This study aims to estimate the cotton yield at the field and regional level via the APSIM/OZCOT crop model, using an optimization-based recalibration approach based on the state variable of the cotton canopy - the leaf area index (LAI), derived from atmospherically corrected Landsat-8 OLI remote sensing images in 2014. First, a local sensitivity and global analysis approach was employed to test the sensitivity of cultivar, soil and agronomic parameters to the dynamics of the LAI. After sensitivity analyses, a series of sensitive parameters were obtained. Then, the APSIM/OZCOT crop model was calibrated by observations over a two-year span (2006-2007) at the Aksu station, combined with these sensitive cultivar parameters and the current understanding of cotton cultivar parameters. Third, the relationship between the observed in-situ LAI and synchronous perpendicular vegetation indices derived from six Landsat-8 OLI images covering the entire growth stage was modelled to generate LAI maps in time and space. Finally, the Particle Swarm Optimization (PSO) and general-purpose optimization approach (based on Nelder-Mead algorithm) were used to recalibrate four sensitive agronomic parameters (row spacing, sowing density per row, irrigation amount and total fertilization) according to the minimization of the root-mean-square deviation (RMSE) between the simulated LAI from the APSIM/OZCOT model and retrieved LAI from Landsat-8 OLI remote sensing images. After the recalibration, the best simulated results compared with observed cotton yield were obtained. The results showed that: (1) FRUDD, FLAI and DDISQ were the major cultivar parameters suitable for calibrating the cotton cultivar. (2) After the calibration, the simulated LAI performed well with an RMSE and mean absolute error (MAE) of 0.45 and 0.33, respectively, in 2006 and 0.46 and 0.41, respectively, in 2007. The coefficient of determination between the observed and simulated LAI was 0.83 and 0.97, respectively, in 2006 and 2007. The Pearson- correlation coefficient was 0.913 and 0.988 in 2006 and 2007, respectively, with a significant positive correlation between the simulated and observed LAI. The difference between the observed and simulated yield was 776.72 kg/ha and 259.98 kg/ha in 2006 and 2007, respectively. (3) Cotton cultivation in 2014 was obtained using three Landsat-8 OLI images - DOY136 (May), DOY 168 (June) and DOY 200 (July) - based on the phenological differences in cotton and other vegetation types. (4) The yield estimation after the assimilation closely approximated the field-observed values, and the coefficient of determination was as high as 0.82, after recalibration of the APSIM/OZCOT model for ten cotton fields. The difference between the observed and assimilated yields for the ten fields ranged from 18.2 to 939.7 kg/ha. The RMSE and MAE between the assimilated and observed yield was 417.5 and 303.1 kg/ha, respectively. These findings provide scientific evidence for the feasibility of coupled remote sensing and APSIM/OZCOT model at the field level. (5) Upscaling from field level to regional level, the assimilation algorithm and scheme are both especially important. Although the PSO method is very efficient, the computational efficiency is also the shortcoming of the assimilation strategy on a regional scale. Comparisons between the PSO and general-purpose optimization method (based on the Nelder-Mead algorithm) were implemented from the RSME, LAI curve and computational time. The general-purpose optimization method (based on the Nelder-Mead algorithm) was used for the regional assimilation between remote sensing and the APSIM/OZCOT model. Meanwhile, the basic unit for regional assimilation was also determined as cotton field rather than pixel. Moreover, the crop growth simulation was also divided into two phases (vegetative growth and reproductive growth) for regional assimilation. (6) The regional assimilation at the vegetative growth stage between the remote sensing derived and APSIM/OZCOT model-simulated LAI was implemented by adjusting two parameters: row spacing and sowing density per row. The results showed that the sowing density of cotton was higher in the southern part than in the northern part of the study area. The spatial pattern of cotton density was also consistent with the reclamation from 2001 to 2013. Cotton fields after early reclamation were mainly located in the southern part while the recent reclamation was located in the northern part. Poor soil quality, lack of irrigation facilities and woodland belts of cotton fields in the northern part caused the low density of cotton. Regarding the row spacing, the northern part was larger than the southern part due to the variation of two agronomic modes from military and private companies. (7) The irrigation and fertilization amount were both used as key parameters to be adjusted for regional assimilation during the reproductive growth period. The result showed that the irrigation per time ranged from 58.14 to 89.99 mm in the study area. The spatial distribution of the irrigation amount is higher in the northern part while lower in southern study area. The application of urea fertilization ranged from 500.35 to 1598.59 kg/ha in the study area. The spatial distribution of fertilization was lower in the northern part and higher in the southern part. More fertilization applied in the southern study area aims to increase the boll weight and number for pursuing higher yields of cotton. The frequency of the RSME during the second assimilation was mainly located in the range of 0.4-0.6 m2/m2. The estimated cotton yield ranged from 1489 to 8895 kg/ha. The spatial distribution of the estimated yield is also higher in the southern part than the northern study area.
