In den nächsten Jahren wird weltweit ein starker Anstieg des Anteils Übergewichtiger an der Bevölkerung zu verzeichnen sein. Daraus resultiert auch ein Anstieg der Adipositas assoziierten Krankheiten und der damit verbundenen medizinischen und volkswirtschaftlichen Konsequenzen. Im Hinblick darauf sind Untersuchungen zur Klärung der Regulation des Körpergewichtes und der Entstehung von Übergewicht von grundlegender Bedeutung. Die vorliegende Promotionsarbeit liefert einen Beitrag zur Erforschung dieser Regulationsmechanismen des Körpergewichts, die aus einem komplexen Netzwerk hormoneller Signalwege bestehen. Dem Peptidhormon Obestatin, das wahrscheinlich an den Rezeptor GPR39 bindet, wurde eine gewichtsreduzierende Wirkung zugeschrieben. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Wirkungsweise dieses Hormons in Bezug auf die Proliferation und die Differenzierung im (Prä-)Adipozytenmodell 3T3-L1 näher zu untersuchen. Der Einfluss von Obestatin in Abhängigkeit von seiner Konzentration auf diese murinen, embryonalen Zellen wurde zum einen mittels colorimetrischem Proliferationstest untersucht. Zum anderen wurde die Aktivität der MAP-Kinase ERK1/2, Schlüsselenym der Zellproliferation und Zelldifferenzierung, während der Proliferation mittels in situ ELISA und SDS-Page/Western Blot bestimmt. Der Einfluss von Obestatin auf die Differenzierung der 3T3-L1 Zellen wurde anhand ihres Differenzierungsgrad mit Hilfe des lipophilen Farbstoffes AdipoRed evaluiert. Darüberhinaus erfolgte mittels quantitativer PCR die Bestimmung der Expression des Obestatinrezeptor-Gens GPR39 in humanem Fettgewebe. Ausgehend von der Annahme, dass durch eine autogene Regulation die Rezeptorenanzahl in Abhängigkeit vom Körpergewicht variiert wird, wurde der statistische Zusammenhang zwischen der Expression des hGPR39-Rezeptor-Gens und dem Alter bzw. Body-Mass-Index von Patienten untersucht, denen Proben von viszeralem oder subkutanem Fett entnommen wurden. In Zusammenschau aller Versuchsergebnisse, die in dieser Dissertationsarbeit erzielt wurden, kann davon ausgegangen werden, dass das hier verwendete Obestatin insgesamt keinen Effekt auf das Adipozytenmodell 3T3-L1 besitzt, weil ein Substrat verwendet wurde, das wohl eine zu geringe Konzentration des Hormons Obestatin enthielt. Durch neue Forschungsergebnisse anderer Arbeitsgruppen muss vermutet werden, dass der tatsächliche Anteil von Obestatin in nicht speziell aufbereiteten Substraten zu gering ist, um mit den angewendeten Nachweisverfahren signifikante Effekte zu erzielen. Bei den Untersuchungen eines Zusammenhangs zwischen der Expression des hGPR39-Gens und dem BMI wurden die Ergebnisse der 12 Proben mithilfe der univarianten Varianzanalyse (SPSS) statistisch geprüft. Ohne Beachtung eines Ausreißer-Messwertes konnte dabei ein nahezu signifikanter, positiv linearer Zusammenhang zwischen der normierten Kopienzahl des Rezeptor-Gens und dem BMI gezeigt werden. Sollte durch zusätzliche Experimente dieser Zusammenhang Signifikanz erlangen, schiene es denkbar, dass Obestatin nicht – wie bisher angenommen – eine Verminderung der Gewichtszunahme bewirkt, sondern möglicherweise den adipösen Phänotyp und die damit verbundenen Begleit- und Folgekrankheiten befördert.

Die Untersuchung der Kinetik der Alkaliverflüchtigung aus Primär- und Sekundärhochofenschlacken unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung unter definierten Laborbedingungen und die Bestimmung der Alkalioxidaktivität von Hochofenschlacken ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Bei den kinetischen Untersuchungen waren der Einfluss der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung der Schlacke (CaO/SiO2, Al2O3, MgO) sowie der Einfluss der Gasatmosphäre, der Schwefel- und Graphitzugaben von Interesse. Außerdem wurden die primären Hochofenschlacken untersucht. Für die primären Laborschlacken wurde in dieser Arbeit außer Temperatur und Basizität auch der FeO-Gehalt als Einflussgröße betrachtet. Im thermodynamischen Teil der Arbeit wurde eine Methode zur Bestimmung der Alkalioxidaktivität in den flüssigen Schlacken, insbesondere den Hochofenschlacken, entwickelt und optimiert. Die Na2O-Aktivität der Zwei- und Dreistoffschlacken wurde gemessen. Das Schlackenmodell nach Gaye zur Bestimmung der Alkalioxidaktivität wurde erfolgreich getestet und kann zur Voraussage des Einflusses auf den Alkaliaustrag mit der Hochofenschlacke angewendet werden. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit können quantitative Maßnahmen zur Verbesserung des Alkaliaustrags über die Abstichschlacken des Hochofenbetriebes eingeleitet werden.

