Ziel dieser Arbeit war es, unter Feldbedingungen zu untersuchen, ob eine einmalige Applikation von Dexamethason-21-isonicotinat, von Menbuton sowie eine kombinierte Anwendung beider Medikamente im frühen postpartalen Zeitraum bei Milchkühen eine stoffwechselstabilisierende Wirkung und einen Einfluss auf die Gesundheit, Fruchtbarkeit und Milchleistung haben.

Steigende Milchleistung geht bei Milchkühen mit immer stärkeren Stoffwechselbelastungen einher. Stoffwechselstörungen und damit gekoppelte Erkrankungen konzentrieren sich be-sonders auf den Zeitraum der Frühlaktation. Prophylaktischen Maßnahmen kommen deshalb erhebliche Bedeutungen im Sinne der Wirtschaftlichkeit und des Tierschutzes zu. Zielstellung vorliegender Untersuchung war vorwiegend die Fragestellung, ob sich Erkran-kungen post partum (p.p.) bereits in der Trockenstehperiode bzw. vor deren klinischer Mani-festation durch Stoffwechseluntersuchungen erkennen lassen. Zur Beantwortung dieser Frage wurden während eines Jahres bei insgesamt 969 SB-Kühen sowie -Färsen einer MVA mit einer durchschnittlichen Milchjahresleistung von 8950 kg sono-graphisch die Rückenfettdicke (RFD) am 56. d, 28. d, 10. d ante partum (a.p.) sowie am 3. d, 28. d, 56. d, 120. d p.p. gemessen. Für die Stoffwechselbeurteilung wurden Blutproben am 28. d und 10. d a.p. sowie am 3. d und 28. d p.p. entnommen und darin die Gesamtleuko-zytenzahl, Parameter des Energie- und Fettstoffwechsels (BHB, FFS, Glucose, Insulin, Bili-rubin, Cholesterol, Lactat), des Proteinstoffwechsels (Gesamtprotein, Albumin, Harnstoff, Creatinin), der Leberfunktion (GLDH, GGT, AST), des Mineralstoffwechsels (Na, K, Cl, Ca, Pi, Fe, Mg), die Enzymaktivitäten der CK und AP sowie die Konzentration der endokrinen Parameter Östradiol und IGF-1 analysiert. Die am 10. d a.p. sowie am 28. d p.p. entnom-menen Harnproben dienten der pH-Wert Messung und der Bestimmung der Netto-Säuren-Basen-Ausscheidung (NSBA). Für die statistische Bearbeitung wurden folgende Gruppen (n) gebildet: Mastitis (25), Dislocatio abomasi (25), Gebärparese (25), Klauenerkrankung (25), Endometritis/Lochio-metra (25), Retentio secundinarum (25), Ovarialzysten (25), Tot- (25) und Schwergeburten (25), Frühgeburten (12), Zwillingsträchtigkeiten (25) sowie gesunde Tiere (25). Für die Auswahl der gesunden Gruppe wurden folgende Kriterien postuliert: keine klinische Erkrankung bis 4 Monate p.p., RFD 27 mm, Leukozytenzahl zu allen Entnahmezeitpunkten <10 G/l. Die gesunden Kühe wiesen 28 d p.p. repräsentativ für den Gesamtbestand eine starke Ab-nahme der RFD und erhöhte BHB-Konzentrationen (x̃=0,75 mmol/l) auf. Der Dislocatio abomasi gingen am 3. d p.p. im Vergleich zu allen Gruppen die höchsten (p≤0,05) FFS-Medianwerte (>1200 mol/l) sowie erhöhte (p≤0,05) BHB- und Bilirubin-Kon-zentrationen voraus. 28 d p.p. bestanden weiterhin erhöhte BHB- und FFS-Konzentrationen sowie erhöhte (p≤0,05) GLDH-, AST- und CK-Aktivitäten. Die RFD nahm p.p. überdurch-schnittlich ab. Kühe mit späterer Gebärparese hatten während der Trockenstehperiode er-niedrigte AP-Aktivitäten (p≤0,001) sowie erniedrigte Bilirubinkonzentrationen. Bei Kühen der Gruppen Endometritis/Lochiometra und Retentio secundinarum gingen a.p. gesteigerte FFS-BHB- und Glucose- (p≤0,05) Konzentrationen voraus. Am 3. d p.p. dominierten in beiden Gruppen signifikant veränderte FFS-, Bilirubin- und Ca- sowie Glucose-, Cholesterol und Pi-Konzentrationen außerhalb der Referenzwerte. Bei Tieren mit Retentio secundinarum blieben die FFS-Konzentrationen bis zum 28. d p.p. gesteigert (p≤0,05). Kühe mit späteren Ovarialzysten hatten 28 d a.p. erhöhte BHB-, Glucose- und Fe-Konzentrationen sowie CK-Aktivitäten, 10 d a.p. erhöhte CK- und erniedrigte IGF-1-Konzentrationen (p≤0,05). Am 3 d p.p. bestanden stärker veränderte Bilirubin-, Ca- sowie bis 28 d p.p. anhaltend erhöhte FFS- und BHB-Konzentrationen (p≤0,05). Die Gruppen Tot- und Schwergeburten zeigten während der Trockenstehperiode erhöhte Glucose- (p≤0,05) und FFS-Konzentrationen sowie gesteigerte CK-Aktivitäten. Zwillingstragende Kühe hatten a.p. gesteigerte FFS-Konzen-trationen (p≤0,05), am 3. d p.p. Leukopenie, gesteigerte FFS-, BHB-, Glucose- und Bilirubin- sowie verminderte