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This literature review was conducted to identify important wetlands in the Greater Accra Region and to illustrate dominant research trends, prevailing perspectives and corresponding research gaps. Six wetlands systems were identified as most significant lagoon systems, namely the Densu Delta, Sakumo, Muni-Pomadze, Keta, Korle and Songor Lagoons. Research foci for each of the respective wetlands were extrapolated and summarized in a category system. The frequency of different categories illustrates that natural science’s perspectives dominate, as most of Accra’s lagoons have been studied with regard to their ecological, physical and chemical properties. The development of research interest over time and focus on ecological baseline conditions are related to the designation of Ramsar Sites and orientation of national policies towards environmental protection. A research gap was identified, as studies link their findings to human activities but neglect the connection between governance variables and environmental developments. It is suggested to expand the natural science’s perspective on Accra’s wetlands to account for social and political aspects in order to develop a holistic and more sustainable management strategy.
Addition of Phosphogypsum to Fire-Resistant Plaster Panels:
A Physic–Mechanical Investigation
(2023)
Gypsum (GPS) has great potential for structural fire protection and is increasingly used in construction due to its high-water retention and purity. However, many researchers aim to improve its physical and mechanical properties by adding other organic or inorganic materials such as fibers, recycled GPS, and waste residues. This study used a novel method to add non-natural GPS from factory waste (phosphogypsum (PG)) as a secondary material for GPS. This paper proposes to mix these two materials to properly study the effect of PG on the physico-mechanical properties and fire performance of two Tunisian GPSs (GPS1 and GPS2). PG initially replaced GPS at 10, 20, 30, 40, and 50% weight percentage (mixing plan A). The PGs were then washed with distilled water several times. Two more mixing plans were run when the pH of the PG was equal to 2.4 (mixing plan B), and the pH was equal to 5 (mixing plan C). Finally, a comparative study was conducted on the compressive strength, flexural strength, density, water retention, and mass loss levels after 90 days of drying, before/after incineration of samples at 15, 30, 45, and 60 min. The results show that the mixture of GPS1 and 30% PG (mixing plan B) obtained the highest compressive strength (41.31%) and flexural strength (35.03%) compared to the reference sample. The addition of 10% PG to GPS1 (mixing plan A) improved fire resistance (33.33%) and the mass loss (17.10%) of the samples exposed to flame for 60 min compared to GPS2. Therefore, PG can be considered an excellent insulating material, which can increase physico-mechanical properties and fire resistance time of plaster under certain conditions.
Wasserbezogene regulierende und versorgende Ökosystemdienstleistungen (ÖSDL) wurden im Hinblick auf das Abflussregime und die Grundwasserneubildung im Biosphärenreservat Pfälzerwald im Südwesten Deutschlands anhand hydrologischer Modellierung unter Verwendung des Soil and Water Assessment Tool (SWAT+) untersucht. Dabei wurde ein holistischer Ansatz verfolgt, wonach den ÖSDL Indikatoren für funktionale und strukturelle ökologische Prozesse zugeordnet werden. Potenzielle Risikofaktoren für die Verschlechterung von wasserbedingten ÖSDL des Waldes, wie Bodenverdichtung durch Befahren mit schweren Maschinen im Zuge von Holzerntearbeiten, Schadflächen mit Verjüngung, entweder durch waldbauliche Bewirtschaftungspraktiken oder durch Windwurf, Schädlinge und Kalamitäten im Zuge des Klimawandels, sowie der Kli-mawandel selbst als wesentlicher Stressor für Waldökosysteme wurden hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf hydrologische Prozesse analysiert. Für jeden dieser Einflussfaktoren wurden separate SWAT+-Modellszenarien erstellt und mit dem kalibrierten Basismodell verglichen, das die aktuellen Wassereinzugsgebietsbedingungen basierend auf Felddaten repräsentierte. Die Simulationen bestätigten günstige Bedingungen für die Grundwasserneubildung im Pfälzerwald. Im Zusammenhang mit der hohen Versickerungskapazität der Bodensubstrate der Buntsandsteinverwitterung, sowie dem verzögernden und puffernden Einfluss der Baumkronen auf das Niederschlagswasser, wurde eine signifikante Minderungswirkung auf die Oberflächenabflussbildung und ein ausgeprägtes räumliches und zeitliches Rückhaltepotential im Einzugsgebiet simuliert. Dabei wurde festgestellt, dass erhöhte Niederschlagsmengen, die die Versickerungskapazität der sandigen Böden übersteigen, zu einer kurz geschlossenen Abflussreaktion mit ausgeprägten Oberflächenabflussspitzen führen. Die Simulationen zeigten Wechselwirkungen zwischen Wald und Wasserkreislauf sowie die hydrologische Wirksamkeit des Klimawandels, verschlechterter Bodenfunktionen und altersbezogener Bestandesstrukturen im Zusammenhang mit Unterschieden in der Baumkronenausprägung. Zukunfts-Klimaprojektionen, die mit BIAS-bereinigten REKLIES- und EURO-CORDEX-Regionalklimamodellen (RCM) simuliert wurden, prognostizierten einen höheren Verdunstungsbedarf und eine Verlängerung der Vegetationsperiode bei gleichzeitig häufiger auftretenden Dürreperioden innerhalb der Vegetationszeit, was eine Verkürzung der Periode für die Grundwasserneubildung induzierte, und folglich zu einem prognostizierten Rückgang der Grundwasserneubildungsrate bis zur Mitte des Jahrhunderts führte. Aufgrund der starken Korrelation mit Niederschlagsintensitäten und der Dauer von Niederschlagsereignissen, bei allen Unsicherheiten in ihrer Vorhersage, wurde für die Oberflächenabflussgenese eine Steigerung bis zum Ende des Jahrhunderts prognostiziert.