In den meisten Organismen tickt eine zirkadiane Uhr mit einer Periode von ungefähr 24 Stunden. Sie ermöglicht ihnen die Zeitmessung ohne äußere Signale. Viele physiologische und zelluläre Prozesse unterliegen zirkadianer Regulation. Die molekulare Uhr besteht aus gekoppelten intrazellulären Rückkopplungen: Die Produkte der Uhrgene regulieren ihre eigene Bildung direkt oder indirekt und erzeugen so molekulare Oszillationen. In dieser Arbeit werden bestehende und neue mathematische Modelle des zirkadianen Oszillators verwendet, um die Bedeutung struktureller Merkmale - insbesondere der Rückkopplungen - für grundlegende zirkadiane Eigenschaften zu untersuchen. In einem Modell (Goodwin-Modell), mit einer negativen Rückkopplung erleichtert sättigende Kinetik in einem Abbauterm, nicht aber in einem Produktionsterm, Oszillationen. Ein neues Modell mit zusätzlicher positiver Rückkopplung erzeugt korrekte Phasen zwischen den Komponenten. Es reproduziert die Phänotypen von zirkadianen Mutanten. Das Modell synchronisiert mit dem Licht/Dunkel-Rhythmus. Die positive Rückkopplung beeinflußt die Robustheit der Oszillationen gegenüber Parametervariationen nur gering. Dies erklärt den rhythmischen Phänotyp von Rev-erb alpha-/- Mäusen, die die positive Rückkopplung nicht besitzen. Die überraschende Wiederherstellung von zirkadianen Oszillationen in der Per2Brdm1/Cry2-/- Doppelmutante kann mit dem Modell erklärt werden. Die Wiederherstellung zirkadianer Oszillationen in der arhythmischen Per2Brdm1 Mutante durch zusätzliche Mutation von Rev-erb alpha-/- wird vorausgesagt. Durch das Einfügen von Rev-erb alpha in das Modell entsteht eine weitere Rückkopplung. Mit diesem neuen Modell koennen Phänotypen von Mutanten reproduziert werden. Zuletzt werden Modelle verschiedener molekularer Oszillatoren und allgemeine Modelle, die aus einer positiven oder negativen Rückkopplung unterschiedlicher Kettenlänge bestehen, bezüglich ihrer Robustheit bei Parametervariationen verglichen. Die strukturelle Anordnung und speziell die Art der Rückkopplung ist wichtig für die Robustheit der Modelle. Die weitere Untersuchung zirkadianer Eigenschaften mit diesen und anderen Modellen wird zum Verständnis der zugrundeliegenden Prinzipien des zirkadianen Oszillators beitragen. / In many organisms the circadian clock ticks with a period of approximately 24 hours, enabling the organisms to keep track of time without any environmental time cues. Many physiological and cellular processes underlie circadian regulation. The molecular clock is a network of intracellular feedback loops: The clock gene products directly or indirectly regulate their own transcription, which results in molecular oscillations. In this thesis, existing and new mathematical models of the circadian oscillator are used to investigate the meaning of structural features - in particular of the feedback loops - for fundamental circadian characteristics. In a simple model (Goodwin model) with one negative feedback loop, saturating kinetics in a degradation term, but not in a production term, support oscillations. A new model containing an additional positive feedback loop shows circadian oscillations with the correct phases between the clock components. The phenotype of several clock mutants can be reproduced. The model synchronizes with the light/dark cycle. Assuming restricted light-input (gating), its phase can be fixed to either light onset or light offset with varying day lengths. In this model, the positive feedback has only a minor influence on the robustness of the circadian oscillations towards parameter variations. This explains the rhythmic phenotype of Rev-erb alpha-/- mutant mice that lack a positive feedback. The model can also explain the unexpected regeneration of circadian oscillations in Per2Brdm1/ Cry2-/- double mutant mice. The regeneration of circadian oscillations in the arrhythmic Per2Brdm1 by additional mutation of Rev-erb alpha is predicted. By including Rev-erb alpha explicitly into the model, another negative feedback loop is added: This model reproduces the phenotypes of several clock mutants. Finally, models describing different molecular oscillators and general models with positive or negative feedback loops of varying chain length are compared with respect to their robustness towards parameter variation. The structural design and in particular the kind of feedback underlying the oscillator seems important for the robustness of the model. Further analysis of circadian features with these and other models will give insight into underlying principles of the circadian oscillator.

The effect of normothermic (36.2°C ± 0.6°C) cardiopulmonary bypass (CPB) on splanchnic blood flow (SBF), splanchnic oxygen transport (DO2 spl) and splanchnic oxygen consumption (VO2 spl), splanchnic lactate uptake and gastric mucosal pH (pHi) was studied in 12 male patients (ejection fraction 0.4) undergoing coronary artery bypass grafting. SBF was estimated by the constant-infusion indocyanine green (ICG) technique using a hepatic venous catheter. DO2spl, VO2spl and splanchnic lactate uptake were calculated using the Fick principle after the induction of anaesthesia, during aortic cross-clamping, after CPB, and 2 and 7 h after admission to the intensive care unit (ICU). SBF, DO2spl and VO2spl did not decrease during CPB but increased after ICU admission, whereas pHi decreased 7 h after ICU admission. Initial ICG extraction was 0.78, which decreased to 0.54 during aortic cross-clamping and remained low thereafter. During normothermic cardiopulmonary bypass there was no deterioration of global splanchnic oxygen supply. The increased arterial blood lactate concentrations were not associated with a decreased splanchnic lactate uptake and are not the result of a decreased gasrointestinal blood flow. Increased blood lactate concentrations and decreased pHi and ICG extraction fraction are consistent with a systemic inflammatory response to CPB.