Cholesterol- und Ca-Konzentrationen (p≤0,05) sowie bis 28 d p.p. anhaltend BHB-, AST- und CK-Abweichungen. Bei den Parametern des Proteinstoffwechsels und der Leberfunktion waren zu den kontrol-lierten Zeitpunkten in der Trockenstehphase keine Abweichungen zwischen gesunden und kranken Rindern statistisch zu sichern. Diese besitzen somit kein frühdiagnostisches Poten-tial in Hinblick auf das Risiko des Auftretens späterer Erkrankungen und erwiesen sich auch in der Frühlaktation als stabil. Die teilweise deutlichen Energiestoffwechselstörungen führten nicht zwangsläufig zu gesicherten Abweichungen von Leberfunktionsparametern. Es ist zu schlussfolgern, dass die meisten Erkrankungsgruppen schon a.p. durch Stoffwech-selstörungen auffallen, besonders durch signifikant gesteigerte FFS- und Glucose-Konzen-trationen. Am 3. d p.p. kommen hauptsächlich erhöhte BHB-, Bilirubin-Konzentrationen, CK- Aktivitäten und verminderte Ca- sowie Cholesterolkonzentrationen hinzu. Dies gilt beson-ders für Kühe mit Dislocatio abomasi. Fruchtbarkeitsstörungen kündigen sich bei Kühen mit späteren Ovarialzysten bereits 28 bzw. 10 d a.p. durch signifikant (p≤0,05) erniedrigte IGF1-Konzentrationen an. Kühe mit Gebärparese fallen schon in der Trockenstehperiode durch stark erniedrigte AP-Aktivitäten (x̃<45 U/l) auf. Somit lassen sich die genannten postpartalen Erkrankungen bereits a.p. selektiv subklinisch nachweisen. Diese Erkenntnis kann als Grundlage für einen Screening zur Früherkennung von Krankheitsdispositionen genutzt werden.

Ziel dieser Arbeit war es, unter Feldbedingungen zu untersuchen, ob eine einmalige Applikation von Dexamethason-21-isonicotinat, von Menbuton sowie eine kombinierte Anwendung beider Medikamente im frühen postpartalen Zeitraum bei Milchkühen eine stoffwechselstabilisierende Wirkung und einen Einfluss auf die Gesundheit, Fruchtbarkeit und Milchleistung haben.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, in Hinsicht auf Folgereaktion das Verhalten der auf der Basis der mathematischen Bilanzgleichungen abgeleiteten Modelle der verschiedenen Reaktortypen systematisch zu untersuchen. Dabei können die bei betrachteten Reaktoren zu berücksichtigenden Einflussgrößen folgendermaßen charakterisiert werden: Bezüglich der thermischen Betrachtungsweise im Rohrreaktor werden die isotherme, adiabate und polytrope Reaktionsführung vorausgesetzt. Bei der Betrachtung des Geschwindigkeitsfelds im Strömungsreaktor werden laminare Strömung und Pfropfenströmung ausgewählt. Zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante kommt neben dem Arrhenius-Ansatz auch ein von Temperatur linear abhängiger Geschwindigkeitskonstantenansatz zur Anwendung. Variiert werden Reaktionssystem, Geometrie und Betriebsbedingungen. Da hinsichtlich einer Folgereaktion in der Literatur bereits Modelle für die nichtisothermen Rohrreaktoren, die meist numerischen zu lösen sind, existieren, sollte vor allem die Frage geklärt werden, ob mit neuen analytischen Modellen weitere sinnvolle Zugänge möglich sind. Um die Güte mathematischer Modelle hinsichtlich der Wiedergabe experimenteller Werte beurteilen zu können, soll zunächst eine diesbezügliche Validierung mitbetrachtet werden. Außerdem lassen sich so auch die verwendeten numerischen Methoden basierend auf dem kommerziellen Berechnungsprogramm MATLAB testen. Danach werden die besprochenen Modelle unter Berücksichtigung der oben vorgegeben Prozessvariablen ausgewertet, wobei es sich im Wesentlichen um die optimale Reaktorlänge und die maximal erzielbare Konzentration der Reaktionskomponente B beim Ablauf einer Folgereaktion in einem Strömungsreaktor handelt. Anschließend werden die Relationen zwischen den auf idealen Betriebszuständen basierenden einfachen Modellen und den für realen Reaktortypen abgeleiteten komplizierten Modellen ermittelt. Da es oft schwierig ist, sich an ideale Betriebsbedingungen in der Technik anzunähern, dienen die in dieser Arbeit basierend auf sowohl analytischen als auch numerischen Lösungen untersuchten realeren Prozesse dazu, die Auslegung eines chemischen Reaktors zu unterstützen. Dabei sind die wichtigen Betriebsparameter zu identifizieren und das Betriebsregime zu optimieren.

