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Vulkan-Gipfel- und Flankendeformation mittels Fernerkundung analysiert
No full textVolcanism results from the movement of magma through a magmatic system that extends vertically through Earth’s crust, from its deeper regions to the surface, known as the magma plumbing system. This system consists of interconnected channels and reservoirs that store and transport magma and fluids from zones of partial melting deep within the crust. As magma reaches the surface, it can produce lava of varying viscosities. Highly viscous lava tends to accumulate around volcanic vents, forming lava domes. These domes grow through two main processes: endogenous growth, where magma is injected into the dome from below, and exogenous growth, where lava flows outward and accumulates on the dome's surface. Lava domes play a key role in the cyclic nature of dome-building eruptions, which can lead to explosive events and partial collapses, resulting in repeated cycles of eruption and regrowth.
This thesis aims to deepen our understanding of shallow subsurface processes in lava domes and support efforts to monitor and predict the hazards they pose. Advanced remote sensing and seismic techniques are used to gather detailed observational data from the 2016–2017 eruption sequence of Bezymianny volcano, Kamchatka, Russia. I analyze three of the four eruptions using digital image correlation on high-resolution SAR amplitude imagery, combined with time-lapse camera data and seismic activity, to characterize different dome growth patterns. I uncover previously unknown prolonged plug extrusion before the eruption sequence, and infer from generic models that conduit plug stiffening significantly influences the direction of recurrent endogenous dome growth. For the final eruption, I combine automatically detected seismicity with optical time-lapse imagery to explore the preparatory phase, identifying early indicators of magmatic pathway formation. Furthermore, by integrating interferometry-based ground deformation maps with inversion modeling and comparing them to volume changes derived from digital elevation models, I infer a small shallow magmatic source that likely tapped into a deeper reservoir.
These findings emphasize the importance of integrating remote sensing with in situ techniques for effective volcanic monitoring. Combining diverse data sources enhances our understanding of both small- and large-scale processes before and during dome growth, providing robust tools for improving hazard prediction and risk mitigation.Vulkanismus entsteht durch die Bewegung von Magma in einem magmatischen System, das sich vertikal durch die Erdkruste erstreckt, von ihren tieferen Bereichen bis zur Oberfläche, und als Magmenleitungssystem bekannt ist. Dieses System besteht aus miteinander verbundenen Kanälen und Reservoirs, die Magma und Flüssigkeiten aus Zonen teilweiser Aufschmelzung tief in der Kruste speichern und transportieren. Wenn Magma die Oberfläche erreicht, kann es Lava unterschiedlicher Viskosität erzeugen. Hochviskose Lava neigt dazu, sich um vulkanische Öffnungen anzusammeln und Lava-Dome zu bilden. Diese Dome wachsen durch zwei Hauptprozesse: endogenes Wachstum, bei dem Magma von unten in den Dom eingespeist wird, und exogenes Wachstum, bei dem Lava nach außen fließt und sich auf der Oberfläche des Doms ansammelt. Lava-Dome spielen eine Schlüsselrolle im zyklischen Verlauf von Dom-bildenden Eruptionen, die zu explosiven Ereignissen und teilweisen Einstürzen führen können, was wiederholte Zyklen von Eruption und Wiederaufbau zur Folge hat.
Diese Arbeit zielt darauf ab, unser Verständnis der flachen unterirdischen Prozesse in Lavadomen zu vertiefen und die Bemühungen zu unterstützen, die von ihnen ausgehenden Gefahren zu überwachen und vorherzusagen. Fortgeschrittene Fernerkundungs- und seismische Techniken werden in dieser Arbeit eingesetzt, um detaillierte Beobachtungsdaten aus der Eruptionssequenz des Bezymianny-Vulkans in Kamtschatka, Russland, aus den Jahren 2016–2017 zu sammeln. Ich analysiere drei der vier Eruptionen mithilfe digitaler Bildkorrelation auf hochauflösenden SAR-Amplitudenbildern, kombiniert mit Zeitrafferkamera-Daten und seismischer Aktivität, um verschiedene Wachstumsmuster des Doms zu charakterisieren. Dabei decke ich bisher unbekannte langanhaltende Pfropfen-Extrusionen vor der Eruptionssequenz auf und schließe aus generischen Modellen, dass die Versteifung des Pfropfens im Förderschlot einen erheblichen Einfluss auf die Richtung des wiederkehrenden endogenen Domwachstums hat. Für die letzte Eruption kombiniere ich automatisch erfasste seismische Aktivitäten mit optischen Zeitrafferaufnahmen, um die Vorbereitungsphase zu untersuchen und frühe Anzeichen der Bildung eines magmatischen Weges zu identifizieren. Darüber hinaus integriere ich Interferometrie-basierte Bodendeformationskarten mit Inversionsmodellen und vergleiche sie mit Volumenänderungen, die aus digitalen Höhenmodellen abgeleitet wurden, um auf eine kleine, flache magmatische Quelle zu schließen, die wahrscheinlich ein tiefer gelegenes Reservoir angezapft hat.
