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Finding behavioral parameterization for a 1-D water balance model by multi-criteria evaluation
(2019)
Evapotranspiration is often estimated by numerical simulation. However, to produce accurate simulations, these models usually require on-site measurements for parameterization or calibration. We have to make sure that the model realistically reproduces both, the temporal patterns of soil moisture and evapotranspiration. In this study, we combine three sources of information: (i) measurements of sap velocities; (ii) soil moisture; and (iii) expert knowledge on local runoff generation and water balance to define constraints for a “behavioral” forest stand water balance model. Aiming for a behavioral model, we adjusted soil moisture at saturation, bulk resistance parameters and the parameters of the water retention curve (WRC). We found that the shape of the WRC influences substantially the behavior of the simulation model. Here, only one model realization could be referred to as “behavioral”. All other realizations failed for a least one of our evaluation criteria: Not only transpiration and soil moisture are simulated consistently with our observations, but also total water balance and runoff generation processes. The introduction of a multi-criteria evaluation scheme for the detection of unrealistic outputs made it possible to identify a well performing parameter set. Our findings indicate that measurement of different fluxes and state variables instead of just one and expert knowledge concerning runoff generation facilitate the parameterization of a hydrological model.
This thesis considers the general task of computing a partition of a set of given objects such that each set of the partition has a cardinality of at least a fixed number k. Among such kinds of partitions, which we call k-clusters, the objective is to find the k-cluster which minimises a certain cost derived from a given pairwise difference between objects which end up the same set. As a first step, this thesis introduces a general problem, denoted by (||.||,f)-k-cluster, which models the task to find a k-cluster of minimum cost given by an objective function computed with respect to specific choices for the cost functions f and ||.||. In particular this thesis considers three different choices for f and also three different choices for ||.|| which results in a total of nine different variants of the general problem. Especially with the idea to use the concept of parameterised approximation, we first investigate the role of the lower bound on the cluster cardinalities and find that k is not a suitable parameter, due to remaining NP-hardness even for the restriction to the constant 3. The reductions presented to show this hardness yield the even stronger result which states that polynomial time approximations with some constant performance ratio for any of the nine variants of (||.||,f)-k-cluster require a restriction to instances for which the pairwise distance on the objects satisfies the triangle inequality. For this restriction to what we informally refer to as metric instances, constant-factor approximation algorithms for eight of the nine variants of (||.||,f)-k-cluster are presented. While two of these algorithms yield the provably best approximation ratio (assuming P!=NP), others can only guarantee a performance which depends on the lower bound k. With the positive effect of the triangle inequality and applications to facility location in mind, we discuss the further restriction to the setting where the given objects are points in the Euclidean metric space. Considering the effect of computational hardness caused by high dimensionality of the input for other related problems (curse of dimensionality) we check if this is also the source of intractability for (||.||,f)-k-cluster. Remaining NP-hardness for restriction to small constant dimensionality however disproves this theory. We then use parameterisation to develop approximation algorithms for (||.||,f)-k-cluster without restriction to metric instances. In particular, we discuss structural parameters which reflect how much the given input differs from a metric. This idea results in parameterised approximation algorithms with parameters such as the number of conflicts (our name for pairs of objects for which the triangle inequality is violated) or the number of conflict vertices (objects involved in a conflict). The performance ratios of these parameterised approximations are in most cases identical to those of the approximations for metric instances. This shows that for most variants of (||.||,f)-k-cluster efficient and reasonable solutions are also possible for non-metric instances.
