TU Braunschweig: LeoPARD - Publications And Research Data
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Neufassung des Besonderen Teils der Prüfungsordnung für den Masterstudiengang "Biologie" mit dem Abschluss "Master of Science" der Fakultät für Lebenswissenschaften der Technischen Universität Braunschweig.
No full textConnectivity of Nocturnal Cold‐Air Flows for Urban Heat Island Mitigation: Introduction of the Cold‐Air Trajectory Calculator KLATra
Full text linkVentilation of cities by local cold-air flows is an important measure in urban heat island mitigation and climate-resilient urban planning. We introduce a cold-air connectivity analysis to identify relevant cold-air formation areas as well as urban quarters ventilated by cold-air flows. The nocturnal cold-air flow trajectories are calculated from numerical model simulations using the single-layer cold-air drainage model KLAM_21 and the newly developed trajectory calculator KLATra. The German city of Freiburg im Breisgau is chosen to demonstrate the cold-air connectivity analysis based on trajectories calculated for two 3-hourly periods during an idealised night. Hydrological catchment boundaries and land use define eight rural cold-air formation areas as starting points for forward trajectories, whereas administrative urban district boundaries and land use data are used to define five built-up quarters potentially prone to overheating as starting points for cold-air backward trajectories. A rate of connectivity is calculated from the ratio of trajectories connecting cold-air formation areas with overheated urban quarters to the total number of trajectories. The analysis reveals the potential of cold-air formation areas to ventilate single or multiple urban quarters at connectivity rates up to 82%. The connectivity analysis therefore supports identification and assessment of the relevance of specific cold-air formation areas for urban heat island mitigation and may serve as a valuable planning tool and data basis for objective decision making
Siel- und Schöpfwerkmonitoring an der Küste Niedersachsens - Knock
No full textDischarge data at the sluice and lock of sluice and pumpingstation Knock. Knock runs the inland drainage system of an area about 465 square kilometers near city of Emden. To model future impacts of climate change and create adaptation strategies of the drainage system, discharge data from the drainage Areas are crucial to calibrate and validate hydrological models. This Dataset can be used as a basis for hydrological modeling in the coastal Areas of lower saxony
Contributions to the analysis of substituent distribution at the oligomer and polymer level of carboxymethyl-1,4-glucans
No full textCellulose-, aber auch Stärkeether wie CMC und CMS haben durch ihr vielfältiges Einsatzgebiet eine große wirtschaftliche Bedeutung. Sie werden in Lebensmitteln, Pharmaka, Kosmetika und Waschmitteln, aber auch in der Erdölindustrie eingesetzt. Wichtig für diesen Einsatz ist es, die Eigenschaften wie Wasserlöslichkeit, Viskosität und Wasserbindungsvermögen für den Anwendungszweck anzupassen. Für diese Eigenschaften sind neben der Molmasse und dem Substitutionsgrad auch die Verteilung der Substituenten im Polysaccharid verantwortlich. Hier besteht eine große strukturelle Komplexität, die aufzuschlüsseln und zu verstehen essenziell für die gezielte und reproduzierbare Einstellung gewünschter Eigenschaften von CM-Glucanen (CMG) ist. Bei der Analytik von CMG scheitern die für neutrale Polysaccharide etablierten massenspektrometrischen Verfahren auf Grund des ionischen Charakters dieser Derivate. Diese Arbeit beschäftigt sich damit, neue Lösungsansätze zu prüfen und eine Methode für die quantitative Bestimmung der Substituentenverteilung auf Oligomerebene zu entwickeln, von der dann auf die Verteilung auf Polymerebene geschlossen werden kann. Zunächst wurde ein CE-basierter Ansatz gewählt. Dafür wurden verschiedene Labelreagenzien und Puffersysteme an CM-Mono- und Oligosacchariden (OS) getestet. Ziel der Optimierung war es nicht, die Trennleistung zu optimieren, sondern