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Über menschliche Einflüsse auf die Fairness von Maschinen: Essays in Verhaltensökonomie
No full textThis dissertation examines the human factors shaping the fairness of algorithmic systems and the distributional consequences of digital technologies. While the design and governance of artificial intelligence (AI) systems are often guided by normative principles, their real-world impact ultimately depends on how individuals and society perceive, interpret, and adopt them. Combining behavioral economics research with the current AI ethics literature, the thesis shows that human behavior can undermine well-intentioned fairness interventions and amplify inequalities. It draws on three complementary empirical approaches: (i) a large-scale deliberation experiment with UK participants on public approval of AI in the public sector, combined with natural language processing (NLP) of transcripts to study attitude formation; (ii) an online lab-style hiring experiment that identifies the causal effect of fairness interventions in algorithmic recommendation tools on their adoption by human decision-makers; and (iii) analysis of representative German household panel data to measure socioeconomic disparities in both actual digital skills and confidence in these skills. The results show that public approval of AI is fragile: it can be quickly raised through favorable information but is just as quickly eroded through more in-depth deliberation, whereas public opposition remains stable. Fairness interventions in algorithmic recommendation tools can backfire by reducing algorithm adoption and thereby reintroducing discrimination at the human decision-maker level. Finally, digital skills and confidence are unequally distributed, potentially reinforcing existing labor-market disparities.These findings highlight the need to incorporate behavioral mechanisms into the design and governance of emerging technologies to ensure that intended objectives are achieved in practice
Retrospective analysis of the incidence of contrast-induced acute kidney injury after pulmonary vein isolation using the second-generation cryoballoon
No full textVorhofflimmern (VHF) ist die häufigste tachykarde Herzrhythmusstörung. Zur Behandlung wird heute unter anderem eine Katheterablation mittels Kryoballon durchgeführt. Als Nachteil der Kryoablation werden vor allem die längeren Fluroskopiezeiten sowie die Notwendigkeit einer größeren Kontrastmittelmenge genannt. Allerdings ist die Inzidenz des ANV nach Kryoablation bislang nicht bekannt. In dieser Studie wurden 444 Patienten mit symptomatischem, medikamentös refraktärem, paroxysmalem (n=236 [53%]) oder persistierendem (n=208) VHF eingeschlossen, die eine PVI mit dem Kryoballon erhielten. Die ANV-Definition erfolgte nach den KDIGO-Kriterien. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Inzidenz von ANV sehr niedrig ist bei 2,9%. Am höchsten war sie bei Patienten im CKD-Stadium 4 (29%) und Stadium 3 (6%), am niedrigsten bei Patienten im Stadium 1 (1.4%) und Stadium 2 (1.2%). Mittels binärer logistischer Regression wurde baseline eGFR als signifikanter Prädiktor des ANV identifiziert. Eine vorbestehende Niereninsuffizienz und arterielle Hypertonie gelten als Risikofaktoren für das Auftreten eines ANV.Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia. An effective treatment of symptomatic AF is the second-generation cryoballoon (CB2) based pulmonary vein isolation (PVI). However, this technique is associated with a higher contrast media exposure, and little is known about postprocedural acute kidney injury (AKI). In this study, we included 444 patients with symptomatic, drug refractory paroxysmal AF (n=236 [53%]) or persistent AF (n=208) who underwent CB2-based PVI. The patients were divided into four groups based on the preprocedural estimated glomerular filtration rate (eGFR). Serum creatinine levels were measured immediately at 2–6 days, or within 3 months during the follow-up period. AKI was assessed using the KDIGO classification. The overall incidence of AKI was 2.9%; it was highest at 29% in the CKD 4 group, followed by CKD group 3 with 6%. The incidence was lowest at 1.4% and 1.2% in the CKD 1 and 2 group, respectively. Baseline eGFR was identified as independent predictors of AKI. Arterial hypertension and preexisting impaired kidney function were risk factors
Quantum fluctuations in cavity BEC systems
No full textThis thesis investigates the role of quantum fluctuations in a cavity Bose-Einstein condensate (BEC) system, where a condensate of atoms is placed in an optical resonator. The atoms are quantum two-level systems and their transitions are pumped off-resonance by a retroreflected laser. Due to the Purcell effect, the atoms and the cavity light strongly couple by enhanced Rayleigh scattering and form strongly coupled polaritons. Weak atom-atom interactions in the BEC are modeled by s-wave scattering, resulting in quantum fluctuations in both the atomic and light fields. The system exhibits a rich phase diagram with quantum fluctuations playing a key role. Light leaving the cavity can be detected to analyze the quantum many-body system non-destructively. This setup is well suited for the study of quantum fluctuation phenomena, and we investigate decoherence effects and novel aggregate states of matter.
