Zusammenfassung Kenntnisse über den Zustand und die Entwicklung von Böden sind entscheidend für die Charakterisierung von Ökosystemen und deren Veränderungen. Die weltweite Verbreitung von Eisenoxiden und ihre von der Bodenentwicklung abhängige Konzentration und mineralogische Zusammensetzung machen sie zu geeigneten Indikatoren. Methoden der optische Fernerkundung wurden angewandt, um am Beispiel des Cabo de Gata- Níjar Naturparks, einem semi-ariden Ökosystem in Südostspanien, die Konzentrationen von Eisenoxiden im Boden zu bestimmen und zu kartieren. In der zuerst durchgeführten laborspektroskopischen Studie wurde eine Methode entwickelt, welche den Eisenoxidgehalt (Fed, Citrat-Dithionit extrahierbares Eisenoxid) mit den Eisenabsorptionsbanden verknüpft. Korngrößenabhängige Fed Vorhersagemodelle wurden sowohl für sand- als auch ton-schluff-haltige Proben erstellt. Beide liefern hochgenaue Schätzungen mit weniger als 15% Vorhersagefehler. Ähnliche Werte wurden für korngrößenunabhängige Modelle erreicht. Korngrößenunabhängige Modelle wurden zur Analyse der HyMap-Bilddaten verwendet, da eine pixelbezogene Bestimmung der vorherrschenden Bodentextur nicht möglich war. Die räumliche Verteilung der Fed Konzentration im Untersuchungsgebiet wurde mit einer den Laborergebnissen vergleichbaren Genauigkeit bestimmt. Laboruntersuchungen zum Vegetationseinfluss in Bezug auf Vitalität und Bedeckungsgrad auf die Bodenreflektionsspektren und die Fed Vorhersagegenauigkeit zeigten, dass zuverlässige Abschätzungen bis zu einer Vegetationsbedeckung von ca. 20 % möglich sind. Dementsprechend wurden drei Vorhersagegenauigkeitsklassen definiert, basierend auf der gemeinsamen Detektierbarkeit von Vegetation und Eisenabsorptionsbanden im Bildpixel. Die abgeleitete Fed Verteilungskarte dient der Einschätzung des vorliegenden Bodenzustands und dem Ausweisen von erodierten Oberflächen. Die entwickelte Methode hat aufgrund ihrer Einfachheit ein großes Potential für ein globales Monitoring von sensitiven Gebieten unter der Verwendung von gegenwärtig verfügbaren als auch zukünftigen satellitengestützten Sensoren. / Abstract The knowledge of the soil condition and development is decisive when characterizing and monitoring the change of ecosystems. The global presence of iron oxides and their highly variable concentration and mineralogy reflecting different soil conditions make them a suitable indicator. Optical remote sensing methods are employed to determine and map the soil iron oxide concentrations on the example of the Cabo de Gata-Níjar Natural Park, a semi-arid ecosystem in SE Spain. In an initial laboratory spectroscopy study, a methodology is developed that links iron oxide content (Fed, citrate-dithionite extractable iron oxides) with iron spectral absorption bands. Texture-dependent Fed prediction models are developed for sand- and clay-silt-dominated samples. They yield highly accurate estimations with less than 15 % prediction error. Similar accuracies are achieved from texture-independent models. Texture-independent models are applied to the HyMap image data because a pixel-wise determination of the predominating soil texture is not possible. However, the spatial distribution of Fed concentration in the study area is determined with comparable accuracy as in the laboratory. Laboratory analysis of vegetation vitality and density impact on the soil reflectance spectra and Fed prediction accuracy has shown that reliable estimations are possible until about 20 % leaf cover. Accordingly, three Fed prediction accuracy levels are defined based on the joint detectability of vegetation and iron absorption features. The final Fed prediction map is used to evaluate the current soil conditions and identify potentially eroded soils surfaces. The present method has due to low complexity a high potential for the global monitoring of such sensitive areas from current and future spaceborne sensors.