Tiger nuts (Cyperus esculentus L) are recognized as a high potential, alternative source of food nutrients. However, there is limited scientific literature on the technological possibilities for developing value-added foods, such as fermented products from tiger nut milk. Therefore, strategies for producing and improving the properties of fermented tiger nut milk were investigated for generating lactose-free, nutritious yogurt-like products with acceptable sensory properties and a prolonged shelf life quality. A wet-milling procedure was standardized for extracting tiger nut milk from tiger nuts, and the effects of the extraction process on nutrient distribution, colour properties and colloidal stability of the milk were analyzed. Next, tiger nut milk was enriched with proteins and/or hydrocolloids and the impact of the additives on the physical properties of the milk were determined. Enriched tiger nut milk was fermented by using classical yogurt cultures and the obtained products were analyzed for the microbiological, physico-chemical and sensory characteristics. Additionally, effects of enriching tiger nut milk with microbial transglutaminase cross-linked proteins on the microbiological and physico-chemical properties were evaluated. Higher wet-milling intensity improved the nutrient composition, colloidal stability and colour of the milk. Enrichment of tiger nut milk with milk proteins and xanthan gum enhanced the viscosity and stability, and after fermentation, led to homogenous gel-like products with superior microbiological, physico-chemical and different sensory properties compared to the fermented plain tiger nut milk. Microbial transglutaminase cross-linked proteins improved the physical characteristics of the fermented product, especially during storage. This product would be relevant in many developing countries with high prevalence of lactose intolerance, limited access to nutritious food but show a high distribution of tiger nut vegetation. / Erdmandeln (Cyperus esculentus L) haben ein hohes Potential als alternative Quelle Lebensmittelinhaltsstoffen. Allerdings gibt es nur in begrenztem Ausmaß Literatur über technologische Möglichkeiten zur Entwicklung von Mehrwert-Lebensmitteln wie fermentierter Erdmandelmilch. Daher wurden Strategien zur Herstellung und Verbesserung der Eigenschaften von fermentierter Erdmandelmilch zur Erzeugung laktosefreier joghurtähnlicher Produkte mit akzeptablen sensorischen Eigenschaften untersucht. Für die Extraktion der Erdmandelmilch wurde ein Nassmahlverfahren standardisiert und der Einfluss des Verfahrens auf die Nährstoffverteilung, die Farbeigenschaften und die kolloidale Stabilität der Milch analysiert. Als nächstes wurde Erdmandelmilch mit Proteinen und/oder Hydrokolloiden angereichert, und der Einfluss der Additive auf die physikalischen Eigenschaften des Extrakts bestimmt. Angereicherte Erdmandelmilch wurde mit klassischen Joghurtkulturen fermentiert, und die mikrobiologischen, physikalisch-chemischen und sensorischen Eigenschaften der Produkte wurden untersucht. Zusätzlich wurden Effekte der Anreicherung von Erdmandelmilch mit enzymatisch vernetzten Proteinen auf die mikrobiologischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften bewertet. Eine höhere Nassmahlintensität verbesserte die Nährstoffzusammensetzung, die kolloidale Stabilität und die Farbe der Milch. Die Anreicherung erhöhte die Viskosität und Stabilität und führte nach der Fermentation zu homogenen gelartigen Produkten mit verbesserten mikrobiologischen, physikalisch-chemischen und sensorischen Eigenschaften im Vergleich zur fermentierten Erdmandelmilch. Mikrobielle Transglutaminase-vernetzte Proteine verbesserten die physikalischen Eigenschaften des fermentierten Produkts, insbesondere während der Lagerung. Dieses Produkt wäre in vielen Entwicklungsländern mit hoher Prävalenz von Laktoseintoleranz und begrenztem Zugang zu nahrhaften Lebensmitteln als Alternative von Interesse.

This work was written as a cumulative doctoral thesis based on reviewed publications. Climate projections are mainly based on the results of numeric simulations from global or regional climate models. Up to now processes between atmosphere and land surface are only rudimentarily known. This causes one of the major uncertainties in existing models. In order to reduce parameterisation uncertainties and to find a reasonable description of sub grid heterogeneities, the determination and evaluation of parameterisation schemes for modelling require as many datasets from different spatial scales as possible. This work contributes to this topic by implying different datasets from different platforms. Its objective was to analyse the spatial heterogeneity of land surface parameters and energy flux densities obtained from both satellite observations with different spatial and temporal resolutions and in-situ measurements. The investigations were carried out for two target areas in Germany. First, satellite data for the years 2002 and 2003 were analysed and validated from the LITFASS-area (Lindenberg Inhomogeneous Terrain - Fluxes between Atmosphere and Surface: a longterm Study). Second, the data from the experimental field sites of the FLUXNET cluster around Tharandt from the years 2006 and 2007 were used to determine the NDVI (Normalised Difference Vegetation Index for identifying vegetated areas and their "condition"). The core of the study was the determination of land surface characteristics and hence radiant and energy flux densities (net radiation, soil heat flux, sensible and latent heat flux) using the three optical satellite sensors ETM+ (Enhanced Thematic Mapper), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spektroradiometer) and AVHRR 3 (Advanced Very High Resolution Radiometer) with different spatial (30 m – 1 km) and temporal (1 day – 16 days) resolution. Different sensor characteristics and different data sets for land use classifications can both lead to deviations of the resultant energy fluxes between the sensors. Thus, sensor differences were quantified, sensor adaptation