Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der Anwendbarkeit stochastisch-deterministischer Modelle für die räumliche und zeitliche Vorhersage der Ozonkonzentrationen in Sachsen. Zu diesem Zweck werden die Messwerte des sächsischen Landesmessnetzes von 1995 bis 1999 einer eingehenden statistischen Analyse (deskriptive Analyse, geostatistische Analyse, Zeitreihenanalyse) unterzogen. Bei diesen Analysen werden Repräsentativitätsunterschiede der einzelnen Stationen (städtisch/ländlich) deutlich, die bei Verwendung aller Daten zu einem sehr hohen Nuggeteffekt führen. Um ein realistischeres Bild des Nuggeteffektes zu erhalten, wurde die jeweils am stärksten verkehrsbeeinflusste Station in derselben Stadt aus der Variogrammberechnung ausgeschlossen. Durch die Forschungsarbeit wird gezeigt, dass die Ozonwerte auch nach der Eliminierung räumlicher und zeitlicher Trends eine ausreichende räumliche Autokorrelation besitzen. Schließlich werden geostatistische und zeitreihenanalytische Modelle für die räumliche und zeitliche Vorhersage der sächsischen Ozondaten entwickelt und ihre Genauigkeit überprüft.

Industrie- und Gewerbeflächen gelten in der kommunalen Flächenpolitik als Sinnbild für wirtschaftliche Entwicklung. Mit der Ausweisung von Industrie- und Gewerbeflächen wird die Generierung von Einnahmen und Arbeitsplätzen erwartet. Unternehmen fragen jedoch die individuell am besten geeigneten Flächen nach, so dass das Zusammenspiel von angebotsorientierter Planung und Flächennachfrage zu einer Verteilung von Industrie- und Gewerbeflächen im Raum führt. Aus raumplanerischer Sicht stellt sich damit die Frage, welche räumlichen Verteilungsmuster sich daraus ergeben und wie diese mit der sozioökonomischen Entwicklung korrespondieren. Der Beitrag stellt einen Analyseansatz vor, der am Beispiel süddeutscher Regionen umgesetzt wird. Im Ergebnis stehen Regionsprofile zur Verfügung, die die Industrie- und Gewerbeflächenentwicklung nach Erreichbarkeit im regionalen Straßennetz darstellen. Hierzu werden topographische Daten zur Flächennutzung und zum Straßennetz und dessen Eigenschaften verwendet. Nach Aggregation auf Gemeindeebene werden diese mit sozioökonomischen Daten zusammengeführt. Mit der Beschreibung der Zusammenhänge nähert sich der Beitrag einer zentralen Frage: Wie weit trägt die Annahme, dass neue Industrie- und Gewerbeflächen zu einem substanziellen Beschäftigungszuwachs führen?

Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der Identifikation von Schwingungsursachen anhand gemessener Schwingungssignale an Maschinen mit ungleichförmig übersetzenden Getrieben. Den technischen Hintergrund bilden die Verarbeitungsmaschinen, die als ein Haupteinsatzgebiet der auch als Mechanismen bezeichneten Getriebe gelten. Es werden eine ganze Reihe mechanismentypischer Schwingungsursachen untersucht, die im wesentlichen auf Elastizitäten, veränderliche Parameter, Spiel, Reibung und Unstetigkeiten in den Lagefunktionen zurückzuführen sind. Neben den traditionellen Methoden der Signalanalyse gilt das Hauptaugenmerk den neuen Methoden der Zeit-Frequenz-Analyse, die dem zumeist instationären Charakter der durch die Mechanismen verursachten Schwingungen gerecht werden. Dazu zählen vor allem lineare Transformationen wie die Kurzzeit-Fourier- oder die Wavelet-Transformation, quadratische Verteilungen aus Cohen's Klasse wie die Wigner-Ville und die Choi-Williams Verteilung oder auch höhere Transformationen wie die Adaptive Optimal Kernel oder die Reassignment Methode. Die Untersuchungen münden in einer tabellarischen Zusammenstellung der gefundenen Merkmale. Diese soll der Unterstützung der praktischen Signalanalyse bei Mechanismenschwingungen dienen. Die Anwendung der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden wird an zahlreichen Beispielen aus dem Bereich der Schwingungsdiagnose an Verarbeitungsmaschinen demonstriert. - - - Diese Version ersetzt eine ältere Version, Grund: Formatkonvertierung postscript zu pdf. Der Inhalt unterscheidet sich in der Qualität der Abb. 4.23a und 4.23b auf Seite 97 sowie aller Abbildungen auf Seite 111. Der Zugriff auf die Original-Abb. ist über die ältere Version oder die gedruckte Ausgabe möglich. Die gedruckte Ausgabe der Dissertation ist in der Universitätsbibliothek Chemnitz entleihbar. / This thesis deals with methods to identify causes of vibrations by investigation of messured signals at machines with mechanisms (with varying velocity ratio). The technical background is the field of manufacturing machines, the main application of such mechanisms. Inspected are the most typical causes of vibrations at mechanisms that comes with elasticity, variable parameters, clearance, friction or nonsmooth transferfunctions. There are used both, traditional methods of signal analysis and time-frequency-analysis methods that are especially advantageous for the often instationary vibrations at this kind of machines. Linear transformations like the Short-Time-Fourier- or the Wavelet-Transformation, quadratic distributions from Cohe's Class like the Wigner-Ville- or the Choi-Williams-Distribution and higher order transformations like the Adaptive Optimal Kernel or the Reassignment Method are used in this Paper. The investigation leads into a tabular form of characteristics wich should be used for identification of vibrational causes during vibrational analysis. The use of available methods is demonstrated by solving various examples on real manufactoring machines. - - - This version replaces an older version, reason is conversion of format from postscript to pdf. Content is different in quality of pictures 4.23a and 4.23b on page 97 and all pictures on page 111. Please see the original pictures in the older version or the printed version. The printed version is borrowable at the Library of Chemnitz University of Technology.

Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der Identifikation von Schwingungsursachen anhand gemessener Schwingungssignale an Maschinen mit ungleichförmig übersetzenden Getrieben. Den technischen Hintergrund bilden die Verarbeitungsmaschinen, die als ein Haupteinsatzgebiet der auch als Mechanismen bezeichneten Getriebe gelten. Es werden eine ganze Reihe mechanismentypischer Schwingungsursachen untersucht, die im wesentlichen auf Elastizitäten, veränderliche Parameter, Spiel, Reibung und Unstetigkeiten in den Lagefunktionen zurückzuführen sind. Neben den traditionellen Methoden der Signalanalyse gilt das Hauptaugenmerk den neuen Methoden der Zeit-Frequenz-Analyse, die dem zumeist instationären Charakter der durch die Mechanismen verursachten Schwingungen gerecht werden. Dazu zählen vor allem lineare Transformationen wie die Kurzzeit-Fourier- oder die Wavelet-Transformation, quadratische Verteilungen aus Cohen's Klasse wie die Wigner-Ville und die Choi-Williams Verteilung oder auch höhere Transformationen wie die Adaptive Optimal Kernel oder die Reassignment Methode. Die Untersuchungen münden in einer tabellarischen Zusammenstellung der gefundenen Merkmale. Diese soll der Unterstützung der praktischen Signalanalyse bei Mechanismenschwingungen dienen. Die Anwendung der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden wird an zahlreichen Beispielen aus dem Bereich der Schwingungsdiagnose an Verarbeitungsmaschinen demonstriert. - - - Diese Version ersetzt eine ältere Version, Grund: Formatkonvertierung postscript zu pdf. Der Inhalt unterscheidet sich in der Qualität der Abb. 4.23a und 4.23b auf Seite 97 sowie aller Abbildungen auf Seite 111. Der Zugriff auf die Original-Abb. ist über die ältere Version oder die gedruckte Ausgabe möglich. Die gedruckte Ausgabe der Dissertation ist in der Universitätsbibliothek Chemnitz entleihbar. / This thesis deals with methods to identify causes of vibrations by investigation of messured signals at machines with mechanisms (with varying velocity ratio). The technical background is the field of manufacturing machines, the main application of such mechanisms. Inspected are the most typical causes of vibrations at mechanisms that comes with elasticity, variable parameters, clearance, friction or nonsmooth transferfunctions. There are used both, traditional methods of signal analysis and time-frequency-analysis methods that are especially advantageous for the often instationary vibrations at this kind of machines. Linear transformations like the Short-Time-Fourier- or the Wavelet-Transformation, quadratic distributions from Cohe's Class like the Wigner-Ville- or the Choi-Williams-Distribution and higher order transformations like the Adaptive Optimal Kernel or the Reassignment Method are used in this Paper. The investigation leads into a tabular form of characteristics wich should be used for identification of vibrational causes during vibrational analysis. The use of available methods is demonstrated by solving various examples on real manufactoring machines. - - - This version replaces an older version, reason is conversion of format from postscript to pdf. Content is different in quality of pictures 4.23a and 4.23b on page 97 and all pictures on page 111. Please see the original pictures in the older version or the printed version. The printed version is borrowable at the Library of Chemnitz University of Technology.

Hintergrund und Zielstellung Verkehr verursacht, neben seinem großen Nutzen, auch negative Effekte auf die Gesellschaft. Dazu zählen Stau, Unfälle und Umweltbelastungen. Aus Perspektive der sozialen Gerechtigkeit stellt sich die Frage, ob das Niveau der Umweltbelastung, dem Bevölkerungsgruppen ausgesetzt sind, ungleich verteilt ist. Bisher wurde dieser Frage in Deutschland primär aus Perspektive der Gesundheitswissenschaften nachgegangen. Dabei wurden Personen in eher kleinen Stichproben zu ihrer sozio-ökonomischen Situation befragt und die individuelle Belastung durch Schadstoffe an ihrem Wohnort ermittelt. Auf diese Weise konnten bei Luftschadstoffen und Lärm überdurchschnittliche Belastungen von Menschen mit niedrigem sozio-ökonomischen Status nachgewiesen werden. Flächendeckend vorliegende Umweltdaten und Statistiken zu der gesamten Bevölkerung eines großen Untersuchungsgebietes wurden dabei allerdings kaum einbezogen. Deshalb wird in der vorliegenden Dissertation untersucht, wie die Belastung durch verkehrsbedingte Lärm- und Luftschadstoffbelastungen zwischen sozio-ökonomischen Gruppen der Bevölkerung verteilt ist. Dabei werden neben der absoluten Belastung auch die gesundheitlichen Auswirkungen berücksichtigt. Im gewählten Untersuchungsgebiet Berlin werden dafür geeignete räumlich-statistische Bezugseinheiten verwendet, um kleinräumige Belastungsunterschiede flächendeckend zu berücksichtigen. Die normative Bewertung, nach welchen Kriterien Ungleichverteilungen aus gesellschaftlicher und wissenschaftlicher Sicht als „ungerecht“ einzustufen sind, wird bei der deskriptiven Analyse nicht dargestellt. Bewertung der Umwelteffekte Für die Analyse der sozialräumlichen Verteilung von Lärm und Luftschadstoffen ist es sinnvoll, einfach handhabbare Indikatoren zu entwickeln, mit denen die absolute Umweltbelastung zum einen räumlich und zum anderen für sozio-ökonomische Gruppen aggregierbar ist. Dafür werden, entsprechend dem Konzept der externen Kosten, Kostensätze entwickelt. Somit kann zusätzlich zur Analyse der sozialräumlichen Verteilung auch die ökonomische Tragweite der Umweltbelastungen verdeutlicht werden. Mit den externen Kosten werden die Umwelteffekte bewertet, die von den Verkehrsteilnehmern bei ihrer Entscheidung über konkrete Fahrten nicht berücksichtigt werden. Stattdessen sind von den Effekten unbeteiligte Dritte betroffen. Bei Straßen-, Schienen und Fluglärm werden die Gesundheitswirkungen Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen einschließlich Herzinfarkt sowie Belästigungen betrachtet. Bei den Luftschadstoffen wird eine Methode entwickelt, mit der, basierend auf der Luftschadstoffkonzentration in der Außenluft, die durch Stickoxid und Feinstaub verursachten Atemwegs- und Herz- Kreislauf-Erkrankungen betrachtet werden. Grundlage der Bewertung sind jeweils Expositions-Wirkungs-Beziehungen aus der Literatur, die die Risikoerhöhung durch die Umweltwirkungen beschreiben. Außerdem fließen die Behandlungskosten der Krankheiten, die Kosten verlorener Erwerbstätigkeit und die Kosten verlorener Lebensjahre in die Bestimmung der Kostensätze ein. Die Kostensätze je Belastetem und Jahr variieren nach Expositionsniveau. Methodisches Vorgehen Nach der Entwicklung von immissionsbasierten Kostensätzen werden jedem gemeldeten Bewohner in Berlin möglichst exakt die Lärm- und Luftschadstoffbelastung am Wohnstandort sowie sozio-ökonomische Daten zugeordnet. Alle Daten liegen in amtlichen Quellen vor, sind aber bisher nicht zusammengeführt worden. 