die Comigration von Regioisomeren zu erreichen, um die Anzahl der Peaks auf möglichst einen pro DPn(CM) zu reduzieren. Mit ABN-gelabelten OS im neutralen Phosphatpuffer wurden die besten Ergebnisse erzielt. Durch Fraktionierung von CM-OS sollten Standards für die Zuordnung gewonnen werden. Nach Methylveresterung und Methoxyaceteylierung zwecks chemischer Angleichung konnten chromatographisch erste CM-OS-Gemische nach DP getrennt werden. Entscheidende Erkenntnisse wurden jedoch durch die Kopplung der CE mit der Massenspektrometrie (CE-ESI-MS) gewonnen. Diese Kopplung ermöglichte eine differenzierte Identifizierung und Zuordnung der Peaks, zeigte aber auch unerwünschte Antrennungen von Isomeren sowie Überlagerungen von CM-OS-Derivaten unterschiedlichen DP. Die angestrebte Trennung nach DP und Substitutionsgrad durch CE, die dann eine Quantifizierung über die UV-Absorption des Labels erlauben würde, kann folglich nicht erreicht werden. Daher wurde auf die Quantifizierung mittels Masssenspektrometrie zurückgegriffen, vorab jedoch die Carboxymethylglucane zu den entsprechenden neutralen Hydroxyethylglucanen (HEG) reduziert. Dadurch können die CM-spezifischen Probleme bei der massenspektrometrischen Analyse ausgeschaltet werden. Die heterogen verlaufende Reduktion der geschützten CMG mit LAH verlief für α-1,4-Glucane (CMA) vollständig, nicht jedoch für die β-1,4-Glucane (CMC). Hierbei war keine ausgeprägte Diskriminierung feststellbar, da keine Mischether auftraten, der reduzierte Anteil also keine CM-Funktionen mehr aufwies. Die weitere Analyse der OS-Profile lieferte erstmals aussagekräftige Substituentenverteilungen für CMA sowie erste vielversprechende Ergebnisse für CMC. Es sind noch Verbesserungen nötig, um auch für CMC eine vollständige Reduktion zu erreichen.Cellulose and starch ethers such as CMC and CMS are of great economic importance due to their wide range of applications. They are used in food, pharmaceuticals, cosmetics and detergents, but also in the petroleum industry. For these applications it is important to adapt the properties, such as water solubility, viscosity and waterbinding capacity, to the intended use. Beside the molar mass and degree of substitution, their properties depend on the distribution of the substituents in the polysaccharide. It is essential to break down and understand the great structural complexity for the targeted and reproducible adjustment of the desired properties of carboxymethyl glucans (CMG). When analysing CMG, the mass spectrometric methods established for neutral polysaccharides fail due to the ionic character of these derivatives. This work tests new approaches and develops a method for the quantitative determination of the substituent distribution at oligomer level from which conclusions can be drawn about the distribution at polymer level. First a CE-based approach was chosen. Various labelling reagents and buffer systems were tested on CM-Mono- and Oligosaccharides (OS). The aim of the optimization was not to optimise the separation performance, but to achieve comigration of the regioisomers in order to reduce the number of peaks to one per DPn(CM) as far as possible. The best results were achieved with ABN-labelling OS in neutral phosphate buffer. Fractionation of CM-OS was used to obtain standards for assignment. After methyl esterification and methoxyacetylation for the purpose of chemical harmonisation, the first CM-oligosaccharide mixtures could be separated chromatographically according to DP. However, decisive findings were obtained by coupling CE with mass spectrometric analysis (CE-ESI-MS). This coupling enabled a differentiated identification and assignment of the peaks, but also revealed undesirable separations of isomers and overlapping of CM-OS derivatives of different DP. The desired separation according to DP and the degree of substitution by CE, which would allow quantification via the UV absorbance of the label-reagent, can therefore not be achieved. Quantification by mass spectrometry was therefore used, but the carboxymethylglucans were first reduced