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Der Arbeits- und Fachkräftemangel ist ein breit diskutiertes Thema in Deutschland. Auch im Landkreis Bernkas-tel-Wittlich hat diese Herausforderung in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ziel dieses Forschungsberichtes ist es deshalb erstens einen Überblick über die Arbeits- und Fachkräftesituation im Land-kreis zu bieten. Aufbauend auf diese Forschungsergebnisse werden zweitens Handlungsfelder benannt, die ei-nen Rahmen zur Stärkung des Landkreises als produktiven Wirtschaftsstandort und attraktiven Arbeitsort geben sollen.
Der Trierer Wohnungsmarkt ist in den vergangenen Jahren durch steigende Mieten gekennzeichnet. Dies führt zu Herausforderungen für die Bevölkerung, insbesondere für einkommensschwächere Haushalte. In diesem Atlas zeigen wir diese Entwicklung der Angebotsmieten auf und verdeutlichen, dass der Mietwohnungsmarkt in Teilmärkte segmentiert ist. Angesichts der Preissteigerungen über alle Segmente hinweg ist es notwendig, dass die Diskussion um bezahlbaren Wohnraum und gezielte stadtpolitische Maßnahmen stärker in den Fokus rückt, um langfristig eine soziale Stadtentwicklung Triers zu gewährleisten. Mit diesem Atlas wollen wir daher stadtpolitisch Aktiven und anderen Interessierten Materialien an die Hand geben, um die Wohnungspolitik der Stadt einordnen zu können.
In dieser Dissertation wird der Workflow der Erstellung einer Augmented Reality App für das Projekt „ARmob” auf Androidgeräten beschrieben. Diese App positioniert durch SfM-Technik erstellte, nach dem neuesten Stand der Forschung rekonstruierte 3D-Objekte an ihren ursprünglichen Standort in der Realität. Die virtuellen Objekte werden jeweils vom Standpunkt und Blickwinkel des Betrachters passend in die reale Welt eingeblendet, so dass der Eindruck entsteht, die Objekte seien Teil der Realität. Die lagegenaue Darstellung ist abhängig von der Satellitenerreichbarkeit der GNSS und der Genauigkeit der weiteren Sensoren. Die App soll als Grundlage und Framework für weitere Apps zur Erforschung der Raumwahrnehmung im Bereich der Kartographie dienen.
Veterinärantibiotika werden weltweit in großem Umfang zur Behandlung von Tierkrankheiten eingesetzt. Aufgrund der schlechten Resorption der Mittel im Darm der Tiere gelangen sie zum Großteil unverändert über Ausscheidungen auf landwirtschaftliche Nutzflächen. Dort können sie von Nichtzielorganismen, wie Gefäßpflanzen, aufgenommen werden und deren frühe Entwicklung bedrohen. In diesem Kontext wurde bisher vor allem der Einfluss auf Kulturpflanzen untersucht, während Wildpflanzenarten des ökologisch bedeutsamen Kulturgraslandes, die vor allem durch Gülleausbringung in Kontakt mit Antibiotikastoffen kommen, deutlich weniger fokussiert wurden. Deshalb wurde in dieser Arbeit der Einfluss realistischer Konzentrationen (0,1 - 20 mg/L) zweier häufig verwendeter Veterinärantibiotika, Tetracyclin und Sulfamethazin, auf die Keimung und das frühe Wachstum von typischen Arten des temperaten Kulturgraslandes untersucht. Da in der Natur oft mehrere Stressoren gleichzeitig auf einen Organismus einwirken, wurden auch zwei Multistressszenarien, nämlich Pharmazeutikamischungen und das Zusammenspiel von pharmazeutischem Wirkstoff mit abiotischen Bedingungen (Trockenstress) untersucht. In vier Themenblöcken wurden sowohl standardisierte Laborversuche als auch naturnähere Topf- und Feldversuche durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl die Keimung als auch das frühe Wachstum durch beide Wirkstoffe, jedoch häufiger durch Tetracyclin, beeinträchtigt wurden. Während die Keimung uneinheitlich in Bezug auf die Effektrichtung beeinflusst wurde, zeigte sich eine starke, antibiotika- und konzentrationsabhängige Reduktion der Wurzellänge vor allem durch Tetracyclin, in den Petrischalenversuchen (20 mg/L bis 96 %, bei Dactylis glomerata). Das oberirdische Wachstum (Blattlänge, Wuchshöhe, Biomasse) wurde geringer beinflusst, und dabei oft wachstumsfördernd. In der gesamten Arbeit zeigten sich immer wieder Hormesis- Effekte, d.h. geringe Konzentrationen, die stimulierend wirkten, während höhere Konzentrationen toxisch wirkten. Die betrachteten Kombinationen verschiedener Faktoren führten entgegen der Erwartung nicht eindeutig zu stärkeren oder alleinigen Einflüssen. In einzelnen Fällen zeigten sich solche Muster, jedoch wurden auch Verluste von Einzeleffekten bei den Kombinationen beobachtet oder Einzeleffekte, die sich dort erneut abbildeten.