Diese Erkenntnisse unterstreichen die Bedeutung der Integration von Fernerkundung mit In-situ-Techniken für eine effektive Vulkanüberwachung. Die Kombination verschiedener Datenquellen verbessert unser Verständnis sowohl der klein- als auch der großräumigen Prozesse vor und während des Domwachstums und bietet robuste Werkzeuge zur Verbesserung der Gefahrenvorhersage und Risikominderung
Politische und ethnische Dynamiken auf dem Arbeitsmarkt
No full textThis dissertation explores how political and racial dynamics shape, and are shaped by, interactions in the labor market. It consists of four chapters that examine how labor market institutions and shocks affect political behavior and how workers’ preferences over the racial composition of their peers influence job choices. Drawing on rich administrative data from the United States and Brazil, as well as an original job choice experiment, the dissertation employs a wide range of quasi-experimental and experimental methods to identify causal relationships. The results contribute to our understanding of how experiences and preferences in the workplace intersect with broader societal dynamics related to politics and race.
The first chapter analyzes how unionization affects political ideologies at the workplace level in the United States. Linking union election results with individual campaign contributions, it finds that successful unionization leads to a sustained increase in support for Democratic relative to Republican candidates. Importantly, this leftward shift is found among both workers and managers, suggesting that unionization can foster political alignment within workplaces. The second chapter studies how labor market shocks affect individuals’ decisions to enter politics in Brazil. It shows that experiencing a job loss increases individuals’ likelihood of joining political parties and running for local office, especially among high-skilled individuals. The results suggest that reduced opportunity costs and increased time availability are key channels through which layoffs can draw qualified individuals into political life.
The third and fourth chapters examine how coworker race composition influences labor market behavior in Brazil. The third chapter uses worker death events as a source of exogenous variation in coworker composition and shows that non-white workers are more likely to quit their jobs following the loss of a same-race coworker. The fourth chapter complements this analysis with a stated-choice experiment among nearly 5,000 Brazilian employees, revealing that only non-white workers are willing to forego wages to work in racially similar teams. Together, these findings demonstrate that coworker preferences are asymmetric across racial groups and may contribute to persistent workplace segregation.Diese Dissertation untersucht, wie politische und ethnische Dynamiken durch Interaktionen auf dem Arbeitsmarkt geformt werden und diese zugleich beeinflussen. In vier Kapiteln analysiert die Arbeit, wie arbeitsmarktbezogene Institutionen und Shocks politisches Verhalten beeinflussen und wie Präferenzen von Arbeitnehmer*innen hinsichtlich der ethnischen Zusammensetzung ihrer Kolleg*innen die Arbeitsplatzwahl bestimmen. Die Dissertation stützt sich auf umfangreiche administrative Daten aus den USA und Brasilien sowie ein eigens entwickeltes Jobwahl-Experiment und verwendet eine Vielzahl quasiexperimenteller und experimenteller Methoden, um kausale Zusammenhänge zu identifizieren.
Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zum Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Erfahrungen und Präferenzen am Arbeitsplatz und übergeordneten gesellschaftlichen Dynamiken im Bereich Politik und ethnischer Ungleichheit. Das erste Kapitel untersucht, wie sich Gewerkschaftsbeitritte auf politische Ideologien von Beschäftigten in den USA auswirken. Durch die Verknüpfung von Daten zu Gewerkschaftswahlen mit individuellen Wahlkampfspenden zeigt sich, dass gewerkschaftliche Organisierung zu einem anhaltenden Anstieg der Unterstützung Demokratischer gegenüber Republikanischer Kandidat*innen führt. Diese Linksverschiebung ist sowohl bei Arbeiter*innen als auch bei Manager*innen zu beobachten, was auf eine politische Konvergenz innerhalb des Betriebs hindeutet. Das zweite Kapitel analysiert, wie negative Arbeitsmarktschocks in Brasilien die Entscheidung beeinflussen, politisch aktiv zu werden. Es zeigt sich, dass der Verlust des Arbeitsplatzes die Wahrscheinlichkeit erhöht einer Partei beizutreten oder für ein lokales politisches Amt zu kandidieren, insbesondere bei höher qualifizierten Personen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass geringere Opportunitätskosten und größere zeitliche Verfügbarkeit wichtige Mechanismen sind, durch die ein Jobverlust qualifizierte Personen zu politischer Teilhabe motivieren kann.
Im dritten und vierten Kapitel wird untersucht, wie die ethnische Zusammensetzung von Kolleg*innen das Arbeitsmarktverhalten von Beschäftigten in Brasilien beeinflusst. Das dritte Kapitel nutzt Todesfälle von Kolleg*innen als exogene Schocks und zeigt, dass nicht-weise Beschäftigte mit höherer Wahrscheinlichkeit kündigen, wenn sie eine*n Kolleg*in gleicher ethnischer Zugehörigkeit verlieren. Das vierte Kapitel ergänzt diese Analyse durch ein Stated-Choice-Experiment mit fast 5.000 brasilianischen Beschäftigten. Die Ergebnisse zeigen, dass ausschließlich nicht-weise Arbeitnehmer*innen bereit sind einen Teil ihres Lohns aufzugeben, um in ethnisch ähnlichen Teams zu arbeiten. Zusammen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Peer-Präferenzen zwischen ethnischen Gruppen asymmetrisch sind und zu anhaltender Segregation von Arbeitsplätzen beitragen können
Evaluation der Förderschulen mit dem sonderpädagogischen Förderschwerpunkt Geistige Entwicklung im Land Brandenburg (2022–2024)
No full textDie vorliegende Evaluationsstudie wurde als Auftragsforschung für das Ministerium für Bildung, Jugend und Sport des Landes Brandenburg (MBJS) im Schuljahr 2022/23 durchgeführt. Ziel war es, die Situation von Schüler:innen mit dem sonderpädagogischen Schwerpunkt Geistige Entwicklung sowohl an Förderschulen als auch an Schulen mit Gemeinsamem Unterricht im Bundesland Brandenburg zu analysieren. Hierfür wurde ein Mixed-Methods-Design gewählt, welches eine quantitative onlinebasierte Fragebogenstudie von Schulleitungen und Lehrkräften mit leitfadengestützten, teilstandardisierten Interviews kombinierte.