methods were implemented and a quality analysis for land use classifications was performed. The result is then a single parameterisation scheme that allows for the determination of the energy fluxes from all three different sensors. The main focus was the derivation of the latent heat flux (L.E) using the Penman-Monteith (P-M) approach. Satellite data provide measurements of spectral reflectance and surface temperatures. The P-M approach requires further surface parameters not offered by satellite data. These parameters include the NDVI, Leaf Area Index (LAI), wind speed, relative humidity, vegetation height and roughness length, for example. They were derived indirectly from the given satellite- or in-situ measurements. If no data were available so called default values from literature were taken. The quality of these parameters strongly influenced the exactness of the radiant- and energy fluxes. Sensitivity studies showed that NDVI is one of the most important parameters for determination of evaporation. In contrast it could be shown, that the parameters as vegetation height and measurement height have only minor influence on L.E, which justifies the use of default values for these parameters. Due to the key role of NDVI a field study was carried out investigating the spatial variability and sensitivity of NDVI above five different land use types (winter wheat, corn, grass, beech and spruce). Methods to determine this parameter not only from space (spectral), but also from in-situ tower measurements (broadband) and spectrometer data (spectral) were compared. The best agreement between the methods was found for winter wheat and grass measurements in 2006. For these land use types the results differed by less than 10 % and 15 %, respectively. Larger differences were obtained for the forest measurements. The correlation between the daily MODIS-NDVI data and the in-situ NDVI inferred from the spectrometer and the broadband measurements were r=0.67 and r=0.51, respectively. Subsequently, spatial variability of land surface parameters and fluxes were analysed. The several spatial resolutions of the satellite sensors can be used to describe subscale heterogeneity from one scale to the other and to study the effects of spatial averaging. Therefore land use dependent parameters and fluxes were investigated to find typical distribution patterns of land surface properties and energy fluxes. Implying the distribution patterns found here for albedo and NDVI from ETM+ data in models has high potential to calculate representative energy flux distributions on a coarser scale. The distribution patterns were expressed as probability density functions (PDFs). First results of applying PDFs of albedo, NDVI, relative humidity, and wind speed to the L.E computation are encouraging, and they show the high potential of this method. Summing up, the method of satellite based surface parameter- and energy flux determination has been shown to work reliably on different temporal and spatial scales. The data are useful for detailed analyses of spatial variability of a landscape and for the description of sub grid heterogeneity, as it is needed in model applications. Their usability as input parameters for modelling on different scales is the second important result of this work. The derived vegetation parameters, e.g. LAI and plant cover, possess realistic values and were used as model input for the Lokalmodell of the German Weather Service. This significantly improved the model results for L.E. Additionally, thermal parameter fields, e.g. surface temperature from ETM+ with 30 m spatial resolution, were used as input for SVAT-modelling (Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer scheme). Thus, more realistic L.E results were obtained, providing highly resolved areal information. / Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Klimaprognosen basieren im Allgemeinen auf den Ergebnissen numerischer Simulationen mit globalen oder regionalen Klimamodellen. Eine der entscheidenden Unsicherheiten bestehender Modelle liegt in dem noch unzureichenden Verständnis von Wechselwirkungsprozessen zwischen der Atmosphäre und Landoberflächen und dem daraus folgenden Fehlen entsprechender Parametrisierungen. Um das Problem einer unsicheren Modell-Parametrisierung aufzugreifen und zum Beispiel subskalige Heterogenität in einer Art und Weise zu beschreiben, dass sie für Modelle nutzbar wird, werden für die Bestimmung und Evaluierung von Modell-Parametrisierungsansätzen so viele Datensätze wie möglich benötigt. Die Arbeit trägt zu diesem Thema durch die Verwendung verschiedener Datensätze unterschiedlicher Plattformen bei. Ziel der Studie war es, aus Satellitendaten verschiedener räumlicher und zeitlicher Auflösung sowie aus in-situ Daten die räumliche Heterogenität von Landoberflächenparametern und Energieflussdichten zu bestimmen. Die Untersuchungen wurden für zwei Zielgebiete in Deutschland durchgeführt. Für das LITFASS-Gebiet (Lindenberg Inhomogeneous Terrain - Fluxes between Atmosphere and Surface: a longterm Study) wurden Satellitendaten der Jahre 2002 und 2003 untersucht und validiert. Zusätzlich wurde im Rahmen dieser Arbeit eine NDVI-Studie (Normalisierter Differenzen Vegetations Index: Maß zur Detektierung von Vegetationflächen, deren Vitalität und Dichte) auf den Testflächen des FLUXNET Clusters um Tharandt in den Jahren 2006 und 2007 realisiert. Die Grundlage der Arbeit bildete die Bestimmung von Landoberflächeneigenschaften und daraus resultierenden Energieflüssen, auf Basis dreier optischer Sensoren (ETM+ (Enhanced Thematic Mapper), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) und AVHRR 3 (Advanced Very High Resolution Radiometer)) mit unterschiedlichen räumlichen (30 m – 1 km) und zeitlichen (1 – 16 Tage) Auflösungen. Unterschiedliche Sensorcharakteristiken, sowie die Verwendung verschiedener, zum Teil ungenauer Datensätze zur Landnutzungsklassifikation führen zu Abweichungen in den Ergebnissen der einzelnen Sensoren. Durch die Quantifizierung der Sensorunterschiede, die Anpassung der Ergebnisse der Sensoren aneinander und eine Qualitätsanalyse von verschiedenen Landnutzungsklassifikationen, wurde eine Basis für eine vergleichbare Parametrisierung der Oberflächenparameter und damit auch für die daraus berechneten Energieflüsse geschaffen. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Bestimmung des latenten Wärmestromes (L.E) mit Hilfe des Penman-Monteith Ansatzes (P-M). Satellitendaten liefern Messwerte der spektralen Reflexion und der Oberflächentemperatur. Die P-M Gleichung erfordert weitere Oberflächenparameter wie zum Beispiel den NDVI, den Blattflächenindex (LAI), die Windgeschwindigkeit, die relative Luftfeuchte, die Vegetationshöhe oder die Rauhigkeitslänge, die jedoch aus den Satellitendaten nicht bestimmt werden können. Sie müssen indirekt aus den oben genannten Messgrößen der Satelliten oder aus in-situ Messungen abgeleitet werden. Stehen auch aus diesen Quellen keine Daten zur Verfügung, können sogenannte Standard- (Default-) Werte aus der Literatur verwendet werden. Die Qualität dieser Parameter hat einen großen Einfluss auf die Bestimmung der Strahlungs- und Energieflüsse. Sensitivitätsstudien im Rahmen der Arbeit zeigen die Bedeutung des NDVI als einen der wichtigsten Parameter in der Verdunstungsbestimmung nach P-M. Im Gegensatz dazu wurde deutlich, dass z. B. die Vegetationshöhe und die Messhöhe einen relativ kleinen Einfluss auf L.E haben, so dass für diese Parameter die Verwendung von Standardwerten gerechtfertigt ist. Aufgrund der Schlüsselrolle, welche der NDVI in der Bestimmung der Verdunstung einnimmt, wurden im Rahmen einer Feldstudie Untersuchungen des NDVI über fünf verschiedenen Landnutzungstypen (Winterweizen, Mais, Gras, Buche und Fichte) hinsichtlich seiner räumlichen Variabilität und Sensitivität, unternommen. Dabei wurden verschiedene Bestimmungsmethoden getestet, in welchen der NDVI nicht nur aus Satellitendaten (spektral), sondern auch aus in-situ Turmmessungen (breitbandig) und Spekrometermessungen (spektral) ermittelt wird. Die besten Übereinstimmungen der Ergebnisse wurden dabei für Winterweizen und Gras für das Jahr 2006 gefunden. Für diese Landnutzungstypen betrugen die Maximaldifferenzen aus den drei Methoden jeweils 10 beziehungsweise 15 %. Deutlichere Differenzen ließen sich für die Forstflächen verzeichnen. Die Korrelation zwischen Satelliten- und Spektrometermessung betrug r=0.67. Für Satelliten- und Turmmessungen ergab sich ein Wert von r=0.5. Basierend auf den beschriebenen Vorarbeiten wurde die räumliche Variabilität von Landoberflächenparametern und Flüssen untersucht. Die unterschiedlichen räumlichen Auflösungen der Satelliten können genutzt werden, um zum einen die subskalige Heterogenität zu beschreiben, aber auch, um den Effekt räumlicher Mittelungsverfahren zu testen. Dafür wurden Parameter und Energieflüsse in Abhängigkeit der Landnutzungsklasse untersucht, um typische Verteilungsmuster dieser Größen zu finden. Die Verwendung der Verteilungsmuster (in Form von Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen – PDFs), die für die Albedo und den NDVI aus ETM+ Daten gefunden wurden, bietet ein hohes Potential als Modellinput, um repräsentative PDFs der Energieflüsse auf gröberen Skalen zu erhalten. Die ersten Ergebnisse in der Verwendung der PDFs von Albedo, NDVI, relativer Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit für die Bestimmung von L.E waren sehr ermutigend und zeigten das hohe Potential der Methode. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Methode der Ableitung von Oberflächenparametern und Energieflüssen aus Satellitendaten zuverlässige Daten auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen liefert. Die Daten sind für eine detaillierte Analyse der räumlichen Variabilität der Landschaft und für die Beschreibung der subskaligen Heterogenität, wie sie oft in Modellanwendungen benötigt wird, geeignet. Ihre Nutzbarkeit als Inputparameter in Modellen auf verschiedenen Skalen ist das zweite wichtige Ergebnis der Arbeit. Aus Satellitendaten abgeleitete Vegetationsparameter wie der LAI oder die Pflanzenbedeckung liefern realistische Ergebnisse, die zum Beispiel als Modellinput in das Lokalmodell des Deutschen Wetterdienstes implementiert werden konnten und die Modellergebnisse von L.E signifikant verbessert haben. Aber auch thermale Parameter, wie beispielsweise die Oberflächentemperatur aus ETM+ Daten in 30 m Auflösung, wurden als Eingabeparameter eines Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer-Modells (SVAT) verwendet. Dadurch erhält man realistischere Ergebnisse für L.E, die hochaufgelöste Flächeninformationen bieten.

Hochfliegende Raumfahrt-, Atom- und Automatisierungsvisionen revitalisierten seit den 1950er Jahren die Popularisierung von Zukunftstechnik. Selbst die Psychiatrische Landesanstalt Hubertusburg blieb von diesen Zeitströmungen nicht unberührt: Karl Hans Janke (1909–1988) entwarf in den fast vier Jahrzehnten, die er in Wermsdorf wegen "chronisch paranoider Schizophrenie" verbrachte, tausende Fahr- und Flugzeuge, Raumschiffe und Triebwerke, Energiekonzepte und elektrische Geräte. Der begabte Zeichner und Konstrukteur bastelte zahlreiche Modelle und arbeitete an einer alternativen Entwicklungsgeschichte des Menschen, die er in seine Kosmologie einbettete. Dazu hielt er Vorträge und korrespondierte mit Betrieben und staatlichen Stellen.

