‘Tipping points’ in the climate system are characterised by a nonlinear response to gradual forcing, and may have severe and wide-ranging impacts. One of the best ways to identify and potentially predict threshold behaviour in the climate system is through analysis of palaeoclimate records. It has been suggested that early warning signals occur on the approach to a tipping point, generated from characteristic fluctuations in a time series as a system loses stability. Although early warning signals have been found in climate models and high-resolution marine and ice core palaeodata, studies from terrestrial records are lacking. In this study, a number of Pleistocene terrestrial records were selected to represent a range of regions strongly influenced by different climate modes which are thought to be capable of displaying threshold behaviour. These records included lake sediments from the North Atlantic, tree-rings from the South Pacific, a Chinese speleothem and were complemented by a new Greenland ice core chronology. Recently developed methods to detect signals of ‘critical slowing down’, ‘flickering’, and stability changes on the approach to a tipping point were utilised. Specific methodological issues arising from analysing palaeoclimate data were also investigated using a simple bifurcation model. A number of key criteria were found to be necessary for the reliable identification of early warning signals in palaeoclimate records, most crucially, the need for a low-noise record of sufficient data length, resolution and accuracy. Analysis of a Chinese speleothem identified the East Asian Summer Monsoon as an important climate ‘tipping element’, which may display a cascade of impacts. However, in some cases where early warning signals may fail, a deeper understanding of the underlying system dynamics is required to inform the development of more robust system-specific indicators. This was exemplified by the analysis of an abrupt, centennial-duration shutdown recorded during the Younger Dryas Chronozone in New Zealand, which demonstrated no slowing down, consistent with a freshwater pulse into the Southern Ocean. This study demonstrates that time series precursors from palaeoclimate archives provide a means of useful forewarning of many potential climate tipping points.

Germany is one of the pioneer countries in wind turbine technology. They installed many wind turbines during the last decades and are now confronted with a shortage of land suitable for new wind parks. Now, with an estimated wind turbine service life of 20 – 25 years whole wind parks are becoming obsolete and owners have to decide whether do decommission, repower or to continue the operation of their parks. The advantages of repowering as well as the bureaucratic hurdles are outlined and evaluated. This thesis deals with the repowering potential in North Rhine-Westphalia and is analysing the technical and economical possibilities of repowering. The main objectives are to identify wind turbines eligible for repowering and also to develop repowering scenarios in order to determine their techno-economic feasibility.  The designed steps of the methodology allow the census and the subsequent implementation of the results in WindPro and RETScreen.

The assessment of regional bioenergy potentials from different types of natural land cover is an integral part of simulation tools that aim to assess local renewable energy systems. This work introduces a new workflow, which evaluates regional bioenergy potentials and its impact on water demand based on geographical information system (GIS)-based land use data, satellite maps on local crop types and soil types, and conversion factors from biomass to bioenergy. The actual annual biomass yield of crops is assessed through an automated process considering the factors of local climate, crop type, soil, and irrigation. The crop biomass yields are validated with historic statistical data, with deviation less than 7% in most cases. Additionally, the resulting bioenergy potentials yield between 10.7 and 12.0 GWh/ha compared with 13.3 GWh/ha from other studies. The potential contribution from bioenergy on the energy demand were investigated in the two case studies, representing the agricultural-dominant rural area in North Germany and suburban region in South Germany: Simulation of the future bioenergy potential for 2050 shows only smaller effects from climate change (less than 4%) and irrigation (below 3%), but the potential to cover up to 21% of the transport fuels demand in scenario supporting biodiesel and bioethanol for transportation.

This work describes two closed-loop atomic force microscopy methods that utilize the heated silicon probe to interrogate surfaces. The first method identifies the softening temperatures of a selected polymer and organic substrate as a function of contact force and surface hardness. Motivation partly stems from nanosampling, which requires knowledge of phase-specific transitions to identify and extract mass from multicomponent systems for chemical analysis. In the second method, the cantilever is implemented as a Kelvin probe to study the effect of temperature on the measured contact potential. The objective is to ascertain whether the probe functions as a capable electrode for scanning Kelvin probe microscopy (SKPM) applications. This was achieved by performing heated force-distance experiments on a biased gold film with the tip operating at various potentials. Both experiments examine the interaction between the tip and substrate and analyze sample effects both induced and sensed by the cantilever.

