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Climate change is expected to cause mountain species to shift their ranges to higher elevations. Due to the decreasing amounts of habitats with increasing elevation, such shifts are likely to increase their extinction risk. Heterogeneous mountain topography, however, may reduce this risk by providing microclimatic conditions that can buffer macroclimatic warming or provide nearby refugia. As aspect strongly influences the local microclimate, we here assess whether shifts from warm south-exposed aspects to cool north-exposed aspects in response to climate change can compensate for an upward shift into cooler elevations.
The presence of sea ice leads in the sea ice cover represents a key feature in polar regions by controlling the heat exchange between the relatively warm ocean and cold atmosphere due to increased fluxes of turbulent sensible and latent heat. Sea ice leads contribute to the sea ice production and are sources for the formation of dense water which affects the ocean circulation. Atmospheric and ocean models strongly rely on observational data to describe the respective state of the sea ice since numerical models are not able to produce sea ice leads explicitly. For the Arctic, some lead datasets are available, but for the Antarctic, no such data yet exist. Our study presents a new algorithm with which leads are automatically identified in satellite thermal infrared images. A variety of lead metrics is used to distinguish between true leads and detection artefacts with the use of fuzzy logic. We evaluate the outputs and provide pixel-wise uncertainties. Our data yield daily sea ice lead maps at a resolution of 1 km2 for the winter months November– April 2002/03–2018/19 (Arctic) and April–September 2003–2019 (Antarctic), respectively. The long-term average of the lead frequency distributions show distinct features related to bathymetric structures in both hemispheres.
Der Aufsatz beschreibt zunächst die politische Publizistik der Mainzer Jakobiner und sodann die publizistische Reaktion der gegenrevolutionären Kräfte. Die abschließenden Überlegungen kreisen um die Findung von politischem Konsens als Zielvorstellung im Wirken der Mainzer Jakobiner und versuchen, der noch immer verbreiteten Auffassung von einem autoritären Demokratieverständnis der Mainzer Jakobiner entgegenzutreten.
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.
Harvesting of silage maize in late autumn on waterlogged soils may result in several ecological problems such as soil compaction and may subsequently be a major threat to soil fertility in Europe. It was hypothesized that perennial energy crops might reduce the vulnerability for soil compaction through earlier harvest dates and improved soil stability. However, the performance of such crops to be grown on soil that are periodically waterlogged and implications for soil chemical and microbial properties are currently an open issue. Within the framework of a two-year pot experiment we investigated the potential of the cup plant (Silphium perfoliatum L.), Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus), giant knotweed (Fallopia japonicum X bohemica), tall wheatgrass (Agropyron elongatum), and reed canary grass (Phalaris arundinacea) for cultivation under periodically waterlogged soil conditions during the winter half year and implications for soil chemical and biological properties. Examined perennial energy crops coped with periodical waterlogging and showed yields 50% to 150% higher than in the control which was never faced with waterlogging. Root formation was similar in waterlogged and non-waterlogged soil layers. Soil chemical and microbial properties clearly responded to different soil moisture treatments. For example, dehydrogenase activity was two to four times higher in the periodically waterlogged treatment compared to the control. Despite waterlogging, aerobic microbial activity was significantly elevated indicating morphological and metabolic adaptation of the perennial crops to withstand waterlogged conditions. Thus, our results reveal first evidence of a site-adapted biomass production on periodical waterlogged soils through the cultivation of perennial energy crops and for intense plant microbe interactions.