Das Monitoring von Landwirtschaftsflächen ist eines der Kernthemen der zukünftigen EnMAP Mission, einem deutschen, hyperspektralen Fernerkundungssensor, dessen Start für 2015 geplant ist. In Vorbereitung dieser Mission gehören die Erweiterung und Entwicklung objektiver, robuster sowie zuverlässiger Methoden zur Ableitung biophysikalischer Parameter zu den Hauptaufgaben. Die für das Monitoring von Vegetation notwendige hohe zeitliche Auflösung wird durch ein stufenloses Schwenken von bis zu +/-30° quer zur Flugrichtung erreicht. Daraus resultiert, dass die Daten durch variierende Ein- und Ausstrahlungsgeometrien stark beeinflusst werden. Daher ist eine detaillierte Kenntnis der bidirektionalen Reflexionsfunktion (engl. bidirectional reflectance distribution function, BRDF) der beobachteten Oberflächen notwendig, um diese Einflüsse auf das Reflexionssignal zu identifizieren und anschließend zu korrigieren. Zu diesem Zweck wurde in dieser Arbeit eine Methodik entwickelt, die es ermöglicht, auf der Basis von simulierten Spektren realistische BRDF Szenarien zu modellieren und oberflächenspezifische Korrekturfunktionen abzuleiten. Die Methodik besteht aus drei aufeinander aufbauenden Komponenten. Im ersten Schritt erfolgt die Modellierung der BRDF von landwirtschaftlichen Vegetationsbeständen. Im zweiten Schritt wird der Einfluss der Bestandsarchitektur auf die BRDF analysiert. Darüber hinaus wird untersucht, inwiefern sich Variationen in der BRDF auf die quantitative Ausprägung von Vegetationsindizes auswirken. Solche Indizes sind eine häufig genutzte Möglichkeit zur Quantifizierung biophysikalische Parameter im Rahmen empirischer Verfahren. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurden im dritten Schritt Korrekturfunktionen für ausgewählte Vegetationsindizes entwickelt, um Schrägblickbeobachtungen in Nadirbeobachtungen zu transformieren. Abschließend wurde die entwickelte Methodik auf simulierte, sensorspezifische Spektren übertragen. / Monitoring of arable crops is one of the core applications of the upcoming spaceborne EnMAP mission, a German hyperspectral imaging spectrometer scheduled for launch in 2015. During the present preparatory phase one of the primary tasks is the development of accurate, robust and reliable retrieval methods for biophysical canopy parameters. Monitoring of crop canopies requires a frequent temporal coverage. In case of EnMAP, this will be realised by an off-nadir pointing of the sensor up to +/-30° across to the flight direction. The off-nadir pointing leads to data strongly influenced by varying acquisition geometry. Therefore, detailed knowledge of bidirectional reflectance distribution functions (BRDF) of the observed surfaces is necessary to identify and to correct BRDF influenced reflectance signals. For this purpose, a methodology was developed that allows modelling of realistic BRDF scenarios and of surface-specific correction functions. This methodology consists of three consecutive parts. In the first part, modelling of the BRDF of crop canopies was performed. In the second part, the influence of canopy architecture on the BRDF was analysed. Additionally, the BRDF related dependencies of vegetation indices were investigated. Such indices are widely used to quantify biophysical canopy parameters based on empirical methods. In the third part, correction functions were developed for selected vegetation indices to enable a transformation from off-nadir into nadir observations. These correction functions incorporate results obtained in the second part of the methodology. Finally, the developed methodology was applied on sensor-specific simulated spectra.

Klima und Wetter üben einen tief greifenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit aus. Die prognostizierten Folgen des Klimawandels haben Forschung auf diesem Gebiet in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses gerückt. Bis zum jetzigen Zeitpunkt konnten verschiedene Studien einen Zusammenhang zwischen atmosphärischen Zuständen und Mortalität aufzeigen. Jedoch bezieht sich der Großteil dieser Forschung auf die Industrieländer der Mittelbreiten und Erkenntnisse aus solchen Arbeiten erlauben nur wenige Schlussfolgerungen über die Beziehung zwischen Atmosphäre und Gesundheit in tropischen Entwicklungsländern. Das vorrangige Ziel dieser Arbeit war es, das Verständnis über atmosphärische Einflüsse auf Sterblichkeit in Bangladesch, einem tropischen Land mit niedrigen sozioökonomischen Standards und starken Urbanisierungsprozessen, zu erweitern. Zentralen Bestandteil der Arbeit bilden umfangreiche Analysen zu atmosphärischen Einflüssen auf Mortalität mittels verschiedener Generalisierter Linearer und Additiver Modelle. Im Allgemeinen zeigt die Studie einen starken Zusammenhang zwischen atmosphärischen Zuständen und Mortalität auf. Mittel- bis langfristige saisonale Effekte ebenso wie unmittelbarere kurz- bis mittelfristige thermische Effekte wurden verdeutlicht. Trotz des tropischen Klimas wurde eine ausgeprägte Übersterblichkeit im Winter und bei niedrigen Temperaturen beobachtet. Dennoch wurde in einigen Fällen ein sekundäres Sommermaximum und ein Anstieg der Mortalität bei erhöhten Temperaturen gefunden. Insbesondere Gesamt- und kardiovaskuläre Mortaliät in Städten zeigte einen starken und lang andauernden Anstieg in Folge von Hitze. Ebenso waren Bevölkerungsgruppen über 65 Jahren stark von hitzebedingter Mortalität betroffen. Intensiven Urbanisierungstendenzen, die Alterung der Gesellschaft, die Zunahme kardiovaskulärer Erkrankungen sowie der Anstieg der Temperatur in Folge des Klimawandels legen nahe, dass schädlichen Hitzeeffekte in Zukunft zunehmen werden. / Climate and weather have profound effects on human health. With the projected consequences of climate change, research on the health-atmosphere relationship has increasingly been brought into the focus of scientific attention. To date, several studies have established a relationship between atmospheric short- or long -term conditions and human mortality. Nevertheless, the majority of scientific evidence refers to industrialised countries located in the mid-latitudes. The insights gained from these studies permit few conclusions to be drawn about the atmosphere-health relationship in tropical developing countries. The primary objective of this thesis was to advance our understanding of atmospheric effects on mortality in Bangladesh, a tropical country with low socio-economic status and strong urbanisation processes. An extensive analysis of atmospheric short- and long-term effects on mortality was conducted using various generalised linear and additive models. Generally, this thesis revealed a strong association between atmospheric conditions and mortality. Mid- to long-term seasonal effects were demonstrated as well as more immediate short- to mid-term thermal effects. Despite the tropical climate associated with constantly high temperatures, a strong dominance of winter and cold-related excess mortality was observed. Nevertheless, a secondary summer maximum and an increase in mortality with elevated temperatures were observed for several strata. In particular, all-cause and cardiovascular mortality in urban areas was found to be subject to intense and long-lasting heat effects. Likewise, the elderly population above 65 years was subject to heat-related mortality. Given the strong urbanisation trends, the ageing of populations, the increase in cardiovascular diseases, and the projected consequences of climate change adverse heat effects are likely to become more prevalent in Bangladesh and other developing countries.

