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Using Satellite-Based Terrestrial Water Storage Data: A Review
Get PDFLand water storage plays a key role for the Earth’s climate, natural ecosystems, and human activities. Since the launch of the first Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) mission in 2002, spaceborne observations of changes in terrestrial water storage (TWS) have provided a unique, global perspective on natural and human-induced changes in freshwater resources. Even though they have become much used within the broader Earth system science community, space-based TWS datasets still incorporate important and case-specific limitations which may not always be clear to users not familiar with the underlying processing algorithms. Here, we provide an accessible and illustrated overview of the measurement concept, of the main available data products, and of some frequently encountered technical terms and concepts. We summarize concrete recommendations on how to use TWS data in combination with other hydrological or climatological datasets, and guidance on how to avoid possible pitfalls. Finally, we provide an overview of some of the main applications of GRACE TWS data in the fields of hydrology and climate science. This review is written with the intention of supporting future research and facilitating the use of satellite-based terrestrial water storage datasets in interdisciplinary contexts
Das Konzept der Kopie in Kunst und Architektur und seine Anwendung bei Rekonstruktionsprojekten: Eine Studie über Ernesto Basile und eines seiner verlorenen Werke
Get PDFThe dissertation investigates the concept of copy, its ideological and aesthetic value in current architecture. The focus is on the question, if, after western modernity’s rejection and postmodernity’s reconsideration, the copy is rehabilitated today. In which context, under which conditions and interventions could the reproduction of a past lost building become a model for the future?
The research starts from the specific case of the demolished Jugendstil villa Deliella designed by Ernesto Basile in Palermo and aims to analyse in general the phenomenon of historical lost buildings reconstruction, especially in urban situations where city development needs to take architectural heritage in account.
The study of the lost villa and its creator is used as an opportunity to provide a new key to the interpretation of the work, different from the rigid and reductive historical labels that some critics have given it in recent decades. Particular attention is also paid also to Basile’s conception of copy and reconstruction. The investigation of artistic techniques of "rewriting" models, as well as the historical development of the concept of copy spans between ancient mimesis theory and Walter Benjamin's notions of authenticity and aura. The aim is to develop a specifically contemporary thesis on copy and reconstruction in architecture. At the same time, the study allows to examine some significant cases of reconstructed architecture, conceived in different places and times with various approaches ranging from "as it was, where it was" to reminiscent reinterpretations. The reflective comparison of the contextual aesthetic, architectural, social, and political characteristics of the observed cases contributes to understanding the conflicts and critiques associated with copies today.
The theoretical research is accompanied by a design practice that presents different scenarios for the reconstruction of Villa Deliella in the context of today's Palermo. These scenarios refer to the particular Deliella case and explore "methods of imitation" in concrete, historical, urban and aesthetic terms in the present site. They aim at a "restoration" of the building as an idea, fragment, reference, and discourse offer. This enables the development of a reflexive approach to reconstruction that takes into account both places and the times in which the respective models and their copies were built. In relation to Benjamin's idea of translation as an art form, not as a secondary derivative, reconstruction is treated as a process of form-finding in which a lost building -the Villa Deliella- is translated into a contemporary context-the today's Palermo.Die Dissertation untersucht den Begriff der Kopie, ihren ideologischen und ästhetischen Wert in der aktuellen Architektur. Im Mittelpunkt steht die Frage, ob nach der Ablehnung der westlichen Moderne und der Rückbesinnung der Postmoderne die Kopie heute rehabilitiert wird. In welchem Kontext, unter welchen Bedingungen und mit welchen Eingriffen kann die Reproduktion eines verlorenen Gebäudes der Vergangenheit zu einem Modell für die Zukunft werden?
Die Untersuchung geht vom spezifischen Fall der abgerissenen Jugendstil-Villa Deliella von Ernesto Basile in Palermo aus und zielt darauf ab, das Phänomen der Rekonstruktion verlorener historischer Gebäude allgemein zu analysieren, insbesondere in städtischen Situationen, in denen die Stadtentwicklung das architektonische Erbe berücksichtigen will.