to the corresponding neutral hydroxyethylglucans (HEG). As a result, the CM-specific problems with mass spectrometric analysis could be eliminated. The heterogeneous reduction of the protected CMG with LAH was complete for α-1,4-glucans (CMA), but not for β-1,4-glucans (CMC). No significant discrimination was detected here as no mixed ethers occurred, i.e., the reduced proportion no longer exhibited any CM functions. Further analysis of the OS profiles provided the first meaningful substituent distributions for CMA and initial promising results for CMC. Improvements are still needed to achieve a complete reduction for CMC as well
Orthogonale Abtastung basierende Hochgeschwindigkeits-Transceiversysteme
No full textThe increasing demand for bandwidth-intensive applications, such as communication, sensing, artificial intelligence, and autonomous vehicles, has led to a surge in traffic requirements. This growth necessitates the development of high-bandwidth systems capable of meeting the data transfer demands of future communication networks, including 6G and beyond. Traditional electronic systems, while trying to adapt, face limitations as bandwidth requirements grow, with challenges such as jitter, noise, and power consumption affecting system performance. These limitations necessitate the need for alternative approaches to signal generation and processing, particularly at very high frequencies. One promising solution lies in integrated photonics, which can exploit the high bandwidth, energy efficiency, and CMOS compatibility of photonic devices. Photonics, particularly optical signal processing, offers several advantages over electronics, including ultra-high speeds, low energy consumption, and immunity to electromagnetic interference. Recent advancements in silicon photonics, particularly the integration of photonics with electronics on a CMOS platform, have opened up new possibilities for signal processing, enabling the use of low-bandwidth electronics for high-bandwidth signal generation and detection. This thesis explores the use of orthogonal sampling with sincpulse sequences to bridge the gap between high-bandwidth signal requirements and low-bandwidth electronics. The first part of the work introduces an integrated, segmented IQ modulator that utilizes orthogonal sampling to generate high-bandwidth signals from low-bandwidth sources. The second part focuses on the analysis and experimental demonstration of a photonic analog-to-digital converter that leverages orthogonal sampling for bandwidth reduction and resolution improvement. The third part presents a novel system using cascaded ring modulators for broadband wireless signals, demonstrating a compact and energy-efficient solution for high-speed signal sampling. Finally, the thesis details the design and implementation of an optical frequency-division multiplexed -Nyquist-timedivision-multiplexed transceiver, which utilizes orthogonal sampling to reduce the processing load and bandwidth requirements. Through these innovations, this thesis provides significant contributions to the development of high-bandwidth and high-speed communication systems with low-bandwidth devices. The proposed techniques demonstrate the potential of photonics to meet the growing demands of modern communication networks while minimizing the requirements of the electronics.Der steigende Bedarf an bandbreitenintensiven Anwendungen wie Kommunikation, Sensorik, künstliche Intelligenz und autonomes Fahren hat zu einem starken Anstieg der Verkehrsanforderungen geführt. Dieses Wachstum erfordert die Entwicklung von Hochbandbreitensystemen, die den Datenübertragungsanforderungen zukünftiger Kommunikationsnetze, einschließlich 6G und darüber hinaus, gerecht werden. Traditionelle elektronische Systeme stoßen bei der Anpassung an diese steigenden Bandbreitenanforderungen an Grenzen, da Herausforderungen wie Jitter, Rauschen und Energieverbrauch die Systemleistung beeinträchtigen. Diese Einschränkungen machen alternative Ansätze zur Signalerzeugung und -verarbeitung, insbesondere bei sehr hohen