Zürich, ETH, Diss., 2007.

Erlangen, Nürnberg, Universiẗat, Diss., 2007. / Enth. 1 Sonderabdr. aus: European journal of neuroscience ; Vol. 14. 2001, - Beitr. teilw. dt., teilw. engl.

Zugl.: Freiburg (Breisgau), University, Diss., 2005.

Vor dem Hintergrund des Klimawandels, insbesondere der erwarteten zunehmenden Hitzebelastung, soll die Effektivität verschiedener städtebaulicher Klimaanpassungsmaßnahmen untersucht werden. Dabei werden mithilfe von Stadtklimasimulationen die Wirkungen verschiedener Klimaanpassungsmaßnahmen quantifiziert und miteinander verglichen. Um Aussagen für ganz Nordrhein-Westfalen treffen zu können, die Anzahl der Simulationen aber möglichst gering zu halten, werden nur ausgewählte, für Hitze besonders anfällige Stadtquartiere modelliert. Zum einen werden dafür Stadtquartiere in der Beispielstadt Bonn herangezogen, zum anderen aus der Bebauungsstrukturklassifizierung abgeleitete, schematisierte (idealisierte) Stadtstrukturen verwendet. Zur Klassifizierung der Bebauungsstrukturen auf Baublockebene wird ein automatisiertes Klassifikationsverfahren verwendet, in welches flächendeckend verfügbare Geodaten eingehen. Dabei werden die Bebauungsstrukturen, in erster Linie basierend auf der Gebäudegrundfläche, -höhe und -form, der Flächennutzung sowie des Versiegelungsgrades bestimmt. Die Bebauungsstrukturklassifizierung dient sowohl dazu, typische Stadtquartiere für die Stadtklimasimulationen abzuleiten als auch die Ergebnisse aus der Stadt Bonn und den idealisierten Stadtquartieren auf ganz Nordrhein-Westfalen übertragbar zu machen. Die Ergebnisse sollen abschließend den Kommunen in Nordrhein-Westfalen über ein Webtool zur Verfügung gestellt werden.

Klima und Wetter üben einen tief greifenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit aus. Die prognostizierten Folgen des Klimawandels haben Forschung auf diesem Gebiet in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses gerückt. Bis zum jetzigen Zeitpunkt konnten verschiedene Studien einen Zusammenhang zwischen atmosphärischen Zuständen und Mortalität aufzeigen. Jedoch bezieht sich der Großteil dieser Forschung auf die Industrieländer der Mittelbreiten und Erkenntnisse aus solchen Arbeiten erlauben nur wenige Schlussfolgerungen über die Beziehung zwischen Atmosphäre und Gesundheit in tropischen Entwicklungsländern. Das vorrangige Ziel dieser Arbeit war es, das Verständnis über atmosphärische Einflüsse auf Sterblichkeit in Bangladesch, einem tropischen Land mit niedrigen sozioökonomischen Standards und starken Urbanisierungsprozessen, zu erweitern. Zentralen Bestandteil der Arbeit bilden umfangreiche Analysen zu atmosphärischen Einflüssen auf Mortalität mittels verschiedener Generalisierter Linearer und Additiver Modelle. Im Allgemeinen zeigt die Studie einen starken Zusammenhang zwischen atmosphärischen Zuständen und Mortalität auf. Mittel- bis langfristige saisonale Effekte ebenso wie unmittelbarere kurz- bis mittelfristige thermische Effekte wurden verdeutlicht. Trotz des tropischen Klimas wurde eine ausgeprägte Übersterblichkeit im Winter und bei niedrigen Temperaturen beobachtet. Dennoch wurde in einigen Fällen ein sekundäres Sommermaximum und ein Anstieg der Mortalität bei erhöhten Temperaturen gefunden. Insbesondere Gesamt- und kardiovaskuläre Mortaliät in Städten zeigte einen starken und lang andauernden Anstieg in Folge von Hitze. Ebenso waren Bevölkerungsgruppen über 65 Jahren stark von hitzebedingter Mortalität betroffen. Intensiven Urbanisierungstendenzen, die Alterung der Gesellschaft, die Zunahme kardiovaskulärer Erkrankungen sowie der Anstieg der Temperatur in Folge des Klimawandels legen nahe, dass schädlichen Hitzeeffekte in Zukunft zunehmen werden. / Climate and weather have profound effects on human health. With the projected consequences of climate change, research on the health-atmosphere relationship has increasingly been brought into the focus of scientific attention. To date, several studies have established a relationship between atmospheric short- or long -term conditions and human mortality. Nevertheless, the majority of scientific evidence refers to industrialised countries located in the mid-latitudes. The insights gained from these studies permit few conclusions to be drawn about the atmosphere-health relationship in tropical developing countries. The primary objective of this thesis was to advance our understanding of atmospheric effects on mortality in Bangladesh, a tropical country with low socio-economic status and strong urbanisation processes. An extensive analysis of atmospheric short- and long-term effects on mortality was conducted using various generalised linear and additive models. Generally, this thesis revealed a strong association between atmospheric conditions and mortality. Mid- to long-term seasonal effects were demonstrated as well as more immediate short- to mid-term thermal effects. Despite the tropical climate associated with constantly high temperatures, a strong dominance of winter and cold-related excess mortality was observed. Nevertheless, a secondary summer maximum and an increase in mortality with elevated temperatures were observed for several strata. In particular, all-cause and cardiovascular mortality in urban areas was found to be subject to intense and long-lasting heat effects. Likewise, the elderly population above 65 years was subject to heat-related mortality. Given the strong urbanisation trends, the ageing of populations, the increase in cardiovascular diseases, and the projected consequences of climate change adverse heat effects are likely to become more prevalent in Bangladesh and other developing countries.