A satellite-based climatology of wind-induced surface temperature anomalies for the Antarctic
(2019)
It is well-known that katabatic winds can be detected as warm signatures in the surface temperature over the slopes of the Antarctic ice sheets. For appropriate synoptic forcing and/or topographic channeling, katabatic surges occur, which result in warm signatures also over adjacent ice shelves. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) ice surface temperature (IST) data are used to detect warm signatures over the Antarctic for the winter periods 2002–2017. In addition, high-resolution (5 km) regional climate model data is used for the years of 2002 to 2016. We present a case study and a climatology of wind-induced IST anomalies for the Ross Ice Shelf and the eastern Weddell Sea. The IST anomaly distributions show maxima around 10–15K for the slopes, but values of more than 25K are also found. Katabatic surges represent a strong climatological signal with a mean warm anomaly of more than 5K on more than 120 days per winter for the Byrd Glacier and the Nimrod Glacier on the Ross Ice Shelf. The mean anomaly for the Brunt Ice Shelf is weaker, and exceeds 5K on about 70 days per winter. Model simulations of the IST are compared to the MODIS IST, and show a very good agreement. The model data show that the near-surface stability is a better measure for the response to the wind than the IST itself.
Abstract: Thermal infrared (TIR) multi-/hyperspectral and sun-induced fluorescence (SIF) approaches together with classic solar-reflective (visible, near-, and shortwave infrared reflectance (VNIR)/SWIR) hyperspectral remote sensing form the latest state-of-the-art techniques for the detection of crop water stress. Each of these three domains requires dedicated sensor technology currently in place for ground and airborne applications and either have satellite concepts under development (e.g., HySPIRI/SBG (Surface Biology and Geology), Sentinel-8, HiTeSEM in the TIR) or are subject to satellite missions recently launched or scheduled within the next years (i.e., EnMAP and PRISMA (PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa, launched on March 2019) in the VNIR/SWIR, Fluorescence Explorer (FLEX) in the SIF). Identification of plant water stress or drought is of utmost importance to guarantee global water and food supply. Therefore, knowledge of crop water status over large farmland areas bears large potential for optimizing agricultural water use. As plant responses to water stress are numerous and complex, their physiological consequences affect the electromagnetic signal in different spectral domains. This review paper summarizes the importance of water stress-related applications and the plant responses to water stress, followed by a concise review of water-stress detection through remote sensing, focusing on TIR without neglecting the comparison to other spectral domains (i.e., VNIR/SWIR and SIF) and multi-sensor approaches. Current and planned sensors at ground, airborne, and satellite level for the TIR as well as a selection of commonly used indices and approaches for water-stress detection using the main multi-/hyperspectral remote sensing imaging techniques are reviewed. Several important challenges are discussed that occur when using spectral emissivity, temperature-based indices, and physically-based approaches for water-stress detection in the TIR spectral domain. Furthermore, challenges with data processing and the perspectives for future satellite missions in the TIR are critically examined. In conclusion, information from multi-/hyperspectral TIR together with those from VNIR/SWIR and SIF sensors within a multi-sensor approach can provide profound insights to actual plant (water) status and the rationale of physiological and biochemical changes. Synergistic sensor use will open new avenues for scientists to study plant functioning and the response to environmental stress in a wide range of ecosystems.
Background
In light of the current biodiversity crisis, DNA barcoding is developing into an essential tool to quantify state shifts in global ecosystems. Current barcoding protocols often rely on short amplicon sequences, which yield accurate identification of biological entities in a community but provide limited phylogenetic resolution across broad taxonomic scales. However, the phylogenetic structure of communities is an essential component of biodiversity. Consequently, a barcoding approach is required that unites robust taxonomic assignment power and high phylogenetic utility. A possible solution is offered by sequencing long ribosomal DNA (rDNA) amplicons on the MinION platform (Oxford Nanopore Technologies).
Findings
Using a dataset of various animal and plant species, with a focus on arthropods, we assemble a pipeline for long rDNA barcode analysis and introduce a new software (MiniBar) to demultiplex dual indexed Nanopore reads. We find excellent phylogenetic and taxonomic resolution offered by long rDNA sequences across broad taxonomic scales. We highlight the simplicity of our approach by field barcoding with a miniaturized, mobile laboratory in a remote rainforest. We also test the utility of long rDNA amplicons for analysis of community diversity through metabarcoding and find that they recover highly skewed diversity estimates.