Das Jungmoränenland südlich Berlins stellt ein Mosaik aus ausgedehnten Schmelzwasserabflussbahnen und inselartig daraus aufragenden Platten dar. Teile des Großreliefs wurden bereits saalezeitlich angelegt. Der weichselzeitliche Eisvorstoß beeinflusste relativ schwach den Untergrund und hinterließ einen meist geringmächtigen, lückenhaften Till. Das jüngste Inlandeis wirkte vor allem über die Schmelzwässer. Es bildeten sich zahlreiche Glaziale Rinnen und mächtige Vorschütt- und Sandersande. Die lückenhaft ausgebildete Brandenburger Eisrandlage markiert nicht das weiteste Vordringen des weichselzeitlichen Inlandeises. Der Maximalvorstoß stieß 2 bis 12 km weiter nach Süden vor. Östlich von Luckenwalde erreichte er den Südrand des Baruther Urstromtales. Dem Maximalvorstoß wird im Baruther Urstromtal die älteste von vier Abflussphasen zugeordnet. Dem Ältesten Baruther Urstrom folgte der Ältere Urstrom, der die Brandenburger Eisrandlage entwässerte. Der Jüngere und der Jüngste Baruther Urstrom führten die Schmelzwässer ab, die beim Zurückschmelzen des Eises von der Brandenburger Eisrandlage anfielen. Zwischen denen einzelnen Abflussphasen erfolgte kein Trockenfallen des Urstromtales. Deutliche Terrassenkanten fehlen innerhalb der Urstromtalungen. Die Entwicklung der Abflussbahnen nördlich des Baruther Urstromtales verlief, vom Unterspreewald ausgehend, in drei Hauptphasen mit den aufeinanderfolgenden Abflusszielen Beelitz (?), Potsdam und Berlin. Es existiert keine Rückzugsstaffel nördlich der Brandenburger Eisrandlage. Die Spree hat im Unterspreewald vier Gerinnebettgenerationen ausgebildet. Braided river-Strukturen, Großmäander, Kleinmäander und das rezente Anastomosieren folgten seit dem Weichselspätglazial aufeinander. Die Spree floss vom Unterspreewald immer nach Osten und nie nach Nordwesten ab. Die Ursache dieses Umweges wird im späten Durchbruch der Spree durch den Lausitzer Grenzwall gesehen, so dass die Aufwehung von Dünen den kürzeren Weg in das Berliner Urstromtal blockierte. / The young moraine area to the south of Berlin is a patchwork of elongated meltwater streamways with raised island-like quarternary plateaus. Parts of the relief were already formed during the Saalian ice age. The ice advance in the Weichselian ice age only affected the subsoil relatively weakly and left behind a mostly modest and incomplete till. The most recent glacier had its greatest effect with its meltwaters. Many subglacial channels and massive proglacial sands were formed. The incompletely formed Brandenburg ice stage doesn't mark the furthest extent of the Weichselian glacier. The maximum reach advanced a further 2 to 12 km to the south. To the east of Luckenwalde, the glacier reached as far as the southern edge of the Baruth ice marginal valley. The maximum ice advance has been connected with the oldest of four drainage phases in the Baruth ice marginal valley. The oldest Baruth Urstrom followed the older urstrom which drained the Brandenburg ice stage. The younger and youngest Baruth Urstrom drained off the meltwater resulting from the thawing back of the ice at the Brandenburg ice stage. Between the individual drainage phases, the ice marginal valley didn't dry out. There are no clearly defined terraced steps within all meltwater streamways. The development of the meltwater streamways to the north of the Baruth ice marginal valley proceeded, starting from the Unterspreewald area, in three main phases with consecutive drainage destinations, Beelitz (?), Potsdam and Berlin. No more recent ice stages exist to the north of the Brandenburg ice stage. The Spree River has formed four generations of river bed types in the Unterspreewald area. Braided river structures, large and small palaeomeanders and the surviving anastomosing riverbed have followed consecutively since the late Weichselian ice age. The Spree River always flowed from the Unterspreewald area to the east and never to the north-west. The reason for this diversion is deemed to be the late breaching of Lausitzer Grenzwall by the Spree River. The shorter route north-westward to the Berlin ice marginal valley was blocked by the formation of dunes.