Nach den Ergebnissen der zweiten Nationalen Verzehrsstudie sind in Deutschland bereits 66 % der Männer und 51 % der Frauen übergewichtig (BMI > 25) oder adipös (BMI > 30) [BMELV, 2008]. Bisher auf dem Markt befindliche „Light-Lebensmittel“ mit Fettaustausch- bzw. Fettersatzstoffen weisen jedoch häufig sensorische Mängel auf. Im Kooperationsprojekt „Pflanzliche Fettaustauschstoffe aus sphärischen Proteinmizellen“ (Universität Leipzig: Institut für Lebensmittelhygiene; Freising: Fraunhofer IVV) wurde ein Lupinenproteinisolat entwickelt, welches micellare Strukturen mit hydrophober Oberfläche ausbilden kann und sich aufgrund seiner fettähnlichen Eigenschaften als neuer proteinbasierter Fettaustauschstoff in Lebensmitteln eignet. Aufgrund der geringen mikrobiologischen Stabilität und einer hohen Belastung mit sporenbildenden Bakterien, z. T. Bacillus cereus, waren jedoch Maßnahmen zur Entkeimung der Rohstoffe sowie des Proteinisolats notwendig. Die Arbeit stellt diese Maßnahmen und deren Einfluss auf die mikrobiologische Beschaffenheit sowie sensorische, technofunktionelle und ausgewählte ernährungsphysiologische Eigenschaften dar. In der vorliegenden Arbeit wurde eine physikalische Methode der Saatgutentkeimung etabliert (130 °C/60 min), welche die mikrobielle Stabilisierung des lupinenproteinbasierten Fettaustauschstoffes sicherstellte, wobei die sensorische Qualität (Geschmack, Cremigkeit, Farbe) nur minimal, die ernährungsphysiologische (in-vitro-Verdaubarkeit, Maillard-Produkte, Polyphenolgehalt) jedoch nicht beeinflusst wurde. Starke Veränderungen der technofunktionellen Eigenschaften (z. B. Gelbildung, Wasserbindung, Emulgierbarkeit, Schaumbildung etc.) konnten sowohl im positiven als auch im negativen Sinne nicht beschrieben werden. Lichtmikroskopische Aufnahmen und Untersuchungen der Proteine mittels SDS-PAGE und DSC bestätigten eine nur geringfügige Beeinflussung der micellaren Struktur und Proteinzusammensetzung. Die Anwendung als Fettaustauschstoff in Lebensmitteln würde somit nicht beeinträchtigt. Der Einfluss der Saatgutbehandlung auf das Protein war wesentlich geringer als eine direkte thermische Behandlung des Proteinisolats. Im Hinblick auf den Gesamtprozess sollte eine Pasteurisierung der feuchten Proteinisolate im nichtproteinschädigenden Temperaturbereich (75 °C/5 min) dennoch durchgeführt werden, um während des Prozesses eingetragene Mikroorganismen zu inaktivieren.