1. Für Lärm wird die Strategische Lärmkarte verwendet, die in Berlin für alle Wohngebäude die modellierte Lärmbelastung mit dem Lärmpegel LDEN für Straßen-, Schienen-, Flug- und Gesamtlärm enthält. Die Beschränkung auf Hauptverkehrsstraßen als Lärmquelle führt zu Ungenauigkeiten beim dominierenden Straßenlärm. Viele Bewohner, die im Bereich des Straßennebennetzes leben, sind modellbedingt nur sehr niedrigen Lärmpegeln ausgesetzt. Hier ist von einer Unterschätzung der Belastetenzahlen auszugehen. Um diesem methodischen Effekt Rechnung zu tragen, erfolgt eine Quantifizierung der Unterschätzung anhand der detaillierteren Dresdner Strategischen Lärmkarte und einer exemplarischen Vollkartierung eines Stadtteils mit dem Gesamtnetz als Lärmquelle. Darauf aufbauend wird für Berlin eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, bei der Mindestbelastungen durch Straßenlärm in der gesamten Stadt angenommen werden. 2. Bei Luftschadstoffen liegen modellierte Immissionen von Stickstoffdioxid und Feinstaub in Form einer Rasterkarte für die städtische Hintergrundbelastung und als Netzkarte für die Zusatzbelastung durch Verkehr entlang des Hauptstraßennetzes vor. Im Rahmen der Datenaufbereitung wird Straßenabschnitten die jeweilige Belastung zugeordnet. 3. Zur Beschreibung der sozio-ökonomischen Zusammensetzung der Bevölkerung liegen auf der Ebene von Straßenabschnitten Quoten der SGB-II-Empfänger („Hartz IV“-Sozialleistungen) und der Einwohner mit Migrationshintergrund (Ausländer und deren Nachkommen) in der amtlichen Statistik vor. In diesen Straßenabschnitten leben durchschnittlich 120 Einwohner. Der zentrale Schritt der Datenaufbereitung ist die Zusammenführung der Umwelt- und Sozialdaten auf der Ebene der Straßenabschnitte. Anhand der Anzahl der Luftschadstoff und Lärmbelasteten und mit Hilfe der Kostensätze werden die externen Kosten berechnet. Ergebnisse Wird zunächst die Umweltbelastung betrachtet, zeigt sich die ungleichmäßige Verteilung. So sind knapp 30 % der Bevölkerung nach der Strategischen Lärmkarte mit dem Lärmpegel LDEN > 55 dB belastet. Geringe Bevölkerungsanteile sind auch sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Wird die Anzahl der Belasteten mit den Kostensätzen der externen Kosten multipliziert, entspricht diese Lärmbelastung knapp 130 Mio. Euro pro Jahr. Den größten Anteil verursacht Straßenlärm, gefolgt von Fluglärm. Entsprechend hoch sind die Belastungen durch Verkehrslärm im Bereich des Flughafens Berlin-Tegel (TXL) sowie am äußeren Rand und innerhalb der Berliner Ringbahn. Durch Luftschadstoffe sind alle Menschen in Berlin belastet, allerdings in unterschiedlichem Ausmaß. Belastungen oberhalb gesetzlicher Schwellenwerte sind in Bezug auf Feinstaub rund 142.000 Menschen und in Bezug auf Stickoxide rund 81.000 Menschen ausgesetzt. Dies entspricht externen Kosten für die Gesellschaft in Höhe von 1,9 Mrd. Euro pro Jahr. Während im Stadtzentrum die Belastung am höchsten ist, fällt sie zum Stadtrand hin tendenziell ab. Werden die externen Kosten durch Luftschadstoffe betrachtet, sind Straßenabschnitte mit hoher Migrationsquote um Faktor 2,8 stärker belastet als Straßenabschnitte mit niedriger Migrationsquote. Es tritt eine mittlere Korrelation zwischen hoher Migrationsquote und hoher Belastung auf. Bei Straßenlärm liegt der Faktor zwischen niedriger und hoher Migrationsquote bei 3,4 (Faktor 1,9 bei SGB-II-Quote). Es besteht bei Lärm eine geringe Korrelation zwischen Migrationsquote und Belastung. Die Strategische Lärmkarte für Straßenlärm beinhaltet nur die Belastung entlang des Hauptstraßennetzes. Die Quantifizierung der Unterschätzung zeigt, dass die Anzahl der Lärmbelasteten mit LDEN > 55 dB etwa 52 % höher ist als in der Berliner Strategischen Lärmkarte angegeben. Die stärksten Unterschätzungen treten im Intervall 55 < LDEN < 65 dB auf. Werden in der Sensitivitätsanalyse Straßenlärmbelastungen für alle Gebäude in Berlin angenommen, bleibt der Belastungsunterschied zwischen hohen und niedrigen Migrations- und SGB-II-Quoten bestehen. Über die Status-quo-Analyse hinaus ermöglichen die Daten einzelne Auswertungen zu Entwicklungen im Zeitverlauf. Werden die Strategischen Lärmkarten 2007 und 2012 miteinander verglichen, können, vorbehaltlich methodischer Einschränkungen, Minderungen bei der Lärmbelastung festgestellt werden. So fanden beispielsweise die Maßnahmen der Lärmaktionsplanung verstärkt in Straßenabschnitten mit hohen Migrations- und SGB-II-Quoten statt. Allerdings kann ein Effekt der Maßnahmen auf die Verteilung der Lärmbelastung nach Migrations- und SGB-II-Quoten nicht festgestellt werden. Das größte Potential zur Lärmminderung in Berlin hat die Verlegung des Flugverkehrs von TXL zum Flughafen Berlin Brandenburg (BER). Während dann die Zahl der Belasteten in Berlin sehr stark sinken wird, wird sie im Land Brandenburg nur leicht ansteigen. Insgesamt wird die Summe aller Fluglärmbelasteten LDEN > 55 dB von 256.000 auf 38.000 sinken. Bedingt durch die strukturell unterschiedliche Dichte und Zusammensetzung der Bevölkerung im Umfeld vom Flughafen BER werden nach Inbetriebnahme von BER fast nur Gebiete mit momentan niedrigen Migrations- und SGB-II-Quoten belastet sein. Schlussfolgerungen sowie weiterer Forschungsbedarf Die dargestellte Ungleichverteilung der Lärm- und Luftschadstoffbelastung markiert vermutlich eher die Untergrenze der realen Situation, da unter anderem die soziale Verteilung innerhalb von Gebäudekomplexen, z. B. bei der Hinterhausstruktur, unberücksichtigt bleibt. Außerdem gibt es Hinweise, dass weitere Benachteiligungen wie schlechte Erreichbarkeit oder bioklimatische Belastungen die Ungleichverteilung zusätzlich verstärken. Anhand der Methodik und der vorliegenden Daten kann nicht analysiert werden, durch welche Ursachen sich die heutige Struktur herausgebildet hat. Aus Untersuchungen zu externen Kosten ist bekannt, dass in Wohnungen mit höherer Lärmbelastung nur geringere Mieten gefordert werden. Diese geringeren Mieten können für Menschen mit niedrigem Einkommensniveau anziehend sein. Damit würde es auch bei einer Minderung der Umweltbelastung weiterhin Ungleichverteilungen geben. Diese Ungleichverteilung sollte ein Anlass sein, die gesundheitsrelevanten Lärm- und Luftschadstoffbelastungen wie folgt zu mindern: 1. Eine Zunahme der Umweltbelastung von sozio-ökonomisch benachteiligten Bevölkerungsgruppen sollte vermieden werden. Als Bewertungsgrundlage kann die durchgeführte flächendeckende Analyse dienen. 