Die Untersuchung der verlorenen Villa und ihres Schöpfers wird als Gelegenheit genutzt, einen neuen Schlüssel zur Werkinterpretation zu liefern, der sich von den starren und reduktiven historischen Etiketten abhebt, mit denen einige Kritiker sie in den letzten Jahrzehnten versehen haben. Besonderes Augenmerk wird auch auf Basiles Konzeption von Kopie und Rekonstruktion gelegt. Die Untersuchung künstlerischer Techniken des "Wiederschreibens" von Vorbildern sowie der historischen Entwicklung des Begriffs der Kopie spannt sich ziwschen antiker Mimesistheorie und Walter Benjamins Vorstellungen von Authentizität und Aura auf. Ziel ist die Entwicklung einer spezifisch zeitgenössischen These zu Kopie und Rekonstruktion in der Architektur. Gleichzeitig ermöglicht die Untersuchung die Betrachtung einiger bedeutender Fälle rekonstruierter Architektur, die an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten mit unterschiedlichen Ansätzen konzipiert wurden, die von "wie es war, wo es war" bis hin zu evokativen Neuinterpretationen reichen. Der reflektierende Vergleich der kontextuellen ästhetischen, architektonischen, sozialen und politischen Merkmale der beobachteten Fälle trägt zu Verständnis der Konflikte und Kritik bei, die heute mit Kopien verbunden sind.
Die theoretische Forschung wird von einer entwerferischen Praxis begleitet, die verschiedene Szenarien zur Rekonstruktion der Villa Deliella im Kontext des heutigen Palermo vorlegt. Diese Szenarien beziehen sich auf den speziellen Fall der Deliella und untersuchen „Nachahmungsmethoden“ konkret, historisch, urban und ästhetisch am gegenwärtigen Ort. Sie zielen auf eine „Wiederherstellung“ des Gebäudes als Idee, Fragment, Verweis und Diskursangebot. Dies ermöglicht die Entwicklung eines reflexiven Rekonstruktionsansatzes, der sowohl Orte als auch der Zeiten, in denen die jeweiligen Modelle und ihre Kopien gebaut wurden, berücksichtigt. In Bezug zu Benjamins Idee der Übersetzung als Kunst-Form, nicht als sekundäres Derivat, wird die Rekonstruktion als ein Prozess der Formfindung behandelt, bei dem ein verlorenes Gebäude –die Villa Deliella– in einen zeitgenössischen Kontext –das heutige Palermo– übersetzt wird
A holistic self-assessment tool for circular economy transitions in cities and regions
Get PDFIn the European context, cities and regions play a key role in boosting circularity and achieve the European Green Deal action plan mbition to ‘boost the efficient use of resources by moving to a clean, circular economy’. To this end, cities and regions will be instrumental in promoting circularity through engagement with key actors and integration of circular economy (CE) goals within their policies and spatial plans. To support this effort, it is essential to develop appropriate metrics and tools for evaluating the progress and transition towards a circular economy. Although numerous new assessment methodologies have been suggested (Corona et al., 2019), they generally focus on quantitatively assessing how circular a project, system, or business is, or on evaluating the extent to which circular strategies align with the principles of a circular economy. Current metrics rarely extend beyond material sustainability assessments, which means they often do not capture the complexity of the CE transition and lack a comprehensive, integrated perspective. In particular, what they omit are the spatial (Williams, 2020), the governance (Korhonen et al., 2018) and the social dimensions (Pitkänen et al., 2020). In this paper, we propose a holistic transition assessment tool developed and tested across several metropolitan regions, including Amsterdam, Naples, Łódź, Hamburg and Pécs, being at different stages of the circular economy transition. The final version of the tool was applied in two cases, the Amsterdam Metropolitan Area and the city of Tomaszów Mazowiecki. The tool focuses on five dimensions: (1) governance structures, (2) awareness, comprehensiveness of the sustainability assessment, (3) tools for measuring material stocks and flows as well as (4) for co-creation of solutions and strategies with stakeholders, and (5) circular built environment. The results of applying the tool in a series of workshops with regional CE stakeholders allow for exploring the following questions: What is the state of the transition towards CE in European urban regions from a holistic perspective? What hinders these transitions? And how to identify means to overcome those barriers? The assessment tool is of interest for regional and urban policy-makers, planners and stakeholders engaged in development of CE strategies and policies. What is more, the results presented in the paper allow for comparative insights into the state of transition towards CE and for drawing lessons on what it takes to nudge the development of regions and cities towards circularity