In the first part, we explore decoherence and its control. Damping effects arise from quantum fluctuations in the weakly interacting condensate and manifest as phonon-like damping in the form of Landau and Beliaev processes. This damping couples to both the atomic and photon modes, with stronger coupling to the photon mode. We derive exotic spectral properties of the dissipative bath, including competition between damping and antidamping channels, and sub-Ohmic signatures associated with non-Markovian dynamics. The bath is tunable via experimental parameters. We study the central polariton system and find that the quantum fluctuation bath renormalizes the light-matter system, shifting the critical point of the non-equilibrium quantum phase transition. Additional signatures of the quantum bath in the observables are uncovered and shown to be tunable by external parameters.
In the second part, we examine the formation of cavity-induced quantum droplets, a novel state of matter formed by the competition between attractive and repulsive interactions. A classification based on effective energy potentials that incorporates important finite-size effects is introduced. We study a generic long-range interaction with a periodic signature and exponential decay and develop a Bogoliubov theory to analyze the quantum corrections. The leading corrections are those from rotons, which depend on the system size, and as such compete with the mean-field, leading to the formation of a quantum droplet.
This formalism is applied to the cavity BEC setup, focusing on the long-range interaction induced by the cavity mode and the pump field. We show that the zero-point energy of a roton mode selected by the light field can induce droplet formation of the newly identified droplet class. Corrections to the infinite-range interaction are critical for droplet formation, and we develop a model that provides an analytical solution for droplet size. We also investigate droplet optimization using typical experimental parameters and offer a thermodynamic interpretation in terms of pressure, compressibility, and chemical potential. Furthermore, finite temperature effects are discussed and a critical temperature for droplet existence is found. Finally, we study how engineering the interaction, its envelope shape, and symmetries, affects droplet formation
Konstruktion von Erinnerung im Kontext: Umweltbezogene, neuronale und zeitliche Dynamik multisensorischer Assoziationen
No full textHow do humans form coherent episodic memories from multisensory experiences? While traditional models have emphasised semantic and spatial information, growing evidence suggests that contextual features, which include environmental richness, internal neural states, and temporal structure, play a crucial role in how memories are encoded, stored, and retrieved. This dissertation examines how such contextual information becomes embedded in multisensory associative memory and influences its reactivation during retrieval.
The thesis includes three empirical studies that, although initially independent in design, converge on the central question of how contextual binding supports multisensory memory. In the first study, participants learned audiovisual associations in either a naturalistic virtual environment or a minimalist, artificial setting. Behavioural results showed improved recognition performance in the enriched condition, suggesting that environmental richness can strengthen encoding by enhancing perceptual coherence and semantic depth. The second study investigated the role of pre-stimulus oscillatory states in memory formation. Using rhythmic visual stimulation to entrain alpha and theta oscillations before encoding, this EEG study found that increased alpha power facilitated recognition performance, highlighting the importance of internal brain states in preparing the system for encoding. In the third study, participants encoded audiovisual stimulus pairs presented in either auditory–visual or visual–auditory order and later retrieved them under simultaneous presentation. Multivariate pattern analysis of EEG data during recognition revealed reinstatement of the original modality order, suggesting that the temporal structure itself had been integrated into the memory trace and was accessible during retrieval.
Taken together, these findings suggest that contextual binding is a flexible and dynamic process that combines external, internal, and temporal cues into episodic memory representations. Although the studies were not originally designed under a common theoretical framework, they collectively support the view that memory is shaped by the interaction between environmental input, neural preparatory states, and temporal regularities, providing new insights into the mechanisms of episodic memory and highlighting potential options for improving memory performance in educational and clinical contexts.Wie gelingt es dem menschlichen Gehirn, aus multisensorischen Erfahrungen kohärente episodische Erinnerungen zu bilden? Während klassische Gedächtnismodelle vorrangig semantische und räumliche Informationen hervorheben, rückt die neuere Forschung zunehmend kontextuelle Merkmale in den Fokus – darunter Umweltfaktoren, internale neuronale Zustände und zeitliche Strukturen. Diese Dissertation untersucht, wie solche Kontextmerkmale in multisensorische Assoziationen eingebunden werden und inwiefern sie bei der späteren Erinnerung reaktiviert werden können.