Im Rückblick ist alles anders - Experimentelle Untersuchungen zu Distanzschätzungen mit Spiegeln
(2007)
In der vorliegenden Arbeit werden mit Hilfe von vier Experimenten die Vor- und Nachteile gekrümmter Spiegel im Verkehrskontext untersucht. Im ersten Experiment wurden hierzu Distanzschätzungen mittels der Methode der verbalen Größenschätzung erhoben. Im zweiten Experiment mussten Kollisionszeitpunkte geschätzt werden. Die Beurteilung der Situationen geschah in den ersten beiden Experimenten mit Hilfe von planen, sphärischen und asphärischen Spiegeln. Es ergaben sich keine Nachteile durch die Verwendung asphärischer Spiegel, mit dem planen Spiegel fanden sich jedoch ausgeprägte Unterschätzungen der realen Distanzen und Kollisionszeitpunkte. Im dritten Experiment wurden sphärische und teilasphärische Außenspiegel im Hinblick auf ihr nutzbares Sichtfeld und die zur Objekterkennung notwendigen Reaktionszeiten untersucht. Bei vergleichbaren Reaktionszeiten wurden bei der Objekterkennung mit teilasphärischen Spiegeln weniger Fehler gemacht. Im vierten Experiment mussten Distanzen sowohl mit Hilfe von planen und teilasphärischen Spiegeln als auch bei direkter Sicht mittels der Methode des Gehens ohne zu Sehen und der Methode der verbalen Größenschätzung beurteilt werden. Des Weiteren wurden egozentrische und exozentrische Distanzen geschätzt. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der bestehenden Literatur zu Distanzschätzungen mit Spiegeln und Kollisionszeitschätzungen diskutiert. Übereinstimmend zeigten sich mit planen Spiegeln deutliche Unterschätzungen. Dies kann nicht auf die Erhebungsmethode oder Perspektive (ego- vs. exozentrisch) zurückgeführt werden. Mit teilasphärischen Spiegeln werden Distanzen trotz starker Verzerrungen der abgebildeten Objekte relativ genau geschätzt. Die Ergebnisse werden dahingehend interpretiert, dass die Größe des verfügbaren Sichtfeldes einen stärkeren Einfluss auf die Schätzleistungen hat als die Abbildungsqualität.
The complicated human alternative GR promoter region plays a pivotal role in the regulation of GR levels. In this thesis, both genomic and environmental factors linked with GR expression are covered. This research showed that GR promoters were susceptible to silencing by methylation and the activity of the individual promoters was also modulated by SNPs. E2F1 is a major element to drive the expression of GR 1F transcripts and single CpG dinucleotide methylation cannot mediate the inhibition of transcription in vitro. Also, the distribution of GR first exons and 3" splice variants (GRα and GR-P) is expressed throughout the human brain with no region-specific alternative first exon usage. These data mirrored the consistently low levels of methylation in the brain, and the observed homogeneity throughout the studied regions. Taken together, the research presented in this thesis explored several layers of complexity in GR transcriptional regulation.
This dissertation includes three research articles on the portfolio risks of private investors. In the first article, we analyze a large data set of private banking portfolios in Switzerland of a major bank with the unique feature that parts of the portfolios were managed by the bank, and parts were advisory portfolios. To correct the heterogeneity of individual investors, we apply a mixture model and a cluster analysis. Our results suggest that there is indeed a substantial group of advised individual investors that outperform the bank managed portfolios, at least after fees. However, a simple passive strategy that invests in the MSCI World and a risk-free asset significantly outperforms both the better advisory and the bank managed portfolios. The new regulation of the EU for financial products (UCITS IV) prescribes Value at Risk (VaR) as the benchmark for assessing the risk of structured products. The second article discusses the limitations of this approach and shows that, in theory, the expected return of structured products can be unbounded while the VaR requirement for the lowest risk class can still be satisfied. Real-life examples of large returns within the lowest risk class are then provided. The results demonstrate that the new regulation could lead to new seemingly safe products that hide large risks. Behavioral investors who choose products based only on their official risk classes and their expected returns will, therefore, invest into suboptimal products. To overcome these limitations, we suggest a new risk-return measure for financial products based on the martingale measure that could erase such loopholes. Under the mean-VaR framework, the third article discusses the impacts of the underlying's first four moments on the structured product. By expanding the expected return and the VaR of a structured product with its underlying moments, it is possible to investigate each moment's impact on them, simultaneously. Results are tested by Monte Carlo simulation and historical simulation. The findings show that for the majority of structured products, underlyings with large positive skewness are preferred. The preferences for variance and for kurtosis are ambiguous.