2. Das bereits bestehende Belastungsniveau sollte insgesamt gesenkt werden. Nur so erhalten mehr Menschen die Chance, in einer ihrer Gesundheit förderlichen Umgebung zu leben. 3. Die sozial benachteiligten Bevölkerungsgruppen sollten bei der Maßnahmenpriorisierung als zusätzlicher Faktor berücksichtigt werden. Notwendig für eine Fortschreibung des Analyseansatzes und die Übertragung auf andere Untersuchungsgebiete ist die Datenverfügbarkeit. Einerseits müssen Daten zur sozio-ökonomischen Struktur auf der Ebene von möglichst kleinräumigen Bezugseinheiten vorliegen. Andererseits müssen die Umweltdaten flächendeckend die reale Belastung widerspiegeln und von der Datenstruktur her für eine Weiterverarbeitung geeignet sein. Raum für weitere Forschungen bietet die Bewertung der sozio-ökonomischen Daten hinsichtlich ihrer Eignung bei Analysen der sozialräumlichen Verteilung. Neben der Forschung nach Gründen der Ungleichverteilung sollte auch die Rolle der Verursacher und eine mögliche Bilanz zwischen Verursachern und Belasteten betrachtet werden. Methodisch kann dazu u. a. die fortschreitende Verbreitung von Smartphones beitragen, mit denen zukünftig Umweltbelastungen und die Aktivitäten der Menschen in großem Stil gemessen werden können. Dies könnte helfen, bei Lärm- und Luftschadstoffen die teilweise nicht der realen Belastungssituation entsprechenden Daten zu verbessern. Langfristig könnte es damit leichter werden, die Infrastruktur und die Rahmenbedingungen, wie z. B. die Kosten im Verkehr, so zu gestalten, dass die Umweltbelastungen der Menschen sinken. / Background and objectives Besides their big benefits, transport activities also cause negative effects for the society including traffic congestion, accidents and environmental pollution. From the perspective of social justice the question arises whether the level of environmental impacts is unequally distributed between different groups of the population. In Germany this question is primarily answered by health science literature. In relatively small samples people were asked about their socio-economic situation and the level of exposure of pollutants was determined at their places of residence. In doing so, it was possible to prove that people of a lower socio-economic status suffer from levels of air pollution and noise above average. However, extensive environmental data and statistics concerning the whole population of a wider study area were hardly involved. Hence, the present dissertation examines how the burden of traffic related noise and air pollution is distributed between socio-economic groups. In addition to the absolute exposure, health impacts are taken into account. Spatial statistical reference units within the selected research area of Berlin are used in order to consider even small and local differences. However, this descriptive analysis does not involve the normative assessment of whether an unequal distribution should be classified as “unfair” from the perspective of society and science. Valuation of environmental effects For the analysis of the socio-spatial distribution of noise and air pollutants, reasonable and easily manageable indicators are necessary in order to aggregate the absolute environmental levels of exposure spatially as well as for socio-economic groups. For this purpose, cost factors are developed according to the concept of external costs. Additionally to the analysis of the socio-spatial distribution, this procedure allows the depiction of the economic consequences of environmental impacts. External costs value the environmental impacts which are not included in the decision making process of users for their trips. Instead, originally uninvolved third parties are affected by those impacts. Regarding road traffic, railway as well as aircraft noise the relevant health effects are high blood pressure and cardiovascular diseases including infarction and nuisances. Concerning air pollution a method is developed which allows the valuation of respiratory and cardiovascular diseases caused by nitrogen oxide and particulate matter based on the concentration of air pollutants in the outside air. The relation between the dose and its response, which describe the risk increase of environmental effects, are taken from the literature and form the basis of the valuation. The treatment costs of diseases, the costs of employment losses as well as the costs of life years lost are additionally included in the cost factors. The cost factors per person and year vary according to the level of exposition. Methodology After the development of exposure based cost factors every registered resident of Berlin is matched as precisely as possible with the noise and air exposure at the place of residence as well as with socio-economic data. All data is taken from official sources, but have not been merged together before. 1. Noise exposure is stated in the strategic noise map, which includes the modelled noise level of all residential buildings in Berlin differentiated by LDEN for road, railway, aircraft as well as total noise. Limiting the sources of noise to the main roads results in inaccuracies in regards to the dominating road traffic noise. A lot of inhabitants which live along secondary roads are therefore only exposed to very low noise levels depending on the underlying model. Hence, the underestimation of the number of exposed people is expected. In order to deal with this methodological issue, the underestimation is quantified by the detailed strategic noise map of Dresden and an exemplary complete mapping of one district which considers the whole road network as a noise source. Based on this, a sensitivity analysis for Berlin is implemented, which assumes a minimum exposure to road traffic noise throughout the whole city. 2. Data on air pollutants exists as modelled exposure to nitrogen oxide and particulate matter. It is available as a raster map of the urban background exposure as well as a network map of the additional traffic-related exposure along the arterial roads. During the data preparation road segments are matched with the specific exposure. 