Es zeigten sich, wenn auch uneinheitlich, signifikante Einflüsse auf die frühen Entwicklungsstadien von typischen Wildpflanzenarten, die bereits durch andere Faktoren einen Rückgang erfahren. Gerade im Hinblick auf die wiederholte Ausbringung von Gülle und die potenzielle Akkumulation dieser hoch persistenten Stoffe stellen Veterinärantibiotika einen weiteren wichtigen Einflussfaktor dar, der die Biodiversität und Artzusammensetzung gefährdet, weshalb zu einem umweltbewussten Umgang mit ihnen geraten wird.
Die Hauptzielsetzung der vorliegenden Arbeit besteht in der Erarbeitung von Möglichkeiten zur Optimierung der Bewirtschaftung der Riveristalsperre. Dazu werden zunächst alle relevanten Einflussgrößen und Gefahrenpotentiale des Systems aus dem Einzugsgebiet und der Talsperre analysiert und bewertet. Letztlich wird die Konzeption eines integrierten Bewirtschaftungsplanes für die Riveristalsperre auf der Basis einer neuen Pilotierungsanlage im SWT-Wasserwerk in Trier-Irsch dargestellt, diskutiert und auf Funktionsfähigkeit geprüft.
Mit einer aus ca. 90% des Einzugsgebiets bestehenden Waldfläche ist die Hauptsperre der Riveristalsperre durchschnittlich als eindeutig oligotroph eingestuft und das Rohwasser der Riveristalsperre von ausgezeichneter Qualität mit nur wenigen und beherrschbaren Gefahrenpotentialen.
Unter Berücksichtigung der Pilotierungsergebnisse war die In/Out, PES, UF- geeigneter als die Out/In, PVDF-Membran. Die Anordnung der UF-Anlage auf der Rohwasserseite nach der Flockung für die Abtrennung der partikulären Wasserinhaltsstoffe mit einer nachgeschalteten Wasseraufhärtung, pH-Wert-Anhebung und Entmanganung in einer CaCO3-Filterstufe und abschließenden Desinfektion durch eine UV-Bestrahlung stellte sich als ideal für die Aufbereitung des Rohwassers der Riveristalsperre heraus.
Die Ergebnisse der Pilotanlage sind in einer großtechnischen Trinkwasseraufbereitung im Wasserwerk in Trier-Irsch umgesetzt und seit 2013 offiziell in Betrieb genommen.
Abschließend werden Maßnahmen gegen eventuelle Minderwassermengen bei z.B. langanhaltenden Trockenwetterperioden (Klimawandel !) und für die allgemeine Erhöhung der Versorgungssicherheit diskutiert, wobei in Trier und in der Region schon seit langem sehr stark in die Verbundnetzsysteme investiert wird.
