Hydrological processes and dynamics in the changing climate and environment: Lessons learned from multiple temporal and spatial scales Ye Su ABSTRACT Climate change, along with the changes in land use and land cover (LULC), is the key factor driving the changes in hydrological processes and dynamics in a basin. This thesis emphasized on understanding the impact of both long-term climate change and abrupt anthropogenic driven agricultural intensification or natural driven insect-induced forest disturbance on hydrological processes and dynamics at varying spatial and temporal scales in two diverting terrestrial environment. Two pattern-based investigations, one case study in a forest region in Central Europe and another in a semi-arid region in Central Asia, were aimed to answer the main research question "what are the responses of hydrological dynamics and the related hydro-geochemical conditions to climate change and certain changes in LULC at a basin-scale?". The long-term hydro-climatic dataset was used for conducting statistical analyses and establishing hydro-climatic modelling at the basin scale. We further conducted process-based studies, attempting to understand how and why the specific hydrological dynamics were altered at smaller spatial and temporal scales: (i) a catchment-scale tracer-based...

<p>Дисертација &quot;Географске основе пољопривредне производње у Лесковачкој котлини&quot; обухвата валоризацију географских основа пољопривредне производње једног од најинтересантнијих производних подручја брдско-планинске Србије. Лесковачка котлина простире се у оквиру Родопског система, у средишњем делу тока Јужне Мораве. Просторни размештај пољопривредне производње детерминисан је природним и друштвеним условима. Последњих деценија у структури коришћења пољопривредног земљишта дошло је до промене у правцу смањивања површина под ораницама, виноградима и пашњацима и благог повећања површина под воћњацима и ливадама. Истовремено, у структури ораничног земљишта смањена је површина под житарицама, а повећана површина под повртарским културама и крмним биљем. У укупној пољопривреди котлине и економским ефектима посебан значај има повртарска производња. Већи део производње поврћа који се гаји на отвореном и затвореном простору намењен је тржишту. Воћарство, виноградарство и сточарство су традиционалне пољопривредне гране у Лесковачкој котлини. Перспективе пољопривреде Лесковачке котлине леже у развоју интензивне пољопривредне производње прилагођене природним условима, аграрној структури, потребама тржишта и изграђеним складишним и прерадним капацитетима. У том смислу посебан значај има повећање производње индустријског биља, поврћа, воћа, грожђа и пољопривредних култура намењених сточарству.</p> / <p>Disertacija &quot;Geografske osnove poljoprivredne proizvodnje u Leskovačkoj kotlini&quot; obuhvata valorizaciju geografskih osnova poljoprivredne proizvodnje jednog od najinteresantnijih proizvodnih područja brdsko-planinske Srbije. Leskovačka kotlina prostire se u okviru Rodopskog sistema, u središnjem delu toka Južne Morave. Prostorni razmeštaj poljoprivredne proizvodnje determinisan je prirodnim i društvenim uslovima. Poslednjih decenija u strukturi korišćenja poljoprivrednog zemljišta došlo je do promene u pravcu smanjivanja površina pod oranicama, vinogradima i pašnjacima i blagog povećanja površina pod voćnjacima i livadama. Istovremeno, u strukturi oraničnog zemljišta smanjena je površina pod žitaricama, a povećana površina pod povrtarskim kulturama i krmnim biljem. U ukupnoj poljoprivredi kotline i ekonomskim efektima poseban značaj ima povrtarska proizvodnja. Veći deo proizvodnje povrća koji se gaji na otvorenom i zatvorenom prostoru namenjen je tržištu. Voćarstvo, vinogradarstvo i stočarstvo su tradicionalne poljoprivredne grane u Leskovačkoj kotlini. Perspektive poljoprivrede Leskovačke kotline leže u razvoju intenzivne poljoprivredne proizvodnje prilagođene prirodnim uslovima, agrarnoj strukturi, potrebama tržišta i izgrađenim skladišnim i preradnim kapacitetima. U tom smislu poseban značaj ima povećanje proizvodnje industrijskog bilja, povrća, voća, grožđa i poljoprivrednih kultura namenjenih stočarstvu.