Die räumliche Entwicklung von Städten und Regionen wird durch Trends wie Klimawandel, demographische Veränderungen und Strukturwandel beeinflusst, welche nicht an Verwaltungsgrenzen aufhören, sondern die Entwicklung großflächiger Gebiete bestimmen. Außerdem weisen Grenzräume häufig funktionale und thematische Verflechtungen auf, die über die nationalen Grenzen hinweg bestehen. Damit verbunden sind ein regelmäßiger Austausch und Abhängigkeiten zwischen Grenzräumen und deren Bewohnern. Daher ist die Koordination der grenzüberschreitenden Raumentwicklung entscheidend für eine zukunftsorientierte und nachhaltige räumliche Entwicklung. Aufgrund seiner hohen Bedeutung wird dieses Thema von europäischen Wissenschaftlern in der ersten Ausgabe der Themenhefte Borders in Perspective aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet.
Das Working Paper beleuchtet den Themenbereich‚ Mobilität und Verkehr und arbeitet Herausforderungen für die Raumentwicklung der Großregion ab. Insbesondere legt es einen Fokus auf die Territoriale Verteilung der grenzüberschreitenden Arbeitnehmerströme und deren Abhängigkeit vom Auto innerhalb der Großregion sowie den Einfluss von EU Politik auf Herausforderungen des grenzüberschreitenden Verkehrs.
With the advent of highthroughput sequencing (HTS), profiling immunoglobulin (IG) repertoires has become an essential part of immunological research. The dissection of IG repertoires promises to transform our understanding of the adaptive immune system dynamics. Advances in sequencing technology now also allow the use of the Ion Torrent Personal Genome Machine (PGM) to cover the full length of IG mRNA transcripts. The applications of this benchtop scale HTS platform range from identification of new therapeutic antibodies to the deconvolution of malignant B cell tumors. In the context of this thesis, the usability of the PGM is assessed to investigate the IG heavy chain (IGH) repertoires of animal models. First, an innovate bioinformatics approach is presented to identify antigendriven IGH sequences from bulk sequenced bone marrow samples of transgenic humanized rats, expressing a human IG repertoire (OmniRatTM). We show, that these rats mount a convergent IGH CDR3 response towards measles virus hemagglutinin protein and tetanus toxoid, with high similarity to human counterparts. In the future, databases could contain all IGH CDR3 sequences with known specificity to mine IG repertoire datasets for past antigen exposures, ultimately reconstructing the immunological history of an individual. Second, a unique molecular identifier (UID) based HTS approach and network property analysis is used to characterize the CLLlike CD5+ B cell expansion of A20BKO mice overexpressing a natural short splice variant of the CYLD gene (A20BKOsCYLDBOE). We could determine, that in these mice, overexpression of sCYLD leads to unmutated subvariant of CLL (UCLL). Furthermore, we found that this short splice variant is also seen in human CLL patients highlighting it as important target for future investigations. Third, the UID based HTS approach is improved by adapting it to the PGM sequencing technology and applying a custommade data processing pipeline including the ImMunoGeneTics (IMGT) database error detection. Like this, we were able to obtain correct IGH sequences with over 99.5% confidence and correct CDR3 sequences with over 99.9% confidence. Taken together, the results, protocols and sample processing strategies described in this thesis will improve the usability of animal models and the Ion Torrent PGM HTS platform in the field if IG repertoire research.
