Das Hauptziel der Arbeit war, zu überprüfen, inwieweit tiefe Grundwässer sich in ihrer Beschaffenheit über längere Zeiträume verändern und somit als Indikatoren für anthropogene Umwelteinflüsse geeignet sind. Als Beispiel eines tiefen Grundwassers wurde die Wettinquelle (früher auch Radonquelle), ein Mineralwasser in Bad Brambach (Südwestsachsen), ausgewählt. Durch die Nutzung von Zeitreihenanalysen, hydrochemischen Modellierungen mit der Software PhreeqC; und statistischer Auswertungen für die Gehalte einzelner Ionen konnte für einige Parameter wie beispielsweise den Sulfatgehalt eine längerfristige Änderung festgestellt werden. Die Unterscheidung in geogen und anthropogen verursachte Stoffeinträge in tiefen Grundwässern ist dabei ein sehr wichtiger Aspekt. In diesem Zusammenhang wird in der Arbeit eine Erklärung für die erhöhten Chloridkonzentrationen in südwestvogtländischen Mineralwässern gegeben.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Erosionsverhalten von Sedimenten in Mischkanalisationen. Zu diesem Zweck wurde eine Apparatur für in-situ-Untersuchungen entwickelt, gebaut und kalibriert. Damit wurden erstmals Erosionsmessungen an echten, ungestörten Kanalsedimenten im großen Umfang durchgeführt. Hierbei wurde die kritische Sohlschubspannung als Kenngröße für die Sedimentstabilität anhand von etablierten und einer neu entwickelten Methode aus den Messdaten gewonnen. Die Kanalsedimente zeigen ein ausgeprägt kohäsives Erosionsverhalten im untersuchten Kanal und verhalten sich somit wie Sedimente in natürlichen Gewässern. Mit Einschränkungen kann folglich auf die umfangreichen Erfahrungen im Bereich der marinen, ästuarinen und fluvialen Sedimente zurückgegriffen werden. Die auf diesem Gebiet untersuchten Einflussfaktoren wurden auf Grundlage einer umfassenden Literaturrecherche hinsichtlich ihrer Relevanz für den Bereich der Kanalsedimente bewertet. Die Vielzahl der in Frage kommenden Einflussfaktoren sowie das sich hieraus abzeichnende Geflecht aus den Wechselwirkungen der Einflussfaktoren untereinander macht diese Thematik sehr komplex und das tatsächliche Erosionsverhalten schwer vorhersagbar. In-situ-Untersuchungen stellen daher einen essentiellen Grundstein für die Entwicklung eines allgemeingültigen Erosionsmodells dar. / The present work studies the sediment erosion in combined sewers. For this purpose, an in-situ instrument was developed, constructed and calibrated. For the first time, such an instrument was used to perform erosion measurements on real, undisturbed sewer sediments on a large scale. In the analysis, the bottom shear stress was used as an indicator for the sediment stability applying established methods and also a newly developed one. The sediments in the investigated sewer show a distinct cohesive erosion behavior. Hence, they behave similar to sediments in natural waters. Therefore, one can with some limitations use the extensive experience in the field of marine, estuarine, and fluvial sediments. The influences studied in that field were evaluated according to their relevance for sewer sediments in a extensive literature research. Due to the large number of influence factors in addition to their interactions, this topic is very complex and the actual erosion behavior difficult to predict. Hence, in-situ studies are a essential foundation for the development of a general model for sediment erosion.

Remote sensing technology is increasingly being used for rapid detection and visualization of changes caused by catastrophic events. This thesis presents a semi-automated feature-based approach to the identification of building conditions especially in affected areas using GIS and remote sensing information. For image analysis, a new ‘Detected Part of Contour’ (DPC) feature is developed for the assessment of building integrity. The DPC calculates a part of the building contour that can be detected in the remotely sensed image. Additional texture features provide information about the area inside the buildings. The effectiveness of the proposed method is proved by high overall classification accuracy for different study cases. The results demonstrate that the ‘map-to-image’ strategy enables extracting valuable information from the remotely sensed image for each individual vector object, thereby being a better choice for change detection within urban areas.

Holistische Betrachtung der Etablierung, Änderung und Verstetigung von Migrationsflüssen unter Berücksichtigung von sozialen Netzwerken und Lokalität.

