ALBERT

Description / Table of Contents: Als die deutsche Bundesregierung im Juni 2011 die Energiewende verkündete, läutete sie damit gleichzeitig das Ende der Kernenergienutzung zur Stromproduktion ein. Bis zum Jahr 2022 soll kein deutsches Kernkraftwerk mehr Strom produzieren. Allerdings ist die Frage nach der Endlagerung radioaktiver Abfälle nicht beantwortet. Bislang ist weltweit noch kein Endlager für wärmeentwickelnde Abfälle in Betrieb. Hinsichtlich der Langzeitsicherheit eines Endlagers ist neben Art und Menge der Abfälle auch die Dauer entscheidend, über die die Abfälle sicher aufbewahrt werden müssen. Eine Möglichkeit, das Langzeit-Gefährdungspotenzial wärmeentwickelnder Abfälle zu verringern, könnte Partitionierung und Transmutation (P&T) sein, eine Technik, die sich derzeit in Forschung und Entwicklung befindet.In einem interdisziplinären Forschungsprojekt wurden die technischen und gesellschaftlichen Chancen und Risiken von P&T anhand von Szenarien untersucht. Das übergeordnete Ziel war es, eine sachgerechte und ausgewogene Grundlage zu erarbeiten, anhand derer entschieden werden kann, wie sich Deutschland in Fragen der P&T-Forschung zukünftig positionieren möchte. Die vorliegende acatech STUDIE fasst die Ergebnisse des Forschungsprojekts zusammen und gibt Aufschluss über die Möglichkeiten und Perspektiven von P&T in Deutschland.