Nach den Ergebnissen der zweiten Nationalen Verzehrsstudie sind in Deutschland bereits 66 % der Männer und 51 % der Frauen übergewichtig (BMI > 25) oder adipös (BMI > 30) [BMELV, 2008]. Bisher auf dem Markt befindliche „Light-Lebensmittel“ mit Fettaustausch- bzw. Fettersatzstoffen weisen jedoch häufig sensorische Mängel auf. Im Kooperationsprojekt „Pflanzliche Fettaustauschstoffe aus sphärischen Proteinmizellen“ (Universität Leipzig: Institut für Lebensmittelhygiene; Freising: Fraunhofer IVV) wurde ein Lupinenproteinisolat entwickelt, welches micellare Strukturen mit hydrophober Oberfläche ausbilden kann und sich aufgrund seiner fettähnlichen Eigenschaften als neuer proteinbasierter Fettaustauschstoff in Lebensmitteln eignet. Aufgrund der geringen mikrobiologischen Stabilität und einer hohen Belastung mit sporenbildenden Bakterien, z. T. Bacillus cereus, waren jedoch Maßnahmen zur Entkeimung der Rohstoffe sowie des Proteinisolats notwendig. Die Arbeit stellt diese Maßnahmen und deren Einfluss auf die mikrobiologische Beschaffenheit sowie sensorische, technofunktionelle und ausgewählte ernährungsphysiologische Eigenschaften dar. In der vorliegenden Arbeit wurde eine physikalische Methode der Saatgutentkeimung etabliert (130 °C/60 min), welche die mikrobielle Stabilisierung des lupinenproteinbasierten Fettaustauschstoffes sicherstellte, wobei die sensorische Qualität (Geschmack, Cremigkeit, Farbe) nur minimal, die ernährungsphysiologische (in-vitro-Verdaubarkeit, Maillard-Produkte, Polyphenolgehalt) jedoch nicht beeinflusst wurde. Starke Veränderungen der technofunktionellen Eigenschaften (z. B. Gelbildung, Wasserbindung, Emulgierbarkeit, Schaumbildung etc.) konnten sowohl im positiven als auch im negativen Sinne nicht beschrieben werden. Lichtmikroskopische Aufnahmen und Untersuchungen der Proteine mittels SDS-PAGE und DSC bestätigten eine nur geringfügige Beeinflussung der micellaren Struktur und Proteinzusammensetzung. Die Anwendung als Fettaustauschstoff in Lebensmitteln würde somit nicht beeinträchtigt. Der Einfluss der Saatgutbehandlung auf das Protein war wesentlich geringer als eine direkte thermische Behandlung des Proteinisolats. Im Hinblick auf den Gesamtprozess sollte eine Pasteurisierung der feuchten Proteinisolate im nichtproteinschädigenden Temperaturbereich (75 °C/5 min) dennoch durchgeführt werden, um während des Prozesses eingetragene Mikroorganismen zu inaktivieren.:1 Einleitung und Zielstellung 1 2 Stand des Wissens 4 2.1 Die Lupine 4 2.1.1 Anbau und Verbreitung 4 2.1.2 Einsatz von Lupinenprodukten und -proteinen in der Humanernährung 5 2.1.3 Inhaltsstoffe und deren Verteilung 5 2.1.4 Lupinenproteine 10 2.1.4.1 Einteilung und Struktur der Lupinenproteine 10 2.1.4.2 Lupinenproteine und Allergenität 12 2.1.5 Eigenschaften der verschiedenen Lupinenproteinfraktionen 13 2.1.5.1 Ernährungsphysiologische Eigenschaften 13 2.1.5.2 Funktionelle Eigenschaften 15 2.1.5.3 Modifikation der Proteinstruktur 15 2.1.5.4 Herstellung verschiedener Lupinenproteinpräparate 16 2.1.5.5 Micellare Proteine 17 2.2 Möglichkeiten der Fettreduktion in Lebensmitteln 18 2.2.1 Fettaustauschstoffe 18 2.2.1.1 Fettaustauschstoffe auf Proteinbasis (Mikropartikulierte Proteine) 18 2.2.1.2 Fettaustauschstoffe auf Kohlenhydratbasis 19 2.2.1.3 Quellstoffe 19 2.2.2 Fettersatzstoffe 19 2.2.2.1 Spezielle Triglyceride 20 2.2.2.2 Kohlenhydratpolyester 20 2.2.2.3 Retrofette 20 2.3 Herstellung des lupinenproteinbasierten Fettaustauschstoffes 20 2.4 Saatgutbehandlung 21 2.4.1 Methoden der Lebensmittelkonservierung 22 2.5 Proteinfunktionalität 25 2.5.1 Definition und Zusammenhang zu Proteinen 25 2.5.2 Ausgewählte funktionelle Eigenschaften 26 2.5.2.1 Wasserbindevermögen 26 2.5.2.2 Ölbindevermögen 26 2.5.2.3 Löslichkeit 27 2.5.2.4 Emulgiervermögen 27 2.5.2.5 Schaumbildungsvermögen 28 2.5.2.6 Gelbildungsvermögen 29 2.5.2.7 Oberflächenhydrophobität 30 2.5.2.8 Bedeutung für die Lebensmittelentwicklung 30 3 Material und Methoden 32 3.1 Material 32 3.1.1 Saatgut 32 3.1.2 Geräte, Chemikalien, Verbrauchsmaterial, Software 32 3.1.3 Pufferlösungen 39 3.1.4 Herstellung Bradford-Reagenz, 5-fach 39 3.1.5 Auswahl der Vergleichssubstanzen 39 3.2 Methoden 40 3.2.1 Herstellung der Proteinisolate 40 3.2.2 Mikrobiologische Analysen 41 3.2.3 Bestimmung der Trockenmasse 41 3.2.4 Bestimmung des Proteingehalts 42 3.2.5 Thermische Behandlungsmethoden im Prozess 42 3.2.5.1 UHT-Erhitzung des Extraktes 42 3.2.5.2 Pasteurisierung des Isolats 44 3.2.6 Saatgutentkeimung 44 3.2.6.1 UVC-Bestrahlung 44 3.2.6.2 Trockene Erhitzung 45 3.2.6.3 Autoklavieren 46 3.2.7 Sensorische Untersuchungen 46 3.2.8 Proteinfunktionalität 47 3.2.8.1 Ölbindevermögen 47 3.2.8.2 