Die Belastung des Bodens insbesondere mit toxischen Schwermetallen wird seit Beginn der industriellen Revolution im späten 18. Jahrhundert durch vielfältige Tätigkeiten der Menschen verursacht und tritt mittlerweile als flächendeckendes Phänomen auf. Im Unterschied zu organischen Kontaminationen werden Schwermetalle im Boden nicht abgebaut. Sie reichern sich vielmehr im Boden an und gelten daher als irreversible Immissionen. Schwermetalle können jedoch durch Pflanzen aus dem Boden aufgenommen und dadurch kontrolliert entsorgt werden. Für die Sanierung großer moderat belasteter Flächen bietet sich daher eine In-situ-Sanierung durch die so genannte Phytoremediation bzw. Phytoextraktion an, bei der die Pflanzen über die Nährstoffaufnahme aus dem Boden Schwermetalle mit aufnehmen und in der Pflanzenmasse anreichern. Eine geeignete Phyto-Pflanze ist Mais, der durch sein starkes Wachstum eine hohe Gesamtaufnahmerate an Schwermetallen besitzt. Für die Prozessunterstützung von Sanierungsmaßnahmen, aber auch für die Sicherung von großflächigen kontaminierten Arealen mittels Pflanzen sind geeignete Verfahren zur Dokumentation von vorhandenen Kontaminationen und Sanierungserfolgen erforderlich. Von der Blattfläche wurden auf Spektralon normierte Hyperspektralaufnahmen mit chemischen Cadmiumanalysen der Pflanzen korreliert. Auf Grundlage der Ergebnisse mit Mais wurde die Methode auf weitere Pflanzen wie Rhabarber, Topinambur, Sonnenblume und Tabak und andere Schwermetalle wie Zink, Blei und Kupfer übertragen. Die Eignung der entwickelten Methode, verschiedene Schwermetalle in unterschiedlichen Pflanzen nachzuweisen, wurde auf der Grundlage der jeweiligen Bestimmtheitsmaße diskutiert. Die entwickelte Messanordnung und die untersuchten Indices führen mit geokodierten Makro-Hyperspektralmessungen zu einem neuartigen Monitoringkonzept für die Phytoremediation und somit zu einer detailliert ortsaufgelösten Begleitung von Bodensanierungsprozessen.

Karten, die von Internetnutzern im Web 2.0 mit Webmapping-APIs oder Webmapping-Anwendungen erzeugt und publiziert werden, nehmen an Bedeutung zu. Internetnutzer konsumieren nicht mehr nur die Inhalte sondern beteiligen sich im Web 2.0 an deren Erzeugung, Gestaltung und Veröffentlichung. Sie sind Produzenten und Konsumenten in einem, wofür der Begriff Prosument verwendet werden kann. Jedoch besitzen die Prosumenten i.d.R. keine Fachkenntnisse in der Gestaltung von Karten und wurden bisher kaum bei der Entwicklung von Webmapping 2.0-Anwendungen berücksichtigt. Daher entstehen häufig schlecht lesbare, wenig prägnante und die Informationen evtl. sogar falsch darstellende Karten. Auf Basis verschiedener analytischer und empirischer Untersuchungen werden Anforderungen und Gestaltungsrichtlinien für Webmapping 2.0-Anwendungen aus Nutzersicht hergeleitet. Das eigentliche Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung einer kartographischen Konzeption für einfach zu bedienende, gebrauchstaugliche Webmapping 2.0-Anwendungen auf Basis der Ergebnisse der Untersuchungen sowie Forschungen aus der Universal Usability. In diesem Konzept werden Prosumenten mit verschiedenen Kenntnissen und Anforderungen berücksichtigt und anhand verschiedener Hilfestellungen und gestalterischer Vorgaben bei der Erstellung lesbarer und prägnanter Karten unterstützt.

Bei der Cu-Zn-Lagerstätte bei Kupferberg, 10 km nordöstlich von Kulmbach, handelt es sich um Bayerns größten, historischen Buntmetallabbau. Der etwa 4 km lange Zug einzelner, stratiformer Erzlinsen befindet sich im Nordwesten in der parautochthonen Randschiefer Formation und im Südosten in der Prasinit-Phyllit Formation, die ein Teil der allochthonen Münchberger Gneismasse ist. Bisherige Versuche, die Genese der Lagerstätte zu erklären, scheiterten daran, den versatzlosen Übertritt einer stratiformen Lagerstätte über eine regional bedeutende Störungszone zu erklären. U-Pb Zirkondatierungen an mafischen und felsischen Vulkaniten im Umfeld der Lagerstätte bestätigten das Bild eines kambrisch-ordovizischen Extensionsvulkanismus. Das Fehlen von N-MORB-ähnlichen geochemischen Signaturen in den untersuchten Proben der gesamten südwestlichen, saxothuringischen Vogtland Synklinale deutet auf eine gescheiterte Riftbildung am Nordrand Gondwanas hin und setzt somit den