This work was written as a cumulative doctoral thesis based on reviewed publications. Climate projections are mainly based on the results of numeric simulations from global or regional climate models. Up to now processes between atmosphere and land surface are only rudimentarily known. This causes one of the major uncertainties in existing models. In order to reduce parameterisation uncertainties and to find a reasonable description of sub grid heterogeneities, the determination and evaluation of parameterisation schemes for modelling require as many datasets from different spatial scales as possible. This work contributes to this topic by implying different datasets from different platforms. Its objective was to analyse the spatial heterogeneity of land surface parameters and energy flux densities obtained from both satellite observations with different spatial and temporal resolutions and in-situ measurements. The investigations were carried out for two target areas in Germany. First, satellite data for the years 2002 and 2003 were analysed and validated from the LITFASS-area (Lindenberg Inhomogeneous Terrain - Fluxes between Atmosphere and Surface: a longterm Study). Second, the data from the experimental field sites of the FLUXNET cluster around Tharandt from the years 2006 and 2007 were used to determine the NDVI (Normalised Difference Vegetation Index for identifying vegetated areas and their "condition"). The core of the study was the determination of land surface characteristics and hence radiant and energy flux densities (net radiation, soil heat flux, sensible and latent heat flux) using the three optical satellite sensors ETM+ (Enhanced Thematic Mapper), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spektroradiometer) and AVHRR 3 (Advanced Very High Resolution Radiometer) with different spatial (30 m – 1 km) and temporal (1 day – 16 days) resolution. Different sensor characteristics and different data sets for land use classifications can both lead to deviations of the resultant energy fluxes between the sensors. Thus, sensor differences were quantified, sensor adaptation methods were implemented and a quality analysis for land use classifications was performed. The result is then a single parameterisation scheme that allows for the determination of the energy fluxes from all three different sensors. The main focus was the derivation of the latent heat flux (L.E) using the Penman-Monteith (P-M) approach. Satellite data provide measurements of spectral reflectance and surface temperatures. The P-M approach requires further surface parameters not offered by satellite data. These parameters include the NDVI, Leaf Area Index (LAI), wind speed, relative humidity, vegetation height and roughness length, for example. They were derived indirectly from the given satellite- or in-situ measurements. If no data were available so called default values from literature were taken. The quality of these parameters strongly influenced the exactness of the radiant- and energy fluxes. Sensitivity studies showed that NDVI is one of the most important parameters for determination of evaporation. In contrast it could be shown, that the parameters as vegetation height and measurement height have only minor influence on L.E, which justifies the use of default values for these parameters. Due to the key role of NDVI a field study was carried out investigating the spatial variability and sensitivity of NDVI above five different land use types (winter wheat, corn, grass, beech and spruce). Methods to determine this parameter not only from space (spectral), but also from in-situ tower measurements (broadband) and spectrometer data (spectral) were compared. The best agreement between the methods was found for winter wheat and grass measurements in 2006. For these land use types the results differed by less than 10 % and 15 %, respectively. Larger differences were obtained for the forest measurements. The correlation between the daily MODIS-NDVI data and the in-situ NDVI inferred from the spectrometer and the broadband measurements were r=0.67 and r=0.51, respectively. Subsequently, spatial variability of land surface parameters and fluxes were analysed. The several spatial resolutions of the satellite sensors can be used to describe subscale heterogeneity from one scale to the other and to study the effects of spatial averaging. Therefore land use dependent parameters and fluxes were investigated to find typical distribution patterns of land surface properties and energy fluxes. Implying the distribution patterns found here for albedo and NDVI from ETM+ data in models has high potential to calculate representative energy flux distributions on a coarser scale. The distribution patterns were expressed as probability density functions (PDFs). First results of applying PDFs of albedo, NDVI, relative humidity, and wind speed to the L.E computation are encouraging, and they show the high potential of this method. Summing up, the method of satellite based surface parameter- and energy flux determination has been shown to work reliably on different temporal and spatial scales. The data are useful for detailed analyses of spatial variability of a landscape and for the description of sub grid heterogeneity, as it is needed in model applications. Their usability as input parameters for modelling on different scales is the second important result of this work. The derived vegetation parameters, e.g. LAI and plant cover, possess realistic values and were used as model input for the Lokalmodell of the German Weather Service. This significantly improved the model results for L.E. Additionally, thermal parameter fields, e.g. surface temperature from ETM+ with 30 m spatial resolution, were used as input for SVAT-modelling (Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer scheme). Thus, more realistic L.E results were obtained, providing highly resolved areal information. / Die vorliegende Arbeit wurde auf der Grundlage begutachteter Publikationen als kumulative Dissertation verfasst. Klimaprognosen basieren im Allgemeinen auf den Ergebnissen numerischer Simulationen mit globalen oder regionalen Klimamodellen. Eine der entscheidenden Unsicherheiten bestehender Modelle liegt in dem noch unzureichenden Verständnis von Wechselwirkungsprozessen zwischen der Atmosphäre und Landoberflächen und dem daraus folgenden Fehlen entsprechender Parametrisierungen. Um das Problem einer unsicheren Modell-Parametrisierung aufzugreifen und zum Beispiel subskalige Heterogenität in einer Art und Weise zu beschreiben, dass sie für Modelle nutzbar wird, werden für die Bestimmung und Evaluierung von Modell-Parametrisierungsansätzen so viele Datensätze wie möglich benötigt. Die Arbeit trägt zu diesem Thema durch die Verwendung verschiedener