The present work was written as a cumulative dissertation based on peer-reviewed papers and is completed by yet unpublished results. The overall objective was to get a deeper insight into the role of the advective fluxes of sensible heat and latent heat in relation to the energy balance and its imbalance at the earth’s surface (typically the sum of the turbulent fluxes sensible and latent heat does not match the available energy). Data from two advection experiments at four coniferous sites across Europe served as the basis for the analysis. One was the advection experiment MORE II which took place in Tharandt (Germany) and the other advection experiment ADVEX was conducted at three different sites (Ritten/Renon, Italy; Wetzstein, Germany; Norunda, Sweden). An inspection of the available energy (AE) that is redistributed to the atmosphere by the sensible heat flux (H) and latent heat flux (LE) showed that the uncertainty of the available energy itself cannot explain the lack of energy balance closure for these four sites. The mean absolute uncertainty of the available energy was largest during midday and ranged from 41 W m-2 to 52 W m-2 (approx. 12 % of AE). During nighttime, the mean absolute uncertainty was smaller (20 W m-2 – 30 W m-2) but the relative uncertainty was much larger as AE itself is small. Among the investigated storage terms the heat storage change of the biomass was most important. The energy balance closure was improved for all investigated sites when storage terms were included. In principle, storage terms should not be neglected in energy balance studies. An investigation of the budget of sensible heat, not only including the vertical advection and the horizontal advection but also the horizontal turbulent flux divergence, was undertaken for the coniferous site at Tharandt. Inclusion of these fluxes resulted in an enlarged mean daily amplitude and suggests an improvement of the energy balance closure, at least during nighttime. The commonly determined budget (vertical turbulent flux plus storage change) was reduced by about 30 % when advective fluxes were included. Results suggest that the horizontal turbulent flux divergence is of minor importance but further studies are needed for an overall evaluation. First results for the inclusion of the advective fluxes of both sensible heat and latent heat indicate that the lack of energy balance closure is partly reduced but the imbalance still exists. Advective fluxes of sensible heat were also compared to advective fluxes of CO2. It became apparent that the advective fluxes of sensible heat and CO2 are, on average, of opposite sign during nighttime and both share large scatter. Both budgets (sensible heat and CO2) were considerably changed (although differently for different sites) when advective fluxes were included. Results further suggest that advective fluxes of H can be taken as an indicator concerning the presence and sign of advection of CO2. This points towards a coincident non-turbulent transport of heat and CO2. However, all investigated advective fluxes are site-specific. They are characterised by a large uncertainty due to uncertainties in the mean vertical velocity (vertical advection) and in the horizontal differences in scalar magnitude (horizontal advection). Obviously, they are influenced by the limitations of the experimental set-up (spatial resolution) and the local characteristics of the individual measurements. An overall evaluation of advective fluxes with respect to their representativeness and magnitude requires further studies / Die vorliegende Arbeit wurde als kumulative Dissertation verfasst, die auf begutachteten Publikationen beruht. Sie wird um bisher nicht veröffentlichte Daten zur Advektion latenter Wärme ergänzt. Ziel war es, vor allem die Rolle der advektiven Flüsse von sensibler und latenter Wärme in Bezug auf die Energiebilanz und das Problem der Energiebilanzschließung an der Erdoberfläche näher zu untersuchen. Unter der Energiebilanzschließungslücke wird im Allgemeinen das Phänomen verstanden, dass die Summe der gemessenen turbulenten Flüsse von sensibler und latenter Wärme zumeist nicht der gemessenen verfügbaren Energie entspricht. Als Datengrundlage für die Arbeiten dienten hierzu die Datensätze von zwei Advektionsexperimenten, die an vier verschiedenen Nadelwaldstandorten in Europa stattfanden. Das erste dieser Advektionsexperimente MORE II fand an der Ankerstation Tharandt (Deutschland) statt und das zweite (ADVEX) wurde an drei verschiedenen Standorten durchgeführt (Ritten/Renon, Italien; Wetzstein, Deutschland; Norunda, Schweden). Eine Untersuchung der verfügbaren Energie (AE), die über den sensiblen Wärmestrom (H) und den latenten Wärmestrom (LE) wieder an die Atmosphäre abgegeben wird, zeigte, dass die in der Bestimmung der verfügbaren Energie liegende Unsicherheit das Problem der Energiebilanzschließungslücke nicht ausreichend erklärt. Die mittlere absolute Unsicherheit der verfügbaren Energie war dabei mittags am größten (41 W m-2 – 52 W m-2; ca. 12 % der verfügbaren Energie). Nachts war diese kleiner (20 W m-2 – 30 W m-2). Jedoch waren dann die relativen Unsicherheiten deutlich größer, da die verfügbare Energie nachts klein ist. Von den betrachteten Speichertermen der Energiebilanz erwies sich die Speicheränderung von Wärme in der Biomasse als am wichtigsten. Für die vier untersuchten Standorte verbesserte