geotektonischen Rahmen für die Ablagerung der Wirtsformation(en). Die Cu-Zn-Vererzung selbst liegt hier im Wesentlichen als Vergesellschaftung von Pyrit, Chalkopyrit, Sphalerit, Quarz und Kalzit in kohlenstoffreichem Tonschiefer vor. Die verschiedenen Untersuchungen an den beiden Erzlinsen zeigten, dass in der „St. Veits“ Erzlinse eine syngenetische Pyrit-Anreicherung mit charakteristisch niedrigen Co/Ni-Verhältnissen (ø = 3,7) vorliegt. Darüber hinaus konnte dort noch mindestens eine hydrothermale Pyrit-Generation (Co/Ni-Verhältnis ca. 35) nachgewiesen werden, die nur dort auftritt, wo auch Chalkopyrit angereichert ist und deutlich höhere Co/Ni-Verhältnisse aufweist (ø = 35). Die Ermittlung der Cu-Isotopenverhältnisse des Chalkopyrits zeigte ein δ65Cu-Spektrum von -0,26 bis 0,36 ‰, was stark für eine hydrothermale Anreicherung unter hohen (>250 °C) Temperaturbedingungen spricht. Während sich die Erzlinsen in der Randschiefer und Prasinit-Phyllit Formation hinsichtlich ihrer Sulfid-Mineralogie so ähnlich sind, dass sie bisher immer als eine Lagerstätte angesprochen wurden, erbrachte ein statistischer Vergleich der beiden δ34S-Datensätze, dass es sich hier nur mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 2 % um Stichproben der gleichen Grundgesamtheit handelt. Entsprechend liegen innerhalb der Kupferberger Lagerstätte zwei unterschiedliche Schichten, reich an syngenetischem Pyrit, vor. Die Tatsache, dass das δ34S-Spektrum potentieller Schwefelquellen für die hydrothermale Chalkopyrit-Mineralisation theoretisch sehr groß, de facto aber mit dem δ34S-Spektrum der syngenetischen Sulfidanreicherung fast identisch ist (δ34S = 3,2 ± 0,6 ‰ bzw. δ34S = 3,1 ± 0,9 ‰), spricht für eine schichtinterne Sulfidmobilisierung. Aus den hier erbrachten Ergebnissen wird ein genetisches Modell für die Kupferberger Lagerstätte geschlussfolgert, in dem jeweils eine der zahlreichen sedimentären, Pyrit-reichen Schichten aus der Randschiefer und der Prasinit-Phyllit Formation bei der Überschiebung der Münchberger Gneismasse tektonisch in Kontakt gebracht wurden. Im Zuge eben dieser Raumnahme der allochthonen Masse wurden Teile der Randschiefer Formation unter Grünschiefer-fazielle Bedingungen gebracht. Dabei kam es sowohl zur Freisetzung von Buntmetallen, die vorher zum Großteil in Pyrit gebunden waren, als auch zur Entwässerung der umliegenden Tonschiefer. Durch die überlagernden, impermeablen metamorphen Decken wurde das entstandene metallreiche Fluid an der Überschiebungsbahn kanalisiert. Durch den Druckabfall in der Spröde-Duktil-Übergangszone kam es zum Sieden des aufsteigenden Fluids, was zur Ausfällung der Sulfide führte. Die Bildung bedeutender Erzlinsen erfolgte vor allem dort, wo das übersättigte Fluid auf Pyrit-reiche Schwarzschiefer bzw. Phyllite traf. Da die Abbauwürdigkeit dieser Erzlinsen im Wesentlichen auf die epigenetische Überprägung im Zuge der Deckenüberschiebung zurückzuführen ist, handelt es sich bei der Kupferberger Cu-Zn-Vererzung um eines der seltenen Beispiele für eine tatsächliche metamorphogene bzw. syntektonische Buntmetalllagerstätte. / Kupferberg is located c. 10 km in the east of Kulmbach in Upper Franconia (northeastern Bavaria). The stratiform Cu-Zn deposit represents Bavaria´s largest base metal deposit, for which up to now no decent genetic model existed. In the northeast, the c. 4 km long string of separate, stratiform ore lenses is part of the parautochthonous Randschiefer Formation and in the southeast, it is hosted by the high-grade, allochthonous Münchberg metamorphic complex. None of the previous investigations were able to explain, why this stratiform ore deposit cross-cuts on of the region´s major fault zones without any offset. The ore itself has a remarkably simple mineralogy, it consists mainly of pyrite with variable amounts of chalcopyrite and sphalerite, accompanied by quartz and calcite. Various investigations (among others U-Pb zircon dating, Cu- and S-isotopic analyses) revealed a two-stage genetic model for the Kupferberg Cu-Zn deposit: A syngenetic pyrite-enrichment and a hydrothermal sulfide-enrichment. The latter was the product of a syn-orogenic fluid-expulsion from beneath the Münchberg metamorphic complex, which makes Kupferberg a syntectonic, metamorphogenic base metal deposit.