Die vorliegende Diplomarbeit hat zum Ziel, Stand und Entwicklungsperspektiven des öffentlichen Personenverkehrs im Kosovo aufzuzeigen. Hierfür erfolgt zunächst eine umfangreiche Bestandsaufnahme der Verkehrsinfrastruktur sowie des Fahrtenangebots im öffentlichen Verkehr. Dessen Qualität wird anschließend analysiert und ausgewertet. Ebenso erfolgt eine Betrachtung der gesetzlichen Rahmenbedingungen für den öffentlichen Personenverkehr im Kosovo. Im Weiteren werden vorhandene Strategien für den öffentlichen Personenverkehr der nationalen und kommunalen Ebene im Kosovo zusammengetragen und dargestellt. Ferner erfolgt eine qualitative Abschätzung des Potentials des öffentlichen Verkehrs für die nationale Ebene und den Verkehr mit den Nachbarstaaten sowie weitere internationale Verbindungen. Aus der Analyse werden Maßnahmen entwickelt, mit denen die aufgezeigten Defizite behoben und vor Ort vorhandene Ressourcen besser für den öffentlichen Personenverkehr genutzt werden können. Im Ergebnis steht ein kurzfristiger sowie ein mittel- bis langfristiger Maßnahmenkatalog zur Verbesserung des öffentlichen Personenverkehrs im Kosovo. Wesentliche Verbesserungen, insbesondere in Bezug auf Reisendeninformation und Zugänglichkeit, können bereits mit kurzfristigen Maßnahmen erzielt werden. Langfristig wird eine Reorganisation des öffentlichen Verkehrs in der Republik Kosovo angeregt.:1. Einführung 2. Der Kosovo als Untersuchungsgebiet 3. Bestandsaufnahme 4. Vorhandene Strategien 5. Potentialabschätzung 6. Handlungsbedarf und Entwicklungsperspektiven 7. Maßnahmenkatalog und Umsetzungsperspektive 8. Fazit und Ausblick / The aim of this diploma thesis is to show the status and development prospects of public transport in Kosovo. For this purpose, a comprehensive survey of the transport infrastructure and the range of public transport services is carried out. The quality of these services is then analysed and evaluated. The legal framework for public transport in Kosovo is also examined. Furthermore, existing strategies for public transport at the national and municipal level in Kosovo are summarised. Moreover, a qualitative assessment of the potential of public transport for the national level and transport with neighbouring countries as well as further international connections is carried out. Based on the analysis, measures are developed to address the identified deficits and to make better use of local resources for public transport. The result is a short-term and a medium- to long-term catalogue of actions to improve public transport in Kosovo. Significant improvements, especially regarding passenger information and accessibility, can already be achieved with short-term measures. In the long term, a reorganisation of public transport in the Republic of Kosovo is suggested.:1. Einführung 2. Der Kosovo als Untersuchungsgebiet 3. Bestandsaufnahme 4. Vorhandene Strategien 5. Potentialabschätzung 6. Handlungsbedarf und Entwicklungsperspektiven 7. Maßnahmenkatalog und Umsetzungsperspektive 8. Fazit und Ausblick

Cities worldwide are facing problems to mitigate the impact of urban stormwater runoff caused by the increasing occurrence of heavy rainfall events and urban re-densification. This study presents a new approach for estimating the potential of the Management of Urban STormwater at Block-level (MUST-B) by decentralized blue-green infrastructures here called low-impact developments (LIDs) for already existing urban environments. The MUST-B method was applied to a study area in the northern part of the City of Leipzig, Germany. The Study areas was divided into blocks smallest functional units and considering two different soil permeability and three different rainfall events, seven scenarios have been developed: current situation, surface infiltration, swale infiltration, trench infiltration, trough-trench infiltration, and three different combinations of extensive roof greening, trough-trench infiltration, and shaft infiltration. The LIDs have been simulated and their maximum retention/infiltration potential and the required area have been estimated together with a cost calculation. The results showed that even stormwater of a 100 year rainfall event can be fully retained and infiltrated within the blocks on a soil with low permeability (kf = 10−6 m/s). The cost and the required area for the LIDs differed depending on the scenario and responded to the soil permeability and rainfall events. It is shown that the MUST-B method allows a simple down- and up-scaling process for different urban settings and facilitates decision making for implementing decentralized blue-green-infrastructure that retain, store, and infiltrate stormwater at block level.