Frequenzen, erforderlich. Eine vielversprechende Lösung liegt in der integrierten Photonik, die die hohe Bandbreite, Energieeffizienz und CMOS-Kompatibilität photonischer Bauelemente nutzen kann. Die Photonik, insbesondere die optische Signalverarbeitung, bietet mehrere Vorteile gegenüber der Elektronik, darunter extrem hohe Geschwindigkeiten, geringen Energieverbrauch und Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen. Jüngste Fortschritte in der Silizium Photonik, insbesondere die Integration von Photonik und Elektronik auf einer CMOS-Plattform, haben neue Möglichkeiten für die Signalverarbeitung eröffnet. Dies ermöglicht den Einsatz von Elektronik mit niedriger Bandbreite für die Erzeugung und Erfassung von Hochbandbreitensignalen. Diese Dissertation untersucht die Verwendung von orthogonaler Abtastung mit Sinc-Puls-Sequenzen, um die Lücke zwischen hohen Bandbreitenanforderungen und elektronikbedingten Beschränkungen zu schließen. Der erste Teil der Arbeit stellt einen integrierten, segmentierten IQ-Modulator vor, der orthogonale Abtastung nutzt, um Hochbandbreitensignale aus Quellen mit niedriger Bandbreite zu erzeugen. Der zweite Teil konzentriert sich auf die Analyse und experimentelle Demonstration eines photonischen Analog-Digital-Wandlers, der orthogonale Abtastung zur Bandbreitenreduzierung und zur Verbesserung der Auflösung einsetzt. Der dritte Teil präsentiert ein neuartiges System mit kaskadierten Ringmodulatoren für breitbandige drahtlose Signale, das eine kompakte und energieeffiziente Lösung für die Hochgeschwindigkeits-Signalabtastung demonstriert. Abschließend beschreibt die Dissertation die Entwicklung und Implementierung eines optischen Frequenzmultiplex- und Nyquist Zeitmultiplex-Transceivers, der durch orthogonale Abtastung die Verarbeitungsanforderungen und Bandbreitenbeschränkungen reduziert. Durch diese Innovationen leistet diese Dissertation einen bedeutenden Beitrag zur Entwicklung von Hochbandbreiten- und Hochgeschwindigkeits Kommunikationssystemen mit Elektronik geringer Bandbreite. Die vorgestellten Techniken zeigen das Potenzial der Photonik, den wachsenden Anforderungen moderner Kommunikationsnetze gerecht zu werden und gleichzeitig die Anforderungen an die Elektronik zu minimieren
Chironomidae als Indikatoren für (Paläo-) Temperatur- und Umweltveränderungen an Standorten menschlicher Aktivitäten im Pleistozän und Holozän
No full textThis thesis presents paleoclimatological and -ecological case studies spanning three periods of the Late Quaternary based on subfossil chironomidae analysis. The aquatic ecosystems presented are characterized by shallow-lake chironomid communities which react sensitive to climatic and environmental fluctuations ca. 300, 132 and 1.1 k years ago. The first part of this thesis deals with chironomid-based July mean air temperature reconstructions from the Mid- and Late Pleistocene. The study sites are located at the archaeological sites Schöningen (52°8'N; 11°0'E, 300 ka BP) and Lichtenberg (52°55′ N, 11°15′ E, ca. 132 k years BP), both situated in Lower Saxony, Northern Germany. Both sites represent outstanding evidence of human activities. Schöningen is famous for the discovery of the oldest wooden hunting spears associated with Homo heidelbergensis. Lichtenberg provides the first specific evidence of the presence of Neanderthals north of the Central Uplands of Germany during glacials and interglacials. The second part of this thesis presents two studies dealing with the development of paleolake Gayal el Bazal (Yemen), one of the few freshwater ecosystems in the arid region, which is characterised by strong anthropogenic interventions. This thesis highlights the value of chironomid records in understanding past interglacial-glacial climatic and environmental variability, as well as hydrological fluctuations and anthropogenic influence, which is critical for predicting future trends of the ongoing climate change. The Middle Pleistocene Reinsdorf sequence from Schöningen 13 II corresponds to Marine Isotope Stage 9e-a and includes phases of interglacial forest successions