Für die Simulation der Bodenverdichtung wurden die Trockenrohdichte des Bodens und die SCS Curve Number in SWAT+ gemäß Daten aus Befahrungsversuchen im Gebiet angepasst. Die günstigen Infiltrationsbedingungen und die relativ geringe Anfälligkeit für Bodenverdichtung der grobkörnigen Buntsandsteinverwitterung dominierten die hydrologischen Auswirkungen auf Wassereinzugsgebietsebene, sodass lediglich moderate Verschlechterungen wasserbezogener ÖSDL angezeigt wurden. Die Simulationen zeigten weiterhin einen deutlichen Einfluss der Bodenart auf die hydrologische Reaktion nach Bodenverdichtung auf Rückegassen und stützen damit die Annahme, dass die Anfälligkeit von Böden gegenüber Verdichtung mit dem Anteil an Schluff- und Tonbodenpartikeln zunimmt. Eine erhöhte Oberflächenabflussgenese ergab sich durch das Wegenetz im Gesamtgebiet.
Schadflächen mit Bestandesverjüngung wurden anhand eines artifiziellen Modells innerhalb eines Teileinzugsgebiets unter der Annahme von 3-jährigen Baumsetzlingen in einem Entwicklungszeitraum von 10 Jahren simuliert und hinsichtlich spezifischer Was-serhaushaltskomponenten mit Altbeständen (30 bis 80 Jahre) verglichen. Die Simulation ließ darauf schließen, dass bei fehlender Kronenüberschirmung die hydrologisch verzögernde Wirkung der Bestände beeinträchtigt wird, was die Entstehung von Oberflächenabfluss begünstigt und eine quantitativ geringfügig höhere Tiefensickerung fördert. Hydrologische Unterschiede zwischen dem geschlossenem Kronendach der Altbestände und Jungbeständen mit annähernden Freilandniederschlagsbedingungen wurden durch die dominierenden Faktoren atmosphärischer Verdunstungsanstoß, Niederschlagsmengen und Kronenüberschirmungsgrad bestimmt. Je weniger entwickelt das Kronendach von verjüngten Waldbeständen im Vergleich zu Altbeständen, je höher der atmosphärische Verdunstungsanstoß und je geringer die eingetragenen Niederschlagsmengen, desto größer war der hydrologische Unterschied zwischen den Bestandestypen.
Verbesserungsmaßnahmen für den dezentralen Hochwasserschutz sollten folglich kritische Bereiche für die Abflussbildung im Wald (CSA) berücksichtigen. Die hohe Sensibilität und Anfälligkeit der Wälder gegenüber Verschlechterungen der Ökosystembedingungen legen nahe, dass die Erhaltung des komplexen Gefüges und von intakten Wechselbeziehungen, insbesondere unter der gegebenen Herausforderung des Klimawandels, sorgfältig angepasste Schutzmaßnahmen, Anstrengungen bei der Identifizierung von CSA sowie die Erhaltung und Wiederherstellung der hydrologischen Kontinuität in Waldbeständen erfordern.
In the present study a non-motion-stabilized scanning Doppler lidar was operated on board of RV Polarstern in the Arctic (June 2014) and Antarctic (December 2015– January 2016). This is the first time that such a system measured on an icebreaker in the Antarctic. A method for a motion correction of the data in the post-processing is presented.
The wind calculation is based on vertical azimuth display (VAD) scans with eight directions that pass a quality control. Additionally a method for an empirical signal-tonoise ratio (SNR) threshold is presented, which can be calculated for individual measurement set-ups. Lidar wind profiles are compared to total of about 120 radiosonde profiles and also to wind measurements of the ship.
The performance of the lidar measurements in comparison with radio soundings generally shows small root mean square deviation (bias) for wind speed of around 1ms-1(0.1ms-1) and for wind direction of around 10 (1). The post-processing of the non-motion-stabilized data shows comparably high quality to studies with motion-stabilized systems.