Im Erhebungszeitraum von August 2022 bis März 2023 wurden 30 Förderschulen mit dem sonderpädagogischen Schwerpunkt Geistige Entwicklung sowie sechs Schulen mit Gemeinsamen Unterricht in die Studie einbezogen. Auf Schulleitungsebene nahmen 49 Schulleitungen bzw. stellvertretende Schulleitungen an der Fragebogenerhebung teil. Von diesen Schulleitungen wurden 18 Personen für die Interview-Teilnahme rekrutiert. Ferner beantworteten 346 Lehrkräfte aus beiden Schulformen die Lehrkräftefragebögen. Aus dem Personenkreis der Lehrkräfte nahmen 13 Lehrkräfte aus insgesamt 12 verschiedenen Schulen am Interview teil.
Die Befunde strukturieren sich anhand dreier zentraler Themenfelder: Abschnitt A widmet sich der Beschreibung der Schüler:innen im Schwerpunkt Geistige Entwicklung. Neben spezifischen Charakteristika der Lernenden werden auch deren heterogene Bedarfe herausgestellt. Abschnitt B richtet den Fokus auf die Organisation und Gestaltung von Unterricht und Ganztag, die Ausgestaltung von außerschulischen Angeboten und der Ferienbetreuung sowie auf Transitionsprozesse. Es werden Herausforderungen, Gelingensbedingungen und Optimierungsmöglichkeiten diskutiert. Abschnitt C fokussiert Aspekte der inner- und außerschulischen Kooperation sowie der Kooperation mit Eltern und Erziehungsberechtigten. Darüber hinaus werden die Inanspruchnahme von Beratungs- und Unterstützungsangeboten, das Belastungserleben von Lehrkräften sowie die Nutzung von Fortbildungsangeboten untersucht
Advancing the spatio-temporal quantification of soil moisture droughts and water deficits in Germany
No full textUnderstanding and characterizing droughts and water deficits remains an essential aspect of water resources management. Scientifically, droughts are defined as prolonged periods of below-normal water availability. They occur across various components of the water cycle, such as soil moisture (SM), groundwater, river levels, and lakes. In Germany, the past few years since 2018 have been marked by extreme multi-year droughts, which have raised awareness of the impacts of droughts in Germany - a country that is generally considered to be water-rich. These droughts have negatively affected various sectors such as agriculture, forestry, industry, drinking water supply and tourism, resulting in considerable economic and environmental costs. For effective drought management, it is crucial to address questions regarding the exceptional nature of drought events, the drivers and dynamics of these events, and potential future changes, especially under a changing climate.
The overarching question addressed in this dissertation is how to improve the characterization and understanding of droughts and water deficits in Germany using hydrological simulations. The analyses focus on droughts and water deficits in two important water storages, namely the SM and the terrestrial water storage (TWS), which represents the total water stored on land. Since observations of subsurface water storages such as soil moisture are scarce and the available time series are usually very short, hydrological simulations are employed using models that resolve key hydrological processes. These models enable the generation of long-term, high-resolution datasets necessary for analyzing extreme events like droughts. In this work, the mesoscale hydrological model (mHM) was used to simulate the fluxes and states of the hydrological cycle in Germany. The first part of the research evaluated SM dynamics from mHM simulations, on which the German Drought Monitor (GDM) of the UFZ is based, with a large sample of independent and diverse SM observations. These observations included lysimeters, single profile measurements, spatially distributed observations, and cosmic ray neutron sensing. Good agreement between simulated and observed SM dynamics was found during the vegetation-active period (April to October), while lower agreement was observed in winter due to uncertainties in both simulations and observations. Efforts to improve local relevance by increasing the spatial resolution of the hydrological simulations were motivated by the availability of a new national soil dataset. It was shown that a new version of the GDM with a higher spatial resolution of ≈ 1.2 km moderately improved the agreement of simulations with observations compared to the coarser 4 km version. A resolution of ≈ 1 km is suggested as a suitable compromise for current national simulations of mHM for Germany, considering both the scientific and stakeholder perspective.
In the second part, a long-term perspective on the dynamics of the TWS deficit recovery was provided for the period 1766–2022. Satellite-based TWS estimates, available since 2002, are insufficient for analyzing extremes due to their short time span. Therefore, hydrological simulations were used to extend the analysis. The 2018–2021 TWS deficit was shown to be highly exceptional within the 257-year period, with a recovery time of 31 months (defined as the duration from peak deficit to climatological average) and a mean water deficit of -55.1 mm (-19.7 km³). The analysis revealed that increased evapotranspiration contributed to the prolonged recovery of TWS deficits during this event.
The final part of the dissertation analyzed projections of future SM droughts in Germany using a large ensemble of regional climate-hydrology simulations. The results show that future changes in SM droughts depend on the climate scenario, soil depth, and timing within the vegetative-active period. The most significant increases in SM drought intensity were projected for upper soils during the late growing period July–September under the high-emissions scenario (RCP8.5) in the second half of the 21st century. Uncertainties associated with regional climate models were found to be higher during the early growing period April–June.