In den letzten Jahren finden die prägendsten Stadtentwicklungsprozesse in Mexiko-Stadt ausschließlich in der Peripherie statt. Heutzutage leben hier 90% der Gesamtbevölkerung (Sobrino 2004). Seit dem Ende des letzten Jahrtausends ist in der Metropole eine polyzentrische Entwicklung zu beobachten, was sich in einer Bevölkerungsabnahme im Stadtzentrum ausdrückt, ohne dass das Bevölkerungswachstum insgesamt innehält. Damit bestätigt sich hier das hochaktuelle Modell einer Stadt-Region, welches sich durch eine ungleichmäßige Ausdehnung und diffuse Urbanisation (Delgado 2008) charakterisieren lässt. Diese schließt auch weiter außerhalb gelegene Regionen mit ein, die gleichzeitig ländlichen und städtisch Merkmalen aufweisen. Es ist eine noch nicht gelöste Aufgabe, den Bedarf nach städtischen Wohnungen zu decken. Dazu wurde der Immobilienmarkt den privaten Finanzmärkten überlassen, und gleichzeitig beendete der Staat die öffentlichen Wohnungsbaumaßnahmen und erleichterte den Zugang zu privaten Krediten, was den Weg zur Immobilienspekulation öffnete. Die Möglichkeit Sozialwohnungen als Wohneigentum zu erwerben ist, wie alle sozialen Garantien der Vergangenheit, im Strudel neoliberaler Politik verschwunden, die ganz Mexiko ergriffen hat. Ixtapaluca liegt in der östlichen Peripherie Mexiko-Stadts und ist eine der am meisten von der Immobilienspekulation betroffenem Regionen, die Ende der neunziger Jahre begonnenen hat. Seither wurden hier mehrere Megawohnungsbauprojekte umgesetzt, die somit in der weitentferntesten Peripherie von Mexiko-Stadt liegen. Bei der hier stattfindende “Massenproduktion” von Wohnraum für die untere Mittelklasse ergeben sich wesentliche Vorteile für die dahinterstehenden privaten Bauunternehmen: die Lage der Baugrundstücke in suburbanen ländlichen Gebieten verringert den Bodenpreis; da es keine staatliche Regelungen gibt, kann minderwertiges Baumaterial verwendet werden, weshalb diese Bauprojekte sichere Gewinne garantieren - wenn auch nicht für die Käufer der Wohnungen. Für die angesprochene Bevölkerungsschicht stellen die “Unidades Habitacionales” die einzige Möglichkeit dar, eigenes Wohneigentum für die Familie zu erwerben. Die dahinterstehende Verkaufsstrategie profitiert von einer Illusion: dem Mythos des Eigenheims mit tiefgründiger Bedeutung in der mexikanischen Kultur. Die Konsequenzen dieses Urbanisierungsmodels sind vielschichtig. Sie reichen von der Ebene der Metropole über die lokale Ebene bis hin zum Privaten. Über Interviews mit Betroffenen nähert sich diese Arbeit den Personen an, die bereits Wohneigentum in den “Unidades Habitacionales“ in Ixtapaluca und Umgebung erworben haben. Darüber soll eine Reflexion des Lebens in den Familien nach dem Immobilienkauf stattfinden. Mittels detaillierter Aufschlüsselung der täglichen Routinen war es möglich, Schemata für das Zeitbudget der Betroffenen herauszuarbeiten und diejenigen Aktivitäten zu erkennen, die das Familienleben in der neuen Wohnumgebung prägen. Resultierend aus der Wohnlage wird das nun notwendige Pendeln zum Arbeitsplatz zur zeitfressendsten Aktivität. So wird der Traum vom Wohneigentum zum Albtraum, da der tägliche Weg zum Arbeitsplatz angesichts der extrem schlechten Verkehrs-Infrastruktur immer komplizierter wird. Dafür müssen täglich bis zu drei bis fünf Stunden aufgewendet werden, die für andere wichtige “Aktivitäten” wie das Familienleben, Essenspausen oder Ruhephasen fehlen. / It has been Mexico City’s periphery, currently home to more than 90% of the city’s total population (Sobrino, 2004), which has played the leading role in the urban processes of the past years. Since the end of the last millenium the city has become polycentric and sustained a loss of inhabitants in central areas. However, it has continued to grow and the present model would suggest the formation of a City-Region (Región Centro de México), whose excentric expansion and diffuse urbanization (Delgado, 2008) integrates outlying territories of an ambiguous nature, displaying rural as well as urban characteristics. While providing urban housing continues to be an unsolved problem and with a real estate market that has been surrendered to private capital, the State has cancelled its housing policy and facilitated access to loans, which has paved the way for real estate speculation. Like all the social guarantees of the past, access to housing has been reduced to a neoliberal model, which now prevails throughout the state of Mexico. Ixtapaluca, situated on Mexico City’s eastern periphery, is one of the municipalities in the metropolitan area most affected by such real estate speculation, which started in the late 1990s. Since then, several large-scale housing projects have been constructed in areas most removed from the center: in the municipalities on the conurbation’s outer periphery. Such a model of mass production for the working classes presents several advantages for private construction companies: the fact that the housing complexes are situated in periurban agricultural areas means prices for land are low; at the same time, the total lack of state regulation make it possible to use building materials of inferior quality. Most importantly, such projects are a guaranteed investment, but not for the people who buy the houses. For them, these housing projects