Two case studies show that a flexible change in SNR threshold can be beneficial for special situations. Further the studies reveal that short-lived low-level jets in the atmospheric boundary layer can be captured by lidar measurements with a high temporal resolution in contrast to routine radio soundings. The present study shows that a non-motionstabilized Doppler lidar can be operated successfully on an
icebreaker. It presents a processing chain including quality control tests and error quantification, which is useful for further measurement campaigns.
Mit vorliegendem Dokument sollen Überlegungen zur Rolle der Ausbildung auf dem grenzüberschreitenden
Arbeitsmarkt angestellt werden. Hierfür werden gleichzeitig die durch die verschiedenen Hefte der Großregion, als auch die bei der am 1. Dezember 2020 organisierten Online-Podiumsdiskussion zum Thema „Mismatches, Kompetenzen, Ausbildung… Welche Passverhältnisse für den grenzüberschreitenden Arbeitsmarkt?“ angeregten Diskussionen herangezogen. Konkreter ausgedrückt beabsichtigt dieser Beitrag, eine Antwort auf folgende Frage zu geben: wie können die Ausbildung und deren unterschiedliche Praxismaßnahmen in den beruflichen Bereichen, aber auch in schulischen und universitären Bereichen dazu beitragen, die Ungleichgewichte abzumildern, die auf dem Arbeitsmarkt der Großregion zu beobachten sind? Insofern liefert das Dokument einige Denkanstöße für die grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Ausbildungsbereich.
Insekten stellen die artenreichste Klasse des Tierreichs dar, wobei viele der Arten bedroht sind. Das liegt neben dem Klimawandel vor allem an der sich in den letzten Jahrzehnten stark verändernden landwirtschaftlichen Nutzung von Flächen, was zu Lebensraumzerstörung und Habitatfragmentierung führt. Die intensivere Bewirtschaftung von Gunstflächen einerseits, sowie die Flächenaufgabe unrentabler Flächen andererseits, hat schwerwiegende Folgen für Insekten, die an extensiv genutzte Kulturflächen angepasst sind, was besonders durch den abnehmenden Anteil an Spezialisten deutlich wird. Eine Region, die aufgrund des kleinräumigen Nebeneinanders von naturnahen Bereichen und anthropogen geschaffenen Kulturflächen (entlang eines großen Höhengradienten) eine wichtige Rolle für die Biodiversität besitzt, speziell als Lebensraum für Spezialisten aller Artengruppen, sind die Alpen. Auch hier stellt der landwirtschaftliche Nutzungswandel ein großes Problem dar, weshalb es einen nachhaltigen Schutz der extensiv genutzten Kulturlebensräume bedarf. Um zu klären, wie eine nachhaltige Berglandwirtschaft zukünftig erhalten bleiben kann, wurden im ersten Kapitel der Promotion die Regelungsrahmen der internationalen, europäischen, nationalen und regionalen Gesetze näher betrachtet. Es zeigt sich, dass der multifunktionale Ansatz der Alpenkonvention und des zugehörigen Protokolls „Berglandwirtschaft“ nur eine geringe normative Konkretisierung aufweisen und daher nicht im ausreichenden Maße in der Gemeinsamen Agrarpolitik der EU sowie im nationalen Recht umgesetzt werden; dadurch können diese einer negativen Entwicklung in der Berglandwirtschaft nicht ausreichend entgegenwirken. Neben diesen Rechtsgrundlagen fehlt es jedoch auch an naturwissenschaftlichen Grundlagen, um die Auswirkungen des landwirtschaftlichen Nutzungswandels auf alpine und arktische Tierarten zu beurteilen. Untersuchungen mit Charakterarten für diese Kulturräume sind somit erforderlich, wobei Tagfalter aufgrund ihrer Sensibilität gegenüber Umweltveränderungen geeignete Indikatoren sind. Deshalb wurden im zweiten Kapitel der Promotion die beiden Schwestertaxa Boloria pales und B. napaea untersucht, die für arktische und / oder alpine Grünlandflächen typisch sind. Die bisher unbekannte Phylogeographie beider Arten wurde daher mit zwei mitochondrialen und zwei Kerngenen über das gesamte europäische Verbreitungsgebiet untersucht. In diesem Zusammenhang die zwischen- und innerartlichen Auftrennungen analysiert und datiert sowie die ihnen unterliegenden Ausbreitungsmuster entschlüsselt. Um spezielle Anpassungsformen an die arktischen und alpinen Lebensräume der Arten zu entschlüsseln und die Folgen der landwirtschaftlichen Nutzungsänderung richtig einordnen zu können, wurden mehrere Populationen beider Arten freilandökologisch untersucht. Während B. pales über den gesamten alpinen Sommer schlüpfen kann und proterandrische Strukturen zeigt, ist B. napaea durch das Fehlen der Proterandie und ein verkürztes Schlupfzeitfenster eher an die kürzeren, arktischen Sommer angepasst. Obwohl beide Arten die gleichen Nektarquellen nutzen, gibt es aufgrund verschiedener Bedürfnisse Unterschiede in den Nektarpräferenzen zwischen den Geschlechtern; auch innerartliche Unterschiede im Dispersionsverhalten wurden gefunden. Populationen beider Arten können eine kurze Beweidung überleben, wobei der Zeitpunkt der Beweidung von Bedeutung ist; eine Nutzung gegen Ende der Schlupfphase hat einen größeren Einfluss auf die Population. Daneben wurde ein deutlicher Unterschied zwischen Flächen mit langfristiger und fehlender Beweidung gefunden. Neben einer geringen Populationsdichte, gibt es auf ganzjährig beweideten Flächen einen größeren Druck, den Lebensraum zu verlassen und die zurückgelegten Flugdistanzen sind hier auch deutlich größer.