Diese Arbeit umfasst drei empirische Studien, die sich um die zentrale Fragestellung gruppieren lassen, wie kontextuelle Bindung die multisensorische Gedächtnisbildung und -wiedergabe unterstützt. In der ersten Studie lernten Teilnehmende audiovisuelle Assoziationen entweder in einer natürlichen virtuellen Umgebung oder in einem minimalistisch gestalteten Computer Experiment. Die behavioralen Ergebnisse zeigen, dass eine reizreiche Lernumgebung die Wiedererkennungsleistung verbessert, vermutlich durch eine stärkere perzeptuelle Kohärenz und semantische Einbettung. Die zweite Studie untersuchte die Rolle prä-stimulusbezogener Gehirnzustände bei der Gedächtniskodierung. Mittels rhythmischer visueller Stimulation wurden vor der Enkodierung Alpha- und Theta-Oszillationen gezielt moduliert. EEG-Daten zeigten, dass insbesondere eine erhöhte Alpha-Oszillationen mit einer verbesserten Gedächtnisleistung einherging. Dies weist daraufhin, dass internale Zustände das Gehirn für erfolgreiche Enkodierung vorbereiten können. In der dritten Studie lernten Teilnehmende audiovisuelle Reize in zwei festgelegten Modalitätsreihenfolgen (auditorisch-visuell oder visuell-auditorisch), wobei die Abfragephase eine simultane Präsentation verwendete. Multivariate Pattern Analysen der EEG-Daten zeigten, dass die ursprüngliche Modalitätsreihenfolge während des Abrufs neurononal reaktiviert wurde. Dies spricht dafür, dass selbst die zeitliche Struktur multisensorischer Episoden als kontextuelles Merkmal mit in die Gedächtnisspur aufgenommen wird.
Zusammengefasst zeigen die Studien, dass kontextuelle Bindung ein dynamischer, multidimensionaler Prozess ist, in dem externe Umweltmerkmale, internale neuronale Zustände und zeitliche Ordnungen flexibel in episodische Gedächtnisrepräsentationen integriert werden. Die drei Studien liefern komplementäre Evidenz für die kontextabhängige Organisation multisensorischer Erinnerungen und eröffnen neue Ansätze für die Optimierung von Lern- und Gedächtnisprozessen in alltagsnahen, pädagogischen und klinischen Kontexten
Ein Konzerthaus für alle – Utopie oder Wirklichkeit? Strategien gesamtgesellschaftlicher Teilhabe an den Angeboten öffentlich finanzierter Konzerthäuser
No full text„Ein Konzerthaus für alle“ – beinahe inflationär grassiert dieser Claim in der deutschsprachigen Konzerthauslandschaft. Dagegen stehen die Unkenrufe aus dem kulturpessimistischen Lager, das klassische Konzert – Kernprodukt der Konzerthäuser – sei längst überholt und nur eine programmatische Neuausrichtung und damit verbundene Neupositionierung könne die Daseinsberechtigung der Konzerthäuser absichern.
Der methodische Ausgangspunkt dieser Dissertation ist die historische und vor allem ästhetische Einordnung des klassischen Konzertformats in Hinblick auf dessen aktuelle Relevanz. Diese erfolgt, wie auch alle anderen Untersuchungsgegenstände dieser Arbeit, vor dem Hintergrund des gesellschaftlichen Auftrags öffentlich finanzierter Konzerthäuser und einer realistischen Einschätzung gesamtgesellschaftlicher Teilhabe an dessen Angeboten (Ein Konzerthaus für alle).