Wegen der vielfältigen Kenntnisse und Perspektiven, die die Mitglieder von Gruppen besitzen, werden anstelle von Individuen oft Gruppen an Verhandlungen beteiligt. Allerdings konzentrierte sich die bisherige Forschung auf den Austausch und die Integration von Informationen zwischen Verhandlungsgruppen. Informationen innerhalb von Verhandlungsgruppen wurden dagegen als von den Gruppenmitgliedern geteilt angesehen. Daher wurde Informationsverarbeitung innerhalb von Verhandlungruppen und ihre Folgen für die gemeinsamen Ergebnisse der Parteien in integrativen Win-Win-Verhandlungen vernachlässigt. Im Rahmen dieser Dissertation wird angenommen, dass ein Unterschieds-Mindset (d.h. eine besondere Sensibilität für Unterschiede) (1) durch eine hohe Diversität in Gruppen aktiviert wird, (2) die Projektion von Gruppenmitgliedern auf andere Gruppenmitglieder reduziert, (3) die Qualität der ersten Forderung durch eine verbesserte Informationsverarbeitung innerhalb der Gruppen erhöht und (4) die gemeinsamen Verhandlungsergebnisse durch eine verbesserte Informationsverarbeitung innerhalb der Gruppen (5a) vor und während Zwischen-Gruppen-Verhandlungen und (5b) vor Repräsentantenverhandlungen steigert. These 1 wurde durch eine experimentelle Onlinestudie mit manipulierter Rückmeldung über hohe (vs. niedrige) Gruppendiversität (Studie 1) bestätigt. These 2 wurde durch eine experimentelle Studie mit manipulierten Online-Gruppen und komparativen Mindsets (Ähnlichkeiten vs. Unterschiede) als unabhängige Variablen (Studie 2) bestätigt. These 3 konnte von einer experimentellen Laborstudie mit Zwischen-Gruppen-Verhandlungen (Studie 3) nicht gestützt werden, wohl aber durch eine experimentelle Laborstudie mit Repräsentantenverhandlungen (Studie 4). Beide Studien unterstützen ebenfalls These 4 und 5, mit der Einschränkung, dass ein Unterschieds-Mindset die gemeinsamen Ergebnisse in einer Zwischen-Gruppen-Verhandlung nur durch die Informationsverarbeitung während der Verhandlung beeinflusst, nicht durch die Verarbeitung zuvor. Beiträge, Grenzen und Implikationen für die zukünftige Forschung werden diskutiert.
Tropospheric ozone (O3) is known to have various detrimental effects on plants, such as visible leaf injury, reduced growth and premature senescence. Flux models offer the determination of the harmful ozone dose entering the plant through the stomata. This dose can then be related to phytotoxic effects mentioned above to obtain dose-response relationships, which are a helpful tool for the formulation of abatement strategies of ozone precursors. rnOzone flux models are dependant on the correct estimation of stomatal conductance (gs). Based on measurements of gs, an ozone flux model for two white clover clones (Trifolium repens L. cv Regal; NC-S (ozone-sensitive) and NC-R (ozone-resistant)) differing in their sensitivity to ozone was developed with the help of artificial neural networks (ANNs). White clover is an important species of various European grassland communities. The clover plants were exposed to ambient air at three sites in the Trier region (West Germany) during five consecutive growing seasons (1997 to 2001). The response parameters visible leaf injury and biomass ratio of NC-S/NC-R clone were regularly assessed. gs-measurements of both clones functioned as output of the ANN-based gs model, while corresponding climate parameters (i.e. temperature, vapour pressure deficit (VPD) and photosynthetic active radiation (PAR)) and various ozone concentration indices were inputs. The development of the model was documented in detail and various model evaluation techniques (e.g. sensitivity analysis) were applied. The resulting gs model was used as a basis for ozone flux calculations, which were related to above mentioned response parameters. rnThe results showed that the ANNs were capable of revealing and learning the complex relationship between gs and key meteorological parameters and ozone concentration indices. The dose-response relationships between ozone fluxes and visible leaf injury were reasonably strong, while those between ozone fluxes and NC-S/NC-R biomass ratio were fairly weak. The results were discussed in detail with respect to the suitability of the chosen experimental methods and model type.