Die endemischen Arganbestände in Südmarokko sind die Quelle des wertvollen Arganöls, sind aber durch bspw. Überweidung oder illegale Feuerholzgewinnung stark übernutzt. Aufforstungsmaßnahmen sind vorhanden, sind aber aufgrund von zu kurz angelegten Bewässerungs- und Schutzverträgen häufig nicht erfolgreich. Das Aufkommen von Neuwuchs ist durch das beinahe restlose Sammeln von Kernen kaum möglich, durch Fällen oder Absterben von Bäumen verringert sich die kronenüberdeckte Fläche und unbedeckte Flächen zwischen den Bäumen nehmen zu.
Die Entwicklung der Arganbestände wurde über den Zeitraum von 1972 und 2018 mit historischen und aktuellen Satellitenbildern untersucht, ein Großteil der Bäume hat sich in dieser Zeit kaum verändert. Zustandsaufnahmen von 2018 zeigten, dass viele dieser Bäume durch Überweidung und Abholzung nur als Sträucher wachsen und so in degradiertem Zustand stabil sind.
Trotz der Degradierung einiger Bäume zeigt sich, dass der Boden unter den Bäumen die höchsten Gehalte an organischer Bodensubstanz und Nährstoffen auf den Flächen aufweist, zwischen zwei Bäumen sind die Gehalte am niedrigsten. Der Einfluss des Baumes auf den Boden geht über die Krone hinaus in Richtung Norden durch Beschattung in der Mittagssonne, Osten durch Windverwehung von Streu und Bodenpartikeln und hangabwärts durch Verspülung von Material.
Über experimentelle Methoden unter und zwischen den Arganbäumen wurden Erkenntnisse zur Bodenerosion gewonnen. Die hydraulische Leitfähigkeit unter Bäumen ist um den Faktor 1,2-1,5 höher als zwischen den Bäumen, Oberflächenabflüsse und Bodenabträge sind unter den Bäumen etwas niedriger, bei degradierten Bäumen ähnlich den Bereichen zwischen den Bäumen. Die unterschiedlichen Flächenbeschaffenheiten wurden mit einem Windkanal untersucht und zeigten, dass gerade frisch gepflügte Flächen hohe Windemissionen verursachen, während Flächen mit hoher Steinbedeckung kaum von Winderosion betroffen sind.
Die Oberflächenabflüsse von den unterschiedlichen Flächentypen werden in die Vorfluter abgeleitet. Die Sedimentdynamik in diesen Wadis wird hauptsächlich von Niederschlag zwischen den Messungen, Einzugsgebiet und Wadilänge und kaum von den verschiedenen Landnutzungen beeinflusst.
Das Landschaftssystem Argan konnte über diesen Multi-Methodenansatz auf verschiedenen Ebenen analysiert werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Einsatzmöglichkeiten von Carbon Footprints in Großküchen untersucht. Dabei wurden sowohl methodische Aspekte und Herausforderungen ihrer Erhebung untersucht als auch mögliche Kennzeichnungsformate (Label) evaluiert.
Zunächst wurde am Beispiel Hochschulgastronomie eine vollständige Carbon Footprint Studie nach DIN 14067 für sechs exemplarische Gerichte (PCF) sowie angelehnt an DIN 14064 für den Mensabetrieb (CCF) durchgeführt. Es zeigte sich, dass die gewichteten durchschnittlichen Emissionen pro Teller, unter Einbezug der verwendeten Rohstoffe und des Energiebedarfs, 1,8 kg CO2eq pro Teller betragen (Mgew=1,78 kg CO2eq; [0,22-3,36]). Zur Vereinfachung des Erhebungsprozesses wurden anknüpfend an diese Ergebnisse Pauschalisierungsansätze zur vereinfachten Emissionsallokation im Gastrosektor evaluiert und in Form eines appgestützten Berechnungstools umgesetzt. Es konnte verifiziert werden, dass der Energiebedarf und die daraus resultierenden Emissionen unabhängig von der Beschaffenheit der Gerichte auf die Anzahl produzierter Gerichte alloziert werden können und die Ausgabewerte dennoch hinreichend belastbar sind (Abweichung <10 %).