Alles neu am Neckar? : Eine praxisorientierte Untersuchung von Akteuren und Prozessen zur Entwicklung multifunktionaler Ufer an Bundeswasserstraßen am Beispiel des Neckars in Mannheim
Get PDFDie blau-grüne Infrastruktur an Bundeswasserstraßen in Städten ist durch zahlreiche Funktions- und Nutzungsansprüche geprägt, die von der natürlichen Funktion als Gewässer und Lebensraum über die Binnenschifffahrt bis hin zur Nutzung als Siedlungsraum mit den damit verbundenen Aspekten des Nutzungsdrucks oder der Notwendigkeit des Hochwasserschutzes verbunden ist. Um die zahlreichen unterschiedlichen und teils konfliktbehafteten Funktions- und Nutzungsansprüche zukünftig verträglich zu gestalten, ist eine multifunktionale Gestaltung der blau-grünen Infrastruktur an Bundeswasserstraßen in Städten erforderlich. Die Entwicklung multifunktionaler Ufer an Bundeswasserstraßen stellt sich als Herausforderung dar, denn hier überschneiden sich die Zuständigkeiten von Bundes-, Landes- und Stadtverwaltung und überlagern sich mit dem Handeln einer Vielzahl an Akteuren. Mit der Gesetzesänderung des Bundeswasserstraßengesetzes und des Wasserhaushaltsgesetzes 2021 haben sich die Zuständigkeiten maßgeblich verändert, wodurch neue Akteurskonstellationen und Zusammenarbeiten entstanden sind. Am Beispiel des Neckars in Mannheim untersucht diese Arbeit, welche verwaltenden, planenden und nutzenden Akteure in der Entwicklung der blau-grünen Infrastruktur involviert sind und wie sich die Akteurskonstellationen und Prozesse ausgestalten. Mit der Verknüpfung von Raum, Prozessen und dem Kontext der Bundeswasserstraßen werden die Schnittstellen der Akteure räumlich und prozessual herausgearbeitet und übertragbare Ansätze und Modelle entwickelt. Die Erkenntnisse vom Neckar aus Mannheim können somit für die Entwicklung der blau-grünen Infrastruktur an Bundeswasserstraßen für Städte und Kommunen deutschlandweit einen Mehrwert bieten.The blue-green infrastructure along federal waterways in cities is characterised by numerous uses and demands, ranging from its natural functions as a water body and habitat to inland navigation and its use as a settlement area with the need for flood protection. A multifunctional design of the blue-green infrastructure along federal waterways in cities is necessary to make the numerous different and sometimes conflicting functional uses and demands compatible in the future. The development of multifunctional riverbanks on federal waterways is a challenge because the responsibilities of federal, state and city administrations overlap here, and multiple actors interact. Following the amendments to the Federal Water Act and the Federal Waterways Act in 2021, the responsibilities have changed significantly, resulting in new actor constellations and collaborations. Taking the river Neckar in Mannheim as an example, this thesis examines the administrative, planning and utilising actors involved in the development of the blue-green infrastructure and their configuration of actors and processes. By linking spatial aspects, processes and the context of federal waterways in cities, the interactions among the actors are analysed in spatial and procedural terms and transferable approaches and models are developed. The entire work is designed to ensure the transferability of the approaches developed, as the challenges in the development of blue-green infrastructure on federal waterways in cities do not only concern Mannheim, but are also relevant for cities and municipalities along federal waterways throughout Germany
Underwater imaging dataset in a very shallow water environment of Pramuka Island, Seribu Island District, Indonesia
Get PDFIn this article, we present a dataset of underwater videos captured through manual dives in a complex and unstructured seabed area dominated by harbor structures and coral reefs. The area is shallow (0.5 – 7.0 m depth) with an enclosed embayment for the harbor area, offering protection from ocean currents and waves. The coral reef area is located in a more open ocean sloping gently toward the deeper seafloor, leading to a more pronounced rolling shutter effect and camera motion.