Datensätze unterschiedlicher Plattformen bei. Ziel der Studie war es, aus Satellitendaten verschiedener räumlicher und zeitlicher Auflösung sowie aus in-situ Daten die räumliche Heterogenität von Landoberflächenparametern und Energieflussdichten zu bestimmen. Die Untersuchungen wurden für zwei Zielgebiete in Deutschland durchgeführt. Für das LITFASS-Gebiet (Lindenberg Inhomogeneous Terrain - Fluxes between Atmosphere and Surface: a longterm Study) wurden Satellitendaten der Jahre 2002 und 2003 untersucht und validiert. Zusätzlich wurde im Rahmen dieser Arbeit eine NDVI-Studie (Normalisierter Differenzen Vegetations Index: Maß zur Detektierung von Vegetationflächen, deren Vitalität und Dichte) auf den Testflächen des FLUXNET Clusters um Tharandt in den Jahren 2006 und 2007 realisiert. Die Grundlage der Arbeit bildete die Bestimmung von Landoberflächeneigenschaften und daraus resultierenden Energieflüssen, auf Basis dreier optischer Sensoren (ETM+ (Enhanced Thematic Mapper), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) und AVHRR 3 (Advanced Very High Resolution Radiometer)) mit unterschiedlichen räumlichen (30 m – 1 km) und zeitlichen (1 – 16 Tage) Auflösungen. Unterschiedliche Sensorcharakteristiken, sowie die Verwendung verschiedener, zum Teil ungenauer Datensätze zur Landnutzungsklassifikation führen zu Abweichungen in den Ergebnissen der einzelnen Sensoren. Durch die Quantifizierung der Sensorunterschiede, die Anpassung der Ergebnisse der Sensoren aneinander und eine Qualitätsanalyse von verschiedenen Landnutzungsklassifikationen, wurde eine Basis für eine vergleichbare Parametrisierung der Oberflächenparameter und damit auch für die daraus berechneten Energieflüsse geschaffen. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Bestimmung des latenten Wärmestromes (L.E) mit Hilfe des Penman-Monteith Ansatzes (P-M). Satellitendaten liefern Messwerte der spektralen Reflexion und der Oberflächentemperatur. Die P-M Gleichung erfordert weitere Oberflächenparameter wie zum Beispiel den NDVI, den Blattflächenindex (LAI), die Windgeschwindigkeit, die relative Luftfeuchte, die Vegetationshöhe oder die Rauhigkeitslänge, die jedoch aus den Satellitendaten nicht bestimmt werden können. Sie müssen indirekt aus den oben genannten Messgrößen der Satelliten oder aus in-situ Messungen abgeleitet werden. Stehen auch aus diesen Quellen keine Daten zur Verfügung, können sogenannte Standard- (Default-) Werte aus der Literatur verwendet werden. Die Qualität dieser Parameter hat einen großen Einfluss auf die Bestimmung der Strahlungs- und Energieflüsse. Sensitivitätsstudien im Rahmen der Arbeit zeigen die Bedeutung des NDVI als einen der wichtigsten Parameter in der Verdunstungsbestimmung nach P-M. Im Gegensatz dazu wurde deutlich, dass z. B. die Vegetationshöhe und die Messhöhe einen relativ kleinen Einfluss auf L.E haben, so dass für diese Parameter die Verwendung von Standardwerten gerechtfertigt ist. Aufgrund der Schlüsselrolle, welche der NDVI in der Bestimmung der Verdunstung einnimmt, wurden im Rahmen einer Feldstudie Untersuchungen des NDVI über fünf verschiedenen Landnutzungstypen (Winterweizen, Mais, Gras, Buche und Fichte) hinsichtlich seiner räumlichen Variabilität und Sensitivität, unternommen. Dabei wurden verschiedene Bestimmungsmethoden getestet, in welchen der NDVI nicht nur aus Satellitendaten (spektral), sondern auch aus in-situ Turmmessungen (breitbandig) und Spekrometermessungen (spektral) ermittelt wird. Die besten Übereinstimmungen der Ergebnisse wurden dabei für Winterweizen und Gras für das Jahr 2006 gefunden. Für diese Landnutzungstypen betrugen die Maximaldifferenzen aus den drei Methoden jeweils 10 beziehungsweise 15 %. Deutlichere Differenzen ließen sich für die Forstflächen verzeichnen. Die Korrelation zwischen Satelliten- und Spektrometermessung betrug r=0.67. Für Satelliten- und Turmmessungen ergab sich ein Wert von r=0.5. Basierend auf den beschriebenen Vorarbeiten wurde die räumliche Variabilität von Landoberflächenparametern und Flüssen untersucht. Die unterschiedlichen räumlichen Auflösungen der Satelliten können genutzt werden, um zum einen die subskalige Heterogenität zu beschreiben, aber auch, um den Effekt räumlicher Mittelungsverfahren zu testen. Dafür wurden Parameter und Energieflüsse in Abhängigkeit der Landnutzungsklasse untersucht, um typische Verteilungsmuster dieser Größen zu finden. Die Verwendung der Verteilungsmuster (in Form von Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen – PDFs), die für die Albedo und den NDVI aus ETM+ Daten gefunden wurden, bietet ein hohes Potential als Modellinput, um repräsentative PDFs der Energieflüsse auf gröberen Skalen zu erhalten. Die ersten Ergebnisse in der Verwendung der PDFs von Albedo, NDVI, relativer Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit für die Bestimmung von L.E waren sehr ermutigend und zeigten das hohe Potential der Methode. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Methode der Ableitung von Oberflächenparametern und Energieflüssen aus Satellitendaten zuverlässige Daten auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen liefert. Die Daten sind für eine detaillierte Analyse der räumlichen Variabilität der Landschaft und für die Beschreibung der subskaligen Heterogenität, wie sie oft in Modellanwendungen benötigt wird, geeignet. Ihre Nutzbarkeit als Inputparameter in Modellen auf verschiedenen Skalen ist das zweite wichtige Ergebnis der Arbeit. Aus Satellitendaten abgeleitete Vegetationsparameter wie der LAI oder die Pflanzenbedeckung liefern realistische Ergebnisse, die zum Beispiel als Modellinput in das Lokalmodell des Deutschen Wetterdienstes implementiert werden konnten und die Modellergebnisse von L.E signifikant verbessert haben. Aber auch thermale Parameter, wie beispielsweise die Oberflächentemperatur aus ETM+ Daten in 30 m Auflösung, wurden als Eingabeparameter eines Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer-Modells (SVAT) verwendet. Dadurch erhält man realistischere Ergebnisse für L.E, die hochaufgelöste Flächeninformationen bieten.