Wasserbindevermögen 47 3.2.8.3 Gelbildungsvermögen 47 3.2.8.4 Emulgiereigenschaften 47 3.2.8.5 Schaumbildungsvermögen 48 3.2.8.6 Proteinlöslichkeit 48 3.2.8.7 Oberflächenhydrophobität 49 3.2.9 Ernährungsphysiologische Eigenschaften 50 3.2.9.1 in-vitro-Verdaubarkeit 50 3.2.9.2 Maillard-Produkte 50 3.2.9.3 Nachweis reduzierender Zucker .50 3.2.9.4 Nachweis von Glykoproteinen 50 3.2.9.5 Polyphenolgehalt der Lupinenflocken und Proteinisolate 51 3.2.10 Proteincharakterisierung 51 3.2.10.1 Lichtmikroskopie 51 3.2.10.2 Dynamische Differenzkalorimetrie 51 3.2.10.3 Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgelelektrophorese 52 4 Ergebnisse und Diskussion 54 4.1 Thermische Behandlungsmethoden im Prozess 54 4.1.1 UHT-Erhitzung des Extraktes: Einfluss auf Mikrobiologie und Proteinausbeute 54 4.1.2 Pasteurisierungsversuche: Einfluss auf Mikrobiologie und Proteinqualität 55 4.2 Saatgutentkeimung - Mikrobiologie und Proteinausbeute 56 4.2.1 Versuchsreihe I 56 4.2.2 Versuchsreihe II 61 4.3 Sensorische Untersuchungen 63 4.3.1 Verkostungen 64 4.3.2 Farbmessung der Proteinisolate und Flocken 65 4.4 Proteinfunktionalität 69 4.4.1 Wasser- und Ölbindevermögen 69 4.4.2 Gelbildungsvermögen 72 4.4.3 Emulgiereigenschaften 74 4.4.4 Schaumbildungsvermögen 78 4.4.5 Proteinlöslichkeit 81 4.4.6 Oberflächenhydrophobität 83 4.5 Ernährungsphysiologische Eigenschaften 86 4.5.1 Maillard-Produkte 86 4.5.2 Nachweis reduzierender Zucker 87 4.5.3 Nachweis von Glykoproteinen 87 4.5.4 Verdaubarkeit 88 4.5.5 Polyphenolgehalte 89 4.6 Proteincharakterisierung 91 4.6.1 Lichtmikroskopie 91 4.6.2 Dynamische Differenzkalorimetrie 95 4.6.3 Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgelelektrophorese 98 5 Zusammenfassung 105 Anhang 109

Europa erlebte in den letzten 20 Jahren einige sehr heiße und trockene Sommer mit regionalen Rekordwerten heißer Temperaturen oder geringer Niederschlagssummen. In anderen Jahren führten Starkregen zu Überflutungen unterschiedlichen räumlichen Ausmaßes. Da solche Extremereignisse mit vielfältigen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesellschaft, natürliche Ökosysteme und verschiedene Wirtschaftssektoren verbunden sind, ist die langzeitliche Veränderung in ihrem Auftreten im Rahmen der globalen Erwärmung von großer Bedeutung. Konzepte: Maßgeblich für die Qualität von Klimawandel(folgen)studien ist die Verfügbarkeit und Qualität von Daten. Daher werden Konzepte für die Sicherstellung einer zuverlässigen und vergleichbaren Datenbasis entwickelt. Für die Beschreibung der Eigenschaften eines bestimmten Ereignisses existiert eine Vielzahl an Definitionen und Indizes, was zu unterschiedlichen Ergebnissen von Studien führen kann, welche die zeitlichen Veränderungen der Charakteristik solcher Ereignisse analysieren. Die Integration einer Reihe von Indizes in einen aggregierten Index ermöglicht eine robustere Bewertung der Klimabedingungen und Trends. Die Vergleichbarkeit von Klimafolgenbewertungen verlangt zudem die Verwendung eines gemeinsamen Analyserahmens sowie abgestimmter Datensätze (Beobachtungsdaten, Klimaprojektionen) und Methoden (z.B. Untersuchungszeiträume, Ensemble-Ansatz, Qualitätsbewertung, Korrekturalgorithmen, Impactmodelle und -indizes, Elemente der Klimafolgen- oder Risikoanalyse). Trends: Sommerliche Trockenheit hat über weiten Teilen Europas – mit Ausnahme des Nordens – zugenommen. Besonders stark zugenommen haben die Dürrebedingungen im Sommerhalbjahr für Indizes, welche die Evapotranspiration einbinden. Der reine Fokus auf den Niederschlag zur Bewertung von Dürre in verschiedenen Speichern des Wasserkreislaufs ist unzureichend. Neben dieser beobachteten Zunahme in der Sommertrockenheit, ist auch für die Intensität von Starkniederschlagsereignissen und ihrem Anteil am Gesamtniederschlag ein Anstieg über Europa zu beobachten. Verschiedene Stationen in Mitteleuropa zeigen für das Sommerhalbjahr gleichzeitige Anstiege in den Dürrebedingungen und Starkniederschlägen, was die mit solchen Niederschlagsextremen verbundenen Folgen und Risiken erhöht. Folgen: Viele Sektoren sind durch die Folgen des Klimawandels und extreme Wettereignisse negativ betroffen, so auch das Verkehrssystem. Dessen Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit ist von hoher Bedeutung für die Gesellschaft (Mobilität) und Wirtschaft (Waren, Transportketten). Extreme Wettereignisse wie Hitzewellen, Überschwemmungen, Dürren, Stürme und Sturmfluten können Unfälle und Staus verursachen, die Infrastrukturen beschädigen und damit Transportketten unterbrechen sowie zu Verspätungen und Ausfällen führen. Die Verkehrsträger sind dabei in unterschiedlicher Weise und Intensität betroffen. Um die Klimawandelfolgen für das Bundesverkehrssystem zu bewerten und Anpassungsbedarfe zu priorisieren wurde ein methodischer Rahmen für die Durchführung von Klimawirkungsanalysen entwickelt. Ergänzt werden diese nationalen Analysen durch Klimafolgenstudien für die UNECE-Region (UNECE: Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen). Zielgerichtete Klimadienstleistungen, welche die Bedarfe der Anwendenden integrieren, sind eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung praktikabler Anpassungsoptionen.:Abstract 1 Zusammenfassung 2 1. Research topic and questions addressed 3 2. Outline and structure of this thesis 6 3. Concepts – How to evaluate changes in heat, drought and wetness? 