-wide consequences of parasites, using a well-studied plankton community as a model system.
This thesis investigates how a parasite, as prey to a nonhost predator, influences biomass distribution in a nutrient-limited food web called mycoloop web. The web consists of a fungal parasite, an insusceptible (nonhost) predator (zooplankton), a host and a nonhost phytoplankton species. The latter is edible for the predator. Both phytoplankton species compete for a shared limiting nutrient. Firstly, I present a general introduction (Chapter 1) to parasites in food webs and how their predator’s foraging behaviours, e.g. preference for prey, could modulate parasite community-wide consequences. Chapter 2 investigates the long-term (equilibrium) dynamics of the mycoloop web and how the predator’s preference for prey modulates the dynamics along a nutrient gradient. For this, I compare non-adaptive (fixed) and adaptive prey preferences, reflecting different predator feeding behaviours. Chapter 3 investigates short-term (transient) dynamics of the mycoloop web and compares different model versions that capture the development and virulence of the parasite to varying degrees. Chapter 4 provides generalisable results on a phenomenon observed from the results in Chapter 2, i.e. an adaptive prey preference, once optimal prey composition has been reached, keeps prey equilibrium densities at a constant value, irrespective of increases in habitat productivity.
Finally, in the general discussion, I synthesise from key findings of the chapters that, in addition to its commonly known negative effect, i.e. terminating host blooms, a parasite could positively affect host density on both short and long timescales. This counter-intuitive effect stems from the parasite development and direct/indirect interactions in the food web, independent of the parasite virulence. Consequently, the increased host density has a negative impact on the host’s competitor. However, the predator’s adaptive prey preference could reduce this negative impact by keeping the equilibrium densities of the prey, both the parasite and the host’s competitor, unchanged despite increases in nutrient availability and host equilibrium density. Lastly, I discuss the consequences of the adaptive prey preference of a predator in the context of larger food webs and ecosystem management. As a parasite could increase host density, this thesis also suggests that the concept of using a pathogen as a biological control of host density, e.g. harmful algal blooms as already used in lake management, must be revisited.Die Theorie der Nahrungsnetze hat sich in erster Linie auf die Wechselwirkungen zwischen Räubern und Beutetieren konzentriert und dabei Parasiten außer Acht gelassen, während Studien über parasitäre Interaktionen in der Regel keine unempfänglichen (Nicht-Wirt-)Arten berücksichtigen. Parasiten tragen jedoch in hohem Maße zu den Biomasseflüssen, der Anzahl der Arten und den Fressverbindungen in natürlichen Nahrungsnetzen bei. Da diese Merkmale des Nahrungsnetzes bestimmen, wie eine ökologische Gemeinschaft auf Umweltveränderungen reagiert, sollte die Einbeziehung von Parasiten eher die Regel als die Ausnahme sein, wenn die Reaktion der Gemeinschaft durch Modellierungsstudien vorhergesagt werden soll. Um diese Wissenslücke zu schließen, habe ich mathematische Modellierung eingesetzt, um die gemeinschaftsweiten Folgen von Parasiten zu untersuchen, wobei ich eine gut untersuchte Planktongemeinschaft als Modellsystem verwendet habe.
In dieser Arbeit wird untersucht, wie ein Parasit (Pilzparasit), der selbst als Beute für einen Nicht-Wirt-Räuber (Zooplankton) dient, die Verteilung der Biomasse in einem nährstoffbegrenzten Nahrungsnetz, dem sogenannten Mykoloop-Netz, beeinflusst. Es besteht aus dem Parasiten, dem Räuber, einer Wirts- und einer Nichtwirts-Phytoplanktonart, wobei letztere für den Räuber essbar ist. Dabei konkurrieren beide Phytoplanktonarten um eine gemeinsame limitierende Nährstoffressource (das Mykoloop-Nahrungsnetz). In dieser Arbeit gebe ich eine allgemeine Einführung (Kapitel 1) in das Thema Parasiten in Nahrungsnetzen und zeige auf, wie das Fressverhalten der Raubtiere und der Verzehr von Parasiten die Auswirkungen auf die gesamte Parasitengemeinschaft beeinflussen kann. Es folgt Kapitel 2, in dem die langfristige (Gleichgewichts-)Dynamik des Parasiten auf die Dynamik des Mykoloopnetzes untersucht wird und wie die Dynamik durch die Beutepräferenz des Räubers für Beutetiere entlang eines Nährstoffgradienten moduliert wird. Zu diesem Zweck vergleiche ich nicht-adaptive (fixierte) und adaptive Beutepräferenzen, die unterschiedliche Fressverhaltensweisen der Räuber widerspiegeln. Kapitel 3 untersucht die kurzfristige (transiente) Dynamik des Mykoloopnetzes und vergleicht verschiedene Modellversionen, die die Entwicklung und Virulenz des Parasiten in unterschiedlichem Maße erfassen. Kapitel 4 liefert verallgemeinerbare Ergebnisse zu einem Phänomen, das aus den Ergebnissen in Kapitel 2 hervorgeht, nämlich dass die adaptive Beutepräferenz, sobald die optimale Beutezusammensetzung erreicht ist, die Beutegleichgewichtsdichten auf einem konstanten Wert hält, unabhängig von der Zunahme der Lebensraumproduktivität.
In der allgemeinen Diskussion fasse ich schließlich die wichtigsten Ergebnisse der Kapitel zusammen und zeige, dass ein Parasit zusätzlich zu seiner allgemein bekannten negativen Wirkung, d. h. der Beendigung der Wirtsblüte, die Wirtsdichte sowohl auf kurzen als auch auf langen Zeitskalen positiv beeinflussen kann. Dieser „kontra-intuitive“ Effekt ergibt sich aus der Entwicklung des Parasiten und den direkten/indirekten Wechselwirkungen im Nahrungsnetz, unabhängig von der Virulenz des Parasiten. Dies hat Auswirkungen auf die gesamte Gemeinschaft, da sich eine erhöhte Wirtsdichte negativ auf den Ressourcen-Konkurrenten des Wirts auswirkt. Die adaptive Beutepräferenz des Räubers könnte diese negativen Auswirkungen jedoch verringern, indem die Gleichgewichtsdichten der Beute, sowohl des Parasiten als auch der essbaren Nicht-Wirtsart, trotz Änderungen der Nährstoffverfügbarkeit unverändert bleiben. Abschließend erörtere ich die Folgen der adaptiven Beutepräferenz eines Räubers im Zusammenhang mit größeren Nahrungsnetzen und dem Management von Ökosystemen. Die Ergebnisse dieser Studie deuten auch darauf hin, dass das Konzept des Einsatzes von Krankheitserregern zur biologischen Bekämpfung von schädlichen Algenblüten (HABs), wie es bereits bei der Bewirtschaftung von Seen angewandt wird, überdacht werden muss