This dissertation demonstrates how high-resolution and long-term hydrological simulations can improve the characterization and understanding of droughts and water deficits in Germany. Six key pillars for supporting locally-relevant, sector-specific and climate-resilient drought, and water management using hydrological simulations were identified: P1: Evaluation of simulations with independent observations; P2: High-resolution and local relevance; P3: Long-term perspective and variability; P4: System understanding: drivers and patterns; P5: System complexity; P6: Uncertainty and limitations. Scientific evidence and key conclusions for each of these pillars were provided. Hydrological simulations need to be evaluated against independent observations where available. Local relevance with high spatial resolution should be aimed for, although no hydrological model is intended to fully represent reality. A long-term perspective is needed to account for the natural variability of extreme events and to derive robust trends. Understanding of droughts should be improved by analyzing patterns and drivers. The complexity of droughts as well as uncertainty and limitations of hydrological simulations need to be taken into account.
The methodological approaches and key pillars outlined in this dissertation are applicable to other types of droughts and water deficits. The approaches can also be applied to other regions, although the applicability depends on local data availability. Finally, large parts of the work contributed to the development of an interactive information system on water resources in Germany (accessible via https://web.app.ufz.de/wis-d/, last access 24 Nov 2024). It is designed to operate at different temporal planning scales using long-term hydrological simulation data covering past reconstructions, present monitoring and future projections. A high degree of regional relevance is achieved through high-resolution hydrological simulations combined with interactive web visualization and analysis tools.Das Verständnis und die Beschreibung von Dürren und Wasserdefiziten war und ist ein wichtiger Aspekt der Bewirtschaftung von Wasserressourcen. Wissenschaftlich gesehen werden Dürren als längere Perioden mit einer unterdurchschnittlichen Wasserverfügbarkeit definiert. Sie können in verschiedenen Wasserspeichern und Flüssen des Wasserkreislaufs auftreten, wie z.B. der Bodenfeuchte, Grundwasser, Fließgewässern, Talsperren und Seen. In Deutschland waren die letzten Jahre seit 2018 von extremen mehrjährigen Dürreperioden geprägt, die das Bewusstsein für die Auswirkungen von Dürren in Deutschland - einem Land, das im Allgemeinen als wasserreich gilt - geschärft haben. Diese Dürren haben sich negativ auf verschiedene Sektoren wie Land- und Forstwirtschaft, Industrie, Trinkwasserversorgung und Tourismus ausgewirkt und zu hohen wirtschaftlichen und ökologischen Kosten geführt. Für das Dürremanagement sind bessere Antworten auf Fragen im Zusammenhang mit dem außergewöhnlichen Charakter von Dürreereignissen, den Triebkräften, Trends und der Dynamik von Dürren sowie den zukünftigen Veränderungen von Dürren erforderlich, die insbesondere unter den sich ändernden Klimabedingungen immer wichtiger werden. Die übergeordnete Forschungsfrage, die in dieser Dissertation behandelt wurde, ist, wie die Charakterisierung und das Verständnis von Dürren und Wasserdefiziten in Deutschland mit Hilfe hydrologischer Simulationen verbessert werden kann. Die Analysen konzentrieren sich auf Dürren und Wasserdefizite in zwei wichtigen Wasserspeichern, nämlich der Bodenfeuchte und dem terrestrischen Wasserspeicher (TWS), der die Summe aller Wasserspeicher an Land ist. Anstelle von Beobachtungen werden Simulationen dieser Speicher verwendet, da Beobachtungen von unterirdischen Wasserspeichern wie der Bodenfeuchte kaum vorhanden sind und die verfügbaren Zeitreihen in der Regel sehr kurz sind. Daher werden hydrologische Modelle verwendet, die die wichtigsten hydrologischen Prozesse auflösen und die Möglichkeit bieten, langfristige und hochaufgelöste konsistente Flüsse und Zustände des hydrologischen Kreislaufs zu erzeugen, die für die Analyse von Extremen wie Dürren erforderlich sind. In dieser Arbeit wird das mesoskalige hydrologische Modell (mHM) verwendet, um die Flüsse und Zustände des hydrologischen Kreislaufs in Deutschland zu simulieren. Im ersten Teil wurde eine große Anzahl verschiedener Bodenfeuchte-Beobachtungen verwendet, um die Bodenfeuchtedynamik aus mHM-Simulationen, auf denen der deutsche Dürremonitor (GDM) des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) basiert, mit unabhängigen Bodenfeuchte-Beobachtungen zu vergleichen. Eine gute Übereinstimmung zwischen simulierter und beobachteter Bodenfeuchtedynamik wurde in der Vegetationsperiode von April bis Oktober gefunden. Eine geringere Übereinstimmung wurde im Winter festgestellt, welche auf methodische Unsicherheiten z.b. bezüglich des Schneespeichers sowohl bei den Simulationen als auch bei den Beobachtungen zurückzuführen ist. Die Erhöhung der räumlichen Auflösung der hydrologischen Simulationen des GDM wurden durch die Verfügbarkeit eines neuen nationalen Bodendatensatzes motiviert. Es wurde gezeigt, dass eine neue Version des GDM mit einer höheren räumlichen Auflösung von ca. 1,2 km die Übereinstimmung der Simulationen mit den Beobachtungen im Vergleich zu der gröberen 4 km-Version leicht verbessert. Es wird argumentiert, dass die räumliche Auflösung von ca. 1 km derzeit ein guter Kompromiss für nationale Simulationen von mHM in Deutschland ist, der die Perspektive der Wissenschaft und Stakeholdern berücksichtigt.