Die imperiale Lebensweise westlicher Industrienationen, die sich durch ein permanentes Streben nach Wirtschaftswachstum ausdrückt, bringt den Planeten an die Grenzen seiner Tragfähigkeit. In den letzten Jahren wurden jedoch – bestärkt durch die Weltwirtschaftskrise 2007/08 – Alternativen zum Modell des permanenten Wachstums immer populärer, die sich anstatt auf ökonomischen Wohlstand vermehrt auf soziale und ökologische Belange des gesellschaftlichen Zusammenlebens fokussierten. Unter dem Begriff der Postwachstumsbewegung sammelten sich Ansätze, Ideen und Akteure, die gemeinsam für eine Zukunft fernab jeglicher Wachstumszwänge und innerhalb der planetaren Grenzen kämpfen. Vor dem Hintergrund der zunehmenden sozialen und ökologischen Herausforderungen wurden nun erstmals sozial-ökologische Nischenakteure aus drei unterschiedlichen Bereichen der Postwachstumsbewegung gemeinsam in einem Forschungsvorhaben – unter besonderer Berücksichtigung gesellschaftlicher, organisatorischer und territorialer Einbettungsprozesse – untersucht. Eingebettet ist diese Untersuchung in den theoretisch-konzeptionellen Ansatz der sozial-ökologischen Transformation, deren inkrementeller Wandel mithilfe der Multi-Level-Perspektive beschrieben werden kann. Die Kombination dieses spezifischen theoretisch-konzeptionellen Ansatzes und der empirischen Erhebung ist das Alleinstellungsmerkmal der vorliegenden Untersuchung. Es zeigte sich, dass alle untersuchten Nischenakteure eine deutlich progressive Unternehmungsphilosophie vertreten, die häufig in einer Unternehmungsorganisation mit flachen Hierarchien und konsensbasierten Entscheidungsfindungen mündet. Besonders gesellschaftliche Einbettungsprozesse bedingen den Erfolg oder Misserfolg der Nischenentwicklung. Organisatorische Einbettung kommt derweil vor allem im Aufbau weitreichender Netzwerkstrukturen zum Tragen, die die Innovationsfähigkeit und Stabilität der Nische unterstützen. Eine starke territoriale Einbettung steigert den lokal-regionalen Einfluss der Nischeninnovationen und generiert Rückhalt in der Bevölkerung. / The imperial way of life of Western industrialized nations, expressed through a permanent pursuit of economic growth, is pushing the planet to the limits of its carrying capacity. In recent years, however, alternatives to the model of permanent growth have become increasingly popular - encouraged by the global economic crisis of 2007/08 - that focus increasingly on social and ecological concerns of social coexistence instead of economic prosperity. Under the term of the post-growth movement, approaches, ideas and actors gathered together to fight for a future far away from any growth constraints and within planetary boundaries. Against the backdrop of increasing social and ecological challenges, socio-ecological niche actors from three different areas of the post-growth movement have now been studied together for the first time in a research project - with a special focus on social, organizational and territorial embedding processes. This research is embedded in the theoretical-conceptual approach of socio-ecological transformation, whose incremental change can be described with the help of the multi-level perspective. The combination of this specific theoretical-conceptual approach and the empirical survey is the unique selling point of the present study. It was found that all of the niche players studied represent a clearly progressive entrepreneurial philosophy, which often results in an entrepreneurial organization with flat hierarchies and consensus-based decision-making. Social embedding processes in particular determine the success or failure of niche development. Organizational embedding, meanwhile, comes into play primarily in the development of far-reaching network structures that support the innovative capacity and stability of the niche. Strong territorial embedding increases the local-regional influence of niche innovations and generates support among the population. / Die imperiale Lebensweise westlicher Industrienationen, die sich durch ein permanentes Streben nach Wirtschaftswachstum ausdrückt, bringt den Planeten an die Grenzen seiner Tragfähigkeit. Nach der Weltwirtschaftskrise 2007/08 wurden jedoch Alternativen zum Modell des permanenten Wachstums immer populärer, die sich anstatt auf ökonomischen Wohlstand vermehrt auf soziale und ökologische Belange des gesellschaftlichen Zusammenlebens fokussierten. Unter dem Begriff der Postwachstumsbewegung sammelten sich Ideen und Akteure, die gemeinsam für eine Zukunft fernab jeglicher Wachstumszwänge und ein Leben innerhalb der planetaren Grenzen eintreten. Vor dem Hintergrund der zunehmenden sozialen und ökologischen Herausforderungen werden nun erstmals sozial-ökologische Nischenakteure aus unterschiedlichen Bereichen der Postwachstums-bewegung gemeinsam in einem Forschungsvorhaben – unter besonderer Berücksichtigung gesellschaftlicher, organisatorischer und territorialer Einbettungsprozesse – untersucht. Fußend auf dem theoretisch-konzeptionellen Ansatz der sozial-ökologischen Transformation werden im Rahmen einer Multi-Level-Perspektive auf Grundlage der qualitativen Inhaltsanalyse von Experteninterviews Chancen und Herausforderungen eines inkrementellen gesellschaftlichen Wandels aufgezeigt.