11 3.1 How to define drought? 11 3.2 How to measure changes in (extreme) temperature and precipitation? 11 3.2.1 Applying established climate indices 11 3.2.2 Developing new indices to measure drought and wetness 12 3.2.3 Assessing extreme events and their impacts 14 3.3 How to ensure good quality climate data sets? 15 3.3.1 Separating climate variability from changes in non-climatic parameters 15 3.3.2 Regionalizing climate information 15 3.3.3 Adjusting biases in climate projections 16 3.4 How to ensure comparable results of climate impact assessments? 17 3.4.1 Agreeing on common assumptions and scenarios 17 3.4.2 Applying an ensemble analysis approach 17 3.4.3 Implementing a common analysis framework for impact assessment 18 4. Changes – Which variations are seen in the regional climate? 20 4.1 Variations and changes in the average climate – temperature and precipitation 20 4.1.1 Changes in wet and dry periods over Europe 20 4.1.2 Observed and projected temperature and precipitation trends over Germany 21 4.1.3 Observed climatic changes in North-eastern Brazil (NEB) 21 4.1.4 Observed precipitation variations in the Palestinian territories and surrounding areas 22 4.2 Extreme weather and climate events: spatio-temporal variations and trends 22 4.2.1 Increases in temperature extremes and heatwaves 22 4.2.2 Characteristics of and changes in heavy precipitation 23 4.2.3 Temporal variations in meteorological drought conditions 26 4.2.4 Drought and heavy precipitation 28 4.3 Characterising selected record hot and dry summers 30 4.3.1 The five record drought summers in Europe – 1947, 2018, 2003, 1921 and 1911 30 4.3.2 The summer of 2018 31 4.3.3 The summer of 2015 32 4.3.4 Recent hot and dry summers in Germany in comparison to climate projections 33 5. Consequences – Which climate impacts do we have to expect and how to adapt to them? The case of the transport system 35 5.1 Relevance of climate change considerations for the transport system 35 5.2 Networks supporting the development of climate resilient transport systems 35 5.2.1 BMDV Network of Experts on Climate Change Impacts and Adaptation 36 5.2.2 DAS core service “climate and water” 37 5.2.3 UNECE Group of Experts on Assessment of Climate Change Impacts and Adaptation for Inland Transport 38 5.3 Climate change impact analysis for the transportation sector 39 5.3.1 Methodology of the integrated climate impact assessment 39 5.3.2 Exemplary results of the exposure analysis 40 5.3.3 Integrated climate impact assessment 40 5.4 Stress testing the transport system 41 5.4.1 The stress test methodology 41 5.4.2 Exemplary results of the traffic simulations 41 5.5 Developing an adaptation framework and specific measures 42 5.5.1 Background and classification of adaptation measures 42 5.5.2 Information and consultation services 42 5.5.3 Reviewing and revising technical guidelines and standards 43 5.5.4 Structural adaptation measures 43 5.5.5 Adapting management practices of transportation infrastructure 43 5.5.6 Adapting the operative management of traffic flows 44 5.5.7 Survey results on suitable adaptation measures 44 6. Conclusions 45 6.1 Concepts 45 6.2 Changes 45 6.3 Consequences 46 7. References 48 / Over the last 20 years, some very hot and dry summers affected Europe, regionally resulting in record breaking high temperature or low precipitation values. In other years, torrential rains led to flood events at different spatial scales. Long-term changes of such extreme events within a warming world are of great relevance, as they are connected with manifold negative impacts on human society, natural ecosystems and diverse economic sectors. Concepts: The quality of climate change (impact) studies is often hampered by availability and quality of datasets. Thus, concepts for securing reliable and comparable data are developed and applied. For the description of the characteristics of a specific event a vast number of definitions and indices exists. Therefore, results on the