Conclusions
Sequencing dual indexed, long rDNA amplicons on the MinION platform is a straightforward, cost-effective, portable, and universal approach for eukaryote DNA barcoding. Although bulk community analyses using long-amplicon approaches may introduce biases, the long rDNA amplicons approach signifies a powerful tool for enabling the accurate recovery of taxonomic and phylogenetic diversity across biological communities.
Das Judenschutzprivileg Karls d. Gr. setzte voraus, daß den Juden eine die Königsherrschaft bzw. den Staat stützende Funktion zugedacht war. Damit vollzog der Kaiser eine Wende um 1800 gegenüber den antiken Herrschern, die in den Juden eine Gefahr für ihren zentralisierten Einheitsstaat erblickt hatten. Unter dem Dach des von Kaiser Karl begründeten Judenschutzes lebte das traditionelle politische Motiv einer sich in zahlreichen Repressionen bis hin zu Verfolgungen und Vertreibungen äußernden Judenfeindschaft im nordalpinen Raum weiter, modifiziert infolge geänderter Voraussetzungen. Die Juden fanden sich hinfort in einem politischen Spannungsfeld zwischen Judenschutz und Anfeindung eingebunden und zwar innerhalb eines sich horizontal zunächst bipolar (Rivalität Kaiser/König - Papst), dann auch multipolar ausweitenden Herrschaftsbereiches mit zum Teil rivalitätsbedingten Übergriffen bis hin zu Verfolgungen.- Wegen der Beteiligung anderer Gewalten neben dem König an der Herrschaft über die Juden und damit an der Ausübung des Judenschutzes wurden die Juden oftmals Leidtragende separater materieller und politischer Konflikte, weil sie politisch als Stütze konkurrierender bzw. einander verfeindeter Herrschaftsträger wahrgenommen wurden, womit eine der Modifikationen des traditionellen Motivs faßbar wird - die Gefährdung eigener Herrschaftspositionen durch den politischen Widersacher. Folgt man dem Ritter und Ministerialen Johann von Rinberg als Leitfigur - 1298 wird er dann definitiv zur Hauptfigur -, erschließt sich ein neuer bisher in der Forschung vernachlässigter Täterkreis - die Rolle der Ministerialen bei Judenverfolgungen gerät in den Focus der Aufmerksamkeit und nicht der Mob, die blind wütende, die Juden mit oder ohne pseudoreligiösem Bezug kriminalisierende und lynchende Masse, sondern vielmehr die Frage nach den Drahtziehern bzw. Strippenziehern im Hintergrund, den Hintermännern der stereotyp wiederkehrenden Standardbeschuldigungen (Brunnen- vergiftung, Hostienfrevel, Ritualmord,...). Der im Rheingau gelegene Salhof Lorch entpuppte sich als das Zentrum ministerialischer Opposition unter Führung des Rheingrafen gegen den Ausbau der Landesherrschaft des Mainzer Erzbischofs. Hier in Lorch selbst veranlaßten die Ministerialen während eines "Krieges" gegen den Erzbischof Werner von Mainz ihre erste Judenverfolgung im Jahre 1274/5, worin auch die Familie der Rinbergs involviert war. In den Verhandlungen eines Schiedsgerichts wird die von den Ministerialen eingeschlagene Taktik erkennbar, ihre Verantwortung und Mitschuld zu verschleiern und die Schuld ausschließlich den eigentlichen Judenschlägern anzulasten, was freilich nicht ganz gelingt, da der Erzbischof auf vollem Schadenersatz bestand, den die ärmeren Judenschläger selbst nicht zu leisten vermochten. Mit dem Sieg des Erzbischofs 1279 in der Schlacht bei Gensingen gegen die Ministerialität unter Führung des Rheingrafen und seinem Sieg auch in der sich anschließenden "Sponheimer Fehde" des Jahres 1281 