Einhergehend mit schnellem Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum erlebt die Welt innerhalb der letzten Jahrzehnte eine schnelle Akkumulation langlebiger Ressourcen in Gebäuden und Infrastruktur, auch gesellschaftlicher Materialbestand genannt. Im 21. Jahrhundert wird die Fortsetzung dieser Entwicklung zur großen Herausforderung für den sozioökonomischen Stoffwechsel der Erde und zum Erreichen biophysikalischer Grenzen führen. Siedlungen sind von besonderem Interesse, da Menschen dort Nachfrage nach Leistungen wie Nahrung oder Mobilität generieren und mit ihnen interagieren. Zukünftig wird neben einer globalen Entwicklungsperspektive auf Materialbestände und Bevölkerung auch ein räumlich explizites, hochauflösendes Verständnis lokaler Muster und Prozesse von Relevanz für eine datenbasierte Antwort auf Herausforderungen des globalen Wandels sein. Diese Arbeit präsentiert einen Workflow zur Kartierung und Quantifizierung von Materialbeständen und Bevölkerungsverteilung und -dynamik mittels hochaufgelöster mehrdimensionaler Siedlungskartierung mit Multisensor-Erdbeobachtungsdaten auf nationaler Ebene. Der erste Abschnitt demonstriert das Potenzial der Verwendung von Sentinel-1 und -2 Zeitreihendaten mit Methoden des maschinellen Lernens für die Kartierung von Siedlungsstrukturen, d.h. Subpixel-Landbedeckung, Gebäudehöhe und Gebäudetyp. Der zweite Abschnitt quantifiziert Schlüsselparameter des sozioökonomischen Metabolismus, d. h. Bevölkerung und Materialbestand, anhand zuvor generierter Datensätze zur Siedlungsstruktur. Der dritte Abschnitt nutzt das Landsat-Datenarchiv und Zeitreihenanalyse, um räumliche Muster und Dynamiken von Bevölkerung und Materialbeständen in Deutschland seit 1985 zu quantifizieren. Frei verfügbare und global konsistente Erdbeobachtungsdaten und Techniken des maschinellen Lernens haben großes Potenzial, das räumlich explizite hochaufgelöste Verständnis sozioökologischer Variablen basierend auf mehrdimensionaler Siedlungskartierung zu verbessern. / During the recent decades of the Anthropocene, the world has experienced rapid growth of population and economic activity. This went along with a considerable accumulation of long-lived resources, for example in buildings and infrastructure, i.e., societal material stock. In the 21st century, a continuation of this development will be a major challenge to the Earth’s socio-economic metabolism, as some limitations of the Earth’s biophysical basis might be reached. Settlements are of particular interest, because they are the places where people generate demand for, and interact with services. Both an overarching perspective on the global long-term development of material stock and population as well as a spatially explicit, high-resolution understanding of local patterns and processes will be of particular relevance for a more data-informed response to challenges of global change. This dissertation presents a workflow to map and quantify material stocks and population distribution and dynamics by means of multi-dimensional settlement mapping with decameter resolution multi-source Earth Observation data on a national scale. The first part demonstrates the potential of using Sentinel-1 and -2 time series imagery with machine learning regression and classification for settlement structure mapping, including sub-pixel land cover, building height and building type mapping. The second part quantifies key parameters of the socio-economic metabolism, i.e., population and material stock, using previously generated datasets on settlement structure. The third part uses the Landsat data archive and Change-Aftereffect-Trend analysis to quantify spatial-temporal patterns and dynamics of population and material stock development in Germany since 1985. Findings demonstrate that freely available and globally consistent Earth Observation data and machine learning techniques have great potential to improve the spatially explicit high-resolution understanding of socio-metabolic variables based on multi-dimensional settlement mapping in a seamless workflow.