are the only option to have a place of their own, of acquiring a family home and family fortune. The marketing strategies used to sell them disguise an illusion: the myth of the privately owned house a theme of great cultural relevance in Mexico, the perfect trap. There are various consequences of this model are played out on several levels: from the metropolitan to the local to the individual. Basing this study on personal interviews made it possible to get as close as possible to the inhabitants and to map the impact on their family life of purchasing a home in one of the Housing Projects of the region (Ixtapaluca, Chalco). By means of a detailed list of daily routine activities, it was possible to schematize and visualize the families’ time-budget as well as to identify those activities for which people use most of their time after moving into the new house. As these new settlements are situated on the periphery, commuting to and from work becomes one of the most time-consuming activities. Because of this, the dream of the family home turns into a nightmare: getting to the workplace becomes more complicated (inadequate public transport) and takes up between three and five hours every day, which means that there is less time for other fundamental activities like resting, meals and family life.

Trockengebiete, die etwa 40% der globalen Landoberfläche abdecken, Lebensgrundlage für 2 Millionen Menschen bilden, einzigarte Biodiversität enthalten und wichtige Ökosystemdienstleistungen bereitstellen, sind beträchtlichem Druck durch Landnutzungs- und Klimawandel ausgesetzt. Die räumlichen Muster dieser Landnutzungsänderungen sowie deren Ursachen sind jedoch nur in Ansätzen verstanden. Fernerkundung kann Veränderungen großräumig beobachten, aber Methoden fehlen, um diese Veränderungen, die graduell und abrupt (z.B. Feuer) auftreten können, abzuleiten. Die Ziele dieser Dissertation waren die Entwicklung fernerkundlicher Methoden, um verschiedene Landnutzungsänderungen in mediterranen Ökosystemen zu quantifizieren und um den Einfluss verschiedener Landnutzungsprozesse auf das Feuerregime besser zu verstehen. Die griechische Insel Kreta wurde als Untersuchungsgebiet gewählt. Zuerst wurden basierend auf Trendanalysen von Landsatzeitreihen verschiedene Vegetationsmaße verglichen. Demnach führen einfache Vegetationsmaße zu ähnlich guten Ergebnissen und ermöglichen eine effiziente Beobachtung großer Gebiete. Anschließend wurden Veränderungstrajektorien abgeleitet, um graduelle und abrupte Prozesse zu unterscheiden und um zu analysieren, wie Landnutzungssysteme und Feuerregime sich auf Kreta ausgewirkt haben. Mittels einer statistischen Modellierung wurde der relative Einfluss von Landnutzungsprozessen auf das Feuerregime quantifiziert. Die Ergebnisse zeigten ein komplexes Muster von graduellen Vegetationsveränderungen und Feuern und deuten darauf hin, dass Feuer hauptsächlich vom Beweidungssystem abhängt. Feuer traten häufig am Fuße der Berge auf, wohingegen in den Berggebieten Vegetationszunahme vorherrscht. Die statistische Modellierung bestätigte, dass Extensivierung und Klima die Hauptursachen des kretischen Feuerregimes sind. So ist zu vermuten, dass sich das ehemals durch Brennmaterial limitierte Feuerregime zu einem trockenheitsgetriebenen entwickeln wird. / Drylands cover about 41% of the earth’s surface, sustain the livelihoods of 2 billion people, harbor unique biodiversity and provide important ecosystem services, but land use and climate change exert considerable pressure on these ecosystems. However, pattern and drivers of land use change are weakly understood. Remote sensing can monitor these changes for large areas but methods to detect both gradual and abrupt events like fires are missing. The main objectives of this thesis were to develop remote sensing based methods to better quantify the impact of land use change on fire-prone Mediterranean ecosystems, and to apply these methods to better understand the influence of different land use processes on fire regimes. The island of Crete (Greece) served as study region where diverging land use transformation are extensive, fires are frequent and environmental gradients are large. First, the trade-off between different vegetation estimates when using Landsat-based trend analyses was quantified. The results suggested that simple vegetation estimates perform equally well and thus, allow for effective mapping of large areas. Second, a trajectory change detection approach was applied to separate gradual changes from abrupt events and to answer the question how land use systems and fire regimes have affected Crete’s rangelands. Statistical modeling was then used to quantify the relative importance of land use processes in driving the fire regime. The results show that vegetation changes resulted in complex pattern of gradual changes and fires likewise. The fire regime appeared to be mainly driven by changing grazing systems. Fires were frequent in foothills whereas mountains showed increasing vegetation as a result of land abandonment. The statistical modeling confirmed that land extensification and climate are the primary drivers of fire regimes on Crete. The results suggest that the former fuel-limited fire regime will likely shift towards a drought-driven fire regime.