followed by alternating woodland and steppe-phases. During cool steppe (woodland) phases, higher runoff created lake habitats with diverse chironomid assemblages characterized by up to 27 morphotypes. In contrast, warmer forest phases saw reduced chironomid presence due to dry conditions caused by a more extensive vegetation cover resulting in lower runoff. Transitional woodland-steppe phases are characterized by higher abundances of bottom-dwelling chironomid taxa, indicating oligo-mesotrophic aquatic conditions. Steppe phases featured littoral chironomid taxa, tolerant of increased productivity. Using two modern chironomid-temperature calibration training sets (TS; Swiss-Norwegian and Swiss-Norwegian-Polish), summer air temperatures during the Reinsdorf sequence were reconstructed: the reconstructed July mean temperatures for the entire sequence ranged between 16.5–22 °C. Warmer and wetter transitional zones show temperatures similar to or slightly below modern levels (-0.5 to +0.2 °C), while drier steppe phases were about 1 °C warmer, likely due to increased continentality as a consequence of low sea levels and an increase in land masses. The Swiss-Norwegian-Polish TS provided more reliable results due to its broader temperature range and the presence of relevant taxa (e.g., Propsilocerus lacustris-type). In sections with low taxon richness and nutrient-driven dominance of P. lacustris-type, summer temperatures may have been overestimated. The new chironomid record from the archaeological site Lichtenberg covers the Saalian Late glacial to the Early Weichselian. The application of the Swiss-Norwegian-Polish TS to reconstruct summer temperatures for MIS 5e–5b. The Eemian was dominated by thermophilic chironomid taxa (e.g., Cladopelma and Glyptotendipes pallens/severini-type), indicating a productive, littoral environment. Reconstructed July air temperatures during this period were up to 1.8 °C warmer than today. The early Weichselian was characterized by a high variability in July air temperatures (12–20 °C). Chironomid assemblages alternated between cold-stenothermal taxa (e.g., Tanytarsus lugens-type, Sergentia coracina-type, and Micropsectra radialis-type), associated with low-nutrient conditions, and thermophilic taxa typically found during the Eemian interglacial. Eemian summers were on average 19 °C warm, which is in the upper range of published Eemian temperature records (16–20 °C). In comparison to other chironomid-based temperature reconstructions from the same time period, summer temperatures from the Lichtenberg site are around 5 °C warmer, due to the use of a different modern training set which has a wider temperature range and includes more temperate, lowland lakes. This highlights the need of independent, regional data sets, which have a higher similarity to the fossil assemblages. The studies from paleolake Gayal el Bazal provide insights into hydrological fluctuations on the Arabian Peninsula, which are mainly controlled by the Indian Summer Monsoon. The first paper examines how the ecosystem of the paleolake responded to climatic and hydrological changes over the last ~1,200 years, with focus on the Medieval Climate Anomaly (MCA) and Little Ice Age (LIA). N-Alkanes correlated well with moisture changes and indicated pluvial times during the MCA with higher nutritional input resulting in increased in-lake productivity. Ostracods were suitable to indicate lake level changes. Chironomids were used to track changes in salinity and in-lake productivity. This work highlights the need for both qualitatively and quantitative paleoclimatic studies in arid regions. The second study presents the first subfossil chironomid record on morphotype level for Yemen. Shifts in chironomid assemblages were associated with hydrological fluctuations based on Redundancy Analysis of both chironomid assemblages and environmental variables (Ti/Al) associated to higher precipitation and runoff. Dry intervals (ca. 1575–1670 CE and 1770–1930 CE) were dominated by Dicrotendipes nervosus-type and Polypedilum nubeculosum-type indicating a