Ziel dieser Dissertation ist es, den Begriff des Risikos unter den Aspekten seiner Quantifizierung durch robuste Darstellungen zu untersuchen. In einem ersten Teil wird Risiko anhand Kontext-Invarianter Merkmale betrachtet: Diversifizierung und Monotonie. Wir führen die drei Schlüsselkonzepte, Risikoordnung, Risikomaß und Risikoakzeptanzfamilen ein, und studieren deren eins-zu-eins Beziehung. Unser Hauptresultat stellt eine eindeutige duale robuste Darstellung jedes unterhalbstetigen Risikomaßes auf topologischen Vektorräumen her. Wir zeigen auch automatische Stetigkeitsergebnisse und robuste Darstellungen für Risikomaße auf diversen Arten von konvexen Mengen. Diese Herangehensweise lässt bei der Wahl der konvexen Menge viel Spielraum, und erlaubt damit eine Vielfalt von Interpretationen von Risiko: Modellrisiko im Falle von Zufallsvariablen, Verteilungsrisiko im Falle von Lotterien, Abdiskontierungsrisiko im Falle von Konsumströmen... Diverse Beispiele sind dann in diesen verschiedenen Situationen explizit berechnet (Sicherheitsäquivalent, ökonomischer Risikoindex, VaR für Lotterien, "variational preferences"...). Im zweiten Teil, betrachten wir Präferenzordnungen, die möglicherweise zusätzliche Informationen benötigen, um ausgedrückt zu werden. Hierzu führen wir einen axiomatischen Rahmen in Form von bedingten Präferenzordungen ein, die lokal mit der Information kompatibel sind. Dies erlaubt die Konstruktion einer bedingten numerischen Darstellung. Wir erhalten eine bedingte Variante der von Neumann und Morgenstern Darstellung für messbare stochastische Kerne und erweitern dieses Ergebnis zur einer bedingten Version der "variational preferences". Abschließend, klären wir das Zusammenpiel zwischen Modellrisiko und Verteilungsrisiko auf der axiomatischen Ebene. / The goal of this thesis is the conceptual study of risk and its quantification via robust representations. We concentrate in a first part on context invariant features related to this notion: diversification and monotonicity. We introduce and study the general properties of three key concepts, risk order, risk measure and risk acceptance family and their one-to-one relations. Our main result is a uniquely characterized dual robust representation of lower semicontinuous risk orders on topological vector space. We also provide automatic continuity and robust representation results on specific convex sets. This approach allows multiple interpretation of risk depending on the setting: model risk in the case of random variables, distributional risk in the case of lotteries, discounting risk in the case of consumption streams... Various explicit computations in those different settings are then treated (economic index of riskiness, certainty equivalent, VaR on lotteries, variational preferences...). In the second part, we consider preferences which might require additional information in order to be expressed. We provide a mathematical framework for this idea in terms of preorders, called conditional preference orders, which are locally compatible with the available information. This allows us to construct conditional numerical representations of conditional preferences. We obtain a conditional version of the von Neumann and Morgenstern representation for measurable stochastic kernels and extend then to a conditional version of the variational preferences. We finally clarify the interplay between model risk and distributional risk on the axiomatic level.

Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung des ökonomischen Wertes einer Öffentlichen Bibliothek in einer deutschen Mittelstadt. Dabei werden die Wertschätzung beeinflussende Faktoren identifiziert und die Einschätzungen der Bevölkerung (Bibliotheksnutzer und Nicht-Nutzer) mit der der politischen und administrativen Vertreter kontrastiert. Im theoretischen Teil wird der Forschungsstand zur Wert- und Wirkungsmessung dargelegt und in den Kontext der wirkungsorientierten Verwaltungsführung gestellt. Außerdem wird das Konzept der Lebensstile erläutert. Im empirischen Hauptteil wird eine schriftliche Befragung zur ökonomischen Wertschätzung der Stadtbibliothek Melle ausgewertet. Zwei parallele Umfragen richteten sich zum einen an Einwohner der Stadt Melle und zum anderen an politische und administrative Vertreter. Neben der ökonomischen Wertzumessung, ausgedrückt als Zahlungsbereitschaft (Anwendung der Kontingenten Bewertungsmethode), stehen die Aspekte Lebensstil-Typen nach Gunnar Otte, Bibliotheksnutzung, sowie die Stellung im Familien-/Lebenszyklus als beeinflussende Faktoren im Mittelpunkt der Auswertung. Die geäußerten Zahlungsbereitschaften der Bevölkerung und der Politiker werden verglichen. Es wird eine Relation von Zahlungsbereitschaft zu „Ergebnis je Einwohner“ (finanzbuchhalterische Kennzahl) als Indikator für die Wertschätzung gebildet. / The aim of this study is to determine the economic value of a public library in a medium-sized town in Germany. The factors influencing the value must first be identified and the population’s (both library users and non-users) appreciation must be compared with those of their political and administrative representatives. In the theoretical section of this study the current state of research in value and impact assessment will be explained and presented within the context of impact-oriented administration (New Public Management). The concept of lifestyles will also be explained. The main, empirical section of the study concentrates on the assessment of a written questionnaire (mail survey) on the economic value of the Melle Public Library. Two parallel questionnaires were conducted; one for the population of the city of Melle and one for their political and administrative agents. In addition to the economic rating of the library, expressed as willingness-to-pay (under application of the contingent valuation method) at the core of the assessment, the analysis focuses on the aspects of lifestyle types according to Gunnar Otte, library use and position within the family or life cycle as influencing factors. The expressed willingness-to-pay of the population will be directly compared with that of the politicians. A ratio of willingness-to-pay and the result-per-resident (an economic value) will be generated and thereby an indicator of value determined.