</p> / <p>Dissertation &quot;Geographical Bases of Agricultural output in Leskovac Valley&quot; encompasses valorization of geographical bases of agricultural output in one of most interesting production locations of hill-and-mountain regions of Serbia. Leskovac valley extends as part of the Rhodope System, in the central part of the South Morava course. On the area of 1, 929 square kilometres there are about 49.000 population that are engaged in agriculture. Area arrangement of agricultural output is determined owing to natural and social conditions. From the agricultural output point of view when natural conditions are concerned, then special significance is given to relief, agroclimatic conditions, land, and so on. Owing to degree of natural conditions, favourable for agricultural output, three relatively homogeneous regions are selected. Social conditions in which agriculture is formed, have significant role in arrangement and structure of agriculture output, such as quantit and quality of labour force, agrarian structure, agrotechnical measures, and the like. Unfavourable age structure and composition of labour force of agricultural population effect negatively volume of production and use of contemporary agrotechnical measures. Agrarian structure is very bad becausev small holdigns with a great number of lots prevail. Leskovac valley agriculture perspectives are in developing intensive agricultural output adjusted to national conditions, agrarian structure, market needs and established storage space and production facilities. In that sense it is of special significance to expand output of industrial crops, vegetables, fruit, grapes, and agricultural cultures for cattle raising.</p>

Medication adherence in patients with asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is notoriously low and is associated with suboptimal therapeutic outcomes. To intervene effectively, family physicians need to assess medication adherence efficiently and accurately. Otherwise, failure to detect nonadherence may further reduce patient disease control and result in unnecessary treatment escalation that can increase the risk of adverse events and lead to more complex and costly drug regimens. The overarching goal of this thesis was to investigate how the use of secondary healthcare data can be leveraged to optimize medication adherence in clinical practice. Methodological considerations to facilitate our understanding of treatment escalation in asthma using secondary healthcare data were also examined. In the first part of my doctoral research program, I led a project which aimed at developing e-MEDRESP, a novel web-based tool built from pharmacy claims data that provides to family physicians with objective and easily interpretable information on patient adherence to asthma/COPD medications. This tool was developed in collaboration with family physicians and patients using a framework inspired by user-centered design principles. As part of a feasibility study, e-MEDRESP was subsequently implemented in electronic medical records across several family medicine clinics in Quebec (346 patients, 19 physicians). Findings showed that its integration within physician workflow was feasible. Physicians reported that the tool helped to: 1) better evaluate their patients’ medication adherence; and 2) adjust prescribed therapies, with mean ± sd ratings (5-point Likert scale) of 4.8±0.7 and 4.3±0.9, respectively. A pre-post analysis did not reveal improvement in adherence among patients whose physician consulted e-MEDRESP during a medical visit. However, significant improvements in adherence for inhaled corticosteroids (Proportion of days covered (PDC): 26.4% (95% CI: 14.3-39.3%)) and long-acting muscarinic agents (PDC: 26.4% (95% CI: 12.4-40.2%)) were observed among patients whose adherence level was less than 80% in the 6-month period prior to the medical visit. The second part of this research program consisted of two studies which laid the groundwork to estimate the association between medication adherence and treatment escalation in asthma using Canadian healthcare administrative data, a phenomenon that is currently under-explored in the literature. Prior to embarking in this study, it is important to ensure that healthcare administrative databases can be used to identify asthma patients and treatment escalations in an adequate manner. First, a systematic review was conducted to obtain an overview of the available evidence supporting the validity of algorithms to identify asthma patients in healthcare administrative databases. The algorithm developed by Gershon et al. (Canadian Respiratory Journal, 2009;16(6):183-188) comprising ≥2 ambulatory medical visits or ≥1 hospitalization for asthma over two years had the best trade-off between sensitivity (84 %) and specificity (77%). Second, an operational definition of treatment escalation was developed through a Delphi study that incorporated an expert consensus process. This definition includes 7 steps and was inspired by the 2020 Global for Initiative for Asthma treatment guidelines. I plan to integrate the definitions obtained from these two studies in a future cohort study which aims to examine the association between medication adherence and treatment escalation in