The area northeast of Sudbury, Ontario, is known for one of the largest unexplained geophysical anomalies on the Canadian Shield, the 1,200 km2 Temagami Anomaly. The geological cause of this regional magnetic, conductive and gravity feature has previously been modelled to be a mafic-ultramafic body at relatively great depth (2–15 km) of unknown age and origin, which may or may not be related to the meteorite impact-generated Sudbury Igneous Complex in its immediate vicinity. However, with a profound lack of outcrops and drill holes, the geological cause of the anomaly remains elusive, a genetic link to the 1.85 Ga Sudbury impact event purely speculative. In search for any potential surface expression of the deep-seated cause of the Temagami Anomaly, this study provides a first, yet comprehensive petrological and geochemical assessment of exotic igneous dykes recently discovered in outcrops above, and drill cores into, the Temagami Anomaly. Based on cross-cutting field relations, petrographic studies, lithogeochemistry, whole-rock Nd-Sr-Pb isotope systematics, and U-Pb geochronology, it was possible to identify, and distinguish between, at least six different groups of igneous dykes: (i) Calc-alkaline quartz diorite dykes related to the 1.85 Ga Sudbury Igneous Complex (locally termed Offset Dykes); (ii) tholeiitic quartz diabase of the regional 2.22 Ga Nipissing Suite/Senneterre Dyke Swarm; (iii) calc-alkaline quartz diabase of the regional 2.17 Ga Biscotasing Dyke Swarm; (iv) alkaline ultrabasic dykes correlated with the 1.88–1.86 Ga Circum-Superior Large Igneous Province (LIP); and (v) aplitic dykes as well as (vi) a hornblende syenite, the latter two of more ambiguous age and stratigraphic position. The findings presented in this study – the discovery of three new Offset Dykes in particular – offer some unexpected insights into the geology and economic potential of one of the least explored areas of the world-class Sudbury Mining Camp as well as into the nature and distribution of both allochthonous and autochthonous impactites within one of the oldest and largest impact structures known on Earth. Not only do the geometric patterns of dyke (and breccia) distribution reaffirm previous notions of the existence of discrete ring structures in the sense of a ~200-km multi-ring basin, but they provide critical constraints as to the pre-erosional thickness and extent of the impact melt sheet, thus helping to identity new areas for Ni-Cu-PGE exploration. Furthermore, this study provides important insights into the pre-impact stratigraphy and the magmatic evolution of the region in general, which reveals to be much more complex, compositionally divers, and protracted than initially assumed. Of note is the discovery of rocks related to the 2.17 Ga Biscotasing and the 1.88–1.86 Ga Circum-Superior magmatic events, as these were not previously known to occur on the southeast margin of the Superior Craton. Shortly predating the Sudbury impact and being contemporaneous with ore-forming events at Thompson (Manitoba) and Raglan (Cape Smith), these magmatic rocks could provide the missing link between unusual mafic, pre-enriched, crustal target rocks, and the unique metal endowment of the Sudbury Impact Structure. The actual geological cause of the Temagami Anomaly remains open to debate and requires the downward extension of existing bore holes as well as more detailed geophysical investigations. The hypothesis of a genetic relationship between Sudbury impact event and Temagami Anomaly is neither borne out by any evidence nor particularly realistic, even in case of an oblique impact, and should thus be abandoned. It is instead proposed, based on circumstantial evidence, that the anomaly might be explained by an ultramafic complex of the 1.88–1.86 Ga Circum-Superior LIP. / Das Gebiet nordöstlich von Sudbury, Ontario, ist bekannt für eine der größten unerklärten geophysikalischen Anomalien auf dem Kanadischen Schild, die 1.200 km2 große Temagami Anomalie. Die geologische Ursache dieser regionalen magnetischen, konduktiven und Schwere-Anomalie wurde bisweilen als ein mafisch-ultramafischer Körper in relativ großer Tiefe (2–15 km) unbekannten Alters und Ursprungs modelliert, der womöglich mit dem durch einen Impakt entstandenen Sudbury Igneous Complex in dessen unmittelbarer Nachbarschaft verwandt sein könnte. Da es jedoch an Aufschlüssen und Tiefbohrungen grundlegend mangelt, bleibt die geologische Ursache dieser Anomalie unklar, eine genetische Beziehung zum 1,85 Ga Sudbury Impaktereignis rein spekulativ. Auf der Suche nach einer potenziellen Oberflächenmanifestation der tiefliegenden Ursache der Temagami Anomalie liefert diese Studie eine erste und dennoch umfassende petrologische und geochemische Charakterisierung magmatischer Ganggesteine, die erst kürzlich in Aufschlüssen über der Temagami Anomalie, als auch in Bohrkernen, entdeckt wurden. Auf Grundlage von relativen geologischen Altersbeziehungen, petrographischen Untersuchungen, Lithogeochemie, Nd-Sr-Pb Isotopensystematiken sowie U-Pb Geochronologie war es möglich, mindestens sechs Gruppen von magmatischen Gesteinsgängen zu identifizieren und zu unterscheiden: (i) kalk-alkaline Quarz Diorit Gänge, die mit dem 1,85 Ga Sudbury Igneous Complex genetisch verwandt sind (lokal als Offset Dykes bezeichnet); (ii) tholeiitischer Quarz Dolerit der regionalen 2,22 Ga Nipissing Suite/Senneterre Gangschar (iii) kalk-alkaliner Quarz Dolerit der regionalen 2,17 Ga Biscotasing Gangschar; (iv) alkaline ultrabasische Gänge, die sich mit der 1,88–1,86 Ga