3. Within the official statistics two indicators describing the socio-economic composition of the population are available on the level of road segments. The first one is the proportion of people receiving social welfare benefits (SGB-II) and the second one is the proportion of people with migration background. On average 120 inhabitants live in one of those road segments. The preparation of the data focuses on merging the environmental and social data on the level of road segments. The external costs are calculated using the number of people exposed to traffic related noise and air pollutants as well as the cost factors. Results When initially concentrating on the environmental pollution, an unequal distribution appears. According to the strategic noise map about 30 % of the population is exposed to noise levels LDEN > 55 dB. A small proportion suffers from high exposures. Multiplying the number of those people with the corresponding cost factors, the total noise exposure results in about 130 million Euro per year. Road traffic noise causes the biggest share of cost followed by aircraft noise. Correspondingly the highest noise pollution occurs in the area of the airport Berlin-Tegel (TXL) and in a wide corridor along the Berlin circular railway called “Ringbahn”. All inhabitants of Berlin suffer from air pollution, albeit to different degrees. In regards to particulate matter about 142,000 people and respectively 81,000 people regarding nitrogen oxide are exposed to levels above the legal threshold values. The costs for society arising hereby accumulate to 1.9 billion Euro per year. While finding the highest levels of exposure close to the city center, the pressure falls with distance to the center. Examining the external costs of air pollution, road segments with a higher proportion of people with migration background are by the factor of 2.8 considerably more affected than road segments with a lower rate of migration. A medium correlation occurs between the rate of migration and a high exposure. Concerning road traffic noise the factor between low and high rates of migration background is 3.4 (factor 1.9 for the rate of social welfare benefits respectively). There is a low correlation between the rate of migration and the level of exposure. The strategic noise map for road traffic noise includes only the exposure along the main roads. The quantification of the underestimation shows that the number of people exposed to noise above LDEN > 55 dB is about 52 % higher than reported in the strategic noise map of Berlin. The highest underestimations occur within the range of 55 < LDEN < 65 dB. The different level of exposure between high and low rates of migration background and of social welfare recipients remains when assuming road traffic noise exposure for all buildings in Berlin within the sensitivity analysis. Beyond the status quo analysis, the data allows an evaluation over time. Comparing the strategic noise maps from 2007 and 2012, reductions in the noise exposure can be determined subject to methodological limitations. Measures of the noise action planning for instance were intensively implemented in road segments with higher shares of people with migration background as well as recipients of social welfare. However, an effect of these measures on the distribution of noise exposure according to migration and social welfare rates cannot be proven. The highest potential for noise reductions lies in the relocation of air traffic from TXL to the airport Berlin Brandenburg (BER). While strongly reducing the number of exposed people in Berlin, the number of exposed people in the state of Brandenburg will only rise to a small extent. Overall the number of people suffering from aircraft noise with LDEN > 55 dB will drop from 256,000 to 38,000. Because of the structurally diverging density and composition of the population surrounding the airport BER, almost only areas with currently low migration and social welfare rates will be exposed after the beginning of operation at the airport. Conclusions and further research The presented unequal distribution of noise and air pollution is likely to mark the lower threshold of the real situation. A reason is among other aspects the social distribution within a complex of buildings where for example the structure of rear buildings is ignored. Furthermore, there is evidence that further discrimination such as poor accessibility or bioclimatic impacts additionally reinforces the unequal distribution. By means of the methodological approach and the available data, it is not possible to analyze the initial causes of the current structure. Research concerning external costs reveals that rents are lower for apartments with higher noise exposure. Lower rents in turn are likely to attract people with low incomes. For this reason, even when reducing the environmental pollution, the unequal distribution would persist. Hence, the unequal distribution gives cause to reduce the exposure to noise and air pollutants as follows: 1. The increase of environmental pollution for people who belong to a socially disadvantaged population group should be prevented. The conducted comprehensive analysis can be used as a basis of assessment. 2. The current level of exposure must be reduced in absolute terms. Only in doing so, more people get the chance to live in an environment which benefits their health. 3. When prioritizing measures the socially disadvantaged population groups should be considered among other factors. Improving the methodological approach and the transfer to other study areas requires the availability of data. On the one hand, data about the socio-economic structure for small reference units needs to be existent. On the other hand, the environmental data needs to mirror the real levels of exposure and its structure must be suitable for further processing. The evaluation of socio-economic data gives room for further research with regard to its suitability for analyzing distributions within the social context. Besides trying to find the causes of the unequal distribution, the role of the polluters as well as the possibility to create a balance between the polluters and the exposed individuals should be considered. From a methodological perspective for instance the increasing use of smartphones can contribute to the measurement of environmental exposures and human activities on a larger scale. This could improve the data quality of noise and air pollutants, which currently only partly meets the real levels of exposure. In the long term it could be easier to shape infrastructures and general conditions such as the costs of transport in a way that the environmental impacts of people is reduced.