Description / Table of Contents: Contents: PART 1 FUNDAMENTAL CONCEPTS. - 1 Introduction. - 1.1 Climate archives, variables and dating. - 1.2 Noise and statistical distribution. - 1.3 Persistence. - 1.4 Spacing. - 1.5 Aim and structure of this book. - 1.6 Background material. - 2 Persistence models. - 2.1 First-Order Autoregressive Model. - 2.1.1 Even spacing. - 2.1.2 Uneven Spacing. - 2.2 Second-Order Autoregressive Model. - 2.3 Mixed Autoregressive Moving Average Model. - 2.4 Other models. - 2.4.1 Long-memory process. - 2.4.2 Nonlinear and non-gaussian models. - 2.5 Climate theory. - 2.5.1 Stochastic climate models. - 2.5.2 Long memory of temperature fluctuations?. - 2.5.3 Long memory of river runoff. - 2.6 Background material. - 2.7 Technical issues. - 3 Bootstrap confidence intervals. - 3.1 Error bars and confidence intervals. - 3.1.1 Theoretical example: Mean estimation of Gaussian White Noise. - 3.1.2 Theoretical example: Standard deviation estimation of Gaussian White Noise. - 3.1.3 Real world. - 3.2 Bootstrap principle. - 3.3 Bootstrap resampling. - 3.3.1 Nonparametric: Moving block bootstrap. - 3.3.2 Parametric: Autoregressive Bootstrap. - 3.3.3 Parametric: Surrogate Data. - 3.4 Bootstrap Confidence Intervals. - 3.4.1 Normal confidence interval. - 3.4.2 Student's t confidence interval. - 3.4.3 Percentile confidence interval. - 3.4.4 BCa Confidence Interval. - 3.5 Examples. - 3.6 Bootstrap hypothesis tests. - 3.7 Notation. - 3.8 Background material. - 3.9 Technical issues. - PART 2 UNIVARIATE TIME SERIES. - 4 Regression I. - 4.1 Linear regression. - 4.1.1 Weighted least-squares and ordinary least-squares estimation. - 4.1.2 Generalized least-squares estimation. - 4.1.3 Other estimation types. - 4.1.4 Classical confidence intervals. - 4.1.5 Bootstrap confidence intervals. - 4.1.6 Monte Carlo Experiments: Ordinary least-squares estimation. - 4.1.7 Timescale errors. - 4.2 Nonlinear regression. - 4.2.1 Climate Transition Model: Ramp. - 4.2.2 Trend-Change Model: Break. - 4.3 Nonparametric regression or smoothing. - 4.3.1 Kernel estimation. - 4.3.2 Bootstrap confidence intervals and bands. - 4.3.3 Extremes or outlier detection. - 4.4 Background material. - 4.5 Technical issues. - 5 Spectral analysis. - 5.1 Spectrum. - 5.1.1 Example: AR(1) process, discrete time. - 5.1.2 Example: AR(2) process, discrete time. - 5.1.3 Physical meaning. - 5.2 Spectral estimation. - 5.2.1 Periodogram. - 5.2.2 Welch's overlapped segment averaging. - 5.2.3 Multitaper estimation. - 5.2.4 Lomb-Scargle estimation. - 5.2.5 Peak detection: red-noise hypthesis. - 5.2.6 Example: Peaks in monsoon spectrum. - 5.2.7 Aliasing. - 5.2.8 Timescale errors. - 5.2.9 Example: Peaks in monsoon spectrum (continued). - 5.3 Background material. - 5.4 Technical Issues. - 6 Extreme value time series. - 6.1 Data types. - 6.1.1 Event times. - 6.1.2 Peaks over threshold. - 6.1.3 Block extremes. - 6.1.4 Remarks on data selection. - 6.2 Stationary models. - 6.2.1 Generalized extreme value distribution. - 6.2.2 Generalized pareto distribution. - 6.2.3 Bootstrap confidence intervals. - 6.2.4 Example: Elbe summer floods, 1852-2002. - 6.2.5 Persisitence. - 6.2.6 Remark: Tail estimation. - 6.2.7 Remark: Optimal estimation. - 6.3 Nonstationary models. - 6.3.1 Time-dependent generalized extreme value distribution. - 6.3.2 Inhomogenous poisson process. - 6.3.3 Hybrid: Poisson-Extreme value distribution. - 6.4 Sampling and time spacing. - 6.5 Background material. - 6.6 Technical issues. - PART 3 BIVARIATE TIME SERIES. - 7. Correlation. - 7.1 Pearson's Correlation Coefficient. - 7.1.1 Remark: Alternative correlation measures. - 7.1.2 Classical confidence intervals, nonpersistent processes. - 7.1.3 Bivariate time series models. - 7 .1.4 Classical Confidence Intervals, Persistent Processes. - 7.1.5 Bootstrap Confidence Intervals. - 7.2 Spearman's Rank Correlation Coefficient. - 7.2.1 Classical Confidence Intervals, Nonpersistent Processes. - 7.2.2 Classical Confidence Intervals, Persistent Processes. - 7.2.3 Bootstrap Confidence Intervals. - 7.3 Monte Carlo Experiments. - 7.4 Example: Elbe Runoff Variations. - 7.5 Unequal Timescales. - 7.5.1 Binned Correlation. - 7.5.2 Synchrony Correlation. - 7.5.3 Monte Carlo Experiments. - 7.5.4 Example: Vostok Ice Core Records. - 7.6 Background Material. - 7. 7 Technical Issues. - 8 Regression II. - 8.1 Linear Regression. - 8.1.1 Ordinary Least-Squares Estimation. - 8.1.2 Weighted Least-Squares for Both Variables Estimation. - 8.1.3 Wald-Bartlett Procedure. - 8.2 Bootstrap Confidence lntervals. - 8.2.1 Simulating Incomplete Prior Knowledge. - 8.3 Monte Carlo Experiments. - 8.3.1 Easy Setting. - 8.3.2 Realistic Setting: Incomplete Prior Knowledge. - 8.3.3 Dependence on Accuracy of Prior Knowledge. - 8.3.4 Mis-Specified Prior Knowledge. - 8.4 Example: Climate Sensitivity. - 8.5 Prediction. - 8.5.1 Example: Calibration of a Proxy Variable. - 8.6 Lagged Regression. - 8.6.1 Example: CO2 and Temperature Variations in the Pleistocene. - 8.7 Background Material. - 8.8 Technical Issues. - PART 4 OUTLOOK. - 9 Future Directions. - 9 .1 Timescale Modeling. - 9.2 Novel Estimation Problems. - 9.3 Higher Dimensions. - 9.4 Climate Models. - 9.4.1 Fitting Climate Models to Observations. - 9.4.2 Forecasting with Climate Models. - 9.4.3 Design of the Cost Function. - 9.4.4 Climate Model Bias. -9.5 Optimal Estimation. - 9.6 Background Material. - References. - Author Index. - Subject Index.