sich die Energiebilanzschließung, wenn die Speicherterme mit einbezogen wurden. Grundsätzlich sollten alle Speicherterme bei der Bestimmung der Energiebilanz mit beachtet werden. Für den Nadelwaldstandort Tharandt wurde die Bilanz der sensiblen Wärme unter Beachtung der advektiven Flüsse und der horizontalen turbulenten Flussdivergenz erstellt. Die Einbeziehung der advektiven Flüsse und der horizontalen turbulenten Flussdivergenz führte zu einer Vergrößerung der Amplitude im mittleren Tagesgang und deutet auf eine Verbesserung der Energiebilanzschließung zumindest nachts hin. Im herkömmlichen Sinne wird die Bilanz für Energie oder Massenflüsse als Summe aus vertikalem turbulenten Fluss und Speicheränderung bestimmt. Die Gesamtsumme dieser Bilanz wurde um 30 % reduziert, wenn die advektiven Flüsse mit einbezogen wurden. Hinsichtlich der horizontalen turbulenten Flussdivergenz kann man noch keine abschließende Einschätzung geben. Die vorliegenden Ergebnisse deuten einen vernachlässigbaren Anteil an der Gesamtbilanz für diesen Term an. Erste Ergebnisse für die Bestimmung der Energiebilanz von Nadelwäldern unter Beachtung der advektiven Flüsse von sensibler und latenter Wärme zeigen eine teilweise Reduzierung der Energiebilanzschließungslücke, jedoch keine vollständige Schließung der Energiebilanz. Weiterhin wurden die advektiven Flüsse sensibler Wärme mit denen von CO2 verglichen. Die Bilanzen für den CO2-Fluss als auch für den Fluss sensibler Wärme änderten sich deutlich unter Einbeziehung der advektiven Flüsse, wenn auch unterschiedlich für verschiedene Standorte. Besonders nachts sind die advektiven Flüsse von sensibler Wärme und CO2 im Mittel durch gegensätzliche Vorzeichen gekennzeichnet. Diese Beziehung eröffnet die Möglichkeit, advektive Flüsse von CO2 auf der Basis von advektiven Flüssen sensibler Wärme hinsichtlich ihres Vorhandenseins und ihrer Richtung abzuschätzen. Dies deutet auf einen gleichzeitigen nicht-turbulenten Transport von Wärme und CO2 hin. Generell ist festzustellen, dass alle untersuchten advektiven Flüsse spezifisch für den jeweiligen Standort und durch eine große Unsicherheit gekennzeichnet sind. Diese ergibt sich zum einen aus der mittleren vertikalen Geschwindigkeit (vertikale Advektion) und zum anderen aus den horizontalen Differenzen (horizontale Advektion) der jeweiligen skalaren Größen. Die betrachteten advektiven Flüsse werden offensichtlich durch Einschränkungen, die sich aus dem experimentellen Aufbau ergeben (z.B. begrenzte räumliche Auflösung), in ähnlicher Weise beeinflusst. Eine abschließende Beurteilung der advektiven Flüsse hinsichtlich ihres Anteils an der Gesamtbilanz und ihrer Repräsentativität erfordert weitere Studien.

The present work was written as a cumulative dissertation based on peer-reviewed papers and is completed by yet unpublished results. The overall objective was to get a deeper insight into the role of the advective fluxes of sensible heat and latent heat in relation to the energy balance and its imbalance at the earth’s surface (typically the sum of the turbulent fluxes sensible and latent heat does not match the available energy). Data from two advection experiments at four coniferous sites across Europe served as the basis for the analysis. One was the advection experiment MORE II which took place in Tharandt (Germany) and the other advection experiment ADVEX was conducted at three different sites (Ritten/Renon, Italy; Wetzstein, Germany; Norunda, Sweden). An inspection of the available energy (AE) that is redistributed to the atmosphere by the sensible heat flux (H) and latent heat flux (LE) showed that the uncertainty of the available energy itself cannot explain the lack of energy balance closure for these four sites. The mean absolute uncertainty of the available energy was largest during midday and ranged from 41 W m-2 to 52 W m-2 (approx. 12 % of AE). During nighttime, the mean absolute uncertainty was smaller (20 W m-2 – 30 W m-2) but the relative uncertainty was much larger as AE itself is small. Among the investigated storage terms the heat storage change of the biomass was most important. The energy balance closure was improved for all investigated sites when storage terms were included. In principle, storage terms should not be neglected in energy balance studies. An investigation of the budget of sensible heat, not only including the vertical advection and the horizontal advection but also the horizontal turbulent flux divergence, was undertaken for the coniferous site at Tharandt. Inclusion of these fluxes resulted in an enlarged mean daily amplitude and suggests an improvement of the energy balance closure, at least during nighttime. The commonly determined budget (vertical turbulent flux plus storage change) was reduced by about 30 % when advective fluxes were included. Results suggest that the horizontal turbulent flux divergence is of minor importance but further studies are needed for an overall evaluation. First results for the inclusion of the advective fluxes of both sensible heat and latent heat indicate that the lack of energy balance closure is partly reduced but the imbalance still exists. Advective fluxes of sensible heat were also compared to advective fluxes of CO2. It became apparent that the advective fluxes of sensible heat and CO2 are, on average, of opposite sign during nighttime and both share large scatter. Both budgets (sensible