In dieser Arbeit werden Berechnungen zur klimatischen Sensitivität der Eiskappe von Devon Island (Nunavut, Kanada) durchgeführt, die auf einem mit Wärmesummen arbeitenden Massenbilanzmodell basieren. Wichtigste Datenbasis für die Modellrechnungen sind dabei höhenabhängige Massenbilanzreihen der Devon-Eiskappe sowie tägliche Klimadaten der WMO-Station Resolute Bay. Durch die Bestimmung geeigneter Modellparameter (Temperaturgradienten, Wärmesummenkoeffizienten) ist es möglich, das mittlere Massenbilanzprofil gut zu simulieren. Das auf diese Weise kalibrierte Modell kann dann – als einfache Alternative zu Energiebilanzmodellen – zur Berechnung der Sensitivität der Massenbilanz auf Veränderungen von Temperatur und Niederschlag genutzt werden. Anwendungen des Modells verdeutlichen, dass die Massenbilanz der Devon-Eiskappe stark abhängig von der Entwicklung der Sommertemperaturen und die klimatische Sensitivität im Vergleich mit anderen Eismassen aus feuchteren Klimaten sehr klein ist. Die Einbeziehung der saisonalen Abhängigkeit der Massenbilanz kann schließlich helfen, eine mit Schwierigkeiten verbundene Rekonstruktion der jährlichen Massenbilanz zu verbessern. / In this study, a degree-day approach is used to carry out model simulations to determine the climatic sensitivity of the mass balance of the Devon Island ice cap (Nunavut, Canada). The most important data the model is fed by are a 38 yr long series of specific mass balance data and daily air temperature data from the WMO station Resolute Bay. By determining suitable model parameters (temperature lapse rates, degree-day coefficients) it is possible to simulate the mean mass balance profile convincingly. As a simple alternative to energy balance models, the calibrated degree-day model can then be used to determine the sensitivity of the mass balance to changes in temperature and precipitation. Results show that the mass balance of the Devon Ice Cap is strongly dependent on the summer temperatures and that the overall climatic sensitivity is small compared to those of other ice masses in more humid regions. The reconstruction of the mass balance series is attended with difficulties, but can be improved by including the mass balance''s seasonal sensitivity.

In der vorliegenden Dissertation wird die Bedeutung nahräumlich praktizierter Freizeitwege für Bewohner in zehn Untersuchungsgebieten im Berliner Umland untersucht. Im Zentrum der Analyse steht dabei die Identifizierung der diese Bedeutung verursachenden Erklärungsfaktoren, wobei als theoretische Zugänge zum einen der Rational Choice-Ansatz, zum anderen der Lebensstilansatz verwendet werden. Die durch die empirische Analyse quantitativer und qualitativer Daten erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Umlandbewohner ihre Freizeitwege zu einem erheblichen Anteil nahräumlich praktizieren. Den Hintergrund dafür bildet das im suburbanen Untersuchungsraum geringe Ausstattungsniveau mit Arbeitsstätten und Freizeiteinrichtungen, das die Bewohner vor die Herausforderung einer komplexen Alltags- und Mobilitätsorganisation stellt. Um den damit verbundenen Mobilitätsaufwand zu minimieren, versuchen die Bewohner, ihre Freizeitziele auf die im nahräumlichen Umland vorhandenen Einrichtungen zu konzentrieren, womit die Befragten ein den Annahmen des Rational Choice-Ansatzes entsprechendes nutzenmaximales Verhalten zeigen. Die nahräumliche Freizeitorientierung wird außerdem durch einen weiteren Einflussfaktor begünstigt: Die Entscheidung der Bewohner für ein im suburbanen Raum realisiertes Lebenskonzept impliziert gleichzeitig ihren Verzicht auf ein abwechslungsreiches, erlebnisorientiertes und damit mobilitätsintensives Freizeitverhalten. Insofern unterscheiden sich die Umlandbewohner wesentlich von den Bewohnern in Berlin, wie ein Vergleich mit den Ergebnissen einer ähnlichen Mobilitätsstudie für Berlin zeigt. Aus diesen Ergebnissen leitet sich die praxisrelevante Schlussfolgerung ab, den suburbanen Raum nicht länger zu vernachlässigen, sondern entsprechend den Bedürfnissen seiner Bewohner und im Interesse einer verkehrssparsamen Freizeitmobilität mit Freizeiteinrichtungen aufzuwerten. / In this dissertation the importance of leisure mobility patterns near the place of living will be examined for ten investigation areas in the hinterland of Berlin. The analysis focuses on the identification of explanations that cause this importance. The applied theoretical foundation is mainly drawn from the Rational choice theory and the lifestyle theory. The results that have been achieved by empiric analysis of quantitative and qualitative data show that people living in the hinterland mainly concentrate their leisure activities on the neighbourhood environment. The low endowment with places of work and leisure facilities in the suburban investigation areas is identified as main reason for this specific spatial orientation. Consequently, the