asthma. My research provides compelling evidence on the importance of developing and evaluating the feasibility of implementing tools which can aid physicians in assessing medication adherence in clinical practice and extends the literature on treatment escalation in asthma. / L’adhésion aux médicaments chez les patients présentant un asthme ou une maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est reconnue pour être faible. Pour intervenir efficacement, les médecins de famille doivent évaluer de manière précise l’adhésion aux médicaments. Ne pas détecter la non-adhésion peut réduire davantage la maîtrise de la maladie, entraîner une intensification non-nécessaire du traitement, mener à des schémas pharmacologiques plus complexes et coûteux et par conséquent, augmenter le risque d’événements indésirables. La présente thèse vise à approfondir les connaissances sur l'usage secondaire des données médico-administratives afin d’optimiser l’adhésion et l’usage des médicaments chez les patients atteints de maladies respiratoires chronique, au moyen d’une approche méthodologique mixte de recherche. Plusieurs questions méthodologiques cruciales concernant l’étude de l’intensification du traitement en asthme ont également été abordées. Le premier axe porte sur le développement de l’outil e-MEDRESP, qui s’appuie sur les renouvellements d’ordonnances et qui est conçu pour donner rapidement accès aux médecins de famille à une mesure objective et facilement interprétable de l’adhésion aux médicaments utilisés dans le traitement de l’asthme et de la MPOC. L’outil a été développé en collaboration avec des médecins de famille et des patients à l’aide de groupes de discussion et d’entrevues individuelles. Dans le cadre d’une étude de faisabilité, l’outil e-MEDRESP a été par la suite implanté dans les dossiers médicaux électroniques de plusieurs cliniques de médecine familiale au Québec (346 patients, 19 médecins). Les résultats ont montré que l’intégration de d’e-MEDRESP dans le flux de travail des médecins était faisable. Les médecins ont indiqué que l’outil leur a permis de : 1) mieux évaluer l’adhésion aux médicaments de leurs patients (cote moyenne et écart-type sur une échelle de Likert à 5 points [perception d’accord] de 4,8±0,7); et 2) ajuster les traitements prescrits (4,8±0,7 et 4.3±0,9). Une analyse pré-post n’a pas révélé d’amélioration au niveau de l’adhésion aux médicaments chez les patients dont le médecin a consulté e-MEDRESP lors d’une visite médicale. Toutefois, une amélioration statistiquement significative a été observée chez les patients dont le niveau d’adhésion était inférieur à 80 % au cours de la période de six mois précédant la visite et qui étaient traités par des corticostéroïdes inhalés (Proportion of days covered (PDC) = 26,4 % (IC à 95 % : 14,3-39,3 %) ou des antagonistes muscariniques à action prolongée (PDC = 26,9 % (IC à 95 % : 12,4-40,2 %)). Le deuxième axe présente des travaux préparatoires à la conduite d’une cohorte qui sera réalisée à partir de bases de données médico-administratives et qui aura comme objectif d’estimer l’association entre l’adhésion aux médicaments et l’intensification du traitement de l’asthme, une question peu explorée à ce jour. Avant de débuter une telle étude, il est important de s’assurer que les bases de données médico-administratives peuvent être utilisées pour identifier de manière adéquate les patients asthmatiques et l’intensification du traitement. Dans un premier temps, une revue systématique a été effectuée pour identifier les données probantes disponibles concernant la validité des algorithmes permettant d’identifier les patients asthmatiques dans les bases de données médico-administratives. L’algorithme qui a été développé par Gershon et coll. (Revue canadienne de pneumologie, 2009; vol. 16, no 6, p. 183-188), qui comprenait deux visites médicales ambulatoires ou une hospitalisation pour asthme sur deux ans, présentait le meilleur compromis entre la sensibilité (84 %) et la spécificité (77 %). Dans un second temps, une définition opérationnelle de l’intensification du traitement a été élaborée dans le cadre d’une étude Delphi qui incorporait un processus consensuel d’experts. Cette définition comprend sept étapes et s’inspire des lignes directrices 2020 de l'initiative mondiale de lutte contre l'asthme. Les définitions obtenues à partir de ces deux études seront intégrées dans l’étude de cohorte. Les études constituant cette thèse démontrent l’importance de développer des outils qui permettent aux médecins d’évaluer l’adhésion aux médicaments dans leur pratique clinique, en plus d’enrichir la littérature scientifique médicale sur l’intensification du traitement chez les patients asthmatiques.