heat and CO2) were considerably changed (although differently for different sites) when advective fluxes were included. Results further suggest that advective fluxes of H can be taken as an indicator concerning the presence and sign of advection of CO2. This points towards a coincident non-turbulent transport of heat and CO2. However, all investigated advective fluxes are site-specific. They are characterised by a large uncertainty due to uncertainties in the mean vertical velocity (vertical advection) and in the horizontal differences in scalar magnitude (horizontal advection). Obviously, they are influenced by the limitations of the experimental set-up (spatial resolution) and the local characteristics of the individual measurements. An overall evaluation of advective fluxes with respect to their representativeness and magnitude requires further studies / Die vorliegende Arbeit wurde als kumulative Dissertation verfasst, die auf begutachteten Publikationen beruht. Sie wird um bisher nicht veröffentlichte Daten zur Advektion latenter Wärme ergänzt. Ziel war es, vor allem die Rolle der advektiven Flüsse von sensibler und latenter Wärme in Bezug auf die Energiebilanz und das Problem der Energiebilanzschließung an der Erdoberfläche näher zu untersuchen. Unter der Energiebilanzschließungslücke wird im Allgemeinen das Phänomen verstanden, dass die Summe der gemessenen turbulenten Flüsse von sensibler und latenter Wärme zumeist nicht der gemessenen verfügbaren Energie entspricht. Als Datengrundlage für die Arbeiten dienten hierzu die Datensätze von zwei Advektionsexperimenten, die an vier verschiedenen Nadelwaldstandorten in Europa stattfanden. Das erste dieser Advektionsexperimente MORE II fand an der Ankerstation Tharandt (Deutschland) statt und das zweite (ADVEX) wurde an drei verschiedenen Standorten durchgeführt (Ritten/Renon, Italien; Wetzstein, Deutschland; Norunda, Schweden). Eine Untersuchung der verfügbaren Energie (AE), die über den sensiblen Wärmestrom (H) und den latenten Wärmestrom (LE) wieder an die Atmosphäre abgegeben wird, zeigte, dass die in der Bestimmung der verfügbaren Energie liegende Unsicherheit das Problem der Energiebilanzschließungslücke nicht ausreichend erklärt. Die mittlere absolute Unsicherheit der verfügbaren Energie war dabei mittags am größten (41 W m-2 – 52 W m-2; ca. 12 % der verfügbaren Energie). Nachts war diese kleiner (20 W m-2 – 30 W m-2). Jedoch waren dann die relativen Unsicherheiten deutlich größer, da die verfügbare Energie nachts klein ist. Von den betrachteten Speichertermen der Energiebilanz erwies sich die Speicheränderung von Wärme in der Biomasse als am wichtigsten. Für die vier untersuchten Standorte verbesserte sich die Energiebilanzschließung, wenn die Speicherterme mit einbezogen wurden. Grundsätzlich sollten alle Speicherterme bei der Bestimmung der Energiebilanz mit beachtet werden. Für den Nadelwaldstandort Tharandt wurde die Bilanz der sensiblen Wärme unter Beachtung der advektiven Flüsse und der horizontalen turbulenten Flussdivergenz erstellt. Die Einbeziehung der advektiven Flüsse und der horizontalen turbulenten Flussdivergenz führte zu einer Vergrößerung der Amplitude im mittleren Tagesgang und deutet auf eine Verbesserung der Energiebilanzschließung zumindest nachts hin. Im herkömmlichen Sinne wird die Bilanz für Energie oder Massenflüsse als Summe aus vertikalem turbulenten Fluss und Speicheränderung bestimmt. Die Gesamtsumme dieser Bilanz wurde um 30 % reduziert, wenn die advektiven Flüsse mit einbezogen wurden. Hinsichtlich der horizontalen turbulenten Flussdivergenz kann man noch keine abschließende Einschätzung geben. Die vorliegenden Ergebnisse deuten einen vernachlässigbaren Anteil an der Gesamtbilanz für diesen Term an. Erste Ergebnisse für die Bestimmung der Energiebilanz von Nadelwäldern unter Beachtung der advektiven Flüsse von sensibler und latenter Wärme zeigen eine teilweise Reduzierung der Energiebilanzschließungslücke, jedoch keine vollständige Schließung der Energiebilanz. Weiterhin wurden die advektiven Flüsse sensibler Wärme mit denen von CO2 verglichen. Die Bilanzen für den CO2-Fluss als auch für den Fluss sensibler Wärme änderten sich deutlich unter Einbeziehung der advektiven Flüsse, wenn auch unterschiedlich für verschiedene Standorte. Besonders nachts sind die advektiven Flüsse von sensibler Wärme und CO2 im Mittel durch gegensätzliche Vorzeichen gekennzeichnet. Diese Beziehung eröffnet die Möglichkeit, advektive Flüsse von CO2 auf der Basis von advektiven Flüssen sensibler Wärme hinsichtlich ihres Vorhandenseins und ihrer Richtung abzuschätzen. Dies deutet auf einen gleichzeitigen nicht-turbulenten Transport von Wärme und CO2 hin. Generell ist festzustellen, dass alle untersuchten advektiven Flüsse spezifisch für den jeweiligen Standort und durch eine große Unsicherheit gekennzeichnet sind. Diese ergibt sich zum einen aus der mittleren vertikalen Geschwindigkeit (vertikale Advektion) und zum anderen aus den horizontalen Differenzen (horizontale Advektion) der jeweiligen skalaren Größen. Die betrachteten advektiven Flüsse werden offensichtlich durch Einschränkungen, die sich aus dem experimentellen Aufbau ergeben (z.B. begrenzte räumliche Auflösung), in ähnlicher Weise beeinflusst. Eine abschließende Beurteilung der advektiven Flüsse hinsichtlich ihres Anteils an der Gesamtbilanz und ihrer Repräsentativität erfordert weitere Studien.