Das erste Kapitel "ECOWAS" capability and potential to overcome constraints to growth and poverty reduction of its member states" diskutiert die Analyse wirtschaftlicher und sozialer Barrieren für ökonomisches Wachstum " eine der Hauptelemente für Entwicklungs- und Armutsreduktionsstrategien in Entwicklungsländern. Die Form der länderspezifischen Analyse von Wachstumsbarrieren wurde nach dem Scheitern der auf alle Länder generalisierten Entwicklungsstrategie des Washington Consensus insbesondere durch den Ansatz der "Growth Diagnostics" der Harvard Professoren Hausman, Rodrik und Velasco eingeführt. Es zeigt sich jedoch, dass bisher der Fokus rein auf den länderspezifischen Analysen bzw. Strategieentwicklungen liegt. Diese Arbeit erweiterte die Diskussion auf die regionale Ebene, indem es beispielhaft an der Economic Community of West African States (ECOWAS) die länderspezifischen Wachstumsbarrieren mit den regionalen Wachstumsbarrieren vergleicht. Dies erfolgt mittels einer Darstellung der in Studien und Strategien bereits identifizierten, länderspezifischen Wachstumsbarrieren in den jeweiligen Ländern sowie mit der Auswertung der regionalen Strategien der ECOWAS. Dazu wird ermittelt, inwieweit auf der regionalen Ebene auch messbare Ergebnisse bei der Bekämpfung von Wachstumsbarrieren erzielt werden. Es zeigt sich, dass ,trotz der wirtschaftlichen und sozialen Diversität der Region, die ECOWAS den Großteil der in den Ländern identifizierten Wachstumsbarrieren ebenfalls auflistet und darüber hinaus sogar mit messbaren Ergebnissen dazu beiträgt, Veränderungen des Status Quo zu erreichen. Die Erweiterung des Ansatzes der Growth Diagnostics auf die regionale Ebene sowie die Erweiterung um das vergleichende Element von länderspezifischen und regionalen Wachstumsbarrieren zeigen sich als praktikabler Weg, Entwicklungsstrategien auf regionaler Ebene zu prüfen und subsidiär weiterzuentwickeln. Das zweite Kapitel "Simplifying evaluation of potential causalities in development projects using Qualitative Comparative Analysis (QCA)" diskutiert die Methode der qualitativen komperativen Analyse (QCA) als Evaluierungsmethodik für Projekte der Entwicklungszusammenarbeit. Hierbei stehen die adäquate Messung sowie die verständliche Darstellung der Wirkung von Entwicklungszusammenarbeit im Vordergrund. Dies ist ein Beitrag zu der intensiv geführten Diskussion, wie Wirkung von Hilfe in Entwicklungsländern gemessen und daraus für weitere Projekte gelernt werden kann. Mit der beispielhaften Anwendung der QCA auf einen Datensatz der deutschen Entwicklungszusammenarbeit im Senegal wird erstmalig diese Methode für die Entwicklungszusammenarbeit in der Praxis angewandt. Der Fokus liegt dabei auf der Überprüfung von bestimmten Programmtheorien, d.h. der Annahme bestimmter Zusammenhänge zwischen eingesetzten Mitteln, äußeren Umständen und den Projektergebnissen bei der Implementierung von Projekten. Während solche Programmtheorien in dem Großteil der Projektskizzen der deutschen Entwicklungszusammenarbeit enthalten sind, werden die wenigsten dieser Programmtheorien geprüft. Diese Arbeit zeigt QCA als eine effiziente Methode für diese Überprüfung. Eine eindeutige Bestätigung oder Falsifizierung dieser Theorien ist mittels dieser Methodik möglich. Dazu können die Ergebnisse bei den beiden einfacheren Formen der QCA, der crisp-set sowie der multi-value QCA, leicht nachvollziehbar vermittelt werden. Des Weiteren zeigt die Arbeit, dass QCA ebenfalls die Weiterentwicklung einer Programmtheorie ermöglicht, allerdings ist diese Weiterentwicklung nur begrenzt effizient und stark von den vorliegenden Daten sowie der Datenstruktur abhängig. Die Arbeit zeigt somit das Potential