Land ist eine entscheidende Ressource in der landwirtschaftlichen Produktion, aber seine ungleiche Verteilung verzögert das Wohlergehen der Entwicklungsländer. Diese Studie wurde hauptsächlich entwickelt, um die Verteilung von land und die damit verbundenen Problemen der landwirtschaftlichen Produktivität in den zugehörigen Ländern zu erforschen. Darüber hinaus wurde die unterschiedliche Ebene der Verteilung von land auf die Beziehungen zu anderen betriebs und sozio-ökonomischen Indikatoren analysiert. Ebenso wurde die vollständige oder teilweise Faktor-produktivität, Bruttoergebnisse, Ernteintensität, Ernte-Vielfalt, die Unterschiede der Einkommensverteilung und die institutionelle Kredit Verfügbarkeit untersucht. Alle der genannten Indikatoren wurden für kleine, mittlere und große Kategorien der Betriebsgrößen bewertet. Drei verschiedene Standorte wurden differenziert nach ihrem zugang zu bewässerung aus gesucht z.B. ständig bewässerte. Flächen m0it ganzjährigen Dauerkulturen, nicht dauerhaft bewässerten Flächen mit sechsmonatiger Bewässerbarkeit durch die öffentliche Infrastruktur und Flächen mit dene bewässerungs-infrastrukture (vor allem durch Brunnen bewässert). Verschiedene statistische (zB. Gini-Koeffizient, Lorenz-Kurve, Herfindahl-Index etc.) und ökonometrische Maßnahmen (log-log-Funktion) wurden zu messung verschiedener Indikatoren zur Erreichung der Ziele der Studie verwendet. Der Ergebnisse belegen eine gleichmäßige Landverteilung in nicht dauerhaft bewässerten Gebieten, während die Landverteilung in regenbewässerten Gebieten zersplittert ist. Die Leistung der meisten der Indikatoren, d.h. die Rendite, Bruttoergebnisse, die landwirtschaftlichen Einkommen, Arbeitsproduktivität, Einkommensverteilung, Anbauintensität und Anbaudiversität war im Vergleich zu anderen Gebieten höher. Während die Faktorproduktivität, Bewässerungsproduktivität und die institutionelle Kreditverfügbarkeit in dauerhaft bewässerten Gebieten höher war. Allerdings wiesen regenbewässerung-gebiete immer die geringste Effizienz in Bezug auf alle der genannten Indikatoren auf. Die genannten Indikatoren waren bei kleinen Betrieben stärker ausgeprägt als bei größeren betrieben. Darüber hinaus bestätigten regressive Ergebnisse der Studie die Existenz der inversen Beziehung zwischen Betriebsgröße und Produktivität an allen Standorten der Studie. Daher wird der Schluss gezogen, dass eine bessere Verteilung von Land und kleine Betriebsstrukturen der Landwirtschaft dazu beitragen können, mehr zu produzieren. Es wird dringend empfohlen, dass die Umverteilungen der Land reformen notwendig sind, in Entwicklungs ländern mit Landknappheit und reichlichen Arbeitskräften wie Pakistan. Es kann auch zur Linderung von Armut beitragen und als Hilfe zür Ernährungssicherung in den benachteiligten Regionen dienen. / Land is a pivotal resource in agriculture production but its uneven distribution retards the welfare of developing nations. This study was, mainly, devised to address land distribution problems and consequent farm productivity in the study area. Furthermore, level of land distribution disparities was focused on to observe its relationship with different on-farm and socio-economic indicators including total and partial factor productivities, gross margins, cropping intensity, crop diversity, income distribution disparities and institutional credit availability etc. All of the aforesaid indicators were also assessed for small, medium and large farm size categories. Three distinct locations were chosen on the basis of varying irrigation endowments i.e. irrigated perennial area with year round, irrigated non-perennial area with six months irrigation availability through public infrastructure and rainfed area was mainly tubewell irrigated (without public irrigation infrastructure). Various statistical (i.e. Gini coefficient, Lorenz curve, Herfindahl Index etc) and econometric measures (i.e. log-log function) were employed to quantify different indicators to achieve objectives of the study. Land was observed evenly distributed in irrigated non-perennial area as compared to other areas while land distribution was found most skewed in rainfed area. The performance of most of the indicators i.e. yield, gross margins, farm income, labour productivity, income distribution, cropping intensity and crop diversity was found better as compared to other areas. While total factor productivity, irrigation productivity and rate of institutional credit availability was higher in irrigated perennial area. However, rainfed area was always least efficient with respect to all of the quantified indicators. The aforesaid indicators were observed better at small farms than larger ones. Moreover, regression results of the study also confirmed the existence of inverse relationship between farm size and productivity in all of the study locations. Therefore, it is concluded that better land distribution and small farms agriculture can help to produce more. So, it is strongly suggested that redistributive land reforms are necessary in land scarce and labour abundant developing countries like Pakistan. It can also alleviate poverty and help to bring food security in the deprived regions.