В современной России проблемы реализации образовательных программ в системе среднего профессионального образования связаны не только с быстро меняющимися социально-экономическими условиями, но и с неблагополучной эпидемиологической обстановкой. Необходимость и условия карантина, дистанционного обучения обозначили и акцентировали внимание на необходимости рассмотрения новых подходов к организации и осуществлению образовательных программ. С этой целью проведен анализ двух моделей интенсификации освоения образовательных программ СПО, в комплексе рассмотрены возможности применения индивидуального учебного плана (как способа формализации индивидуальной траектории обучения) и информационной образовательной среды профессиональной образовательной организации (объединяющей цифровые средства обучения, цифровые электронные ресурсы, дистанционные образовательные технологии, а также сайт организации), выдвинуты предположения о возможных рисках и предложены рекомендации по их минимизации. / In the modern Russia there are the problems of implementation of educational programs of secondary professional education. This is influenced not only by socio-economic conditions, which are rapidly changing, but also by an unfavorable epidemiological situation. Quarantine and distance learning showed that we must consider new approaches to the organization and implementation of educational programs. For it I analyzed two models of intensifying the development of educational programs of SPE. I considered the possibilities of using the individual curriculum (as a way to formalize an individual learning path) and the information educational environment of a professional educational organization (which includes digital tools of learning, digital electronic resources, distance educational technologies, as well as the organization's website). I also studied the probability of possible risks and offered recommendations on how to minimize them.

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La prévision d'intensité des cyclones tropicaux est un enjeu opérationnel majeur qui connaît encore de graves déficiences. Cette thèse vise à mieux comprendre les mécanismes d'intensification cyclonique en lien avec un thalweg d'altitude originaire des moyennes latitudes et à mettre en évidence le rôle des conditions initiales pour la prévision cyclonique. Une première étude climatologique définit un seuil objectif pour l'intensification rapide des cyclones dans le Sud-Ouest de l'océan Indien, caractérise la localisation et la fréquence des interactions cyclone-thalweg, tout en identifiant les configurations propices à l'intensification. Le cas de Dora (2007) est identifié pour simuler l'interaction grâce à un modèle numérique en assimilant les caractéristiques du cyclone dans une analyse globale. L'interaction cyclone-thalweg simulée est particulièrement complexe. Dans un premier temps, du tourbillon potentiel provenant du thalweg se superpose au coeur du cyclone en moyenne et en haute troposphère. Ensuite, un forçage dynamique induit une accélération de la circulation cyclonique tangentielle dans une région extérieure au mur de l'oeil principal, provoquant un cycle de remplacement du mur de l'oeil. Le modèle simule correctement les différentes phases d'intensification du cyclone, ce qui permet de relier l'intensification aux effets du thalweg sur le cyclone. Une deuxième étude numérique dans le Pacifique Nord-Ouest met en évidence le rôle de la structure initiale d'un cyclone sur la prévision de trajectoire et d'intensité. La prévision cyclonique future progressera en affinant la structure du coeur cyclonique spécifiée dans l'état initial de la prévision.