In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass am untersuchten Standort Skaleneffekte hinsichtlich der Anzahl produzierter Gerichte und Strombedarf pro Gericht auftreten. Beide Faktoren korrelieren stark negativ miteinander (r=-.78; p<.05). Zur Verifikation der Ergebnisse wurde eine Datenabfrage unter allen deutschen Studierendenwerken (N=57) hinsichtlich des Energiebedarfs und der Produktionsmengen in Hochschulmensen durchgeführt. Aus den Daten von 42 Standorten konnten für das Jahr 2018 prognostizierte Gesamtemissionen in Höhe von 174.275 Tonnen CO2eq, verursacht durch etwa 98 Millionen verkaufte Gerichte, ermittelt werden. Im Gegensatz zur durchgeführten Standort-Studie konnten die Skaleneffekte, d.h. sinkender Strombedarf pro Teller bei steigender Produktionszahl, bei der deutschlandweiten Datenerhebung statistisch nicht nachgewiesen werden
(r=-.29; p=.074).
Im Anschluss wurden mögliche Label-Formate für Carbon Footprints evaluiert, indem vier vorbereitete Label unterschiedlicher Beschaffenheit (absolute Zahlen, einordnend, vergleichend und wertend) in sechs Fokusgruppen mit insgesamt 17 Teilnehmer:innen im Alter zwischen 20 und 31 Jahren (M=25,12; SD=3,31) diskutiert wurden. Im Ergebnis zeigte sich, dass bei den Teilnehmer:innen ein breiter Wunsch nach der Ausweisung absoluter Zahlen bestand. Zur besseren Einordnung sollte ein Label zudem einordnende Elemente enthalten. Wertende Label in Form von Ampelsymbolen oder Smileys mit unterschiedlichen Emotionen wurden überwiegend abgelehnt. Ableitend aus den Erkenntnissen konnten zwei synthetisierende Label-Vorschläge entwickelt werden.
The rate and range of ongoing changes in social and ecological systems and particularly the global environmental degradation illustrates the need of holistic and sustainable approaches for the governance of natural resources to ensure their well-functioning for future generations (Rockström et al. 2009). The narrative of common pool resources system such as SES of small-scale fisheries, reports world-wide of stock collapse, environmental degradation and overexploitation (Cinner et al. 2013). In order to understand the complexity of system interactions in those resource systems, the consideration of local scale specific phenomena is of great relevance (Ostrom 2007b). The focus of this thesis consequently is the social-ecological system of a small scale fishery in a heavily urbanised coastal wetland on the fringes of Ghana ́s capital Accra. With the theoretical foundation of the social-ecological system (SES) theory (Folke et al. 2004; Berkes et al. 2003; G. S. Cumming 2011) and the social-ecological system framework (SESF) by Ostrom (2007a) and McGinnis & Ostrom (2014) as analytical tool, the study ex- amines the role of the fishers as focal actor group and the governance system based on traditional ecological knowledge (TEK) (Berkes et al. 2003). While the common narrative of system collapse is partly confirmed for the focal system, also contradicting findings about the diversity of the actor group, their sustainable and responsible exploitation of the deltas resources have been found, that rather illustrate the fishers as potential cooperation partners for the development of sustainable governance strategies (see Hollup 2000) than simply as bur- den to the system. However, the results also show that in order to achieve sustainable outcomes in the focal SES, so far unsuccessful top-down governance efforts have to work cooperatively with the fishers to challenge the multiple threats to the system from external perturbation and internal changes, in the long run.
The impacts of intense urbanization and associated urban land-use change along coastlines is vast and unprecedented. Several coasts of the world have been be subjected to human-induced coastal changes and it is imperative to monitor, assess and quantify them. This paper provides the state-of-the-art discourses on the changing dynamics of urban land-use driven by the forces of urbanization. Drawing on extant literature mainly from Web of Science and Google scholar, the status quo of the spatio-temporal dynamics of urbanization and urban change processes were explored with specific focus on global, Africa, Ghana and an actual case of Accra coast. Findings show whilst urbanization continues to increase exponentially, urban land also continue to change markedly. Current trends and patterns shows that changing urban dynamics exhibit are distinctly different from that of the past. Particularly, the rate, magnitude, geographic location, urban forms and functions are changing. In the specific case of Accra coast, there is general trend of urbanization moving outwards, i.e. from the core city centre towards the peripheral areas. Additionally, spatial urban pattern is dominated by urban sprawl, characterized by the cyclical process of diffusion and coalescence. The processes of urbanization are further exacerbated within coastal areas with a new and unique spatial urban form, “tourism urbanization” emerging. This new urban form is largely driven by rapid expansion of tourist infrastructure, developing at the instance of government policy to develop coastal tourism. In addition, the coastal conurbation of Accra-Tema is a powerful hub for industrial and commercial activities, which is drawing huge “humanline” to- wards the coastline. The literature illustrates that contemporary approaches and conceptualizations for urbanization and urban land-use change analysis be extended particularly from the mere focus on statistical classifications of cities in different size categories. With the urban fringe spreading outwardly, it should be kept in mind that new forms of urban settlements are emerging along with varying sizes. Considering the multiple scales, magnitude and rates involved as well as the geospatial patterns of urban change processes, experimental case studies that include coastal cities, Peri-urban fringes and interconnections with rural areas across a range of urbanization processes is essential and very urgent.