kam die Wende auch für die Truchsessenfamilie von Rinberg. Ihre und des Rheingrafen Burg Rheinberg im Wispertal wurde 1281 erobert und zerstört und das Truchsessenamt ihnen entzogen. Sigfrid von Rinberg und sein Sohn Johann gerieten nicht wie der Rheingraf und dessen Sohn in Gefangenschaft, sie konnten sich ihr durch die Flucht entziehen, unterwarfen sich nicht und wurden von nun an ausdrücklich als "Feinde" des Erzbischofs und der Mainzer Kirche bezeichnet. Der Rheingraf wurde aus dem Rheingau verdrängt und mußte sich verpflichten, keine konspirativen Kontakte zu diesen Feinden aufzunehmen bzw. zu pflegen, sie nicht zu beherbergen. Gleiches galt natürlich auch für die unterworfene Ministerialität. Indizien legen den Schluß nahe, daß sich Johann von Rinberg zwischen 1281 und 1292 in Reichweite des Salhofes Lorch aber dennoch an einem sicheren Ort aufhielt, in der Reichsstadt Oberwesel. Von hier aus ließen sich durch ihn als erklärtem Feind des Erzbischofs hervorragend konspirativ Verbindungen knüpfen und koordinieren. Die Ministerialenopposition lebte im Verborgenen wieder auf. Gesucht wurde nach Wegen, scheinlegal im Zusammenspiel mit dem verbündeten Mainzer Stadtrat gegen Positionen des Erzbischofs - hier gegen dessen Juden - vorzugehen. So kann es nicht verwundern, daß diesesmal der nächste Vorstoß gegen die Juden 1282/3 nicht von Lorch her sondern von Olm aus erfolgte durch den Ritter und Ministerialen Herbord Ring von Olm, der bezeichnenderweise enge Verbindungen zum Salhof Lorch unterhielt, der jetzt in Begleitung weiterer Ministerialen vor der Stadt Mainz erschien, um wegen der Ermordung angeblich seines Neffen und angeblich durch Juden der Stadt Mainz Einlaß zu begehren und eine ordentliche Gerichtsverhandlung zu verlangen. Das Komplott des Herbord im Zusammenspiel mit dem Mainzer Stadtrat, der danach trachtete, den Judenschutz und die Gerichtsbarkeit über die Juden zu gewinnen, wurde von Erzbischof Werner von Anfang an durchschaut. Eine "kleine", vom Stadtrat kontrollierte und beendete Judenverfolgung wurde wie schon 1281 zugelassen, um so das Unvermögen des Judenschutzes durch den Erzbischof offenkundig zu machen. 1287 transportierten Ministerialen den zu Oberwesel angeblich von dortigen Juden ermordeten "Guten Werner" per Schiff gen Mainz, um so das Schauspiel des Herbord von Olm aus dem Jahre 1282/3 zu wiederholen. Eine Koordination muß der Übernahme vorausgegangen sein, eingefädelt wurde der Fall sehr wahrscheinlich durch ihren externen Komplizen Johann von Rinberg, der sich hier in Oberwesel aufgehalten haben dürfte. Etwas Unvorhergesehenes durchkreuzte den Plan der Ministerialen und zwang sie zur vorzeitigen Anlandung in Bacharach. Von Standesgenossen des Salhofes Lorch gewarnt und an Land gewunken erfuhren sie, daß König Rudolf soeben in Mainz eingetroffen war, der hier die Mainzer Bürgerschaft wegen der vorausgegangenen Judenverfolgung des Jahres 1286 zu einer Geldstrafe verurteilte. Die inszenierte Verfolgungswelle des "Guten Werner" ließ sich indes hierdurch nicht aufhalten,die von den Ministerialen und speziell von Johann von Rinberg auf die Weinbau betreibende Bevölkerung der Rheingegend zugeschnittene Märtyrergeschichte des "Guten Werner" fand ihren Zuspruch. König Adolf nahm Johann von Rinberg als bewährten Feind des Mainzer Erzbischofs 1294 in seinen Dienst als Folge des Zerwürfnisses mit Erzbischof Gerhard. Johann wurde zum königlichen Vogt des Speyergaues