Circum-Superior Large Igneous Province (LIP) korrelieren lassen; und (v) aplitische Gänge sowie ein (vi) Hornblende Syenit, beide von nach wie vor unklarem Alter und unklarer Zugehörigkeit. Die in dieser Studie vorgestellten Ergebnisse – insbesondere die Entdeckung drei neuer Offset Dykes – bieten einige unerwartete Einblicke in die Geologie und das wirtschaftliche Potenzial eines der am wenigsten erforschten Gebiete des Sudbury Bergbaudistriktes sowie in die Beschaffenheit und Verteilung sowohl allochthoner als auch autochthoner Impaktgesteine innerhalb einer der größten und ältesten bekannten terrestrischen Impaktstrukturen. Die geometrischen Muster der Gang (und Brekzien-) Verteilung bestätigen nicht nur frühere Vorstellungen von der Existenz diskreter Ringstrukturen im Sinne eines ~200 km großen Multiringbeckens, sondern liefern auch Erkenntnisse über die ursprüngliche Mächtigkeit und Ausbreitung der Impaktschmelze, was unter anderem zur Identifizierung neuer potenzieller Gebiete für die Ni-Cu-PGE Exploration beiträgt. Darüber hinaus liefert diese Studie wichtige Einblicke in die Stratigraphie des Einschlagsgebietes und die magmatische Entwicklung der Region im Allgemeinen, welche sich als viel komplexer, in der Zusammensetzung vielfältiger, und zeitlich ausgedehnter erweist als ursprünglich angenommen. Hervorzuheben ist hierbei die Entdeckung von Gesteinen, die mit dem 2,17 Ga Biscotasing und dem 1,88–1,86 Circum-Superior Magmatismus in Verbindung stehen, da solche Gesteine bisher nicht am südöstlichen Rand des Superior Kratons bekannt waren. Diese Ereignisse, die kurz vor dem Sudbury Impakt und zeitgleich mit Erz-bildendem Magmatismus nahe Thompson (Manitoba) und Raglan (Cape Smith, Quebec) stattfanden, könnten das fehlende Bindeglied zwischen ungewöhnlich mafischen, vorangereicherten krustalen Zielgesteinen einerseits, und der einzigartigen Metallausstattung der Sudbury Impaktstruktur andererseits, darstellen. Die tatsächliche geologische Ursache der Temagami Anomalie bleibt nach wie vor ungeklärt und erfordert letztlich die Erweiterung bestehender Bohrlöcher sowie detailliertere geophysikalische Untersuchungen. Die Hypothese eines genetischen Zusammenhangs zwischen Sudbury Impakt und Temagami Anomalie kann weder durch Beweise gestützt werden noch gilt sie als besonders realistisch, selbst im Falle eines obliquen Einschlags, und sollte daher verworfen werden. Stattdessen wird auf der Grundlage von Indizienbeweisen vorgeschlagen, dass die Temagami Anomalie durch einen ultramafischen Komplex der 1,88–1,86 Ga Circum-Superior LIP verursacht wird.

Grasslands shape many landscapes of the earth as they cover about one-third of its surface. They are home and provide livelihood for billions of people and are mainly used as source of forage for animals. However, grasslands fulfill many additional ecosystem functions next to fodder production, such as storage of carbon, water filtration, provision of habitats and cultural values. They play a role in climate change (mitigation) and in preserving biodiversity and ecosystem functions on a global scale. The degree to what these ecosystem functions are present within grassland ecosystems is largely determined by the management. Individual management practices and the use intensity influence the species composition as well as functions, like carbon storage, while higher use intensities (e.g. high mowing frequencies) usually show a negative impact. Especially in Central European countries, like in Germany, the determining influence of grassland management on its physiognomy and ecosystem functions leads to a large variability and small-scale alternations of grassland parcels. Large-scale information on the management and use intensity of grasslands is not available. Consequently, estimations of grassland ecosystem functions are challenging which, however, would be required for large-scale assessments of the status of grassland ecosystems and optimized management plans for the future. The topic of this thesis tackles this gap by investigating the major grassland management practice in Germany, which is mowing, for multiple years, in high spatial resolution and on a national scale. Earth Observation (EO) has the advantage of providing information of the earth’s surface on multi-temporal time steps. An extensive literature review on the use of EO for grassland management and production analyses, which was part of this thesis, showed that in particular research on grasslands consisting of small parcels with a large variety of management and use intensity, like common in Central Europe, is underrepresented. Especially the launch of the Sentinel satellites in the recent past now enables the analyses of such grasslands due to their high spatial and temporal resolution. The literature review specifically on the investigation of grassland mowing events revealed that most previous studies focused on small study areas, were exploratory, only used one sensor type and/or lacked a reference data set with a complete range of management options. Within this thesis a novel framework to detect grassland mowing events over large areas is presented which was applied and validated for the entire area of Germany for multiple years (2018–2021). The potential of both sensor types, optical (Sentinel-2) and Synthetic Aperture Radar (SAR) (Sentinel-1) was investigated regarding grassland mowing event detection. Eight EO parameters were investigated, namely the Enhanced Vegetation Index (EVI), the backscatter intensity and the interferometric (InSAR) temporal coherence for