Physically-based distributed rainfall-runoff models as the standard analysis tools for hydro-logical processes have been used to simulate the water system in detail, which includes spa-tial patterns and temporal dynamics of hydrological variables and processes (Davison et al., 2015; Ek and Holtslag, 2004). In general, catchment models are parameterized with spatial information on soil, vegetation and topography. However, traditional approaches for eval-uation of the hydrological model performance are usually motivated with respect to dis-charge data alone. This may thus cloud model realism and hamper understanding of the catchment behavior. It is necessary to evaluate the model performance with respect to in-ternal hydrological processes within the catchment area as well as other components of wa-ter balance rather than runoff discharge at the catchment outlet only. In particular, a consid-erable amount of dynamics in a catchment occurs in the processes related to interactions of the water, soil and vegetation. Evapotranspiration process, for instance, is one of those key interactive elements, and the parameterization of soil and vegetation in water balance mod-eling strongly influences the simulation of evapotranspiration. Specifically, to parameterize the water flow in unsaturated soil zone, the functional relationships that describe the soil water retention and hydraulic conductivity characteristics are important. To define these functional relationships, Pedo-Transfer Functions (PTFs) are common to use in hydrologi-cal modeling. Opting the appropriate PTFs for the region under investigation is a crucial task in estimating the soil hydraulic parameters, but this choice in a hydrological model is often made arbitrary and without evaluating the spatial and temporal patterns of evapotran-spiration, soil moisture, and distribution and intensity of runoff processes. This may ulti-mately lead to implausible modeling results and possibly to incorrect decisions in regional water management. Therefore, the use of reliable evaluation approaches is continually re-quired to analyze the dynamics of the current interactive hydrological processes and predict the future changes in the water cycle, which eventually contributes to sustainable environ-mental planning and decisions in water management.
Remarkable endeavors have been made in development of modelling tools that provide insights into the current and future of hydrological patterns in different scales and their im-pacts on the water resources and climate changes (Doell et al., 2014; Wood et al., 2011). Although, there is a need to consider a proper balance between parameter identifiability and the model's ability to realistically represent the response of the natural system. Neverthe-less, tackling this issue entails investigation of additional information, which usually has to be elaborately assembled, for instance, by mapping the dominant runoff generation pro-cesses in the intended area, or retrieving the spatial patterns of soil moisture and evapotran-spiration by using remote sensing methods, and evaluation at a scale commensurate with hydrological model (Koch et al., 2022; Zink et al., 2018). The present work therefore aims to give insights into the modeling approaches to simulate water balance and to improve the soil and vegetation parameterization scheme in the hydrological model subject to producing more reliable spatial and temporal patterns of evapotranspiration and runoff processes in the catchment.
An important contribution to the overall body of work is a book chapter included among publications. The book chapter provides a comprehensive overview of the topic and valua-ble insights into the understanding the water balance and its estimation methods.
Moreover, the first paper aimed to evaluate the hydrological model behavior with re-spect to contribution of various sources of information. To do so, a multi-criteria evaluation metric including soft and hard data was used to define constraints on outputs of the 1-D hydrological model WaSiM-ETH. Applying this evaluation metric, we could identify the optimal soil and vegetation parameter sets that resulted in a “behavioral” forest stand water balance model. It was found out that even if simulations of transpiration and soil water con-tent are consistent with measured data, but still the dominant runoff generation processes or total water balance might be wrongly calculated. Therefore, only using an evaluation scheme which looks over different sources of data and embraces an understanding of the local controls of water loss through soil and plant, allowed us to exclude the unrealistic modeling outputs. The results suggested that we may need to question the generally accept-ed soil parameterization procedures that apply default parameter sets.
The second paper attempts to tackle the pointed model evaluation hindrance by getting down to the small-scale catchment (in Bavaria). Here, a methodology was introduced to analyze the sensitivity of the catchment water balance model to the choice of the Pedo-Transfer Functions (PTF). By varying the underlying PTFs in a calibrated and validated model, we could determine the resulting effects on the spatial distribution of soil hydraulic properties, total water balance in catchment outlet, and the spatial and temporal variation of the runoff components. Results revealed that the water distribution in the hydrologic system significantly differs amongst various PTFs. Moreover, the simulations of water balance components showed high sensitivity to the spatial distribution of soil hydraulic properties. Therefore, it was suggested that opting the PTFs in hydrological modeling should be care-fully tested by looking over the spatio-temporal distribution of simulated evapotranspira-tion and runoff generation processes, whether they are reasonably represented.
To fulfill the previous studies’ suggestions, the third paper then aims to focus on evalu-ating the hydrological model through improving the spatial representation of dominant run-off processes. It was implemented in a mesoscale catchment in southwestern Germany us-ing the hydrological model WaSiM-ETH. Dealing with the issues of inadequate spatial ob-servations for rigorous spatial model evaluation, we made use of a reference soil hydrologic map available for the study area to discern the expected dominant runoff processes across a wide range of hydrological conditions. The model was parameterized by applying 11 PTFs and run by multiple synthetic rainfall events. To compare the simulated spatial patterns to the patterns derived by digital soil map, a multiple-component spatial performance metric (SPAEF) was applied. The simulated DRPs showed a large variability with regard to land use, topography, applied rainfall rates, and the different PTFs, which highly influence the rapid runoff generation under wet conditions.