Die subklinische Klauenrehe ist eine weltweit vorkommende, multifaktorielle und bei Rindern vor allem nach der Abkalbung gehäuft auftretende Erkrankung. Als prädisponierender Faktor für weitere, z. T. sehr schmerzhafte Klauenerkrankungen wie Sohlengeschwüre oder White-Line-Disease besitzt sie nicht nur eine hohe tierschutzrelevante, sondern auch eine große wirtschaftliche Bedeutung. Die Ätiologie und Pathogenese der Klauenrehe sind bis heute nicht hinreichend geklärt. In neuerer Zeit konzentrieren sich die Forschungen auf den peripartalen Zeitraum und den damit verbundenen metabolischen und hormonellen Einflüssen auf das Klauengewebe. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine erhöhte Fettmobilisation bei Kühen in der negativen Energiebilanz nach der Abkalbung sowie eine verstärkte Lipolyse bei antepartal verfetteten Kühen zur Entstehung der subklinischen Klauenrehe beitragen. Gleichzeitig soll die Frage beantwortet werden, welche Rolle die postpartale Insulinresistenz und die dadurch verminderte Glucoseaufnahme ins periphere Gewebe bei der Ausbildung der subklinischen Klauenrehe spielen. Außerdem soll untersucht werden, inwiefern sich systemische Einflüsse auf die verstärkte Ausbildung der Sohlenhämorrhagien nach der Abkalbung nachweisen lassen und ob diese anhand ausgewählter Blutparameter vorhersehbar sind. Für die Untersuchung wurden 30 primi- und 44 multipare Milchkühe aus drei Betrieben mit Laufstallhaltung ausgewählt. Die Sohlenflächen aller acht Hauptklauen eines Tieres wurden nach funktionellem Klauenschnitt 1 Woche und 8 Wochen p.p. fotografiert, in fünf Zonen eingeteilt und anhand Anzahl, Größe und Schweregrad der sichtbaren Läsionen beurteilt. Zur weiteren Differenzierung wurden verschiedene Klauenscores gebildet. 2 - 3 Wochen vor der Abkalbung sowie 1 Woche, 4 und 8 Wochen p.p. wurden Blutproben entnommen und die Konzentrationen der Freien Fettsäuren (FFS), ß-Hydroxy-Butyrat (BHB), Glucose, Insulin und Haptoglobin bestimmt. Die IGF-1-Konzentration wurde zur weiteren Einschätzung der Energiebilanz bzw. Energieaufnahme und der Körperkondition gemessen. Die Insulinresistenz wurde anhand basaler Insulin- und Glucose-Konzentrationen bestimmt. Des Weiteren wurde vor und nach der Abkalbungdie Rückenfettdicke sonographisch gemessen und die peripartale Fettmobilisierung über die Rückenfettdickenänderung errechnet. Nahezu alle untersuchten Tiere (96 %) zeigten für die subklinische Klauenrehe typische Veränderungen. Bei über der Hälfte der Kühe waren 8 Wochen p.p. an allen vier Gliedmaßen Sohlenhämorrhagien vorhanden. Es konnten signifikante Korrelationen der Klauenscoreparameter sowohl zwischen den einzelnen Zonen als auch zwischen den Hinter- und Vordergliedmaßen gefunden werden. 8 Wochen p.p. war eine signifikante Verschlechterung der Klauengesundheit im Gegensatz zur ersten Woche p.p. zu verzeichnen. Da diese Hämorrhagien erst nach zwei Monaten an der Fußungsfläche sichtbar werden, sind die ursächlichen Veränderungen in der Lederhaut zum Zeitpunkt der Abkalbung entstanden. Dabei waren die lateralen Klauen der Hintergliedmaße an der Rusterholzstelle am stärksten betroffen. Ein Einfluss auf die Klauengesundheit durch die Fütterung, die Bodenbeschaffenheit der Haltungssysteme, altersbedingt sowie durch peripartale Erkrankungen konnte nicht gefunden werden. Ungefähr zwei Drittel der untersuchten Kühe hatten nach der Abkalbung eine negative Energiebilanz. Sie zeigten signifikant weniger Läsionen an den Sohlenflächen als Kühe mit positiver Energiebilanz. Eine übermäßige Rückenfettmobilisierung führte in diesen Untersuchungen nicht zu einer