temporal changes of event characteristics may differ between studies. By integrating a number of indices into an aggregated index, a more robust evaluation of the climate conditions and trends is facilitated. Furthermore, comparable climate impact assessments demand a common analysis framework with agreements on the data bases (observational data and climate projections) and methodologies (e.g., study periods, ensemble approach, quality assessment, correction algorithms, climate impact models and indices, elements considered in the impact or risk analysis). Changes: Summer drought conditions increased over most of Europe, except for some stations in northern Europe. Thereby, the observed increase in drought conditions during the warm part of the year is particularly pronounced for indices integrating evapotranspiration in their definition. Purely focussing on precipitation to evaluate drought conditions in the different water reservoirs does not suffice any longer. While observing increases in summer drought, the intensity of heavy precipitation events as well as their contribution to total precipitation show a positive trend over Europe, too. Several stations in Central Europe show increasing drought conditions and increasing heavy precipitation events during the summer half year at the same time, which increases the risks connected with precipitation extremes. Consequences: Climate change impacts on the transport system are studied exemplarily for the many sectors that are affected negatively by the projected changes in climate and extreme weather events. The availability and performance of the transport system are of high importance for the society (mobility) and economy (goods, transport chains). Extreme weather events such as heatwaves, flooding, droughts, and storm surges might 1) cause accidents and congestion, 2) severely damage to infrastructures and disrupt transport chains, and 3) result in delays and cancellations. Different modes of transport are affected by climate change in different ways and with different intensity. A climate impact assessment framework was defined and tested for the German Federal transport system to support the prioritization of adaptation options. Climate change impact studies for the UNECE-region (United Nations Economic Commission for Europe) complement these Federal analyses. It is shown that tar-geted climate services that integrate user requirements are key in developing feasible adaptation options.:Abstract 1 Zusammenfassung 2 1. Research topic and questions addressed 3 2. Outline and structure of this thesis 6 3. Concepts – How to evaluate changes in heat, drought and wetness? 11 3.1 How to define drought? 11 3.2 How to measure changes in (extreme) temperature and precipitation? 11 3.2.1 Applying established climate indices 11 3.2.2 Developing new indices to measure drought and wetness 12 3.2.3 Assessing extreme events and their impacts 14 3.3 How to ensure good quality climate data sets? 15 3.3.1 Separating climate variability from changes in non-climatic parameters 15 3.3.2 Regionalizing climate information 15 3.3.3 Adjusting biases in climate projections 16 3.4 How to ensure comparable results of climate impact assessments? 17 3.4.1 Agreeing on common assumptions and scenarios 17 3.4.2 Applying an ensemble analysis approach 17 3.4.3 Implementing a common analysis framework for impact assessment 18 4. Changes – Which variations are seen in the regional climate? 20 4.1 Variations and changes in the average climate – temperature and precipitation 20 4.1.1 Changes in wet and dry periods over Europe 20 4.1.2 Observed and projected temperature and precipitation trends over Germany 21 4.1.3 Observed climatic changes in North-eastern Brazil (NEB) 21 4.1.4 Observed precipitation variations in the Palestinian territories and surrounding areas 22 4.2 Extreme weather and climate events: spatio-temporal variations and trends 22 4.2.1 Increases in temperature extremes and heatwaves 22 4.2.2 Characteristics of and changes in heavy precipitation 23 4.2.3 Temporal variations in meteorological drought conditions 26 4.2.4 Drought and heavy precipitation 28 4.3 Characterising selected record hot and dry summers 30 4.3.1 The five record drought summers in Europe – 1947, 2018, 2003, 1921 and 1911 30 4.3.2 The summer of 2018 31 4.3.3 The summer of 2015 32 4.3.4 Recent hot and dry summers in Germany in comparison to climate projections 33 5. Consequences – Which climate impacts do we have to expect and how to adapt to them? The case of the transport system 35 5.1 Relevance of climate change considerations for the transport system 35 5.2 Networks supporting the development