Forest inventories provide significant monitoring information on forest health, biodiversity,
resilience against disturbance, as well as its biomass and timber harvesting potential. For this
purpose, modern inventories increasingly exploit the advantages of airborne laser scanning (ALS)
and terrestrial laser scanning (TLS).
Although tree crown detection and delineation using ALS can be seen as a mature discipline, the
identification of individual stems is a rarely addressed task. In particular, the informative value of
the stem attributes—especially the inclination characteristics—is hardly known. In addition, a lack
of tools for the processing and fusion of forest-related data sources can be identified. The given
thesis addresses these research gaps in four peer-reviewed papers, while a focus is set on the
suitability of ALS data for the detection and analysis of tree stems.
In addition to providing a novel post-processing strategy for geo-referencing forest inventory plots,
the thesis could show that ALS-based stem detections are very reliable and their positions are
accurate. In particular, the stems have shown to be suited to study prevailing trunk inclination
angles and orientations, while a species-specific down-slope inclination of the tree stems and a
leeward orientation of conifers could be observed.
Detection of Preferential Water Flow by Electrical Resistivity Tomography and Self-Potential Method
(2021)
This study explores the hydrogeological conditions of a landslide-prone hillslope in the Upper Mosel valley, Luxembourg. The investigation program included the monitoring of piezometer wells, hydrogeological field tests, analysis of drillcore records, and geophysical surveys. Monitoring and field testing in some of the observation wells indicated very pronounced preferential flow. Electrical resistivity tomography (ERT) and self-potential geophysical methods were employed in the study area for exploration of the morphology of preferential flowpaths. Possible signals associated with flowing groundwater in the subsurface were detected; however, they were diffusively spread over a relatively large zone, which did not allow for the determination of an exact morphology of the conduit. Analysis of drillcore records indicated that flowpaths are caused by the dissolution of thin gypsum interlayers in marls. For better understanding of the site’s hydrogeological settings, a 3D hydrogeological model was compiled. By applying different subsurface flow mechanisms, a hydrogeological model with thin, laterally extending flowpaths embedded in a porous media matrix showed the best correspondence with field observations. Simulated groundwater heads in a preferential flow conduit exactly corresponded with the observed heads in the piezometer wells. This study illustrates how hydrogeological monitoring and geophysical surveys in conjunction with the newest hydrogeological models allow for better conceptualization and parametrization of preferential flow.
Perennial energy crops (PECs) are increasingly used as feedstock to produce energy in an environmental friendly way. Compared to traditional conversion strategies like thermal use, sophisticated technologies such as biomethanation defined different re-quirements of the feedstock. Whereas the first concept relies on dry, woody mate-rial, biomethanation requires a moist feedstock. Thus, over time, the spectrum of species used as PECs has widened. Moreover, harvest dates were adjusted to pro-vide the feedstock at suitable moisture contents. It is well known that perennial, lignocellulose- based energy crops, compared to annual, sugar- and starch- based ones, offer ecological advantages such as, inter alia, improving biodiversity in landscape, protecting soil against erosion, and protecting groundwater from nutrient inputs. However, one of the main arguments for PEC cultivation was their undemanding nature concerning external inputs. With respect to the broader spectrum of PEC spe-cies and changed harvest dates, the question arises whether the concept of PECs being low- input energy crops is still valid. This also implies the question of suitable grow-ing conditions and sustainable management. The aims of this opinion paper were to classify different PECs according to their life- form strategy, compare nutrient exports when harvested in different maturation stages, and to discuss the results in the context of sustainable PEC cultivation on marginal land. This study revealed that nutrient exports with yield biomass of PECs harvested in green state are in the same range than those of annual energy crops and therewith several times higher than those of PECs harvested in brown state or of woody short rotation coppices. Thus, PECs can-not universally be claimed as low- input energy crops. These results also imply the consequences of cultivation of PECs on marginal land. Finally, the question has to be raised whether the term PECs should prospectively be better specified in written and spoken words.