ernannt. Zu Beginn des Thronstreites zwischen König Adolf von Nassau und Herzog Albrecht von Österreich und noch vor dem ersten Auftritt Johanns von Rinberg zu Röttingen als Judenverfolger namens Rindfleisch (20.04.) setzte in den Kreisen des königstreuen Adels Schwabens und auch Frankens eine gegen die Juden gerichtete Bewegung ein - von einem "heftigen Geschrei" gegen die dem Erzbischof von Mainz und damit einem der Hauptgegner König Adolfs unterstehenden Juden der Region ist die Rede. Konkretisiert wird das "Geschrei" in einem Fall,einer Standardbeschuldigung: Die Juden hätten den Sohn eines mächtigen Adligen erdrosselt. Die wahren Hintergründe erhellen sich am Verhalten eines dieser Adligen, des Kraft von Hohenlohe, Herrn von Weikersheim und auch Röttingens. Wegen des reichspolitischen Konflikts und der Gegnerschaft des Mainzer Erzbischofs als dem Herrn der Juden wittern sie die Möglichkeit, sich ihrer Schulden bei den Juden durch deren Vernichtung zu entledigen. Aber man ist sich des Risikos politischer Wechselfälle bewußt. - So erlangt der Erzbischof von Mainz nach dem Sieg über König Adolf vom neuen König Albrecht von Habsburg das Privileg, daß ihm die Schuldforderungen der getöteten Juden, welche keine Erben haben, zufallen sollen.- Risikobewußt und zögerlich verhält sich Kraft von Hohenlohe, der zunächst Rücksprache mit dem Bischof von Würzburg hält, um danach gegen die Juden seiner Herrschaft vorgehen zu können und sich so seiner Schulden zu entledigen, was in Weikersheim auch geschah, wohingegen er die Verfolgung in Röttingen Rindfleisch überließ. Der Adel hielt Ausschau nach einem erfolgversprechenden Exekutor, hinter dem man sich verstecken konnte. Man fand ihn in der Person des Speyerer Landvogtes Johann von Rinberg, eines allseits bekannten Feindes des Mainzer Erzbischofs und zugleich eines Judenfeindes, der mit Conrad Rindfleisch einen namentlich ausgewiesenen Judenverfolger zu seinem Stellvertreter ernannt hatte. "Iussu et consensu superiorum" verfolgte Johann von Rinberg die Juden, wie die "Historiae memorabiles" bezeugen, und zwar unter einer jetzt auch beim einfachen Volk, den "arme(n) lude(n)", zugkräftigen Parole: Die Juden hätten dem Heer König Adolfs vergiftetes Rindfleisch geliefert und seien die Verursacher der sich auf Landgebiete ausbreitenden Seuche.- Während der mit dem Schlachtentod König Adolfs in Göllheim endenden Kämpfe um die Krone brach im Heer des Königs eine Seuche aus, die sich auch auf Breisach und weitere Landgebiete ausweitete. Man schrieb dies dem Genuß verdorbenen Rindfleisches zu.Johann von Rinberg machte sich dies zunutze, setzte über den Rhein , begab sich in die königsnahe Landschaft Schwabens und Frankens, um hier gegen die Juden als angeblichen Verursachern der Seuche zu hetzen. Wegen seiner Parole gab man ihm den Namen "Rindfleisch". Begrüßt vom Adel der königsnahen Landschaften und mit Zulauf aus den ärmeren Bevölkerungskreisen zogen seine Scharen die Juden mordend über das Land. Vor Würzburg scheiterte er zunächst allerdings am Widerstand des dortigen Stadtrates. In den Speyergau zurückgekehrt, schloß er sich dem jetzt linksrheinisch operierenden Heer König Adolfs an, kämpfte in der Schlacht bei Göllheim, wurde gefangengenommen, dann aber von dem neuen König Albrecht I. von Habsburg vorzeitig unter Bedingungen entlassen, mit einer Sondermission betraut, die sich inzwischen verselbständigten Judenverfolgungen in Franken kraft seines