Dans un contexte international, la prévision d'intensité des cyclones tropicaux connaît encore de graves déficiences tandis que la prévision de trajectoire de ces phénomènes météorologiques extrêmes s'est grandement améliorée ces dernières décennies. Une source d'erreur pour la prévision d'intensité est le manque de connaissance des processus physiques qui régissent l'évolution de la structure et de l'intensité des cyclones. Cette thèse, proposée dans le cadre des responsabilités du Centre Météorologique Régional Spécialisé (CMRS) de la Réunion et des axes de recherche du LACy et du CNRM, a pour but d'améliorer la prévision numérique et la compréhension des mécanismes de changement de structure et d'intensité des cyclones dans le sud-ouest de l'océan Indien. On observe statistiquement dans le bassin de fréquents déferlements d'ondes de Rossby qui correspondent à une intrusion des talwegs d'altitude depuis les moyennes latitudes vers les régions où évoluent les cyclones. Ces déferlements advectent dans la troposphère tropicale de l'air d'origine stratosphérique à fort tourbillon potentiel (PV). Le cœur d'un cyclone tropical étant caractérisé par un vortex cyclonique de fort PV, il est donc légitime de se demander si de tels talwegs sont capables de « nourrir » un cyclone en déferlant jusqu'à lui, et l'intensifier par superposition de PV. D'un autre côté, l'approche d'un talweg est associée à d'autres facteurs pouvant jouer en défaveur d'une intensification, comme un fort cisaillement vertical de vent. L'étude de processus est réalisée sur le cyclone Dora (2007) avec le modèle opérationnel du CMRS sur le bassin, Aladin-Réunion. Ce modèle hydrostatique à aire limitée bénéficie d'une résolution horizontale de 8 km et de son propre schéma d'assimilation 3Dvar avec bogus de vent. Un tel bogus permet d'affiner la structure du cyclone à l'instant initial en ajoutant des observations de vent déduites d'un profil analytique et des paramètres de structure du cyclone estimés par les images satellites. Des diagnostiques sur les variables thermodynamiques en sortie de modèle montrent que la phase d'intensification rapide de Dora est bien associée à l'advection de tourbillon potentiel (PV) en provenance du talweg. Bien que fortement cisaillé, le système parvient à s'intensifier grâce à la forte inclinaison du talweg qui advecte du PV au cœur du cyclone en 2 temps et à 2 niveaux (haute et moyenne troposphère). Lorsque le talweg est au plus proche du cyclone, il force un processus dynamique interne appelé « cycle de remplacement du mur de l'œil ». On observe une inclinaison et un renforcement des vitesses verticales à l'extérieur du mur de l'œil principal, associé à une accélération de la circulation cyclonique tangentielle par advection de moment angulaire sur toute l'épaisseur de la troposphère dans cette zone annulaire (mis en évidence par les flux d'Eliassen-Palm). Un second maximum de vent relatif apparaît alors et une deuxième phase d'intensification rapide s'ensuit avec la contraction du mur secondaire. Le forçage de processus internes par une influence externe (un talweg) semble donc être le moteur de l'intensification rapide de Dora dans un environnement cisaillé, et potentiellement celui d'autres cyclones dans le bassin qui sont approchés par des talwegs d'altitude. Les prévisionnistes du CMRS sont invités à surveiller les champs de PV de tels systèmes, en attendant que de plus amples diagnostiques soient réalisés avec l'outil d'inversion du tourbillon potentiel développé sur le modèle global Arpège. / Despite significant improvements in Tropical Cyclone (TC) track forecasts over the past few decades, anticipating the sudden intensity changes of TCs remains a major operational issue. The main purpose of this thesis is to analyze TC rapid intensification processes in relation with external forcing induced by upper-level troughs originating from the mid-latitudes. The impact of initial storm structure on storm evolution and prediction is also documented. An objective definition for rapid intensification in the southwest Indian Ocean is first proposed. The location and frequency of TC-trough interactions are identified, as well as TC-trough arrangements conducive to TC intensification. An interesting study case, TC Dora (2007), is chosen to run numerical simulations initialized with synthetic TC observations blended in a global analysis. The simulated TC-trough interaction is intricate with potential vorticity (PV) advection from the trough into the TC core at mid and upper levels. Vortex intensification first occurs inside the eyewall and results from PV superposition. Further intensification is associated with a subsequent secondary eyewall formation triggered by external forcing from the trough. The numerical model is able to reproduce the main features associated with outer eyewall spin-up, inner eyewall spin-down, and their effects on vortex intensity changes. Another numerical study examines typhoons in the northwest Pacific and demonstrates the critical role played by initial vortex structure in TC track and intensity prediction. Upgrading the initial specification of a TC inner-core structure in numerical models is recommended for future TC prediction improvements.