Species can show strong variation of local abundance across their ranges. Recent analyses suggested that variation in abundance can be related to environmental suitability, as the highest abundances are often observed in populations living in the most suitable areas. However, there is limited information on the mechanisms through which variation in environmental suitability determines abundance. We analysed populations of the microendemic salamander Hydromantes flavus, and tested several hypotheses on potential relationships linking environmental suitability to population parameters. For multiple populations across the whole species range, we assessed suitability using species distribution models, and measured density, activity level, food intake and body condition index. In high-suitability sites, the density of salamanders was up to 30-times higher than in the least suitable ones. Variation in activity levels and population performance can explain such variation of abundance. In high-suitability sites, salamanders were active close to the surface, and showed a low frequency of empty stomachs. Furthermore, when taking into account seasonal variation, body condition was better in the most suitable sites. Our results show that the strong relationship between environmental suitability and population abundance can be mediated by the variation of parameters strongly linked to individual performance and fitness.
Erlebnisgenese im Tourismus
(2021)
Das Thema des Erlebnisses steht bereits seit langem im Fokus von Anbietern von Dienstleistungen. Dies gilt insbesondere für den Tourismus, einer Branche, deren Produkte zu einem signifikanten Teil aus solchen bestehen. Entsprechend der Prominenz des Themas, vor allem in den Bereichen touristischer Produktentwicklung und Marketing, ist dieses bereits breit in der Forschung diskutiert worden.
Trotz ausgiebiger Publikationsaktivitäten ist der tatsächliche Wissensstand in diesem Thema dennoch auffällig gering. Ein wichtiges Problem liegt darin begründet, dass die Terminologie im Bereich von Erlebnissen noch nicht allgemein akzeptiert und scharf abgegrenzt ist. So muss zwischen Erlebnissen und Erfahrungen unterschieden werden. Erstere treten während des Prozesses der Wahrnehmung einer touristischen Dienstleistung auf und bilden die Basis für Erfahrungen, welche prägend hinsichtlich der Wahrnehmung wirken und im Gesamtkontext der Reise betrachtet werden. Dieser Unterscheidung wird nicht nur in der englischsprachigen Literatur, in der beide Begriffe mit dem Begriff Experience beschrieben werden, sondern auch in der deutschsprachigen Literatur zumeist zu wenig Rechnung getragen, was dazu führt, dass häufig zu Erlebnissen publiziert wird, obwohl eigentlich Erfahrungen beschrieben werden. Problematisch ist dies vor allem, weil damit ein Phänomen untersucht wird, dessen Basis nahezu gänzlich unbekannt ist. Wichtige Fragen, welche zum Verständnis von Erlebnissen und damit auch von Erfahrungen bleiben unbeantwortet:
1) Welche Faktoren werden in der Genese von Erlebnissen wirksam?
2) Wie wirken diese zusammen?
3) Wie wird die Stärke eines Erlebnisses determiniert?
4) Wie werden Erlebnisse stark genug um den Konsum einer touristischen Dienstleistung zu prägen und damit gegebenenfalls zu Erfahrungen zu werden?
In der vorliegenden Arbeit wurden diese Fragen beantwortet, womit ein erster Schritt in Richtung der Füllung einer für die Tourismuswissenschaft nicht unbedeutenden Forschungslücke gelungen ist.
Um Erlebnisse, den Prozess der Genese dieser und deren Bewertung durch den Gast verstehen zu können, wurde ein triangulierter, zweistufiger Forschungsprozess ersonnen und in einem naturtouristischen Setting im Nationalpark Vorpommersche Boddenlandschaft zur Anwendung gebracht. Es handelt sich dabei um einen Mixed-Methods-Ansatz:
1) Induktive-qualitative Studie auf Basis der Grounded Theory
a. Ziel: Identifikation von Wirkkomponenten und deren Zusammenspiel und Generierung eines Modells
b. Methoden: Verdeckte Beobachtung und narrative Interviews
c. Ergebnisse: Modelle der Genese punktueller Erlebnisse und prägender Erlebnisse
2) Deduktive-quantitative Studie
a. Ziel: Überprüfung und Konkretisierung der in 1) generierten Modelle
b. Methoden: Fragebogengestützte, quantitative Befragung und Auswertung mittels multivariater Verfahren
c. Ergebnisse: Zusammenfassung der beiden Modelle zu einem finalen Modell der Erlebnis- und Erfahrungsgenese
Das Ergebnis des Vorgehens ist ein empirisch erarbeitetes und validiertes, detailliertes Modell der Genese von Erlebnissen und der Bewertung dieser durch den Erlebenden in Bezug auf deren Fähigkeit zu Erfahrungen zu werden.