In einer Sekundäranalyse relevanter Studien der Publikumsforschung wird das Klassik-Publikum anhand der Besuchshäufigkeit klassischer Konzerte in Kern-, Gelegenheits- und Nicht-Besucherinnen und -besucher segmentiert. Zur Konkretisierung dieser drei Besucherkategorien werden jeweils soziodemografische Faktoren wie Alter, Bildung oder das Vorliegen eines Migrationshintergrunds erfasst und um die Besuchshäufigkeit in nichtklassischen Konzerten erweitert. Additiv werden Einstellungs- und Verhaltensmerkmale wie die Erwartungen an einen Kulturbesuch, das Informationsverhalten über Kultur und Erkenntnisse zu besuchsverhindernden Barrieren aus der Nichtbesucherforschung herangezogen. Neben soziodemografisch basierten Studien werden auch milieubasierte Ansätze in die Analyse einbezogen.
Eine Sekundäranalyse aktueller Forschung erfolgt nebst einer kulturpolitischen Einordnung ebenso im Bereich der Kulturellen Bildung, insbesondere Musikvermittlung bzw. Community Music. Musikvermittlung dient der Ermöglichung kultureller Teilhabe an klassischen Musikangeboten und ist daher ein wesentlicher Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit.
Die bisherigen Forschungsergebnisse bilden die theorie- und forschungsgestützte Basis für Konzerthäuser in ihrer Ausrichtung auf eine gesamtgesellschaftliche Teilhabe und deren Auswirkungen auf das Konzert- und Musikvermittlungsangebot, aber auch die Marketingstrategie. Daher werden in einem weiteren Kapitel Marketing-Erfolgskriterien in Kultureinrichtungen, mit einer Fokussierung auf den Faktor (Online-)Kommunikation, erörtert.
Der zweite, praxisbezogene Teil basiert auf Experteninterviews mit den Intendanten vier deutscher Konzerthäuser, ergänzt um die Auswertung von Online- und Printmaterial. Neben dem Konzert- bzw. Musikvermittlungsangebot und der Marketingstrategie werden in der Analyse der Konzerthäuser auch Finanzierungsaspekte und Standortfaktoren beleuchtet. Ergänzt wird die deutsche Perspektive um die Auswertung dreier nichtdeutscher Konzerthäuser, aus Österreich, England und Frankreich.
Im Abgleich der theorie- und praxisbezogenen Erkenntnisse werden die Erfolgskriterien einer möglichst gesamtgesellschaftlichen Teilhabe zusammengefasst. In einem weiteren Kapitel geht es schließlich um eine realistische Bewertung eines „Konzerthaus für alle“ und um zukünftige Forschungsansätze zum besseren Verständnis und – im besten Falle – zur Überwindung aktueller Barrieren des Konzertbesuchs.‘A concert hall for everyone’ – this claim is becoming almost inflationary in the German-speaking concert hall landscape. This is countered by the prophecies of doom from the cultural pessimists, who claim that classical concerts – the core product of concert halls – are long outdated and that only a programmatic reorientation and associated repositioning can secure the raison d'être of concert halls.
The methodological starting point of this thesis is the historical and, above all, aesthetic classification of the classical concert format with regard to its current relevance. Like all other subjects of investigation in this work, this is done against the backdrop of the social mission of publicly funded concert halls and a realistic assessment of society's overall participation in their offerings (a concert hall for everyone).
In a secondary analysis of relevant audience research studies, the classical music audience is segmented into core, occasional and non-visitors based on the frequency of visits to classical concerts. To specify these three visitor categories, socio-demographic factors such as age, education and migration background are recorded and extended to include the frequency of attendance at non-classical concerts. In addition, attitude and behavioural characteristics such as expectations of a cultural visit, information behaviour about culture and insights into visitor behaviour are taken into account.
A secondary analysis of current research is carried out alongside a cultural policy assessment in the field of cultural education, particularly music education and community music. Music education serves to enable cultural participation in classical music offerings and is therefore an essential subject of investigation in this work.
The research findings to date form the theory- and research-based basis for concert halls in their focus on participation by society as a whole and its effects on concert and music education offerings, but also on marketing strategy. Therefore, a further chapter discusses marketing success criteria in cultural institutions, with a focus on the factor of (online) communication.
The second, practice-oriented part is based on expert interviews with the directors of four German concert halls, supplemented by the evaluation of online and print material. In addition to the concert and music education offerings and the marketing strategy, the analysis of the concert halls also highlights financing aspects and location factors. The German perspective is supplemented by the evaluation of three non-German concert halls from Austria, England and France.