L’extrapolation des réacteurs catalytiques nécessite l’acquisition des données cinétiques sur des réacteurs à petite échelle dans les conditions opératoires industrielles. Le critère de dimensionnement utilisé lors de la réduction d’échelle est la conservation de la vitesse volumique horaire, ce qui conduit à des vitesses de circulation très faibles dans les réacteurs pilotes à lit-fixe. A ces vitesses, les flux de transfert de matière externes peuvent devenir limitant par rapport au flux de réaction. Dans ce contexte, une nouvelle géométrie de réacteur a été imaginée pour intensifier les transferts de matière et chaleur et pour augmenter les vitesses de circulation des fluides : le réacteur "filaire". Il s’agit d’un réacteur dont le diamètre est égal ou proche de celui des grains de catalyseur et avec un ratio longueur sur diamètre très élevé. Le principal objectif de cette thèse est de caractériser ce réacteur en termes d’hydrodynamique et de transferts de matière externes pour définir ses limites d’utilisation. En écoulement diphasique, ce réacteur est relativement piston et la rétention liquide est élevée, ce qui permet d'assurer un mouillage total du catalyseur. En ce qui concerne les vitesses des transferts de matière externe, celles-ci sont proches de celles d'un réacteur agité avec panier et sont supérieures à celles caractéristiques d'un réacteur pilote à lit-fixe conventionnel. Cette observation est liée à l’augmentation des vitesses locales du liquide et à la présence d'un écoulement du type Taylor modifié. En conclusion, le réacteur "filaire" constitue une alternative efficace aux réacteurs pilotes à lit-fixe pour l’étude de catalyseurs mis en forme. / Small size fixed-bed reactors are a common choice for testing industrial supported catalyst under industrial operating conditions. The most common criterion for reactor’s scale-down is based on the conservation of the liquid hourly space velocity which leads to a very low fluid flow velocity at the laboratory scale. Under these conditions, the external mass transfer flux can become the limiting step of the process. In this context, a new reactor geometry was proposed to intensify mass and heat transfers and to increase fluid flow velocities: the single pellet string reactor. This reactor is composed of a tube with an internal diameter close to that of the catalyst particles and with a high length over diameter ratio. The main goal of this thesis is to characterise the hydrodynamic and external mass transfer performances of this new reactor in order to define its application domain. In two-phase gas-liquid flow, the reactor flow is plug flow and the liquid hold-up values are high, which insures a complete wetting of the catalyst particles. The mass transfer coefficients were quantified and the measured rates are much higher than those observed in conventional pilot fixed-bed reactors, which can be explained by the increased local liquid velocities and by the modified Taylor flow regime. Catalytic tests with a very fast model reaction revealed that the external mass transfer performances of the single pellet string reactor are close to those measured in a stirred tank reactor equipped with a catalytic basket. In conclusion, the single pellet string reactor represents a new and efficient alternative to fixed-bed pilot reactors to study shaped catalysts.

Die landwirtschaftliche Landnutzung dominiert ein Drittel der Erdoberfläche und ist der größte Einflussfaktor des Biodiversitätsverlustes. Zudem wird prognostiziert, dass sich mit wachsender Erdbevölkerung und zunehmendem Bedarf an Ressourcen der Einfluss der landwirtschaftlichen Landnutzung auf die Biodiversität massiv ausweiten wird. Das Hauptziel dieser Dissertation war es, ein tieferes Verständnis über die Beziehung zwischen landwirtschaftlicher Landnutzung und Biodiversität auf globaler Skala zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen möchte diese Dissertation eine Brücke über drei Forschungslücken schlagen. Erstens, während sich bereits viele Studien mit der Auswirkung der landwirtschaftlichen Expansion auf die Biodiversität beschäftigt haben, untersuchten relativ wenige Arbeiten die Beziehung zwischen den vielen Facetten der landwirtschaftlichen Intensivierung und der Biodiversität. Zweitens, die meisten Studien hinsichtlich Landnutzung und Biodiversität haben die Auswirkungen auf lokaler bis regionaler Skala analysiert, wohingegen nur wenige diese Beziehung auf globaler Skala untersucht haben. Diese Lücke ist besonders kritisch in Bezug auf die Vorhersage des Artenreichtums – wobei traditionellerweise eher Umweltfaktoren als durch den Menschen bedingte Faktoren als wichtig für das Bedingen und Vorhersagen von großflächigen Mustern der Biodiversität angesehen