Neben der Aufarbeitung und Konkretisierung dieses Prozesses konnte zusätzlich die in viele Richtungen diskutierte Bedeutung von Erwartungen und Produktzufriedenheit mit Blick auf die Bewertung von Erlebnissen geklärt werden. So konnte empirisch nachgewiesen werden, dass Erlebnisse, die auf Überraschungen, dem Unerwarteten, basierten besonders resistent gegenüber Störfaktoren waren und positive Erlebnisse zwar durchaus im Zusammenhang mit Produktzufriedenheit stehen aber sich vor allem durch eine zumindest temporär gesteigerte Lebenszufriedenheit manifestieren. Damit konnte das Hauptkriterium für die Bewertung von Erlebnissen mit Blick auf ihre Tauglichkeit zu Erfahrungen identifiziert werden.
Für die weitere Forschung kann die vorliegende Arbeit mit dem finalen Modell der Erlebnis- und Erfahrungsgenese einen soliden Ausgangspunkt bilden. So bieten zahlreiche Faktoren im Modell die Möglichkeit zur weiteren Forschung. Auch sollten die Ergebnisse in weiteren touristischen Kontexten überprüft werden.
Für die touristische Praxis kann die vorliegende Arbeit zahlreiche Hinweise geben. So bedeutet die Generierung von Erlebnissen im touristischen Kontext mehr als nur die Erfüllung von Erwartungen. Die widerstandsfähigsten Erlebnisse sind jene, die den Gast zu überraschen vermögen. Ein qualitativ hochwertiges, den Gast zufriedenstellendes Produkt ist dabei nicht mehr als ein Basisfaktor. Wirklich erfolgreich ist ein erlebnisbasierender Ansatz nur dann, wenn dieser es vermag die Lebenszufriedenheit des Gastes zu steigern.
This paper provides an overview of five major shifts in urban water supply governance in relation to changing paradigms in the water sector as a whole and in water-related research: i) the municipal hydraulic paradigm in the Global North; ii) its travel to cities in the Global South; iii) the shift from government to governance; iv) the (private) utility model and v) its contestation. The articulation of each shift in the Ghanaian context is described from the creation of the first water supply system during colonial time to the recent contestation against private corporate sector participation. Current challenges are outlined together with new pathways for researching urban water governance. The paper is based on a literature review conducted in 2015 and serves as a background study for further research within the WaterPower project.
As in many other cities of the Global South, in Accra and its Greater Metropolitan Area (GAMA) water provision for drinking, domestic and productive uses is coproduced by multiple provisioning and delivery modalities. This paper contributes to the overall understanding of sociospatial conditions of urban water (in)security in GAMA. By looking at the geography of infrastructure and inequalities in water access, it seeks to identify patterns of uneven access to water. The first part provides an overview of urban water supply in GAMA, focusing on water infrastructure and the perspective of water providers. In the second part, households’ access strategies are discussed by combining both quantitative and qualitative perspectives. The paper brings together literature research and empirical material collected during fieldwork in the Ghanaian capital city.
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.
GIS – what can and what can’t it say about social relations in adaptation to urban flood risk?
(2017)
Urban flooding cannot be avoided entirely and in all areas, particularly in coastal cities. Therefore adaptation to the growing risk is necessary. Geographical Information Systems (GIS) based knowledge on risk informs location-based approach to adaptation to climate risk. It allows managing city- wide coordination of adaptation measures, reducing adverse impacts of local strategies on neighbouring areas to the minimum. Quantitative assessments dominate GIS applications in flood risk management, for instance to demonstrate the distribution of people and assets in a flood prone area. Qualitative, participatory approaches to GIS are on the rise but have not been applied in the context of flooding yet. The overarching research question of this working paper is: what can GIS, and what can it not say about relationships / social relations in adaptation to urban flood risk? The use of GIS in risk mapping has exposed environmental injustices. Applications of GIS further allow model- ling future flood risk in function of demographic and land use changes, and combining it with decision support systems (DSS). While such GIS applications provide invaluable information for urban planners steering adaptation they however fall short on revealing the social relations that shape individual and household adaptation decisions. The relevance of networked social relations in adaptation to flood risk has been demonstrated in case studies, and extensively in the literature on organizational learning and adaptation to change. The purpose of this literature review is to identify the type of social relations that shape adaptive capacities towards urban flood risk which can- not be identified in a conventional GIS application.
Das Policy Paper ‚Handlungsbedarfe für die Raumentwicklung der Großregion aus Sicht der Forschung‘ fasst wesentliche Erkenntnisse von Forscher*innen des UniGR-Center for Border Studies in fünf für die Großregion relevanten Bereichen (Demographie und Migration, Verkehr, Beschäftigung und wirtschaftliche Entwicklung, Energielandschaften, Grenzüberschreitende Governance) zusammen und formuliert Handlungsoptionen für die Planungspraxis und politische Entscheidungsträger*innen. Darüber hinaus thematisiert es den Wissensaus-tausch zwischen Forschung und Politik.