Wir betrachten folgende Teile: die zusätzlichen Kohlenstoff(C)-emissionen, welche aus der Umwandlung von natürlichem Umland durch Stadtwachstum resultieren, und die Änderung des C-Flusses durch 'urbanisierte' Ökosysteme, soweit atmosphärisches C durch diese in umliegende natürliche Ökosysteme entlang der Kette &ldquo;Atmosphäre -> Vegetation -> abgestorbene organische Substanzen&rdquo; gepumpt wird: d.h. C-Export; für den Zeitraum von 1980 bis 2050. Als Szenario nutzen wir Prognosen der regionalen Stadtbevölkerung, welche durch ein 'Hybridmodell' generiert werden für acht Regionen. Alle Schätzungen der C-Flüsse basieren auf zwei Modellen: das Regression Modell und das sogenannte G-Modell. Die Siedlungsfläche, welche mit dem Wachstum der Stadtbevölkerung zunimmt, wird in 'Grünflächen' (Parks, usw.), Gebäudeflächen und informell städtisch genutzte Flächen (Slums, illegale Lagerplätze, usw.) unterteilt. Es werden jährlich die regionale und globale Dynamik der C-Emissionen und des C-Exports sowie die C-Gesamtbilanz berechnet. Dabei liefern beide Modelle qualitativ ähnliche Ergebnisse, jedoch gibt es einige quantitative Unterschiede. Im ersten Modell erreicht die globale Jahresemission für die Dekade 2020-2030 resultierend aus der Landnutzungsänderung ein Maximum von 205 Mt/a. Die maximalen Beiträge zur globalen Emission werden durch China, die asiatische und die pazifische Region erbracht. Im zweiten Modell erhöht sich die jährliche globale Emission von 1.12 GtC/a für 1980 auf 1.25 GtC/a für 2005 (1Gt = 109 t). Danach beginnt eine Reduzierung. Vergleichen wir das Emissionmaximum mit der Emission durch Abholzung im Jahre 1980 (1.36 GtC/a), können wir konstatieren, daß die Urbanisierung damit in vergleichbarer Grösse zur Emission beiträgt. Bezogen auf die globale Dynamik des jährlichen C-Exports durch Urbanisierung beobachten wir ein monotones Wachstum bis zum nahezu dreifachen Wert von 24 MtC/a für 1980 auf 66 MtC/a für 2050 im ersten Modell, bzw. im zweiten Modell von 249 MtC/a für 1980 auf 505 MtC/a für 2050. Damit ist im zweiten Fall die Transportleistung der Siedlungsgebiete mit dem C-Transport durch Flüsse in die Ozeane (196 .. 537 MtC/a) vergleichbar. Bei der Abschätzung der Gesamtbilanz finden wir, daß die Urbanisierung die Bilanz in Richtung zu einer 'Senke' verschiebt. Entsprechend dem zweiten Modell beginnt sich die C-Gesamtbilanz (nach annähernder Konstanz) ab dem Jahre 2000 mit einer fast konstanten Rate zu verringern. Wenn das Maximum im Jahre 2000 bei 905MtC/a liegt, fällt dieser Wert anschliessend bis zum Jahre 2050 auf 118 MtC/a. Bei Extrapolation dieser Dynamik in die Zukunft können wir annehmen, daß am Ende des 21. Jahrhunderts die &ldquo;urbane&rdquo; C-Gesamtbilanz Null bzw. negative Werte erreicht. / We calculate the additional carbon emissions as a result of the conversion of natural land in a process of urbanisation; and the change of carbon flows by &ldquo;urbanised&rdquo; ecosystems, when the atmospheric carbon is exported to the neighboring territories, from 1980 till 2050 for the eight regions of the world. As a scenario we use combined UN and demographic model&prime;s prognoses for regional total and urban population growth. The calculations of urban areas dynamics are based on two models: the regression model and the Gamma-model. The urbanised area is sub-divided on built-up, &bdquo;green&ldquo; (parks, etc.) and informal settlements (favelas) areas. The next step is to calculate the regional and world dynamics of carbon emission and export, and the annual total carbon balance. Both models give similar results with some quantitative differences. In the first model, the world annual emissions attain a maximum of 205 MtC/year between 2020-2030. Emissions will then slowly decrease. The maximum contributions are given by China and the Asia and Pacific regions. In the second model, world annual emissions increase to 1.25 GtC in 2005, beginning to decrease afterwards. If we compare the emission maximum with the annual emission caused by deforestation, 1.36GtC per year, then we can say that the role of urbanised territories (UT) is of a comparable magnitude. Regarding the world annual export of carbon by UT, we observe its monotonous growth by three times, from 24 MtC to 66 MtC in the first model, and from 249 MtC to 505 MtC in the second one. The latter, is therefore comparable to the amount of carbon transported by rivers into the ocean (196-537 MtC). By estimating the total balance we find that urbanisation shifts the total balance towards a &ldquo;sink&rdquo; state. The urbanisation is inhibited in the interval 2020-2030, and by 2050 the growth of urbanised areas would almost stop. Hence, the total emission of natural carbon at that stage will stabilise at the level of the 1980s (80 MtC per year). As estimated by the second model, the total balance, being almost constant until 2000, then starts to decrease at an almost constant rate. We can say that by the end of the XXI century, the total carbon balance will be equal to zero, when the exchange flows are fully balanced, and may even be negative, when the system begins to take up carbon from the atmosphere, i.e., becomes a &ldquo;sink&rdquo;.