Einen Einblick in die Genealogie der Hausfrau gewährt ein Ratgeber aus der Spätaufklärung, der sich als erste deutsche Ökonomik ausschließlich an Frauen richtet: Die Hausmutter in allen ihren Geschäfften von Christian Friedrich Germershausen, einem brandenburgischen Landgeistlichen. Das um 1780 veröffentlichte Werk umfasst fünf Bände à ca. 900 Seiten praktischen Wissens über das Führen eines Gutsbetriebes. Es befindet sich auf der Schnittstelle zwischen traditioneller Hausväterliteratur und der Haushaltsliteratur des 19. Jahrhunderts. Der Autor gehörte der Ökonomischen Aufklärung an, einer Bewegung, die sich für Agrarreformen einsetzte. Die historische Forschung hat bisher die Rolle von Frauen in der Ökonomischen Aufklärung vernachlässigt, Germershausens Hausmutter ist jedoch eine wichtige Figur in der Vermittlung dieses Wissens. Ebenso wichtig ist ihre Aufgabe, die soziale Hierarchie des Hauses herzustellen: Der eigene Stand wird mithilfe des Essens verortet. Bei Gastessen darf weder geprotzt werden, noch darf die Hausmutter zu geizig sein, während das Gesinde auf keinen Fall zu gutes Essen bekommen darf. Die geforderte Sparsamkeit wird so zu einer Gratwanderung und setzt schließlich nicht mehr nur beim Gesinde, sondern auch bei der Hausmutter selbst an. Die bürgerliche Ehefrau hat in der Folge im Laufe des 19. Jahrhunderts als Laie und unbezahlt immer mehr Aufgaben übernommen. Diese Entwicklung fängt mit dem spätaufklärerischen idealisierten Mutterbild an, das sich auch im letzten Band der Hausmutter finden lässt. In den ersten vier Bänden adressiert Germershausen seine Leserin als kompetente Betriebsleiterin. Dieser Tonfall ändert sich im letzten Band, in dem es um Schwangerschaft, Mutterschaft und die Erziehung der Töchter geht. Der Autor vollzieht hier einen Strategiewechsel in der Propagierung seines Hausmutterideals: vom gesellschaftlichen Druckmittel der Fremdbestimmung zur Selbstdisziplinierung und Affektbeherrschung durch schlechtes Gewissen. / In order to understand the concept of the housewife, I took a look at an advice book from the late Enlightenment, the first German household book that addressed exclusively women: Die Hausmutter in allen ihren Geschäfften (The Complete Guide to the activities of the Mistress of the Household) by Christian Friedrich Germershausen, a rural pastor. It was published around 1780, and consisted of five volumes à ca. 900 pages of practical knowledge about how to run a rural estate. It marks a unique position between traditional Hausväterliteratur and household literature from the 19th century. The author belonged to a movement that tried to introduce agricultural reforms. Historical research looking into this ‚Economic Enlightenment‘ has so far neglected the role of women in it. Germershausen, nevertheless, regards the Hausmutter as an important figure in the process of communicating and realizing this knowledge. Equally important is her task to establish the social order in the house: the status in feudal society is defined with the help of food. Having guests for dinner, she is supposed to find the right balance between decadence and parsimony. The servants mustn’t be served food the author regards as too good for them. Eventually, the requested thriftiness doesn’t only concern the servants, but also the Hausmutter herself. During the 19th century, the bourgeois housewife, layperson and unpaid, consequently takes over more and more tasks. This development started with motherhood being idealized in the late Enlightenment, apparent in the last volume of the Hausmutter. While Germershausen still addresses his reader as competent manager in the first four volumes, his tone changes in the last volume, as the subject turns to pregnancy, motherhood, and the upbringing of daughters. The author changes his strategy propagating his ideal of the Hausmutter: from societal pressure of heteronomy to self-discipline and control of affects by means of a guilty conscience.

Das Ziel: der Arbeit war die Überprüfung der Aussagekraft der MRA in time-of-flight-technique der Arteria caroits bei 1,0 Tesla im Vergleich zur intaarteriellen DSA und der Wertigkeit in der Einsatzfähigkeit in der klinischen Routine bei der Diagnostik von Carotisstenosen. 101 Patienten wurden zur Abklärung einer Stenose der Arteria carotis vergleichend mittels TOF-MRA und i.a. DSA der Arteriae carotis untersucht. Morphologische Veränderungen wurden für sämliche Gefässe erfasst, wobei die Stenosen der Arteriae carotis entsprechend den NASCET-Kriterien graduiert wurden (geringgrade, mittelgradige,hochgradige Stenose oder Verschluss).Die Ergebnisse wurden mit folgenden drei verschiedenen statistischen Tests ausgewertet: Kappa Test, gewichteter Kappa Test und Intraklassenkorrelationskoeffizient. Von den 84 in die Auswertung eingebezogenen Gefässen wurden 66 Stenosen in der DSA als geringgradig klassifiziert. In dieser Kategorie wurden 60 dieser Stenosen von der MRA korrekt als geringgradig klassifiziert. In der DSA wurden 60 Stenosen der Arteria carotis als mittelgradig klassifiziert. 29 dieser Stenosen wurden von der MRA korrekt als mittelgradig eingeschätzt. 21 Stenosen wurden von der DSA als hochgradig klassifiziert. 20 dieser Stenosen wurden von der MRA korrekt als hochgradige Stenosen eingeschätzt. Die 16 kompletten Gefäsverschlüsse wurden alle von der MRA detektiert. Der Kappa Test ergab eine starke Korrelation der Ergebnisse. Insgesamt zeigte sich eine gute Überstimmung zwischen MRA und DSA. Aber gerade im Bereich der mittelgradigen Stenosen neigte die MRA dazu den Stenosegrad zu überschätzen. Das Ziel der Gefässdiagnostik ist eine präzise und reproduzierbare Bestimmung des Stenosegrades. Die Magnetresonanzangiographie kann als eine akkurate und zuverlässige Methode zur Bestimmung von Carotisstenosen angesehen werden / The purpose was to evaluate the efficiacy of the time-of-flight MRA of the carotid artery with a 1.0 Tesla system in comparison to intraarterial digital subtraction angiography for the assessment of carotid artery disease. 101 patients with suspected stenosis of the carotid artery were examined with a 1.0 Tesla scanner in time-of-flight-technique and with the selective i.a. DSA in parallel. Morphological pathologies were registered for all arteries, stenosis of the internal carotid artery of both examinations were blindly graded by applying the NASCET criteria (mild, moderately, severely or occluded). Three different assessment methods were conducted for the MRA data. Kappa, weighted kappa, intraclass correlation were calculated for MRA results compared to DSA. Of the 84 common carotid bifurcation, 66 were classified as mild stenosis by DSA. In this category, MRA correctly identified 60 of these as mild stenosis. Among 60 common carotid artery bifurcation graded as moderate by DSA, 29 were correctly graded as moderate by MRA. Among 21 common carotid artery bifurcation graded as severe by DSA, 20 of these were correctly graded by the MRA. There were 16 complete occlusions which were all correctly graded by MRA. A good kappa value was calculated for the data. In general the MRA were considered to find a good agreement with the DSA, but tended to overestimate stenosis, especially in the range of moderate stenosis. The aim of diagnosis is exact grading of carotid stenosis. MRA with its high agreement with DSA can be regarded as an accurate screening method of the common carotid bifurcation.