This thesis explores the imperative of intelligent data and potential analysis in the realm of mechatronic product development. The persistent challenges of synchronization and efficiency underscore the need for advanced methodologies. Leveraging the substantial advancements in Artificial Intelligence (AI), particularly in generative AI, presents unprecedented opportunities. However, significant challenges, especially regarding robustness and trustworthiness, remain unaddressed. In response to this critical need, a comprehensive methodology is introduced, examining the entire development process through the illustrative V-Model and striving to establish a robust AI landscape. The methodology explores acquiring suitable and efficient knowledge, along with methodical implementation, addressing diverse requirements for accuracy at various stages of development.  As the landscape of mechatronic product development evolves, integrating intelligent data and harnessing the power of AI not only addresses current challenges but also positions organizations for greater innovation and competitiveness in the dynamic market landscape.

Um die Fahrzeugsicherheit auch weiterhin zu verbessern, können Systeme der Aktiven Sicherheit ihren Beitrag leisten. Zu diesem Zweck werden u. a. Unfalldatenbanken mit precrash relevanten Parametern herangezogen, mit welchen der Systemnutzen frühzeitig auf das Unfallgeschehen analysiert wird. Aufgrund von Informationsdefiziten in der bisherigen Unfallrekonstruktion stellt das Treffen von fundierten Aussagen zur precrash Phase eine Schwierigkeit dar, wie z. B. die genaue Ausgangsgeschwindigkeit. Deshalb sind zum Teil ungesicherte Annahmen notwendig, um eine precrash Phase rekonstruieren zu können. Bisher ist in Unfalldatenbanken zu jeweils einem analysierten Unfall eine einzelne mögliche precrash Phase dokumentiert, so wie der Unfall möglicherweise ablief. Weitere mögliche Varianten der precrash Phasen, die ebenso zu selben Unfall geführt hätten bleiben unberücksichtigt. Um detaillierte Aussagen zum tatsächlichen Nutzungsgrad eines Systems in einem realen Unfall abzuleiten, wird ein automatisiertes Simulationstool vorgestellt, welches mit Hilfe stochastischer Methoden auf mögliche Varianten an precrash Phasen schließt, die zum selben realen Unfall führen. Für das Tool dienen als Eingangsgröße rekonstruierte Unfälle, die in den precrash Phasen zum Teil Informationsdefizite aufweisen. Hierbei variiert die Monte Carlo Methode, ein Zufallszahlengenerator, die unterschiedlichen Ausprägungen von ausgewählten Einflussparametern entsprechend deren Häufigkeit. Dieses Tool kompensiert somit die Informationsdefizite in precrash Phasen und baut zugleich eine synthetische Unfalldatenbank mit Varianten an precrash Phasen auf, mit dem Ziel, die Vorunfallphase statistisch repräsentativ und unabhängig von einer konkreten Rekonstruktionsvariante abzubilden. In anschließenden Simulationen jeweils mit den soeben variierten precrash Phasen werden die unterschiedlichen Auswirkungen eines vorausschauenden Systems ermittelt. Die verschiedenen Einflüsse eines Systems werden auch hier mit der Monte Carlo Methode berücksichtigt, wie z. B. die Reaktionszeit des Fahrers auf eine Warnung. Im Falle eines Systemeingriffes ist eine mögliche Veränderung der Unfallschwere bzw. wahrscheinlichen Verletzungsschwere zu betrachten. Mit dieser vorgestellten Methodik ist der tatsächliche Nutzen eines vorausschauenden Systems für die Unfallbeteiligten noch genauer feststellbar, da das Simulationstool ein breites mögliches Spektrum an precrash Phasen und Systemauswirkungen betrachtet.