Im nächsten Teil wurde eine Langzeitperspektive im Hinblick auf die Dynamik des Auflösung von TWS-Defiziten für den Zeitraum von 1766 bis 2022 gegeben. Obwohl satellitengestützte TWS-Schätzungen ab 2002 verfügbar sind, sind diese Zeitreihen für die Analyse von Extremen noch zu kurz. Daher können hydrologische Simulationen zur Ergänzung dieser Beobachtungen verwendet werden, um den TWS zu simulieren. Es wurde gezeigt, dass das TWS-Defizit von 2018 bis 2021 in Bezug auf die Auflösungszeit von 31 Monaten (definiert als Monate vom Höchstdefizit bis zum Erreichen klimatologischer Durchschnittsbedingungen) und die mittlere Defizitintensität von -55.1 mm (-19.7 km³) als außergewöhnlich innerhalb des Zeitraums 1766 bis 2022 eingeschätzt wurde. Die
Auswirkung der erhöhten Evapotranspiration auf die Verlängerung der Erholungszeit des außergewöhnlichen TWS-Defizits 2018-2021 in Deutschland wurde aufgezeigt. Im letzten Teil wurde ein großes Ensemble regionaler Klima-Hydrologie-Simulationen verwendet, um Projektionen zukünftiger Veränderungen von Bodenfeuchtedürren in Deutschland zu analysieren. Es wurde gezeigt, dass die zukünftigen Veränderungen von Bodenfeuchtedürren in Deutschland vom Klimaszenario, der Bodentiefe und dem Zeitpunkt innerhalb der Vegetationsperiode abhängen. Die stärkste Zunahme der Bodenfeuchtedürren wird für die Oberböden im Juli-September unter dem hohen Emissionsszenario RCP8.5 für die zweite Hälfte des 21. Jahrhunderts projiziert. Die von regionalen Klimamodellen ausgehenden Unsicherheiten sind in der frühen Vegetationsperiode von April bis Juni größer.
In dieser Dissertation wurde gezeigt, wie die Charakterisierung und das Verständnis von Dürren und Wasserdefiziten in Deutschland durch räumlich hochauflösende und langfristige hydrologische Simulationen verbessert werden kann. Es wurden sechs Schlüsselfaktoren für die Nutzung hydrologischer Simulationen zur Unterstützung eines lokal relevanten, sektorspezifischen und klimaresilienten Dürre- und Wassermanagements identifiziert und zusammengefasst, nämlich P1: Auswertung von Simulationen mit unabhängigen Beobachtungen; P2: Hohe Auflösung und lokale Relevanz; P3: Langfristige Perspektive und Variabilität; P4: Systemverständnis: Treiber und Muster; P5: Systemkomplexität; P6: Unsicherheiten und Grenzen. Für jede dieser Säulen wurden wissenschaftliche Erkenntnisse und Schlussfolgerungen vorgelegt. Hydrologische Simulationen sollten mit unabhängigen Beobachtungen, sofern vorhanden, verglichen werden. Lokale Relevanz mit hoher räumlicher Auflösung sollte angestrebt werden. Dennoch ist es wichtig sich bewusst zu machen, das kein hydrologisches Model die Realität vollständig abbildet. Eine langfristige Perspektive ist erforderlich, um die natürliche Variabilität von Extremereignissen zu berücksichtigen und robuste Trends abzuleiten. Das Verständnis von Dürren sollte durch die Analyse von Mustern und Ursachen verbessert werden. Der Komplexität von Dürren sowie der Unsicherheiten und die Grenzen der hydrologischen Simulationen muss Rechnung getragen werden.
Die ermittelten Grundpfeiler und die zugrundeliegenden methodischen Ansätze sind auch auf andere Arten von Dürren und Wasserdefiziten anwendbar. Die Ansätze können auch auf andere Regionen übertragen werden, obwohl die Anwendbarkeit von der lokalen Datenverfügbarkeit abhängt. Große Teile der Arbeit haben zur Entwicklung eines interaktiven Informationssystems über Wasserressourcen in Deutschland beigetragen
(zugänglich über https://web.app.ufz.de/wis-d/, letzter Zugriff 24. November 2024). WIS-D ist so konzipiert, dass es das Wassermanagement auf verschiedenen zeitlichen Planungsebenen unterstützt, indem es langfristige hydrologische Simulationsdaten verwendet, die vergangene Rekonstruktionen, das gegenwärtige Monitoring und zukünftige Projektionen abdecken. Ziel ist es, durch hochauflösende hydrologische Simulationen in Kombination mit interaktiven Web-GIS-Visualisierungs- und Analysewerkzeugen ein hohes Maß an regionaler Relevanz zu erreichen
Technische Bildung für alle im Sinne einer inklusive(re)n Zukunft?
No full textInklusiver technikbezogener Unterricht erfordert spezifische Konzepte, damit die Vielfalt an individuellen Bedürfnissen und Fähigkeiten in heterogenen Lerngruppen berücksichtigt werden kann. Möglicherweise bietet der mehrperspektivische Zugang einen Rahmen, um eine Th eorie-Praxis-Verzahnung im technikbezogenen Unterricht und Technikmündigkeit der Lernenden zu fördern. Am Beispiel einer Unterrichtsidee zum Erfinden technischer Lösungen werden exemplarisch Umsetzungsmöglichkeiten aufgezeigt, die inklusive Lernprozesse im Sonderpädagogischen Schwerpunkt Geistige Entwicklung unterstützen können.Inclusive technical education requires specific concepts to effectively address the diverse needs and abilities present in heterogeneous learning groups. A multiperspective approach may provide a structured framework for integrating theoretical and practical elements in technical education while promoting learners’ technological literacy. Using the example of a teaching concept for inventing technological solutions, this paper illustrates implementation strategies that can support inclusive learning processes within the special educational focus on intellectual development
A pioneer of literary aesthetics?