The dataset was collected using a GoPro Hero 10 camera, employing a standard wide lens with a horizontal field of view (FoV) of 109° and 768 × 432 image resolution. The camera is also equipped with an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor, comprising a 200 Hz frequency accelerometer and gyroscope. During underwater deployment, the camera is protected with a 5 mm thick flat glass panel. This camera setting hence creates three medium layers of water-glass-air leading to additional refraction distortion.
To address the refraction distortion, the dataset has been subject to pre-calibration utilizing flat refractive geometry found in the Pinax camera model. The Pinax camera model for the underwater imagery is calculated by combining the aspects of pinhole calibration parameters with axial camera projection. The main aim of the dataset collection is to facilitate the testing and evaluation of underwater imaging algorithms that are used in underwater robotics, such as computer vision, photogrammetry, and Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)
Raum-zeitliches Management von städtischen Brachflächen als Chance für die Artenvielfalt
Get PDFBrachflächen haben natürlicherweise vor allem in dicht besiedelten Städten eine kurze Lebensdauer und werden schnell umgenutzt. Deshalb sind auf Brachflächen meist frühe Sukzessionsstadien vorzufinden, die besonders artenreich sind. Leider wird die natürliche Entwicklung auf Brachflächen oft verhindert, da Grundstückseigentümer fürchten, dass sich dort geschützte Arten ansiedeln. In dieser Arbeit werden die Bedingungen für eine hohe Artenvielfalt auf Brachflächen analysiert und der aktuelle Umgang mit Brachflächen in Deutschland untersucht. Daraus schlussfolgernd werden Empfehlungen für den Umgang mit Brachflächen gegeben. Im Vordergrund steht eine Orientierung an einem raum-zeitlichen Management von Brachflächen. Als Grundlage hierfür dient das "Temporary Nature Konzept", welches in den Niederlanden bereits regelmäßig umgesetzt wird
Wo kann im Iran Solarenergie geerntet werden? GIS-Analyse zur Standortwahl für Photovoltaik-Parks und solarthermische Kraftwerke
Get PDFIran is a country with a large potential for harvesting solar energy which is barely tapped yet. This study presents a Geographical Information System (GIS) model for siting solar energy plants in Iran. There is enough space for Photovoltaics (PV) as well as Concentrating Solar Power (CSP), the latter being a technology that has not received the attention it deserves as a viable renewable energy technology with many advantages.
The GIS model developed in this study uses constraints that rule out a solar plant siting and suitability criteria that indicate four suitability classes ranging from “high” to “very low” for both PV and CSP. The chosen constraints (f. ex. nature preserves) and suitability criteria (f. ex. solar irradiation and proximity to power grid lines) are based on the literature.
The synthesis of the constraint and suitability maps results in feasible sites and their preferability. A sensitivity analysis with respect to weighting the suitability criteria shows the robustness of these results.
The analysis underlines Iran's substantial potential for solar energy generation. The country could meet its current power generation multiple times with solar plants. In addition, the analysis shows the promising prospects of GIS modeling in renewable energy siting, highlighting the prospects for improved data integration, global scalability, comprehensive environmental impact assessment, and harmonization of policy considerations.Der Iran ist ein Land mit großem Potenzial für die Nutzung von Solarenergie, das noch kaum erschlossen ist. In dieser Studie wird ein Geografisches Informationssystem (GIS) für die Standortwahl von Solarenergieanlagen im Iran vorgestellt. Das Land bietet viel Raum für Freiflächen-Photovoltaik (PV) und solarthermische Kraftwerke (Concentrating Solar Power, CSP), wobei letztere Technologie noch nicht die Aufmerksamkeit erhalten hat, die sie als Erneuerbare-Energien-Technologie mit verschiedenen Vorteilen verdient.