shallow, productive environment with high macrophyte cover. A rise in Tanytarsus cf. formosanus-type Bazal indicates rising lake levels and higher runoff between 1670–1770 CE and since 1930 CE. While precipitation data from the region show an annual decrease in precipitation, early summer (May–June) and autumn (September–November) precipitation increased from time periods 1961–1990 and 1991–2020 CE. This suggests a seasonal wetness increase rather than an overall trend, likely linked to a strengthening of the Indian Summer Monsoon (ISM), driven by anthropogenic warming. The lake dried up due to anthropogenic groundwater abstraction, which led to a rise in Ceratopogonidae Dasyhelea-type during the last three decades, indicating an expansion of semi-terrestrial habitats. This study suggests a rather dry Little Ice Age and a seasonal wettening during the last decades, which is masked by anthropogenic activities.In dieser Arbeit werden paläoklimatologische und -ökologische Studien vorgestellt, die drei Perioden des späten Quartärs und auf der Analyse subfossiler Chironomidae basieren. Die vorgestellten aquatischen Ökosysteme sind durch Chironomidengemeinschaften in Flachseen charakterisiert, die empfindlich auf Klima- und Umweltschwankungen vor ca. 300, 132 und 1,1 tausend Jahren reagieren. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit Chironomiden-basierten Rekonstruktionen der mittleren Juli-Lufttemperatur aus dem Mittel- und Spätpleistozän. Die Untersuchungsstandorte befinden sich an den archäologischen Fundorten Schöningen (52°8'N; 11°0'E, 300 k years BP) und Lichtenberg (52°55′ N, 11°15′ E, ca. 132 k years BP), beide in Niedersachsen, Norddeutschland gelegen. Beide Orte sind herausragende Zeugnisse menschlicher Aktivitäten. Schöningen ist berühmt für die Entdeckung der ältesten hölzernen Jagdspeere, die dem Homo heidelbergensis zugeordnet werden. Lichtenberg liefert den ersten konkreten Beweis für die Anwesenheit von Neandertalern nördlich der Mittelgebirge in Deutschland während glazialer und interglazialer Phasen. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden zwei Studien vorgestellt, die sich mit der jüngsten Entwicklung (ca. 1.100 Jahre vor heute) des Paläosees Gayal el Bazal (Jemen) befassen, einem der wenigen Süßwasserökosysteme in der ariden Region, das durch starke anthropogene Eingriffe gekennzeichnet ist. Diese Forschung unterstreicht den Wert von Chironomidenanalysen für das Verständnis vergangener interglazialer und glazialer Klima- und Umweltvariabilität sowie hydrologischer Schwankungen und anthropogener Einflüsse, was für die Vorhersage künftiger Trends des laufenden Klimawandels von entscheidender Bedeutung ist. Die mittelpleistozäne Reinsdorf-Sequenz der Fundstelle Schöningen 13 II entspricht den Marinen Isotopenstadien 9e-a und umfasst Phasen mit interglazialen Wald-Phasen, gefolgt von abwechselnden Wald- und Steppe-Phasen. Während der kühlen Steppen- (Wald-) Phasen schufen höhere Abflüsse limnische Lebensräume mit einer vielfältigen Chironomidendiversität. In den wärmeren Wald-Phasen waren die Chironomiden dagegen weniger zahlreich, da die ausgeprägtere Vegetation den Zufluss verringerte und damit die Gewässerlebensräume weniger ausgebildet waren. Die Wald-Steppen-Übergangsphasen waren durch höhere Abundanzen profundaler Chironomiden-Taxa gekennzeichnet, was auf oligo-mesotrophe aquatische Bedingungen hinweist. In den Steppe-Phasen traten litorale Chironomidentaxa auf, die eine erhöhte Produktivität tolerieren. Anhand von zwei modernen Chironomiden-Temperatur-Kalibrierungsdatensätzen (schweizerisch-norwegisch und schweizerisch-norwegisch-polnisch) wurden die Juli-Temperaturen der Reinsdorf-Sequenz rekonstruiert: Die rekonstruierten mittleren Juli-Temperaturen für die gesamte Sequenz lagen zwischen 16,5–22 °C. In den kühleren, feuchteren Übergangszonen lagen die Temperaturen ähnlich oder leicht unter den heutigen Werten (-0,5 bis +0,2 °C), während die trockeneren Steppenphasen etwa 1 °C wärmer waren, was auf eine zunehmende Kontinentalität zurückzuführen ist. Der schweizerisch-norwegisch-polnische