both available polarization modes (VV and VH), and the polarimetric (PolSAR) decomposition parameters Entropy, K0 and K1. An extensive reference data set was generated based on daily images of webcams distributed in Germany which resulted in mowing information for grasslands with the entire possible range of mowing frequencies – from one to six in Germany – and in 1475 reference mowing events for the four years of interest. For the first time a observation-driven mowing detection approach including data from Sentinel-2 and Sentinel-1 and combining the two was developed, applied and validated on large scale. Based on a subset of the reference data (13 grassland parcels with 44 mowing events) from 2019 the EO parameters were investigated and the detection algorithm developed and parameterized. This analysis showed that a threshold-based change detection approach based on EVI captured grassland mowing events best, which only failed during periods of clouds. All SAR-based parameters showed a less consistent behavior to mowing events, with PolSAR Entropy and InSAR Coherence VH, however, revealing the highest potential among them. A second, combined approach based on EVI and a SARbased parameter was developed and tested for PolSAR Entropy and InSAR VH. To avoid additional false positive detections during periods in which mowing events are anyhow reliably detected using optical data, the SAR-based mowing detection was only initiated during long gaps within the optical time series (< 25 days). Application and validation of these approaches in a focus region revealed that only using EVI leads to the highest accuracies (F1-Score = 0.65) as combining this approach with SAR-based detection led to a strong increase in falsely detected mowing events resulting in a decrease of accuracies (EVI + PolSAR ENT F1-Score = 0.61; EVI + InSAR COH F1-Score = 0.61). The mowing detection algorithm based on EVI was applied for the entire area of Germany for the years 2018-2021. It was revealed that the largest share of grasslands with high mowing frequencies (at least four mowing events) can be found in southern/south-eastern Germany. Extensively used grassland (mown up to two times) is distributed within the entire country with larger shares in the center and north-eastern parts of Germany. These patterns stay constant in general, but small fluctuations between the years are visible. Early mown grasslands can be found in southern/south-eastern Germany – in line with high mowing frequency areas – but also in central-western parts. The years 2019 and 2020 revealed higher accuracies based on the 1475 mowing events of the multi-annual validation data set (F1-Scores of 0.64 and 0.63), 2018 and 2021 lower ones (F1-Score of 0.52 and 0.50). Based on this new, unprecedented data set, potential influencing factors on the mowing dynamics were investigated. Therefore, climate, topography, soil data and information on conservation schemes were related to mowing dynamics for the year 2020, which showed a high number of valid observations and detection accuracy. It was revealed that there are no strong linear relationships between the mowing frequency or the timing of the first mowing event and the investigated variables. However, it was found that for intensive grassland usage certain climatic and topographic conditions have to be fulfilled, while extensive grasslands appear on the entire spectrum of these variables. Further, higher mowing frequencies occur on soils with influence of ground water and lower mowing frequencies in protected areas. These results show the complex interplay between grassland mowing dynamics and external influences and highlight the challenges of policies aiming to protect grassland ecosystem functions and their need to be adapted to regional circumstances. / Grünland prägt viele Landschaften der Erde, da es etwa ein Drittel der Erdoberfläche bedeckt. Es ist Heimat und Lebensgrundlage für Milliarden von Menschen und wird hauptsächlich als Futterquelle für die Viehhaltung genutzt. Neben der Futterproduktion erfüllen Grünlandflächen jedoch viele weitere Ökosystemfunktionen, wie die Speicherung von Kohlenstoff, die Wasserfilterung, die Bereitstellung von Lebensräumen, als auch kulturelle Werte. Sie spielen eine Rolle bei der Abschwächung des Klimawandels und bei der Erhaltung der biologischen Vielfalt und der Ökosystemfunktionen auf globaler Ebene. Das Ausmaß, in dem diese Ökosystemfunktionen in Grünlandökosystemen vorhanden sind, wird weitgehend durch die Bewirtschaftung bestimmt. Einzelne Bewirtschaftungspraktiken und die Nutzungsintensität beeinflussen sowohl die Artenzusammensetzung als auch Funktionen wie die Kohlenstoffspeicherung, wobei höhere Nutzungsintensitäten (z. B. hohe Mähfrequenzen) in der Regel einen negativen Einfluss haben. Insbesondere in mitteleuropäischen Ländern wie Deutschland, führt der bestimmende Einfluss der Grünlandbewirtschaftung auf die Physiognomie und die Ökosystemfunktionen zu einer großen Variabilität und kleinräumigen Differenziertheit einzelner Grünlandflächen. Großräumige Informationen über die Bewirtschaftungs- und Nutzungsintensität von Grünland sind nicht verfügbar. Folglich sind Schätzungen der Ökosystemfunktionen von Grünland eine Herausforderung, die jedoch für großräumige Bewertungen des Zustands von Grünlandökosystemen und optimierte Bewirtschaftungspläne für die Zukunft erforderlich wären. Das Thema dieser Arbeit greift diese Lücke auf, indem es die wichtigste Grünlandbewirtschaftungsmethode in Deutschland, die Mahd, über mehrere Jahre, mit hoher