Das in dieser Studie entwickelte GIS-Modell verwendet sowohl für PV als auch für CSP sog. Constraints (Einschränkungen), die prinzipell mögliche Standorte für Solarkraftwerke ermitteln, indem sie unmögliche Standorte ausschließen, sowie Eignungskriterien, die in vier Eignungsklassen von "hoch" bis "sehr niedrig" gefasst werden. Die verwendeten Constraints (bpsw. Naturschutzgebiete) und Eignungskriterien ((bpsw. die Nähe zu Stromtrassen für die Aufnahme des erzeugten Stroms) basieren auf der Fachliteratur.
Die Synthese der Constraints- und Eignungskarten ergibt mögliche Standorte und deren Eignung. Eine Sensitivitätsanalyse variiert die Gewichtung der Eignungskriterien und zeigt die Robustheit dieser Ergebnisse.
Die Studie zeigt das erhebliche Potenzial Irans für die Stromerzeugung aus Sonnenenergie. Mit Ausbau der PV und CSP allein schon an den Standorten mit „hoher“ Eignung könnte das Land seine derzeitige Stromproduktion um ein Vielfaches übertreffen. Zudem demonstriert die Studie die vielversprechenden Möglichkeiten der GIS-Modellierung für die Standortwahl erneuerbarer-Energien-Anlagen. Diese liegen in einer verbesserten Datenintegration, globalen Skalierbarkeit, raumbezogenen Abschätzung von Umweltauswirkungen und einer Harmonisierung energiepolitischer Maßnahmen
Measuring sea ice thickness: Exploring the feasibility of echo sounders for close-range determination of sea ice draft
Get PDFThis work explores the potential of using commercial single-beam echo sounders for accurate thickness determination of sea ice. Therefore, an own sensor system has been developed which allows to study the performance of different echo sounders monitoring sea ice under varying environmental conditions in a laboratory setup. The sensor system consists of three single-beam echo sounders operating at different frequencies (115 kHz, 200 kHz, 500 kHz), a CTD probe measuring physical water properties and instruments frozen in the ice measuring temperature and salinity. Different experiments were conducted observing the sea ice state while performing acoustic range determinations. Subsequent, statistical measures were calculated to evaluate the accuracy of inferred sea ice draft. The study concludes that a draft accuracy of ±0.5 cm is reached by the implemented method under specific conditions and that the acoustic approach for determining sea ice draft thickness is applicable using frequencies of 115 kHz or 200 kHz.In dieser Arbeit wird das Potenzial des Einsatzes kommerzieller Einstrahlecholote zur genauen Bestimmung der Meereisdicke untersucht. Dazu wurde ein eigenes Sensorsystem entwickelt, mit dem die Performance verschiedener Echolote zur Überwachung des Meereises unter verschiedenen Umweltbedingungen in einem Laboraufbau analysiert werden kann. Das Sensorsystem besteht aus drei Einstrahlecholoten, die mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten (115 kHz, 200 kHz, 500 kHz), einer CTD-Sonde zur Messung der physikalischen Wassereigenschaften und mehreren im Eis eingefrorenen Instrumenten zur Messung von Temperatur und Salzgehalt. Es wurden unterschiedlich angelegte Experimente durchgeführt, bei welchen der Meereiszustand beobachtet und gleichzeitig akustische Entfernungsbestimmungen vorgenommen wurden. Anschließend wurden statistische Maße berechnet, um die Genauigkeit der abgeleiteten Meereistiefe zu bewerten. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass mit der implementierten Methode unter bestimmten Bedingungen eine Tiefgangsgenauigkeit von ±0,5 cm erreicht wird und dass der akustische Ansatz zur Bestimmung der Meereis-Tiefgangsdicke bei Frequenzen von 115 kHz oder 200 kHz anwendbar ist