The three published manuscripts proceeded towards the model evaluation viewpoints that ultimately attain the behavioral model outputs. It was performed through obtaining information about internal hydrological processes that lead to certain model behaviors, and also about the function and sensitivity of some of the soil and vegetation parameters that may primarily influence those internal processes in a catchment. Accordingly, using this understanding on model reactions, and by setting multiple evaluation criteria, it was possi-ble to identify which parameterization could lead to behavioral model realization. This work, in fact, will contribute to solving some of the issues (e.g., spatial variability and modeling methods) identified as the 23 unsolved problems in hydrology in the 21st century (Blöschl et al., 2019). The results obtained in the present work encourage the further inves-tigations toward a comprehensive model calibration procedure considering multiple data sources simultaneously. This will enable developing the new perspectives to the current parameter estimation methods, which in essence, focus on reproducing the plausible dy-namics (spatio-temporal) of the other hydrological processes within the watershed.
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.
Properties Evaluation of Composite Materials Based on Gypsum Plaster and Posidonia Oceanica Fibers
(2023)
Estimating the amount of material without significant losses at the end of hybrid casting is a problem addressed in this study. To minimize manufacturing costs and improve the accuracy of results, a correction factor (CF) was used in the formula to estimate the volume percent of the material in order to reduce material losses during the sample manufacturing stage, allowing for greater confidence between the approved blending plan and the results obtained. In this context, three material mixing schemes of different sizes and shapes (gypsum plaster, sand (0/2), gravel (2/4), and Posidonia oceanica fibers (PO)) were created to verify the efficiency of CF and more precisely study the physico-mechanical effects on the samples. The results show that the use of a CF can reduce mixing loss to almost 0%. The optimal compressive strength of the sample (S1B) with the lowest mixing loss was 7.50 MPa. Under optimal conditions, the addition of PO improves mix volume percent correction (negligible), flexural strength (5.45%), density (18%), and porosity (3.70%) compared with S1B. On the other hand, the addition of PO thermo-chemical treatment by NaOH increases the compressive strength (3.97%) compared with PO due to the removal of impurities on the fiber surface, as shown by scanning electron microscopy. We then determined the optimal mixture ratio (PO divided by a mixture of plaster, sand, and gravel), which equals 0.0321 because Tunisian gypsum contains small amounts of bassanite and calcite, as shown by the X-ray diffraction results.
Formulations of macrocyclic lactone anthelmintics such as moxidectin are regularly administered to sheep to combat parasites. A disadvantage of these pharmaceuticals are their side effects on non-target organisms when entering the environment. Little is known about anthelmintic effects on plant reproduction and whether the effects depend on environmental factors. For ecological and methodological reasons, we aimed at testing whether temperature affects the efficacy of a common moxidectin-based formulation on seed germination. We carried out a germination experiment including three typical species of temperate European grasslands (Centaurea jacea, Galium mollugo, Plantago lanceolata). We applied three temperature regimes (15/5, 20/10, 30/20°C), and a four-level dilution series (1:100–1:800) of formulated moxidectin (i.e., Cydectin oral drench). These solutions represent seed-anthelmintic contacts in the digestive tract of sheep shortly after deworming. In addition, a control was carried out with purified water only. We regularly counted emerging seedlings and calculated final germination percentage, mean germination time and synchrony of germination. Formulated moxidectin significantly reduced percentage, speed and synchrony of germination. A 1:100 dilution of the formulation reduced germination percentage by a quarter and increased mean germination time by six days compared to the control. Temperature moderated effects of the anthelmintic drug on germination in all response variables and all species, but in different patterns and magnitudes (significant anthelmintic x temperature x species interactions). In all response variables, the two more extreme temperature regimes (15/5, 30/20°C) led to the strongest effects of formulated moxidectin. With respect to germination percentage, G. mollugo was more sensitive to formulated moxidectin at the warmest temperature regime, whereas P. lanceolata showed the highest sensitivity at the coldest regime. This study shows that it is important to consider temperature dependencies of the effects of pharmaceuticals on seed germination when conducting standardised germination experiments.