Phylogenetic trees capture the relationships between species and can be investigated by morphological and/or molecular data. When focusing on macroevolution, one considers the large-scale history of life with evolutionary changes affecting a single species of the entire clade leading to the enormous diversity of species obtained today. One major problem of biology is the explanation of this biodiversity. Therefore, one may ask which kind of macroevolutionary processes have given rise to observable tree shapes or patterns of species distribution which refers to the appearance of branching orders and time periods. Thus, with an increasing number of known species in the context of phylogenetic studies, testing hypotheses about evolution by analyzing the tree shape of the resulting phylogenetic trees became matter of particular interest. The attention of using those reconstructed phylogenies for studying evolutionary processes increased during the last decades. Many paleontologists (Raup et al., 1973; Gould et al., 1977; Gilinsky and Good, 1989; Nee, 2004) tried to describe such patterns of macroevolution by using models for growing trees. Those models describe stochastic processes to generate phylogenetic trees. Yule (1925) was the first who introduced such a model, the Equal Rate Markov (ERM) model, in the context of biological branching based on a continuous-time, uneven branching process. In the last decades, further dynamical models were proposed (Yule, 1925; Aldous, 1996; Nee, 2006; Rosen, 1978; Ford, 2005; Hernández-García et al., 2010) to address the investigation of tree shapes and hence, capture the rules of macroevolutionary forces. A common model, is the Aldous\\\' Branching (AB) model, which is known for generating trees with a similar structure of \\\"real\\\" trees. To infer those macroevolutionary forces structures, estimated trees are analyzed and compared to simulated trees generated by models. There are a few drawbacks on recent models such as a missing biological motivation or the generated tree shape does not fit well to one observed in empirical trees. The central aim of this thesis is the development and study of new biologically motivated approaches which might help to better understand or even discover biological forces which lead to the huge diversity of organisms. The first approach, called age model, can be defined as a stochastic procedure which describes the growth of binary trees by an iterative stochastic attachment of leaves, similar to the ERM model. At difference with the latter, the branching rate at each clade is no longer constant, but decreasing in time, i.e., with the age. Thus, species involved in recent speciation events have a tendency to speciate again. The second introduced model, is a branching process which mimics the evolution of species driven by innovations. The process involves a separation of time scales. Rare innovation events trigger rapid cascades of diversification where a feature combines with previously existing features. The model is called innovation model. Three data sets of estimated phylogenetic trees are used to analyze and compare the produced tree shape of the new growth models. A tree shape statistic considering a variety of imbalance measurements is performed. Results show that simulated trees of both growth models fit well to the tree shape observed in real trees. In a further study, a likelihood analysis is performed in order to rank models with respect to their ability to explain observed tree shapes. Results show that the likelihoods of the age model and the AB model are clearly correlated under the trees in the databases when considering small and medium-sized trees with up to 19 leaves. For a data set, representing of phylogenetic trees of protein families, the age model outperforms the AB model. But for another data set, representing phylogenetic trees of species, the AB model performs slightly better. To support this observation a further analysis using larger trees is necessary. But an exact computation of likelihoods for large trees implies a huge computational effort. Therefore, an efficient method for likelihood estimation is proposed and compared to the estimation using a naive sampling strategy. Nevertheless, both models describe the tree generation process in a way which is easy to interpret biologically. Another interesting field of research in biology is the coevolution between species. This is the interaction of species across groups such that the evolution of a species from one group can be triggered by a species from another group. Most prominent examples are systems of host species and their associated parasites. One problem is the reconciliation of the common history of both groups of species and to predict the associations between ancestral hosts and their parasites. To solve this problem some algorithmic methods have been developed in recent years. But only a few host parasite systems have been analyzed in sufficient detail which makes an evaluation of these methods complex. Within the scope of coevolution, the proposed age model is applied to the generation of cophylogenies to evaluate such host parasite reconciliation methods. The presented age model as well as the innovation model produce tree shapes which are similar to obtained tree structures of estimated trees. Both models describe an evolutionary dynamics and might provide a further opportunity to infer macroevolutionary processes which lead to the biodiversity which can be obtained today. Furthermore with the application of the age model in the context of coevolution by generating a useful benchmark set of cophylogenies is a first step towards systematic studies on evaluating reconciliation methods.

Das autobiografische Gedächtnis findet als Thema der psychologischen Grundlagenforschung immer größere Aufmerksamkeit. Vorliegende Arbeiten haben zur differenzierten Charakterisierung des autobiografischen Wissensbestands in seiner Gesamtheit und der autobiografischen Erinnerungen als dessen Elemente beigetragen. Neben Fragen der Repräsentation liegt es nahe, Besonderheiten des autobiografischen Gedächtnisses über die Lebensspanne hinweg zu betrachten. Schwerpunkt der Analysen ist die Verteilung individueller Erinnerungen an Ereignisse über den gesamten Lebenslauf. Das zentrale Merkmal der Verteilung ist der relative Anstieg der Zahl von Erinnerungen im Zeitraum zwischen dem 10.und dem 30. Lebensjahr, vergleicht man diese mit der Zahl von Erinnerungen in den Lebensabschnitten direkt vor diesem und direkt im Anschluss an diesen Zeitabschnitt. Die Analyse dieser robusten und reliablen Besonderheit der Verteilung autobiografischer Erinnerungen - des bump - ist Gegenstand der vorliegenden empirischen Arbeit. Im Gegensatz zu bisherigen Studien galt unser Interesse aber nicht nur frei wählbaren Erinnerungen. Es stand vielmehr die Klasse der lebendigen autobiografischen Erinnerungen im Mittelpunkt, die innerhalb des autobiografischen Wissensbestands unterschiedlichen, aber in der individuellen Entwicklung über die Lebensspanne relevanten, von uns vorgegebenen Themen zuzuordnen sind (Arbeitsleben Beziehung zu Geschwistern, Beziehung zu Freunden und Bekannten, zusätzlich: Allgemeine lebendige Erinnerungen ohne thematische Bindung). Die berichteten Erinnerungen verteilten sich insgesamt in typischer Weise über die Lebensspanne. Unabhängig von themenspezifischen Aspekten zeigte sich auch in der vorliegenden Studie der bump in der Gesamtverteilung autobiografischer Erinnerungen über die Lebensspanne. Bei den themenspezifischen Verteilungen waren jedoch Abweichungen von der erwarteten Verteilungsform festzustellen. Der bump ließ sich bei den Themen Arbeitsleben und Freunde, Bekannte nur in abgeschwächter Form identifizieren, beim Thema Zwillinge war er dagegen auf einen früheren Zeitpunkt als erwartet datiert und sehr ausgeprägt. Die Verteilung im Themenblock Allgemein deckte sich weitgehend mit dem erwarteten Verteilungsmuster. Durch Einbindung in ein größeres Forschungsprojekt konnten die Verteilungen in den Themen Zwillinge und Arbeitsleben im Kontext relevanter biografischer Informationen weiter analysiert und z.T. auf lebensalters- und kontextgebundene Entwicklungen zurückgeführt werden. Die Ergebnisse der Studie werden im Hinblick auf ihre theoretischen Implikationen und ihre Bedeutung für nachfolgende Arbeiten aus einer entwicklungspsychologischen Perspektive diskutiert.

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