Trainingsdatensatz lieferte aufgrund eines breiteren Temperaturspektrums und des Vorhandenseins relevanter Taxa (z. B. Propsilocerus lacustris-Typ) zuverlässigere Ergebnisse. In Abschnitten mit geringerer Diversität und einer nährstoffbedingten Dominanz des P. lacustris-Typs könnten die Sommertemperaturen jedoch überschätzt worden sein. Eine auf Chironomiden basierende Rekonstruktion der Juli-Lufttemperatur aus Lichtenberg deckt das Eem-Interglazial bis zum frühen Weichsel-Glazial (MIS 5e–5b) ab. Im Eem dominierten wärmeliebende Chironomiden-Taxa (z.B. Cladopelma und Glyptotendipes pallens/severini-Typ), was auf ein produktives, litorales Umfeld hinweist. Die rekonstruierten Lufttemperaturen im Juli waren in dieser Zeit bis zu 1,8 °C wärmer als heute. Das frühe Weichsel-Glazial war durch eine hohe Variabilität der Juli-Lufttemperaturen (12–20 °C) gekennzeichnet. Die Chironomidengemeinschaften wechselten zwischen kalt-stenothermen Taxa (z. B. Tanytarsus lugens-Typ, Sergentia coracina-Typ und Micropsectra radialis-Typ), die mit nährstoffarmen Bedingungen assoziiert sind, und thermophilen Taxa, die typischerweise während des Eem-Interglazials vorkommen. Wir haben unsere Temperaturrekonstruktion aus Lichtenberg mit anderen spätpleistozänen Temperaturrekonstruktionen aus Mitteleuropa verglichen, die z. B. auf Pflanzenmakrofossilien, Käfern und Chironomiden basieren. Für das Eem rekonstruierten wir durchschnittlich 19 °C warme Sommer, was im oberen Bereich aller eemzeitlichen Temperaturaufzeichnungen liegt (Bereich 16–20 °C). Im Vergleich zu anderen chironomidenbasierten Temperaturrekonstruktionen aus demselben Zeitraum sind die Sommertemperaturen am Standort Lichtenberg um etwa 5 °C wärmer, was auf die Verwendung verschiedener Kalibrierungsdatensätze (schweizerisch-norwegisch vs. schweizerisch-norwegisch-polnisch) zurückzuführen ist und den Bedarf an unabhängigen, regionalen Datensätzen unterstreicht. Die Untersuchungen am Paläosee Gayal el Bazal geben Aufschluss über die hydrologischen Schwankungen auf der Arabischen Halbinsel, die hauptsächlich durch den Indischen Sommermonsun gesteuert werden. In der ersten Studie wird untersucht, wie das Ökosystem des Paläosees auf klimatische und hydrologische Veränderungen in den letzten 1.100 Jahren reagierte, wobei der Schwerpunkt auf der mittelalterlichen Klimaanomalie und der Kleinen Eiszeit liegt. N-Alkane korrelierten gut mit Feuchtigkeitsänderungen und wiesen auf pluviale Zeiten während der MCA hin, in denen ein höherer Nährstoffeintrag zu einer erhöhten Produktivität im See führte. Ostrakoden waren geeignet, um Änderungen des Seespiegels anzuzeigen. Chironomiden wurden verwendet, um Veränderungen des Salzgehalts und der Produktivität im See zu verfolgen. Die zweite Studie präsentiert den ersten Nachweis von subfossilen Chironomiden auf Morphotyp-Ebene für den Jemen. Die Veränderungen in den Chironomidengemeinschaften wurden mit hydrologischen Schwankungen in Verbindung gebracht, basierend auf einer Redundanzanalyse, welche die Abundanzen der Chironomiden-Morphotypen mit Umweltvariablen (v.a. Ti/Al) in Verbindung bringt. In den Trockenperioden (ca. 1575–1670 und 1770–1930 unserer Zeit) dominierten die Morphotypen Dicrotendipes nervosus-Typ und Polypedilum nubeculosum-Typ, was auf ein flaches, produktives Milieu mit hoher Makrophytendichte hinweist. Ein pluviales Ereignis zwischen 1670 und 1770 unserer Zeit ist durch eine Zunahme des Morphotypen Tanytarsus cf. formosanus-Typ gekennzeichnet, was auf einen Anstieg des Seespiegels und verstärkte Zuflüsse hinweist. Um 1930 unserer Zeit folgte feuchtere Bedingungen, die durch erhöhte Ti/Al-Werte unterstützt werden. Die Austrocknung des Sees führte in den letzten drei Jahrzehnten zu einer Zunahme von Ceratopogonidae Dasyhelea-Typ, was auf eine Ausbreitung semiterrestrischer Habitate hindeutet. Diese Studie deutet auf eine eher trockene Kleine Eiszeit und durch anthropogene Aktivitäten überlagerte feuchtere Bedingungen in den letzten Jahrzehnten hin
Enhancing lithium-ion battery slurry extrusion through neuro-adaptive controller and predictive modeling