inhabitants have to face the challenge of a complex organization of their everyday life and daily mobility. In order to minimize the necessary effort of daily mobility they try to concentrate their leisure activities on infrastructure near their place of living. In terms of time-consuming mobility management the respondents showed a most economical behaviour. This result is in accordance to the assumptions of the Rational choice theory. Furthermore, leisure activities near the place of living are influenced by another factor: People’s decision on a concept of life in the suburban area simultaneously implies their abandonment on diversified and fun-oriented leisure activities that would lead to a time-consuming leisure mobility. According to a similar study on daily mobility for Berlin, the leisure behaviour and mobility pattern of the inhabitants of the suburbs differ considerably in comparison to that of the inhabitants of the urban core. The results lead to a conclusion that might be important for practice: In the context of regional planning, the suburban area should not be neglected any longer but rather revaluated with leisure infrastructure according to its inhabitant’s needs and to a traffic saving leisure mobility.

Diese Arbeit entwickelt zunächst einen Ansatz, der die Quantifizierung der Angemessenheit von Lebensbedingungen für Wohlbefinden und Entwicklung (Adequate Human livelihood conditions for wEll-being And Development (AHEAD)) auf globaler Ebene ermöglicht. Der Ansatz erlaubt es, sektorale Klimaauswirkungen direkt in Beziehung zu den Voraussetzungen für adäquate Lebensbedingungen zu setzen. Weiterhin befasst sich die Arbeit im Detail mit den Themen Wasserverfügbarkeit und menschlicher Gesundheit und zeigt auf, wie regionale und lokale Untersuchungen die Aussagekraft von allgemeinen, globalen Studien erweitern können. Die Ergebnisse des zeigen, dass Wasser als Element von AHEAD eine besonders aktive Komponente des Systems ist, so dass durch Klimawandel bedingte Veränderungen starke Auswirkungen auf das Gesamtsystem zur Folge haben können. Die Quantifizierung von AHEAD zeigt außerdem, dass Wasserknappheit die Lebensbedingungen bereits heute in vielen Regionen limitiert und Auswirkungen des Klimawandels diese Limitierungen weiter verstärken. Die detaillierte Analyse zum Thema Wasser ermöglicht die Ableitung von geeigneten Ansatzpunkten zur Verbesserung der Bedingungen. In einem ähnlichen Ansatz werden die vielfältigen sozio-ökonomischen und natürlichen Einflussfaktoren, die die Auswirkungen von Hitzestress auf die menschliche Gesundheit beeinflussen integriert, so dass die Ableitung relevanter Informationen zur Reduktion von Klimaauswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden möglich wird. Eine Verbindung der vorgestellten Ansätze erlaubt es, Aussagen über die Art, die Intensität sowie die räumliche Ausprägung von aktuellen und zukünftigen Einschränkungen von Lebensbedingungen zu treffen. / This thesis develops an approach to assess Adequate Human livelihood conditions for wEll-being And Development (AHEAD) on a global scale. The approach allows to relate sectoral impacts of climate change to an integrated measure of livelihood limitations, taking into account important determinants of the society as well as the environment. Additionally, detailed sectoral studies on water availability and human health show how local and regional studies of specific livelihood aspects can complement generic, global assessments and provide an overall indication of the nature, severity and spatial distribution of limitations to human livelihoods. The results show, that water as an element of AHEAD is one of the most active system components. Impacts of climate change on water may have strong indirect effects on livelihood adequacy. The potential impacts of changes in water availability on AHEAD are quantified, showing that water scarcity limits livelihood adequacy in many regions of the world. The utilisation of an ensemble of climate change and water models further allows to assess the relevance of model related uncertainty in this regard. As water availability plays a crucial role for the fulfilment of livelihood needs, the global assessment is complemented by a detailed analysis of the adequacy of water availability for relevant sectors. By taking into account sector-specific determinants, the approach allows to depict limitations in detail, also giving indications as to how water adequacy may be improved. Similarly, the analysis of heatwave impacts on human health provides a methodology to assess the multiple environmental and human influences which affect vulnerability and provides specific information on potential adaptation measures to reduce climate impacts. By identifying the most decisive limiting factors, applicable information on how to most effectively improve human livelihoods is generated.