By comparing theoretical and practical findings, the criteria for success in achieving the greatest possible participation across society as a whole are summarised. Finally, another chapter deals with a realistic assessment of a ‘concert hall for everyone’ and future research approaches to better understand and, in the best case, overcome current barriers to attending concerts
Generative Speech Enhancement in Multimodal Applications
No full textThis dissertation advances generative speech enhancement by investigating both unsupervised and supervised machine learning approaches, with a focus on integrating visual information to improve robustness. The work is organized into three main contributions:
The first contribution focuses on unsupervised generative speech enhancement. We explore a Bayesian framework combining variational autoencoders (VAEs) trained on clean speech with a non-negative matrix factorization (NMF) noise model. We propose to use stochastic temporal convolutional networks (STCNs) with temporal and hierarchical latent variables to capture the dynamic structure of speech. We employ a Monte Carlo expectation-maximization algorithm for joint optimization of speech and noise parameters. Replacing the VAE with an STCN in the VAE-NMF framework enables us to learn a more expressive generative model for speech, leading to improved performance in speech enhancement. To incorporate visual cues, we propose a disentanglement learning approach for the latent variables, which allows the VAE to be conditioned on voice activity labels inferred from an audio-visual classifier. Conditioning on visual features enables the model to learn a more robust speech representation, improving the quality of the enhanced speech.
The second contribution pertains to supervised generative speech enhancement. We investigate diffusion models for high-quality speech restoration, introducing score-based generative models for speech enhancement (SGMSE), a novel method that adapts the diffusion process to learn clean speech posteriors conditioned on corrupted inputs. Notably, SGMSE is not limited to addressing additive corruptions; it is also suitable for restoring general speech communication artifacts, effectively handling diverse distortions such as background noise, reverberation, bandwidth limitation, codec artifacts, and packet loss. We provide a comprehensive review of diffusion models for audio restoration, highlighting their data-driven nature while also discussing their potential for integration into model-based approaches. We extend SGMSE to audio-visual speech enhancement by conditioning on visual features, and propose causal processing by adapting the network architecture. Additionally, we explore alternative diffusion processes, including the Schrödinger bridge, to improve efficiency and perceptual quality.
The third contribution of this dissertation is an analysis of generative speech enhancement methods in comparison to predictive approaches. We conduct evaluations of generative methods against predictive methods using the Expressive Anechoic Recordings of Speech (EARS) dataset, a high-quality 48 kHz speech corpus we curated, which encompasses a variety of speaking styles, emotional prosody, and conversational speech.To facilitate this evaluation, we create two speech enhancement benchmarks based on the EARS dataset, with controlled background noise and reverberation, respectively. Our improved model SGMSE+ consistently outperforms all baseline methods on these benchmarks across both objective measures and subjective listening evaluations.
By addressing critical research questions within unsupervised, supervised, and audio-visual frameworks, this work demonstrates the use of generative models as a powerful paradigm for speech enhancement, with significant implications for reliable communication and audio restoration.In dieser Dissertation wird die generative Sprachverbesserung weiterentwickelt, indem sowohl unüberwachte als auch überwachte Ansätze des maschinellen Lernens untersucht werden. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Integration visueller Informationen zur Verbesserung der Robustheit. Die Arbeit gliedert sich in drei Hauptbeiträge:
Der erste Beitrag konzentriert sich auf die unüberwachte generative Sprachverbesserung. Wir untersuchen einen Bayes'schen Ansatz, der Variational Autoencoder (VAEs), die auf sauberer Sprache trainiert werden, mit einem nichtnegativen Matrixfaktorisierungs (NMF)-Rauschmodell kombiniert. Wir schlagen vor, Stochastic Temporal Convolutional Networks (STCNs) mit zeitlichen und hierarchischen latenten Variablen zu verwenden, um die dynamische Struktur von Sprache zu erfassen. Wir verwenden einen Monte-Carlo Erwartungs-Maximierungs-Algorithmus für die gemeinsame Optimierung von Sprach- und Rauschparametern. Das Ersetzen des VAEs durch ein STCN im VAE-NMF-Framework ermöglicht es uns, ein aussagekräftigeres generatives Modell für Sprache zu lernen, was zu einer verbesserten Leistung bei der Sprachverbesserung führt. Um visuelle Hinweise einzubeziehen, schlagen wir einen Disentanglement Learning-Ansatz für die latenten Variablen vor, der es ermöglicht, den VAE auf Sprachaktivitäts-Labels zu konditionieren, die von einem audiovisuellen Klassifikator abgeleitet werden. Die Konditionierung auf visuelle Merkmale ermöglicht es dem Modell, eine robustere Sprachrepräsentation zu erlernen und so die Qualität der Sprache zu verbessern.