Un niveau important d’isolation des parois de bâtiments peut diminuer le refroidissement du bâtiment en été, quand les conditions extérieures sont favorables. Dans cette thèse, le concept d’isolations commutable, est développé : pendant les périodes de refroidissement, l’isolation commutable peut être désactivée pour refroidir la masse du bâtiment pendant la nuit. Pendant les périodes de chauffage, ce concept peut être utilisé pour utiliser les gains solaires. Dans cette thèse, le potentiel des isolations commutables est étudié pour des bureaux dans un climat continental européen. En outre, deux nouveaux concepts d'isolations commutables sont introduits et développés et caractérisés expérimentalement. Un modèle nodal détaillé a été mis en place, validé et utilisé pour conduire une étude paramétrique. Le potentiel des isolations commutables a été étudié à l’aide de simulations énergétiques dynamiques du bâtiment qui ont montré que des réductions importantes des besoins de chauffage et de refroidissement ainsi que des heures d'inconfort en été peuvent être atteintes. Plusieurs stratégies de contrôle ont été mises au point, introduites et comparées. L'influence de la masse thermique a également été étudiée, ainsi que l'influence de l'orientation ou du cadre des éléments. / Important thermal insulation levels can prevent the building to cool down during the cooling period, when the external conditions are favorable. In this thesis, the concept of switchable insulation is developed: during the cooling period, the insulation can be deactivated during the night to let the heat flow out. During the heating period, the switchable insulation can be deactivated whenever solar gains can be used. In this thesis the potential of switchable insulation for an European continental climate and for office buildings is investigated. Also, two new concepts of switchable insulation are introduced, developed and characterized experimentally. A detailed thermal model has been introduced, validated and used for a parametric analysis. The potential of switchable insulation is investigated on a building level, showing that important reductions of the heating and cooling load as well as summer discomfort hours can be achieved. Several control strategies have been developed, introduced and compared. The influence of thermal mass was also investigated, as well as the influence of the orientation or the elements’ frame.

Um die Fahrzeugsicherheit auch weiterhin zu verbessern, können Systeme der Aktiven Sicherheit ihren Beitrag leisten. Zu diesem Zweck werden u. a. Unfalldatenbanken mit precrash relevanten Parametern herangezogen, mit welchen der Systemnutzen frühzeitig auf das Unfallgeschehen analysiert wird. Aufgrund von Informationsdefiziten in der bisherigen Unfallrekonstruktion stellt das Treffen von fundierten Aussagen zur precrash Phase eine Schwierigkeit dar, wie z. B. die genaue Ausgangsgeschwindigkeit. Deshalb sind zum Teil ungesicherte Annahmen notwendig, um eine precrash Phase rekonstruieren zu können. Bisher ist in Unfalldatenbanken zu jeweils einem analysierten Unfall eine einzelne mögliche precrash Phase dokumentiert, so wie der Unfall möglicherweise ablief. Weitere mögliche Varianten der precrash Phasen, die ebenso zu selben Unfall geführt hätten bleiben unberücksichtigt. Um detaillierte Aussagen zum tatsächlichen Nutzungsgrad eines Systems in einem realen Unfall abzuleiten, wird ein automatisiertes Simulationstool vorgestellt, welches mit Hilfe stochastischer Methoden auf mögliche Varianten an precrash Phasen schließt, die zum selben realen Unfall führen. Für das Tool dienen als Eingangsgröße rekonstruierte Unfälle, die in den precrash Phasen zum Teil Informationsdefizite aufweisen. Hierbei variiert die Monte Carlo Methode, ein Zufallszahlengenerator, die unterschiedlichen Ausprägungen von ausgewählten Einflussparametern entsprechend deren Häufigkeit. Dieses Tool kompensiert somit die Informationsdefizite in precrash Phasen und baut zugleich eine synthetische Unfalldatenbank mit Varianten an precrash Phasen auf, mit dem Ziel, die Vorunfallphase statistisch repräsentativ und unabhängig von einer konkreten Rekonstruktionsvariante abzubilden. In anschließenden Simulationen jeweils mit den soeben variierten precrash Phasen werden die unterschiedlichen Auswirkungen eines vorausschauenden Systems ermittelt. Die verschiedenen Einflüsse eines Systems werden auch hier mit der Monte Carlo Methode berücksichtigt, wie z. B. die Reaktionszeit des Fahrers auf eine Warnung. Im Falle eines Systemeingriffes ist eine mögliche Veränderung der Unfallschwere bzw. wahrscheinlichen Verletzungsschwere zu betrachten. Mit dieser vorgestellten Methodik ist der tatsächliche Nutzen eines vorausschauenden Systems für die Unfallbeteiligten noch genauer feststellbar, da das Simulationstool ein breites mögliches Spektrum an precrash Phasen und Systemauswirkungen betrachtet.