Verschlechterung der Klauengesundheit. Antepartal unterkonditionierte Tiere mit wenig Fettmobilisierung waren sogar stärker von Klauenläsionen betroffen als normal- oder überkonditionierte Kühe. Bei Tieren mit einem peripartalen Abfall der IGF-1-Konzentration waren signifikant mehr Veränderungen an der Sohlenfläche nachzuweisen. Die IGF-1-Konzentration korrelierte dabei aber, im Gegensatz zu vielen Angaben in der Literatur, hochsignifikant negativ mit der Energiebilanz und zeigte keinen Bezug zur RFD, so dass fraglich ist, ob dieser Parameter alleine überhaupt geeignet wäre, eine Aussage über die Energiebilanz oder die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe zu treffen. Bei insulinresistenten Kühen waren eine signifikante Erhöhung der Klauenläsionen sowie ein signifikanter Abfall der IGF-1-Konzentration zu verzeichnen. Die Bestimmung der Insulinresistenz anhand basaler Blutglucose- und Insulin-Konzentrationen bei Kühen nach der Abkalbung erwies sich jedoch als äußerst fragwürdig. Signifikante Korrelationen zwischen den Konzentrationen der einzelnen Blutparameter und den Klauenscoreparametern bestanden, bis auf die FFSKonzentration 2 - 3 Wochen a.p., ausschließlich 1 Woche p.p.. Allerdings blieben die Korrelationen insgesamt relativ niedrig. Die IGF-1-Konzentration korrelierte am häufigsten sowie am engsten, Insulin und Haptoglobin korrelierten zu keinem Zeitpunkt mit den Klauenscoreparametern. Es kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei den gefundenen Hämorrhagien an der Sohlenfläche um die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe aufgrund systemischer Einflüsse im peripartalen Zeitraum handelt. Eine negative Energiebilanz sowie die antepartale Verfettung der Milchkühe stellen nach den vorliegenden Untersuchungen keinen Risikofaktor dar. In dieser Arbeit konnte nicht bestätigt werden, dass Lipidmobilisation oder mangelnde Glucoseversorgung nach der Abkalbung eine Rolle bei der Entstehung der subklinischen Klauenrehe spielen.

Mineralischen Rohstoffe werden in vielen Industriezweigen verarbeitet. Hierbei ist der notwendige Energieeinsatz zur Zerkleinerung von Gestein von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen der spanenden Gesteinszerstörung sowie grundlegende Ansätze der schlagenden Zerstörung von Hartgestein untersucht. Dazu wurde ein Kleinkaliberbohrversuchsstand entwickelt und genutzt, um unterschiedliche Schneidstoffe im Kontakt mit Festgestein zu beproben. Die Beanspruchung der zum Einsatz kommenden Schneidmaterialien orientiert sich an realen spanenden Gesteinsbohrvorgängen und liefert eine hochaufgelöste Datenbasis für grobspanende Bohrverfahren. Weiterhin fanden Tests an einem Fallwerk statt, die zur Untersuchung dynamischer Belastungen auf Bohrmeißelinserts genutzt wurden. Die Experimente wurden durch Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera begleitet und veranschaulichen die Zerstörungsvorgänge in unterschiedlichen Gesteinen. Die Zerspanbarkeiten der Gesteine wurden hinsichtlich der spezifischen Energie, der Flächenpressungen auf die Schneiden und des Verschleißes der Schneidmaterialien bewertet. Vergleichende Bohrversuche mit einem neuen Schneidstoff wurden durchgeführt. Aus der Arbeit konnten Entwicklungstendenzen für den Einsatz neuer Materialien bei der Hartgesteinszerstörung herausgearbeitet werden. Die Untersuchung der Mechanismen bei der spanenden Zerstörung von Festgestein unter atmosphärischen Bedingungen stellt in Zusammenhang mit den Beurteilungskriterien für die Effizienz des Bohrvorganges eine Basis für die praktische Übertragbarkeit auf Anwendung in der Tiefbohrtechnik dar.