Der zweite Beitrag bezieht sich auf die überwachte generative Sprachverbesserung. Wir untersuchen Diffusionsmodelle für eine qualitativ hochwertige Sprach-Restauriering und führen Score-basierte generative Modelle für die Sprachverbesserung (SGMSE) ein, eine neuartige Methode, die den Diffusionsprozess anpasst, um saubere Sprachposteriori zu erlernen, die von beschädigten Eingaben abhängen. Insbesondere ist SGMSE nicht auf die Bearbeitung additiver Störungen beschränkt, sondern eignet sich auch für die Restaurierung allgemeiner Artefakte in der Sprachkommunikation, wobei verschiedene Störungen wie Hintergrundgeräusche, Nachhall, Bandbreitenbeschränkung, Codec-Artefakte und Paketverluste effektiv behandelt werden. Wir geben einen umfassenden Überblick über Diffusionsmodelle für die Audiorestauration, wobei wir ihre datengesteuerte Natur hervorheben und gleichzeitig ihr Potenzial für die Integration in modellbasierte Ansätze diskutieren. Wir erweitern SGMSE zur audiovisuellen Sprachverbesserung durch Konditionierung auf visuelle Merkmale und schlagen eine kausale Verarbeitung durch Anpassung der Netzwerkarchitektur vor. Darüber hinaus untersuchen wir alternative Diffusionsprozesse, einschließlich der Schrödinger-Brücke, um die Effizienz und Wahrnehmungsqualität zu verbessern.
Der dritte Beitrag dieser Dissertation beinhaltet die Analyse generativer Sprachverbesserung im Vergleich zu prädiktiven Ansätzen. Wir evaluieren generative Methoden im Vergleich zu prädiktiven Methoden anhand des Expressive Anechoic Recordings of Speech (EARS)-Datensatzes, einem von uns kuratierten hochwertigen 48 kHz-Sprachkorpus, der eine Vielzahl von Sprechstilen, emotionaler Prosodie und Konversationssprache umfasst. Zur Evaluierung erstellen wir zwei Sprachverbesserungs-Benchmarks auf der Grundlage des EARS-Datensatzes, jeweils mit kontrolliertem Hintergrundrauschen und Nachhall. Unser verbessertes Modell SGMSE+ übertrifft alle Baseline Methoden bei diesen Benchmarks sowohl bei objektiven Messungen als auch bei subjektiven Hörbewertungen.
Durch die Auseinandersetzung mit kritischen Forschungsfragen in unüberwachten, überwachten und audiovisuellen Rahmenwerken demonstriert diese Arbeit die Verwendung generativer Modelle als ein überzeugendes Paradigma für die Sprachverbesserung, mit bedeutenden Auswirkungen auf zuverlässige Kommunikation und Audiorestauration
Nachhaltige Forstwirtschaft und Kohlenstoffbilanz in tropischen Wäldern
No full textThis cumulative dissertation consolidates the findings of studies exploring the interactions between sustainable forest management (SFM), harvested wood products (HWPs), and policy tools like REDD+ and FLEGT-VPA in Indonesia. The thesis emphasizes the importance of strengthening these linkages to ensure that efforts to reduce greenhouse emissions and address climate change align with the overarching aim of promoting the sustainable use of forest resources, particularly in Indonesia's tropical forests.
The research considers the emission reductions from low-impact logging compared to conventional logging techniques, focusing on forest management methods tailored to the ecological features of managed forests. It argues that effective sustainable forest management requires a strategy that integrate both ecological and economic aspects, thereby enhancing the resilience and regeneration capacity of tropical forests to mitigate climate change and ensure long-term sustainability of forest resource.