der QCA insbesondere für den Test von Programmtheorien auf und stellt die praktische Anwendung für mögliche Replizierung beispielhaft dar. Das dritte und letzte Kapitel der Doktorarbeit "The regional trade dynamics of Turkey: a panel data gravity model" analysiert den türkischen Handel, um die Veränderungen der letzten Jahrzehnte aufzuzeigen und daran zu diskutieren, inwieweit sich die Türkei als aufstrebendes Schwellenland von den bestehenden Handelsstrukturen loslöst. Diese Arbeit ist ein Beitrag zur Diskussion der sich Verschiebenden Machtkonstellationen durch das wirtschaftliche Aufholen der Schwellenländer. Bei der Türkei ist diese Diskussion zusätzlich interessant, da die Frage, ob die Türkei sich von der westlichen Welt, Nordamerika und Europa, abwendet, berücksichtigt wird. Mittels Dummy-Variablen für verschiedene Regionen in einem Gravitätsmodell werden die türkischen Handelsdaten zuerst insgesamt und nach Sektoren analysiert und die Veränderungen über verschieden Perioden des türkischen Außenhandels betrachtet. Es zeigt sich, dass in den türkischen Handelsbeziehungen eine Regionalisierung und eine Diversifizierung der Handelspartner stattfinden. Allerdings geht dies nicht mit einer Abkehr von westlichen Handelspartnern einher.
Caenorhabditis elegans Modelsysteme für Freiland und Labor Caenorhabditis elegans ist eines der am intensivsten untersuchten Tiermodelle, dabei weisen die nur unzureichenden Informationen über sein ursprüngliches Habitat eine Vielzahl offener Fragen auf. Deshalb beschäftigt sich der erste Teil vorliegender Arbeit mit einer Überprüfung der Freilandökologie und Biogeographie des Taxons. Nach den Untersuchungen spricht vieles dafür, dass die Ursprungsart der C. elegans Gruppe ein Begleiter von Gastropoden war, welche auch für ihre Ausbreitung häufig verantwortlich sind. Als Folge der Verschleppung durch Wirtstiere (u.a. die Weinbergschnecke Helix aspersa) erreichte sie ihr heutiges Areal, in allen Kontinenten. Ein nicht weniger wichtiges Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung von C. elegans als Biotest-System für die Indikation von Chemikalien-Wirkungen. In dieser Arbeit wurden ein ökotoxikologisches Testsystem entwickelt mit den C. elegans als Modellorganismus, das durch Messung von umweltbedingten intrazellulär gebildeten ROS im Gesamtorganismus eine Einschätzung der biologischen Aktivität von Chemikalien und Umweltmedien ermöglichen sollte. Als grundlegender biochemischer Parameter ist eine, die Kapazität der antioxidativen Schutzmechanismen übersteigende, ROS-Bildung ursächlich für oxidative Schädigungen der Zelle verantwortlich und damit Basis für zahlreiche pathologische Effekte. Aus den Resultaten als Bewertungsgrundlage lässt sich folgern, dass sich das erarbeitete Biotestsystem als adäquates Verfahren zur Messung von oxidativem Stress, als Folge exogener Belastung, einsetzen lässt. Damit leistet es einen Beitrag zur Beurteilung des Toxizitätspotentials von Chemikalien und Umweltproben. Zur Eignung des Einsatzes von C. elegans für Toxizitätstest wurden weitere Untersuchungen mit verschiedenen Chemikalien durchgeführt. Dabei ergibt sich bezogen auf molare Einheiten eine immer gleich bleibende Reihenfolge der Sensitivitäten gegenüber BaP > Cu2+ > AcL, ein Ergebnis welches mit Testergebnissen von anderen Versuchsorganismen zu vergleichen war. Die Wirkung von Atrazin auf die Entwicklung von C. elegans wurde auch untersucht. Es wurde festgestellt, dass Atrazin auf Wachstum und Reproduktion von C. elegans konzentrationsabhängig toxisch wirkt. Die bisherigen Ergebnisse zeigen jedoch, dass das Testsystem C. elegans hervorragend geeignet ist, um Chemikalienwirkungen frühzeitig sichtbar zu machen.