werden. Drittens, angesichts des zunehmenden zukünftigen Bedarfes an Ressourcen ist ein besseres Verständnis bezüglich der Auswirkung der zukünftigen landwirtschaftlichen Landnutzung auf die Biodiversität nötig. Diese Dissertation erzielte Fortschritte darin Brücken über diese Forschungslücken zu schlagen durch (i) das Kartieren von Mustern vielfacher Metriken der Landnutzungsintensität und Biodiversität, (ii) das Verbessern der Arten-Areal-Beziehung durch die Einbindung von Landbedeckung und Landnutzungsintensitätsmetriken sowie (iii) das Identifizieren von Gebieten mit großer biologischer Vielfalt, die gefährdet sind hinsichtlich der Trajektorien potentieller zukünftiger Landnutzungsexpansion und –intensivierung. Die Muster der Landnutzungs-intensitätsmetriken waren heterogen verteilt in Gebieten mit hoher Biodiversität, was darauf hinweist, dass die Umweltschutzforschung vielfache Intensitätsmetriken einbeziehen sollte um zu verhindern, dass die Bedrohung für die Biodiversität unterschätzt wird. Weitere Ergebnisse zeigen, dass in der Vorhersage des globalen Artenreichtums die Landnutzungsintensität den Biomen in nichts nachsteht, wodurch eines der fundamentalsten Gesetze in der Ökologie erweitert wird und ein verbessertes Verständnis der großflächigen Muster im Artenreichtum erzielt wird. Die am stärksten gefährdeten Gebiete bezüglich des potentiellen zukünftigen landwirtschaftlichen Wandels wurden schließlich weitverbreitet in Lateinamerika und im subsaharischen Afrika gefunden. Dieses Ergebnis bot wichtige Erkenntnisse zur proaktiven Entschärfung von zukünftigen potentiellen Konflikten in der Beziehung zwischen Biodiversität und Landnutzung. In Anbetracht der großen Bedrohung, die die Landwirtschaft für die Biodiversität darstellt, hob diese Dissertation insgesamt die Komplexität und Bedeutung der Landnutzungsintensität in ihrer Beziehung zur Biodiversität hervor und identifizierte Gebiete mit hoher Biodiversität, welche bedroht sind von landwirtschaftlicher Landnutzung, sowohl in der Gegenwart als auch zukünftig. / Agricultural land use dominates one third of the Earth’s land surface and is the single biggest driver of biodiversity loss. Moreover, with a growing human population and a rising demand for resources, the impact of agricultural land use on biodiversity is projected to escalate. The main goal of this thesis was to gain a deeper understanding of the relationship between agricultural land use and biodiversity on a global scale. In approaching this goal, this thesis aims to bridge three main research gaps. First, while much research has addressed the effect of agricultural expansion on biodiversity, relatively little work has investigated the relationship between the many facets of agricultural intensification and biodiversity. Second, most studies on land use and biodiversity have assessed local to regional scale impacts, whereas few have assessed this relationship on a global scale. This gap is particularly critical in terms of predicting species richness – where environmental factors rather than human driven factors have traditionally been thought to be important in driving and predicting broad-scale patterns of biodiversity. Third, in light of growing future demand for resources, a better understanding is needed regarding the impact of future agricultural land use on biodiversity. This thesis made progress in bridging these research gaps by (i) mapping patterns of multiple metrics of land-use intensity and biodiversity, (ii) improving species-area relationships with the inclusion of land cover and land-use intensity metrics, and (iii) identifying highly biodiverse areas at risk under trajectories of potential future agricultural expansion and intensification. Patterns of land-use intensity metrics were heterogeneously distributed in areas of high biodiversity, suggesting that conservation research should include multiple intensity metrics in order to avoid underestimating biodiversity threat. Further results show land-use intensity was found to rival biomes in predicting global species richness, thus upgrading one of the most fundamental laws in ecology, and providing an improved understanding of broad-scale species richness patterns. Finally, areas most at-risk under potential future agricultural change were found to be widespread across Latin America and Sub-Saharan America. This delivered crucial insights in proactively mitigating future potential conflicts in the nexus of biodiversity and land use. Overall, considering the great threat agriculture poses to biodiversity, this thesis highlighted the complexity and importance of land-use intensity in its relationship with biodiversity and uncovered highly biodiverse areas threatened by agricultural land use, both currently and in the future.