Einflusses als "capitaneus" und "rex Rintfleisch" auf diese Scharen der Judenverfolger zu beenden. In Würzburg mit seiner Mannschaft angekommen, brach Johann von Rinberg seinen dem König geleisteten Eid, wurde rückfällig, ließ die Juden der Stadt unter Beihilfe einer Bürgeropposition ermorden und startete von hier aus eine neue Verfolgungswelle. Anschließend befreite er mit einem tollkühnen Handstreich den Sohn des getöteten Königs Adolf von Nassau aus der Gefangenschaft Erzbischof Gerhards von Mainz und begab sich daraufhin in Dienst und Schutz des Nassauer Grafenhauses und Erzbischof Dieters von Trier, der ihn zu seinen "Freunden" zählte. Die Identifizierung des berüchtigten Judenverfolgers Rindfleisch des Jahres 1298 setzte bei den Quellen an, die ihn als Edelmann mit Namen de Rinberch nennen. Es konnte geklärt werden, wieso man den Edelmann de Rinberch/Rinberg auch "Rindfleisch" nannte und zwar über Ermittlungen zum Reichslandvogt im Speyergau, Johann von Rinberg und dessen Stellvertreter mit Namen Conrad Rindfleisch angesichts einer sich in der Nachbarschaft und im Operationsgebiet des königlichen Heeres ausbreitenden Seuche, die man auf den Genuß des Rindfleisches zurückführte. Die im Quellenhorizont der Wende des 13. zum 14. Jahrhundert ermittelten Träger dieses Namens wurden überprüft mit dem Ergebnis, daß nur Johann von Rinberg dieser Judenverfolger gewesen sein konnte. Die Hypothese, es könne schließlich noch weitere Rinbergs gegeben haben, die als Täter in Frage kämen, disqualifiziert sich vor diesem Hintergrund als "argumentum ex silentio"! Zu seinem "Täterprofil" paßt sein Motivationshintergrund, sein engeres familiäres und weiteres soziales und politisches Umfeld mit der Anbindung von Judenverfolgungen an die Kämpfe der Ministerialen mit ihrem Landesherrn sowie weitere Ermittlungen - keine Hypothesen sondern Indizien: Vereinbarkeit der Itinerarien Rindfleischs und Johanns von Rinberg / der Name des Stellvertreters Johanns von Rinberg im Speyergau, Conrad Rindfleisch : keine Zufälligkeit sondern Vorbildfunktion / der Vorname des nach Koblenz verzogenen Rindfleisch : Johannes / Rinbergs Mission im Auftrag König Albrechts von Habsburg gegen die Scharen der Judenverfolger und sein Rückfall, seine Konversion : nur Johann von Rinberg kam in Königsnähe hierfür in Frage, zumal sein Name in der Kombination Rint-berg Zeugnis ablegt von der Kenntnis seiner Identität als Rintfleisch (Rintfleisch / Rinberg).
Studienförderung in der Frühen Neuzeit. Das Luzerner Stipendienwesen in den Jahren 1550 bis 1650
(2008)
Anhand von Ratsprotokolle, Korrespondenzen und Testamenten wurde das Luzerner Stipendienwesen hinsichtlich seiner Funktionsweise, Intension und Wirkung untersucht für den Zeitraum 1550 bis 1650.Es stellt sich heraus, dass die Stipendien als obrigkeitliches Instrument der politischen und konfessionellen Stabilisierung des Standes Luzern dienten. Dabei erhielten in erster Linie die Söhne der Ratsherrengeschlechter die Studienförderung. D.h., dass eine Bildungsförderung eher armer Gesellschaftsschichten dem Anliegen der Statussicherung der neuen Luzerner Ratsgeschlechter entgegen stand. Dennoch wurden die obrigkeitlichen Stipendien nicht effektiv genutzt, wobei sie in Verbindung mit den (kirchlich-)privaten Studienstiftungen ein aufeinander aufbauendes Stipendiensystem ausbildeten, das die Grundausbildung und die Hochschulbildung zu mindest für einige Stipendiaten ermöglichte.