No full textThe article examines the extent to which Alexander von Humboldt can be regarded as a pioneer of modern ecopoetry. Humboldt combined scientific-empirical penetration with aesthetically sophisticated verbalization of ecosystems and human-nature relationships, creating unique and literarily refined depictions of nature. Humboldt’s writings show a deep connection with nature that goes beyond mere description, establishing an existential relationship with the world. His approach of aestheticizing nature without instrumentalizing it suggests an alternative both to the Cartesian separation of man and nature and to identitarian concepts of nature localization. Based on this assumption, the article discusses the significance of Humboldt’s work for modern ecopoetry.Der Artikel untersucht, inwieweit Alexander von Humboldt als Vorreiter der modernen Ökopoesie betrachtet werden kann. Humboldt verband wissenschaftlich-empirische Durchdringung mit ästhetisch ausgefeilter Versprachlichung von Ökosystemen und Mensch-Natur-Beziehungen. Auf diese Weise schuf er einzigartige und auch literarisch anspruchsvolle Naturdarstellungen. Humboldts Schriften zeigen dabei eine tiefe Verbundenheit mit der Natur, die über die bloße Beschreibung hinausgeht und eine existenzielle Beziehung zu der Welt herstellt. Sein Ansatz, die Natur zu ästhetisieren, ohne sie zu instrumentalisieren, biete eine Alternative sowohl zur kartesianischen Trennung von Mensch und Natur als auch zu identitären Konzepten der Naturverortung. Der Beitrag diskutiert die Bedeutung von Humboldts Werk für die moderne Ökopoesie.L’article examine dans quelle mesure Alexander von Humboldt peut être considéré comme un précurseur de l’écopoésie moderne. Humboldt a combiné la compréhension scientifique et empirique avec une verbalisation esthétiquement sophistiquée des écosystèmes et des relations entre l’homme et la nature. De cette manière, il a créé des représentations de la nature uniques et exigeantes sur le plan littéraire. Les écrits de Humboldt montrent un lien profond avec la nature, qui va au-delà de la simple description et qui établit une relation existentielle avec le monde. Son approche, qui consiste à esthétiser la nature sans l’instrumentaliser, pourrait ouvrir une alternative à la séparation cartésienne entre l’homme et la nature d’une part, et aux concepts identitaires de localisation dans la nature d’autre part. L’article discute de l’importance de l’œuvre de Humboldt pour l’écopoésie moderne
Konsequenzen individueller Entscheidungen für die Artengemeinschaft: Wie individuelle Unterschiede die Biodiversität in fragmentierten Landschaften prägen
No full textThe unprecedented loss of species and genetic diversity due to anthropogenic pressures such as climate change, and in particular habitat destruction, calls for urgent conservation action. However, efforts to conserve biodiversity are complicated by a long-standing scientific debate: Are more species supported in a single large habitat reserve or in several small protected areas? Conservation has traditionally focused on large, continuous habitats, while empirical evidence is increasingly suggesting that multiple small patches can support greater species richness, calling for greater appreciation of remaining small habitat patches. A deeper understanding of the mechanisms that drive biodiversity patterns in fragmented landscapes, helping us to understand why, when and how fragmentation negatively or positively affects biodiversity, is crucial to resolve this debate and inform effective conservation strategies.
By elucidating potential mechanisms by which fragmentation affects diversity, this thesis aims to reconcile seemingly contradictory observations and predictions. I argue that ubiquitous intraspecific trait variation, often dismissed as noise but increasingly recognised as a crucial bottom-up driver of population and community dynamics, is an important ecological dimension for understanding diversity responses to fragmentation. The core question of my research is how individual variability will affect species diversity in fragmented landscapes. In particular, my research investigates how individual behavioural differences within species, especially in movement and habitat selection determined by animal personality (in particular risk-taking tendencies), alter species interactions within competitive communities and ultimately shape biodiversity patterns in fragmented landscapes. Because behaviour, especially movement decisions, strongly connects individuals to their biotic and abiotic environment, it significantly determines their persistence under landscape and resource fragmentation. This will be addressed through a series of individual-based modelling studies, which are particularly suited to investigating the emergent community-level properties of individual variability. Each modelling study addresses specific challenges faced by organisms in fragmented landscapes, such as foraging at risky habitat edges, navigating unfavourable matrix environments, and making informed dispersal decisions.
The first study examines how risk-taking behaviour influences the impact of edge effects on community dynamics in fragmented landscapes. By simulating differences in risk-taking behaviour that affect an individual’s foraging activity at risky habitat edges, the model reveals that the effects of fragmentation on biodiversity strongly depend on the behavioural composition of communities. While risk-averse communities suffered negative effects, risk-diverse communities showed increased diversity with fragmentation. Regardless of behavioural composition, fragmentation consistently expanded foraging ranges, highlighting movement as a key coping mechanism under resource fragmentation.
This has informed the second study, which shifts the focus to the matrix, a critical element influencing movement and survival in fragmented landscapes. This model contrasts a baseline scenario of no matrix costs with direct mortality risk and deferred matrix costs, and examines how individual variation in matrix crossing affects community patterns under fragmentation. This chapter illustrates that fragmentation and matrix costs influence not only species diversity but also behavioural diversity through eco-evolutionary dynamics.