Im Rahmen des globalen Klimawandels werden für Mitteleuropa vermehrt klimatische Extremereignisse prognostiziert, wozu auch Hitzewellen gehören. In Ballungsräumen kommt zusätzlich zur globalen Komponente durch das Entstehen der städtischen Wärmeinsel noch eine lokale hinzu. Besonders die Gesundheit älterer Personen ist dabei gefährdet. Vor dem Hintergrund des demographischen Wandels und der fortschreitenden Urbanisierung auf der Erde wird die Zahl der unter Risiko stehenden Personen zukünftig ansteigen. Um die Entwicklungen für den Raum Berlin-Brandenburg abschätzen zu können, wird über einen Zeitraum von 17 Jahren (1990 bis 2006) zunächst einmal die Vulnerabilität in der Vergangenheit untersucht. Anhand von Messreihen an sechs über den Raum verteilten Stationen wird das Auftreten von thermischer Belastung durch Hitze festgestellt. Dabei finden drei in der Literatur verbreitet zum Einsatz kommende Analysemethoden Anwendung: das 95er Perzentil, die Regression sowie die Gefühlte Temperatur. Für die Erklärung der Hitzebelastung über das 95er Perzentil wird ein gleitendes Verfahren eingeführt. Unter der Berücksichtigung aller drei Analysemethoden erfolgt die Bewertung dreiwöchiger Perioden hinsichtlich ihrer thermischen Belastung. Die Einführung des Systems der Perioden-Belastungspunkte (PBP) ermöglicht die Identifikation der am stärksten belasteten Periode eines jeden Jahres. Die Perioden der Jahre 1993, 1994 und 1997 sowie 2003 und 2006 werden im Anschluss zunächst nach Witterung und klimatischen Elementen untersucht, anschließend hinsichtlich der aufgetretenen Mortalität; hierbei spielen zum einen die Bevölkerungseigenschaften ''Alter'' und ''Geschlecht'' eine Rolle, zum anderen das räumliche Auftreten auf kommunaler Ebene. Abschließend wird das in den jeweiligen Perioden entstehende Muster der Mortalität mit dem Grad der Versiegelung bzw. dem Anteil der über-65-Jährigen abgeglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass während thermisch stark belasteten Perioden bei den unter-50-Jährigen die Männer stärker als Frauen gefährdet sind; dieses Verhältnis kehrt sich in der Altersklasse über 50 um. In der räumlichen Analyse wird deutlich, dass sich mit zunehmender Belastung ein hoher Versiegelungsgrad als Risikofaktor darstellt. Bei weniger belastenden Situationen stehen Senioren dagegen gerade in Räumen mit geringer Versiegelung stärker unter Risiko. Künftige Studien sollten auf die Todesursachen eingehen und zusätzliche Risikofaktoren berücksichtigen. Auf dieser Basis können dann einerseits Interventionsmaßnahmen ausgearbeitet als auch Szenarien zukünftiger Entwicklungen valide aufgebaut werden. / In central Europe, global climate change will increase the number of meteorological extreme events, including thermal stress caused by heat. In metropolitan areas the effect of urban heat island is added. As the elderly population is vulnerable to high temperatures they are especially at risk. Considering urbanization and demographic changes the number of people under risk will further increase. To estimate future developments in vulnerability it is necessary to know the present ones. Therefore, 17 years between 1990 and 2006 are investigated. At first, data of six weather stations within the area of Berlin-Brandenburg are examined. In these climatic time series the occurrence of thermal stress is determined with three different methods – 95 percentile, regression, and the index of perceived temperature. The 95 percentile is adjusted to a moving mode. Using all three methods, periods of three weeks are evaluated concerning heat stress. To identify the most loaded period of each year the system of ''points of period heat load'' (PBP) is introduced. The periods of the years 1993, 1994, and 1997 as well as 2003 and 2006 were chosen to be examined in more detail. Atmospheric conditions and climatic elements are described first. Then the observed mortality is evaluated concerning age and sex as well as the spatial distribution on municipal level. The resulting pattern is compared with that of the level of sealing and with that of the proportion of people aged 65 and more. Results show that up to an age of 50 years periods with heat stress affect more men than women. Above this age the ratio of sex is reciprocal. The spatial analysis reveals that a high level of sealing is a risk factor especially during very strong heat load, while during periods with less strong heat load elderly people are more endangered living in a lower level of sealing. Future studies should examine the causes of death as well as further risk factors. This will build the basis for detailed intervention plans and scenarios of upcoming developments.