Im ersten Aufsatz dieser Dissertation analysiere ich, wie sich ein negativer Arbeitsmarktnachfrage-Schock auf Fertilität auswirkt. Ich analysiere dies anhand des ostdeutschen Fertilitätsrückgangs nach dem Mauerfall und nutze unerwartete, exogene, und permanente Anpassungen der Arbeitsnachfrage, welche von industriellen Restrukturierungsprozessen resultierten. Ostdeutsche Frauen, die stärker vom negativen Arbeitsnachfrage-Schock betroffen waren, haben in den 1990er Jahren relativ mehr Kinder bekommen als jene Frauen, die von dem Schock weniger stark betroffen waren. Der Schock hat somit nicht nur das aggregierte Fertilitätsniveau gesenkt, sondern auch die Zusammensetzung der Mütter beeinflusst. Der zweite Aufsatz untersucht den Einfluss staatlicher Hilfen auf den späteren ökonomischen Erfolg junger Flüchtlinge. Wir untersuchen dies anhand von ostdeutschen Flüchtlingen, die von 1946 bis 1961 nach Westdeutschland geflohen sind. Nur „politische Flüchtlinge“ hatten ab 1953 Anspruch auf Flüchtlingshilfen. Somit können wir Identifikations-Probleme adressieren, die durch Selektion entstehen. Es zeigen sich positive Effekte der Flüchtlingshilfen auf die Bildung, Jobs, und das Einkommen von Flüchtlingen, die als junge Erwachsene migriert sind. Wir finden keine vergleichbaren Effekte für Flüchtlinge, die als Kinder migriert sind. Das letzte Kapitel präsentiert Ergebnisse eines Projektes, das partiell die Lücke schließt, welche derzeit für Ostdeutsche in den deutschen Sozialversicherungsdaten existiert. Durch die Verknüpfung letzterer mit dem „Datenspeicher Gesellschaftliches Arbeitsvermögen“ der DDR von 1989 haben wir einen neuen Datensatz geschaffen, welcher Analysen von Phänomenen wie Arbeitslosigkeit, beruflicher und regionaler Mobilität ermöglicht. Der neue Datensatz kann auch dazu beitragen, das existierende Wissen über die individuellen Arbeitsmarktkonsequenzen des Mauerfalls zu erweitern. / In the first essay of this dissertation, I analyze how a negative labor demand shock impacts fertility. I analyze this question in the context of the East German fertility decline after the fall of the Berlin Wall in 1989. I exploit differential pressure for restructuring across East German industries which led to unexpected, exogenous, and permanent changes to labor demand. I find that throughout the 1990s, women more severely impacted by the demand shock had relatively more children than their less-severely-impacted counterparts. Thus, the demand shock not only depressed the aggregate fertility level, but also changed the composition of mothers. The second essay explores the question of how refugee-specific aid impacts the medium-term economic success of young refugees. We address this question in the context of German Democratic Republic (GDR) refugees who escaped to West Germany between 1946 and 1961, exploiting that only the subgroup of "political refugees" was granted refugee-targeted aid, and that this only occurred after 1953. The quasi-experiment allows us to address identification difficulties resulting from the fact that refugees eligible for aid are both self-selected and screened by local authorities. We find positive effects of aid-eligibility on educational attainment, job quality and income among the refugees who migrated as young adults. We do not find similar effects of aid-eligibility for refugees who migrated as children. The final chapter of this thesis presents results of a project which partially closes a gap that currently exists for East Germans in the German social security data. By linking these data with the GDR's "Data Fund of Societal Work Power" from 1989, we have created a new data set that permits the analysis of phenomena such as unemployment, job mobility, and regional mobility. The new data set can also be used to refine existing knowledge of the individual-level labor market consequences of German reunification.