of climate resilient transport systems 35 5.2.1 BMDV Network of Experts on Climate Change Impacts and Adaptation 36 5.2.2 DAS core service “climate and water” 37 5.2.3 UNECE Group of Experts on Assessment of Climate Change Impacts and Adaptation for Inland Transport 38 5.3 Climate change impact analysis for the transportation sector 39 5.3.1 Methodology of the integrated climate impact assessment 39 5.3.2 Exemplary results of the exposure analysis 40 5.3.3 Integrated climate impact assessment 40 5.4 Stress testing the transport system 41 5.4.1 The stress test methodology 41 5.4.2 Exemplary results of the traffic simulations 41 5.5 Developing an adaptation framework and specific measures 42 5.5.1 Background and classification of adaptation measures 42 5.5.2 Information and consultation services 42 5.5.3 Reviewing and revising technical guidelines and standards 43 5.5.4 Structural adaptation measures 43 5.5.5 Adapting management practices of transportation infrastructure 43 5.5.6 Adapting the operative management of traffic flows 44 5.5.7 Survey results on suitable adaptation measures 44 6. Conclusions 45 6.1 Concepts 45 6.2 Changes 45 6.3 Consequences 46 7. References 48

Warum verwenden wir Wörter, die mit physikalischer Temperatur zu tun haben, zur Beschreibung zwischenmenschlicher Phänomene (wie zum Beispiel “eine warmherzige Person” oder “jemandem die kalte Schulter zeigen”)? Jüngere Forschung im Bereich Embodied Cognition hat in aktuellen Publikationen eine Antwort auf diese Frage geliefert: Das Erleben von physikalischer Wärme wird unbewusst mit Gefühlen interpersonaler Wärme assoziiert; physikalische Kälte hingegen wird mit Gefühlen von interpersonaler Kälte und Einsamkeit verbunden. In diesem Zusammenhang konnten beispielsweise Williams und Bargh (2008) zeigen, dass bereits das kurzzeitige Halten einer Tasse mit heißem Kaffe (verglichen mit einer Tasse Eiskaffee) dazu führt, dass die Persönlichkeit einer Zielperson als wärmer (d.h. großzügiger und fürsorglicher) eingeschätzt wird. Diese unbewusste Assoziation hat weitreichende Konsequenzen für das Urteilen und Handeln von Menschen. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab zu klären, ob und wie Temperatur menschliches Urteilen und Verhalten in verschiedenen Kontexten beeinflusst. Desweiteren sollen zugrundeliegende Prozesse (Mediatoren) sowie weitere Rahmenbedingungen (Moderatoren) untersucht werden. Insgesamt wurden drei Versuchsreihen in drei angewandten Kontexten durchgeführt (Rechtsprechung, Verkauf und Dienstleistungen). Diese Bereiche stehen exemplarisch für eine große Anzahl von Situationen, in denen Temperatur das Urteilen und Handeln von Menschen beeinflussen kann (insbesondere alle Situationen, in denen Menschen sich gegenseitig wahrnehmen und miteinander interagieren). Zur Manipulation von Temperatur wurden verschiedene Methoden angewandt. Dies umfasste sowohl semantische Temperaturprimings als auch die systematische Variation der Raumtemperatur. Dabei wurde die Raumtemperatur unter Berücksichtigung bauphysikalischer Gesichtspunkte erfasst und innerhalb einer Komfortzone manipuliert. Die Ergebnisse aus allen Experimenten der vorliegenden Forschungsarbeit zeigen, dass Temperatur das Urteilen und Handeln von Menschen entscheidend beeinflussen kann. Ergebnisse aus dem ersten Laborexperiment (Kontext Rechtsprechung) legen nahe, dass die Beurteilung von Verbrechern signifikant von der Raumtemperatur, die innerhalb einer Komfortzone manipuliert wurde, beeinflusst wird: In einem kühlen Raum wurden Verbrecher als kaltblütiger eingeschätzt, während sie in einem warmen Raum als hitzköpfiger eingestuft wurden. In diesem Zusammenhang schrieben die Teilnehmer bei niedriger Raumtemperatur Verbrechern mit einer höheren Wahrscheinlichkeit Kalkülverbrechen, mehr Morde und schwerere Verbrechen, die mit längeren Gefängnisstrafen verbunden sind, zu (verglichen mit Teilnehmern bei mittlerer und hoher Raumtemperatur). Bei hoher Raumtemperatur hingegen hielten es die Teilnehmehmenden für wahrscheinlicher, dass die Verbrecher ein Affektverbrechen begangen haben (verglichen mit den anderen beiden Bedingungen). Diese Ergebnisse zeigen, dass Temperatur attributionale Prozesse beeinflusst. In der zweiten Versuchsreihe (Kontext Verkauf) gaben die Teilnehmer bei niedriger Raumtemperatur positivere Konsumentenurteile gegenüber Produkten und Verkaufspersonal ab (im Vergleich zu Teilnehmenden bei mittlerer und hoher Raumtemperatur). Zudem zeigten sie positivere Verhaltenstendenzen gegenüber Produkten und Verkäufer/innen (z.B. eine höhere Kaufwahrscheinlichkeit und eine höhere Bereitschaft, mit Verkaufspersonal ein Beratungsgespräch zu beginnen). Überdies