Die Implementierung und Anwendung von Soil-Vegetation-Atmosphere-Transport-Modellen (SVAT) in der Landwirtschaft erfordert die Kenntnis der aerodynamischen Eigenschaften der Unterlage. Diese sind die Verschiebungslänge d, die Rauhigkeitslänge z0 und weitere Parameter welche den Effekt der Rauhigkeitsschicht unmittelbar über dem Pflanzenbestand beschreiben, wie die Schichthöhen für den Transfer von Impuls Zm* und Skalaren Zs*. Umfangreiche Literaturangaben über einen weiten Bereich von Bestandsmerkmalen wurden zur Entwicklung und Ableitung neuer Schätzfunktionen der genannten Parameter genutzt. Ein neues Modell wird für d als Funktion der Bestandeshöhe hc und dem Plant Area Index PAI vorgeschlagen. Ein semi¬empirisches Vorhersagemodell wird für die Längenskale Ls in Abhängigkeit von hc, PAI, der relativen Kronenhöhe und dem mittleren Abstand zwischen Rauhigkeitselementen entwickelt. Mit Schätzwerten für d, Ls, Zm* und anderen Inputs wurde eine Gleichung für z0 entwickelt und geprüft. Unter Berücksichtigung der Rauhigkeitsschicht werden geschlossene analytische Lösungen für die Schubspannungsgeschwindigkeit, das Windprofil und den aerodynamischen Widerstand präsentiert. Es wird ein Energiebilanzmodell für teilweise mit Folien bedeckten Erddämmen vorgestellt. Bekannte Vorgehensweisen aus der Literatur wurden hinsichtlich der Effekte des peripheren Strahlungsanteils der Sonne, der Modifizierung des kurzwelligen und langwelligen Strahlungstransfers durch den Damm selbst und der winkelabhängigen Transmission und Reflexion von Folien erweitert. Nur 3 Parameter mussten aus stündlichen Messwerten der Bodentemperatur über einen Monat bestimmt werden. Beim Gesamttest des Modells zeigte sich eine mittlere quadratische Abweichung zwischen Simulationen und Messungen der Dammtemperatur von 1.5-1.9 K in Abhängigkeit vom Standort. Testsimulationen zeigten, dass für strahlungsundurchlässige Folien eine präzise Darstellung der winkelabhängigen Reflexion nicht notwendig ist. Für transparente Folien sind zur Beschreibung von Transmission und Reflexion auch einfache Ansätze ausreichend. Nur wenige Inputs sind zur Simulation erforderlich wie die Gehalte an Humus, Sand und Ton, die Dammgeometrie und die Transmissions- und Reflexionsgrade der eingesetzten Folien. / Implementation and application of Soil Vegetation Atmosphere Transport Models (SVAT) in agriculture require knowledge of aerodynamic properties of the exchanging surface. These are the zero plane displacement d, the roughness length for momentum z0, and additional parameters describing the roughness layer just above the canopy as the height of the roughness layer for momentum and scalars (Zm*, Zs*), and parameters of the modified diffusivity profile functions. Several data summaries from the literature on aerodynamic properties over a broad range of plant canopies are used to develop and test predictive models for a number of needed aerodynamic parameters. A new model for d is presented as a function of canopy height hc and Plant Area Index PAI. A semi-empirical equation for the canopy length scale Ls is derived from hc, PAI, fractional crown height, and inter-element spacing of roughness elements. Having estimates of d, Ls, Zm* and other inputs one can derive predictive equations for z0. Closed form analytical expressions are given for the friction velocity, the horizontal wind speed profile and the aerodynamic resistance, which account for both stability and roughness layer effects. An energy balance model for a two-dimensional ridge surface partly covered by a plastic mulch is presented. Previous approaches are modified and extended to include (1) the circumsolar part of diffuse radiation and (2) the altered interception of diffuse short- and long-wave radiation due to horizon obstructions and surface slope and (3) the directional dependence of transmissivity and reflectivity of plastic mulches. Only three parameters had to be estimated from data taken over one month at one site. Overall, simulated data fitted with the whole data set on soil temperatures, with root mean square errors of 1.5 K and 1.9 K for both sites, respectively. Test simulations established that for opaque plastics, detailed analysis of directional radiative properties is not necessary, and for transparent plastics, rather simpler approaches are sufficient. Only a few inputs have to be provided to apply the model: the soil humus content and texture, the shape of the ridge, and the transmissivities and reflectivities of the used plastic mulches in the short-wave and long-wave range.

In der vorliegenden Arbeit wird, ausgehend von der Darstellung der Grundlagen der Wasserstoffgasaufbereitungs- und CO–Gasreinigungsverfahren, eine Methodik zur energetischen Modularisierung des Gasaufbereitungsprozesses entwickelt. Die Modellierung und Analyse der einzelnen Prozessstufen erfolgt auf der Basis von Masse- und Energiebilanzen. Die theoretische Darstellung der Lösungsmethoden für die Bilanzgleichungen der einzelnen Prozessstufen ist dabei auf das System Dampfreformierung und CO-Gasreinigung eingegrenzt. Parameter zur energetischen Bewertung der Prozessvarianten werden definiert. Die Methodik führt zur Eingrenzung energetisch optimierter Prozessvarianten. Ihr Hauptziel liegt in der optimalen Nutzung prozessinterner Energie- und Stoffströme. Ein zentraler Bestandteil der Methodik ist die graphische Pinch-Methode. Sie wird dem vorliegenden Prozess angepasst.