The third study explores how prospecting for dispersal destinations, a key aspect of making informed dispersal decisions, shapes metacommunity biodiversity. This model examines the role of prospecting in coexistence versus competitive exclusion, combining local resource competition and regional dispersal dynamics, varying prospecting intensity, dispersal propensity and prospecting costs. Informed settlement significantly alters the relationship between dispersal and diversity. For example, high prospecting intensity accelerates colonisation of high quality patches, increases competition and reduces establishment success, especially for resource demanding species. This can be mediated by individual variation in prospecting effort.
In addition, the paper introduces the visual ODD (vODD), a novel method for visualising individual-based models that my co-authors and I have developed to improve model communication and understanding. The vODD pictorially summarises key elements of the written ODD protocol – initialisation, processes, outputs and spatio-temporal resolution/extent – and captures the model’s narrative in a single image. This structured visualisation approach enhances model comprehension and provides a concise overview linked to the written ODD protocol, specifically designed for manuscripts, talks and posters.
Overall, the core studies of this dissertation link personality-dependent spatial ecology to biodiversity research, highlighting the potential of animal personalities as drivers of species responses to habitat fragmentation. The mechanistic approach of individual-based modelling has allowed the identification of several underlying mechanisms by which individual variability affects community dynamics, such as reduced competition through individual niche specialisation or the buffering mechanism of divergent behaviours, which are discussed further in the final chapter of the thesis. The general discussion also considers the wider implications of this theoretical research for applied conservation efforts, such as the importance of small habitat patches for biodiversity through their contribution to overall landscape heterogeneity, and the potential for matrix management to shape biodiversity in already fragmented landscapes. It also argues for conserving biodiversity from the individual up, recognising that individual variation significantly influences communities and ecosystems, and that human activities strongly influence individual variation.Der beispiellose Verlust an Arten und genetischer Vielfalt durch anthropogene Einflüsse wie den Klimawandel und insbesondere die Zerstörung von Lebensräumen erfordert entschiedene Naturschutzmaßnahmen. Die Bemühungen um den Erhalt der biologischen Vielfalt werden jedoch durch eine anhaltende wissenschaftliche Debatte erschwert: Werden mehr Arten in einem einzigen großen Naturreservat oder in mehreren kleinen Schutzgebieten geschützt? Traditionell konzentriert sich Naturschutz auf große, zusammenhängende Lebensräume, hingegen deuten wissenschaftliche Studien zunehmend darauf hin, dass mehrere kleine Flächen einen größeren Artenreichtum beherbergen. Dies spricht für eine höhere Wertschätzung der verbleibenden kleinen Habitatflächen. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die die Biodiversität in fragmentierten Landschaften bestimmen und uns helfen zu verstehen, warum, wann und wie sich Fragmentierung negativ oder positiv auswirkt, ist entscheidend, um diese Debatte aufzulösen und effektive Schutzstrategien zu entwickeln.
Diese Arbeit untersucht mögliche Mechanismen, wie Fragmentierung Diversität beeinflusst, um scheinbar widersprüchliche Beobachtungen und Vorhersagen in Einklang zu bringen. Ich argumentiere, dass weit verbreitete intraspezifische Merkmalsvariationen, die oft als Rauschen aufgefasst wurden, jedoch zunehmend als wichtige bottom-up Treiber von Populationsdynamik und Artengemeinschaften verstanden werden, eine wichtige ökologische Rolle für die Biodiversität in fragmentierten Landschaften spielen. Die Kernfrage meiner Forschung ist, wie sich die individuelle Variabilität auf die Artenvielfalt in fragmentierten Landschaften auswirkt. Dabei wird insbesondere untersucht, wie individuelle Verhaltensunterschiede innerhalb der Arten, vor allem in ihrer Bewegungsökologie und Habitatwahl, die stark durch die Persönlichkeit der Tiere (besonders ihre Risikobereitschaft) bestimmt werden, die Interaktionen zwischen den Arten in konkurrierenden Lebensgemeinschaften verändern und letztlich die Biodiversitätsmuster in fragmentierten Landschaften prägen. Das Verhalten von Tieren, insbesondere ihre Fortbewegung, steht in enger Beziehung zu ihrer biotischen und abiotischen Umwelt und bestimmt wesentlich ihr Überleben in fragmentierten Landschaften. Dies wird durch eine Reihe von individuenbasierten Modellierungsstudien untersucht, die besonders geeignet sind, die Muster von Artengemeinschaften zu untersuchen, die sich aus individuellen Entscheidungen ergeben. Jede Modellierungsstudie befasst sich mit spezifischen Herausforderungen, denen sich Organismen in fragmentierten Landschaften ausgesetzt sehen, wie z.B. der Nahrungssuche entlang risikoreicher Habitatränder, dem Durchqueren unwirtlicher Matrixumgebungen und dem Treffen informierter Entscheidungen während der Ausbreitung.
Die erste Studie untersucht, wie individuelles Risikoverhalten die Auswirkungen von Randeffekten auf die Dynamik von Artengemeinschaften in fragmentierten Landschaften beeinflusst. Durch die Simulation von unterschiedlichem Risikoverhalten, das sich auf die Nahrungssuche der Individuen an risikoreichen Habitaträndern auswirkt, zeigt das Modell, dass Auswirkungen von Fragmentierung auf die Biodiversität stark von der verhaltensbiologischen Struktur der Artgemeinschaft abhängen. Während “risikoscheue” Lebensgemeinschaften negativen Auwirkungen aufwiesen, zeigten “risikodiversifizierte” Lebensgemeinschaften eine höhere Diversität mit zunehmender Fragmentierung. Unabhängig von der Verhaltenszusammensetzung führte Fragmentierung in allen Fällen zu einer Vergrößerung des Aktionsraums, was Bewegung als wichtigen Bewältigungsmechanismus von Ressourcenfragmentierung unterstreicht.