In examining strategies for carbon balance, the study considers the potential of HWPs offset logging-related carbon loss. Recognizing the negative effects of logging on tropical forest cover, such as slower growth rates and longer rotations, it argues that forest management practices need to be reassessed to minimize logging losses and enhance carbon sequestration efforts. The study emphasizes the importance of adaptive forest management techniques, such as optimizing harvesting cycle, reducing wood wastage, and promoting material recycling, to enhance the climate mitigation potential of HWPs. Furthermore, it outlines how product durability, processing methods, and recycling processes determine the carbon storage capacity of HWPs while advocating for the effective use of wood residues for energy generation and as a material substitute.
The research then analyses the roles of FLEGT-VPA and REDD+ in promoting sustainable forest management in Indonesia. Combining these two schemes is projected to ensure strong forestry regulations, promote responsible logging, and increase carbon sequestration efforts. However, it also points out the limitations of FLEGT-VPA, which focuses mainly on legal Compliance without ensuring sustainability, highlighting the need for a holistic approach like the EU Timber Regulation (EUTR). Lastly, the study underscores the urgent need for effective monitoring mechanisms, accurate carbon accounting methods, and strong governance institutions to ensure the successful implementation of REDD+.
In conclusion, this thesis argues that Indonesia can significantly enhance the sustainability of its forest sector by adopting innovative forest management practices, policy tools, and effective enforcement measures. By leveraging the synergies among REDD+, SFM, and sustainable timber use, Indonesia can contribute to global climate goals while simultaneously enhancing the economic resilience of its forest industry
Ortsaufgelöste faseroptische Sensoren zur thermischen Reaktions- und Belagsüberwachung in einem kontinuierlichen rohrförmigen Emulsionspolymerisationsreaktor
Get PDFDistributed Optical Fiber Sensors (DOFS) are currently not part of the traditional chemical engineering toolkit. Rayleigh Optical Frequency Domain Reflectometry (OFDR) DOFS allow spatially resolved temperature measurement on a sub-centimeter scale and are therefore particularly interesting for applications during which hot- or cold spots and thermal gradients need to be considered. The implementation of DOFS in a laboratory-scale continuous tubular reactor setup (3 m length, 6 mm inner reactor diameter) is shown in the present text and hotspot monitoring is used for mathematical modelling of fouling deposition in the reactor during reaction. Calorimetric data of an exothermal reaction is calculated from DOFS data via heat flow measurement based on the placement of DOFS at different distances to the inner reactor space. The heat loss through the reactor wall can be calculated in this manner.
The reaction engineering problem that was chosen to be elucidated with DOFS technology was the emulsion copolymerization of vinyl acetate and vinyl neodecanoate. The reaction was carried out at a 24 w% monomer content using a redox initiator system consisting of tert-butyl hydroperoxide, ascorbic acid and ammonium iron(III) sulfate. As emulsifier and stabilizer polyvinyl alcohol was used (Mowiol 4-88®). This reaction has been studied by the research group of Dr. Pauer and the University of Hamburg, the group of Dr. Ing. W. Augustin at the Technical University of Braunschweig and by the group surrounding Prof. Dr. Asua from the Polymat in Basque country. It has been used as a model reaction for a fouling-heavy emulsion polymerization reaction and as a challenging choice for process intensification by synthesis in a continuous manner. Therefore, fouling information about this reaction is known and has been used as reference points for the findings based on the DOFS data.
The three publications created for the presented cumulative disstertation are the following:
1. M. Klippert, W. Pauer, Distributed optical fiber sensors for real-time tracking of fouling buildup for tubular continuous polymerization reactors, Chemical Engineering Research and Design 211, p. 168–178 (2024). doi: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2024.10.007. Impact Factor (IF) at time of publication: 3.95.
2. M. Klippert, W. Pauer, Determination of the clogging time for continuous emulsion copolymerization in a tubular reactor using distributed optical fiber sensors, Chemical Engineering Research and Design 215, p. 465–475 (2024). doi: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2025.02.012. IF at time of publication: 4.34.
3. M. Klippert, W. Pauer, Spatially resolved reaction calorimetry and fouling monitoring in a continuous tubular emulsion polymerization reactor, Industrial & Engineering Chemistry Research: Special Issue “Celebrating the legacy of Prof. José M. Asua: Emulsion Polymerization and Polymer Reaction Engineering”, 64 (41), p. 19817-19830 (2025). doi: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c02548. IF at time of publication: 4.01