steigerte in einer weiteren Studie ein semantisches Kältepriming den Drang der Teilnehmer, umgehend einen Einkauf zu tätigen (verglichen mit einem Priming von Wärme und einer Kontrollbedingung). In der dritten Versuchsreihe (Kontext Dienstleistungen) zeigten Personen in einem umfassenden Dienstleistungsszenario bei niedrigen Raumtemperaturen (im Vergleich zu hohen Temperaturen) eine höhere Kundenorientierung – sowohl in kritischen Service-Szenarien als auch in einem Selbstberichtsmaß. Zudem vergaben sie Kunden signfikant höhere Rabatte. Dieser Effekt wurde auch in einer Stichprobe mit erfahrenen Dienstleistern bestätigt, die nach einem semantischen Temperaturpriming eine höhere Kundenorientierung in der Kaltbedingung (im Vergleich zur Warm- und Kontrollbedingung) angaben. Mithilfe dieses Experiments konnte zudem aufgezeigt werden, dass die gefundenen Effekte unabhängig von menschlicher Routine, Erfahrung und individuellem Wissensstand stattfinden. Die vorliegende Forschungsarbeit konnte als erste in der Embodied Cognition-Forschung einen Mediationseffekt zwischen Temperatur und Verhaltensvariablen (im Kontext von Konsumentenverhalten) nachweisen. Niedrige Temperaturen führen demnach zu einem erhöhten Anschlussmotiv. Dies wirkt sich wiederum auf das Verhalten von Konsumenten aus (z.B. durch eine höhere Bereitschaft, mit einem/r Verkäufer/in in Interaktion zu treten oder etwas zu kaufen.) Zudem zeigt die vorliegende Arbeit als Erste in diesem Forschungszweig einen Moderationseffekt: In der dritten Versuchsreihe konnte in einer Moderationsanalyse bestätigt werden, dass die Verträglichkeit der Teilnehmenden den Einfluss von Temperatur auf die Gewährung von Kundenrabatten moderierte. Auf diese Weise liefert die Arbeit nicht nur in verschiedenen Kontexten Erkenntnisse über die Tragweite von Temperatureffekten auf menschliches Urteilen und Handeln – sie gewährt auch wertvolle Einblicke in die zugrundeliegenden Faktoren und Rahmenbedingungen von Temperatureffekten. Abschließend werden die Ergebnisse vor dem Hintergrund theoretischer und praktischer Gesichtspunkte diskutiert sowie künftige Forschungsthemen abgeleitet.

Background: Heat-shock proteins of the 70 kDa family (Hsp70s) are essential chaperones required for key cellular functions. In eukaryotes, four subfamilies can be distinguished according to their function and localisation in different cellular compartments: cytosol, endoplasmic reticulum, mitochondria and chloroplasts. Generally, multiple cytosol-type Hsp70s can be found in metazoans that show either constitutive expression and/or stress-inducibility, arguing for the evolution of different tasks and functions. Information about the hsp70 copy number and diversity in microbial eukaryotes is, however, scarce, and detailed knowledge about the differential gene expression in most protists is lacking. Therefore, we have characterised the Hsp70 gene family of Paramecium caudatum to gain insight into the evolution and differential heat stress response of the distinct family members in protists and to investigate the diversification of eukaryotic hsp70s focusing on the evolution of heat-inducibility. Results: Eleven putative hsp70 genes could be detected in P. caudatum comprising homologs of three major Hsp70-subfamilies. Phylogenetic analyses revealed five evolutionarily distinct Hsp70-groups, each with a closer relationship to orthologous sequences of Paramecium tetraurelia than to another P. caudatum Hsp70-group. These highly diverse, paralogous groups resulted from duplications preceding Paramecium speciation, underwent divergent evolution and were subject to purifying selection. Heat-shock treatments were performed to test for differential expression patterns among the five Hsp70-groups as well as for a functional conservation within Paramecium. These treatments induced exceptionally high mRNA up-regulations in one cytosolic group with a low basal expression, indicative for the major heat inducible hsp70s. All other groups showed comparatively high basal expression levels and moderate heat-inducibility, signifying constitutively expressed genes. Comparative EST analyses for P. tetraurelia hsp70s unveiled a corresponding expression pattern, which supports a functionally conserved evolution of the Hsp70 gene family in Paramecium. Conclusions: Our analyses suggest an independent evolution of the heat-inducible cytosol-type hsp70s in Paramecium and in its close relative Tetrahymena, as well as within higher eukaryotes. This result indicates convergent evolution during hsp70 subfunctionalization and implies that heat-inducibility evolved several times during the course of eukaryotic evolution.