Full text linkIndustrial-scale extrusion of lithium-ion battery slurries is a complex process where maintaining stability is critical for final product quality. This study introduces a neuro-adaptive controller designed to optimize and stabilize cathode slurry extrusion, addressing the common industrial challenge of limited data availability. The core innovation of our work is the integration of a data-efficient predictive model, which functions as a high-fidelity AI simulator, directly into a feedforward control loop. This hybrid approach uniquely addresses the challenge of process optimization in data-scarce environments by enabling virtual exploration of the entire operational parameter space, eliminating the need for costly and time-consuming physical experiments. We first generated a dataset (68 data points) through systematic experiments varying solids content, screw speed, and mass flow rate. We then demonstrate that a gradient boosting regressor model outperforms a more complex deep neural network for this sparse industrial dataset, establishing it as the ideal foundation for our AI simulator. The neuro-adaptive controller leverages this trained AI simulator to proactively predict critical process outputs (specific energy and torque) and identify optimal input parameters that minimize process deviations. This integrated approach, validated in a laboratory setting, confirms that our neuro-adaptive controller framework enhances the stability and efficiency of slurry extrusion, presenting a practical and data-efficient pathway toward smart battery manufacturing
High-performance electrochemical biosensor comprising Mn-ZIF-67 conjugated with anti-O antibody for Escherichia coli detection
Full text linkThe detection of Escherichia coli (E. coli) in food and water is critical for public health, yet existing methods often lack sensitivity, speed, or field applicability. Here, we develop an electrochemical biosensor based on Mn-doped Co zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) functionalized with anti-O antibody for sensitive E. coli detection. Mn incorporation induces phase reconstruction, surface area enhancement, and electron transfer. Antibody conjugation modulates wettability, introduces amide I and II vibrational modes, and selectively blocks electron transfer upon bacterial binding. The biosensor exhibits a linear range of 10 to 1010 CFU mL-1 with a 1 CFU mL-1 detection limit, outperforming optical and other metal organic framework-based sensors. It can discriminate non-target bacteria (Salmonella, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus), maintain >80% sensitivity over 5 weeks, and recover 93.10 -107.52% E. coli spiked in tap water. This work suggests the tremendous potential for on-site pathogen monitoring
Current Market Landscape and Industry Voices in Key Timber Construction Markets
Full text linkThe global timber construction market is experiencing steady growth, driven by increasing demand for sustainable building solutions, advancements in engineered timber technologies, and supportive policy frameworks. This study provides an overview of the global market for timber construction. Current status and industrial perspectives of the key timber construction markets from Australia, the United States, Austria, Switzerland, Finland, Sweden, Germany, and the SUDOE region (Southwest France, Portugal and Spain) are discussed and summarized. It was found that key markets such as Europe, North America, and Australia are leading this shift in the construction of more timber buildings, with growing numbers of mid- and high-rise timber projects. Industry voices highlight both the opportunities, such as carbon reduction, reduced construction times, and timber design benefits, and the challenges, including supply chain limitations, cost competitiveness, building code restrictions, and a need for broader industry education. Collaboration across architects, engineers, developers, and policymakers is emphasized as essential to scaling mass timber adoption in mainstream construction practices