räumlicher Auflösung und auf nationaler Ebene untersucht. Die Erdbeobachtung hat den Vorteil, Informationen über die Erdoberfläche in multitemporalen Zeitschritten zu liefern. Eine umfangreiche Literaturrecherche zur Nutzung von Erdbeobachtung für Grünlandmanagement und Produktion, welche Teil dieser Arbeit war, hat gezeigt, dass insbesondere die Forschung zu kleinparzelligem Grünland mit einer großen Vielfalt an Bewirtschaftungs- und Nutzungsintensitäten, wie in Mitteleuropa gängig, unterrepräsentiert ist. Insbesondere die vor wenigen Jahren erfolgte Start der Sentinel-Satellitenmissionen ermöglicht nun auch die Analyse solcher Grünlandflächen aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung ihrer Aufnahmen. Die Literaturrecherche speziell zur Untersuchung von Mähereignissen auf Grünland ergab, dass die meisten bisherigen Studien sich auf kleine Untersuchungsgebiete konzentrierten, explorativ waren, nur einen Sensortyp verwendeten und/oder keinen Referenzdatensatz mit einer vollständigen Palette von Managementoptionen enthielten. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neuartige Methodik zur Erkennung von Grünlandmahdereignissen vorgestellt, welches über mehrere Jahre (2018-2021) flächendeckend in Deutschland angewendet und validiert wurde. Beide Sensortypen – optisch (Sentinel-2) und SAR (Sentinel-1) – wurden hinsichtlich ihres Potentials zur Detektion von Grünlandmahdereignissen ausgewertet. Acht EO-Parameter wurden untersucht, nämlich der Enhanced Vegetation Index (EVI), die Rückstreuintensität und die interferometrische zeitliche Kohärenz (InSAR) für beide verfügbaren Polarimetrien (VV und VH), sowie die polarimetrischen (PolSAR) Zerlegungsparameter Entropie, K0 und K1. Ein umfangreicher Referenzdatensatz wurde auf der Basis täglicher Bilder von Webcams generiert, welche über Deutschland verteilt sind. Dieser enthält Mahdinformationen für Grünland mit dem gesamten möglichen Spektrum an Mähfrequenzen – von eins bis sechs Mahden – und 1475 Referenz-Mähereignisse für die Untersuchungsjahre. Zum ersten Mal wurde ein Ansatz basierend auf tatsächlichen Beobachtungen zur Erkennung der Mahd entwickelt, angewandt und großflächig validiert, der Daten von Sentinel - 2 und Sentinel - 1 verwendet und beide miteinander kombiniert. Anhand eines Subset der Referenzdaten (13 Grünlandparzellen) wurden die EO-Parameter untersucht und der Algorithmus zur Mahddetektion entwickelt und parametrisiert. Die Analyse hat gezeigt, dass ein schwellenwertbasierter Ansatz zur Erkennung von Veränderungen auf der Grundlage des EVI die Ereignisse der Grünlandmahd am besten erfasst, und nur während Bewölkungsperioden Mahden nicht erfolgreich detektiert. Alle SAR-basierten Parameter zeigten ein inkonsistenteres Verhalten gegenüber Mähaktivitäten als EVI, wobei PolSAR Entropie und InSAR Kohärenz VH noch das höchste Potenzial aufwiesen. Ein zweiter, kombinierter Ansatz, der auf EVI und einem SAR Parameter basiert, wurde entwickelt und für PolSAR Entropie und InSAR VH getestet. Aufgrund vieler zusätzlicher Veränderungen, die in den Zeitreihen erkennbar sind, wurde die SAR-basierte Mahddetektion nur während langer Lücken in den optischen Zeitreihen (< 25 Tage) initiiert. Die Anwendung und Validierung dieser Ansätze in einer Fokusregion ergab, dass die Verwendung des EVI-Ansatzes zu den höchsten Genauigkeiten führt (F1-Score = 0.65), da die Kombination dieses Ansatzes mit der SAR-basierten Detektion zu einem starken Anstieg der falsch erkannten Mähereignisse und damit zu einer Abnahme der Genauigkeiten führte (EVI + PolSAR ENT F1-Score=0.61; EVI + InSAR COH F1-Score = 0.61). Der auf EVI basierende Mahddetektionsalgorithmus wurde für die gesamte Fläche Deutschlands für die Jahre 2018–2021 angewendet. Es zeigte sich, dass der größte Anteil an Grünland mit hoher Mähfrequenz (mindestens vier Mähereignisse) im Süden/Südosten Deutschlands zu finden ist. Extensiv genutztes Grünland (bis zu zweimal gemäht) ist über das gesamte Bundesgebiet verteilt, mit größeren Anteilen in der Mitte und im Nordosten Deutschlands. Diese Muster bleiben im Allgemeinen konstant, aber es sind kleine Schwankungen zwischen den Jahren erkennbar. Früh gemähtes Grünland findet sich in Süd-/Südostdeutschland - entsprechend den Gebieten mit hoher Mähfrequenz -, aber auch in Mittel- und Westdeutschland. Die Jahre 2019 und 2020 zeigen höhere Genauigkeiten (F1- Scores von 0.64 und 0.63), 2018 und 2021 niedrigere (F1-Score von 0.52 und 0.50). Darüber hinaus wurden mögliche Einflussfaktoren auf die Mahddynamik untersucht. So wurden Klima, Topografie, Bodendaten und Informationen über Schutzmaßnahmen mit der Mahddynamik für das Jahr 2020 in Verbindung gebracht, für welches eine hohe Anzahl gültiger Beobachtungen und eine hohe Erfassungsgenauigkeit erzielt werden konnten. Es zeigte sich, dass es keine starken linearen Beziehungen zwischen der Mahdhäufigkeit oder dem Zeitpunkt der ersten Mahd und den untersuchten Variablen gibt. Es wurde jedoch festgestellt, dass für eine intensive Grünlandnutzung bestimmte klimatische und topografische Bedingungen erfüllt sein müssen, wohingegen extensive Grünlandflächen im gesamten Spektrum dieser Variablen auftreten. Außerdem treten auf Böden mit Grundwassereinfluss höhere und in Schutzgebieten niedrigere Mahdhäufigkeiten auf. Diese Ergebnisse zeigen das komplexe Zusammenspiel zwischen der Dynamik der Grünlandmahd und äußeren Einflüssen und verdeutlichen die Herausforderungen in der gezielten Erstellung von Maßnahmen zum Schutz von Grünland-Ökosystemfunktionen und die Notwendigkeit diese regional anzupassen.