Dies war Ausgangspunkt der zweiten Studie, die sich auf die Matrix als entscheidendes Element für die Fortbewegung und das Überleben in fragmentierten Landschaften konzentrierte. Dieses Modell vergleicht verschiedene Matrixkosten wie direktes Mortalitätsrisiko und indirekte, aufgeschobene Kosten und untersucht, wie sich individuelle Variationen beim Durchqueren der Matrix auf Gemeinschaftsmuster unter Fragmentierung auswirken. Die Studie zeigt, dass Fragmentierung und Matrixkosten nicht nur die Artenvielfalt, sondern auch die Verhaltensvielfalt durch öko-evolutionäre Dynamik beeinflussen.
Die Erkundung neuer Lebensräume ist eine wichtige Grundlage für fundierte Ausbreitungsentscheidungen. Die dritte Studie untersucht, wie sich Unterschiede im Erkundungsaufwand auf die Biodiversität vernetzter Artengemeinschaften (Meta-Gemeinschaften) auswirken. Das Modell untersucht die Rolle der Informationsbeschaffung für Koexistenz und Konkurrenzausschluss, indem es lokale Konkurrenz um Ressourcen und die regionale Ausbreitungsdynamik integriert. Dabei werden verschiedene Szenarien von Erkundungsaufwand und -kosten sowie Ausbreitungswahrscheinlichkeiten analysiert. Wie gut die Individuen bei der Besiedlung von neuem Lebensraum informiert sind, wirkt sich stark auf die Beziehung zwischen Ausbreitung und Diversität aus. Ein hoher Erkundungsaufwand beschleunigt z. B. die Besiedlung hochwertiger Habitate, was zu einer verstärkten Ressourcenkonkurrenz führt und letztlich den Ausbreitungserfolg insbesondere von Arten mit hohen Nahrungsbedürfnissen verringert. Individuelle Unterschiede im Erkundungsaufwand können dieses Muster wesentlich abschwächen.
Darüber hinaus wird das visuelle ODD (vODD) vorgestellt, eine neue Methode zur Visualisierung von individuenbasierten Modellen, die meine Koautoren und ich entwickelt haben, um die Kommunikation und das Verständnis von Modellen zu verbessern. Das vODD fasst Schlüsselelemente des ODD-Protokolls - Initialisierung, Prozesse, Ergebnisse und räumlich-zeitliche Auflösung/Ausdehnung - grafisch zusammen und bringt so den Ablauf einer Simulation in einem einzigen Abbildung auf anschauliche Weise zum Ausdruck. Dieser strukturierte Visualisierungsansatz, der eine starke Verbindung zum ODD-Protokoll aufweist, bietet einen prägnanten Überblick, der insbesondere in Manuskripten, Vorträgen und Postern zu einem besseren Verständnis des Modells führen kann.
Insgesamt verbinden die Kernstudien dieser Dissertation die persönlichkeitsabhängige Bewegungsökologie mit der Biodiversitätsforschung und zeigen das Potenzial der Tierpersönlichkeit als treibende Kraft für die Reaktion von Arten auf die Fragmentierung ihrer Lebensräume. Der mechanistische Ansatz der individuenbasierten Modellierung ermöglichte es, mehrere zugrundeliegende Mechanismen zu identifizieren, durch die sich individuelle Variabilität auf die Dynamik ökologischer Gemeinschaften auswirkt, wie z.B. verringerte Konkurrenz durch individuelle Nischenspezialisierung oder der Puffermechanismus diversifizierten Verhaltens, die im letzten Kapitel der Arbeit näher erläutert werden. In der allgemeinen Diskussion werden auch weitergehende Implikationen dieser theoretischen Forschung für den angewandten Naturschutz erörtert, wie z.B. die Bedeutung kleiner Habitatflächen für die Biodiversität durch ihren Beitrag zur allgemeinen Landschaftsheterogenität und das Potenzial von Matrixmanagement zur Gestaltung der Biodiversität in bereits fragmentierten Landschaften. Es wird auch die Bedeutung von individuenbasierten Prinzipien im Naturschutz hervorgehoben, da sich gezeigt hat, dass individuelle Variabilität einen großen Einfluss auf Lebensgemeinschaften und Ökosysteme hat und dass menschliche Aktivitäten die individuelle Variabilität stark beeinflussen
Der Kronzeuge im Strafrecht
No full textKronzeugenregelungen ermöglichen es Tätern, durch Kooperation mit Strafverfolgungsbehörden strafmildernde Vorteile zu erlangen. Dies führt zu einem Spannungsverhältnis: Einerseits erleichtern sie die Bekämpfung schwer aufklärbarer Kriminalität – insbesondere organisierter Kriminalität –, andererseits werfen sie grundlegende rechtsstaatliche und dogmatische Fragen auf, da zentrale Strafrechtsprinzipien wie Schuldangemessenheit, Legalitätsprinzip und Gleichbehandlung berührt werden. Die Autorin untersucht dogmatisch fundiert und empirisch gestützt Notwendigkeit und Legitimität der Regelungen, identifiziert Schwächen und entwickelt einen Vorschlag für ein rechtsstaatliches Kronzeugengesetz