Description / Table of Contents: Climate is a paradigm of a complex system. Analysing climate data is an exciting challenge, which is increased by non-normal distributional shape, serial dependence, uneven spacing and timescale uncertainties. This book presents bootstrap resampling as a computing-intensive method able to meet the challenge. It shows the bootstrap to perform reliably in the most important statistical estimation techniques: regression, spectral analysis, extreme values and correlation. This book is written for climatologists and applied statisticians. It explains step by step the bootstrap algorithms (including novel adaptions) and methods for confidence interval construction. It tests the accuracy of the algorithms by means of Monte Carlo experiments. It analyses a large array of climate time series, giving a detailed account on the data and the associated climatological questions.

Description / Table of Contents: Contents: 1 Introduction ; 2 Linear Spatial Dependence Models for Cross-Section Data ; 3 Spatial Panel Data Models ; 4 Dynamic Spatial Panels: Models, Methods and Inferences

Description / Table of Contents: Contents: Kapitel 1 Aufstieg eines globalen Rohstoffs ; Kapitel 2 Der Aufbau des Kriegskapitalismus ; Kapitel 3 Der Lohn des Kriegskapitalismus ; Kapitel 4 Jagd nach Arbeitern und Eroberung von Land ; Kapitel 5 Die Sklaverei auf dem Vormarsch ; Kapitel 6 Der Industriekapitalismus im Aufwind ; Kapitel 7 Die Mobilisierung von Fabrikarbeitern ; Kapitel 8 Die Bildung globaler Netzwerke ; Kapitel 9 Ein Krieg und sein weltweiter Widerhall ; Kapitel 10 Der Umbau des Baumwollimperiums ; Kapitel 11 Kreative Zerstörungen ; Kapitel 12 Unter nationaler Flagge: der neue Baumwollimperialismus ; Kapitel 13 Rückkehr in den globalen Süden ; Kapitel 14 Kette und Schuss. Ein Epilog

Description / Table of Contents: Contents: - 1 Land, Leute und Bodenschätze. - 1.1 Die Arktis und ihre Grenzen: eine physisch-geographische Einführung. - 1.2 Geologische Entwicklung und tektonischer Bau der Antarktis. - 1.3 Geschichte der antarktischen Entdeckungen. - 1.4 Abriss der Geschichte der Entdeckung der Arktis. - 1.5 Die indigenen Völker im Norden: frühere und gegenwärtige Entwicklungen. - 1.6 Die mittelalterliche Besiedlung Westgrönlands durch die Wikinger - ein fehlgeschlagenes Experiment?. - 1.7 Permafrost - ein weit verbreitetes Klimaphänomen der Arktis und Subarktis. - 1.8 Die Geologie der Arktis, ihre Bodenschätze und ihr rechtlicher Status. - 2 Meeresströmung, Stürme und Eis. - 2.1 Struktur, Dynamik und Bedeutung des antarktischen Wasserringes. - 2.2 Wassermassenänderungen im Arktischen Ozean. - 2.3 Änderungen in der Nordatlantischen Tiefenwasserbildung und ihre Auswirkungen auf das Europäische Klima. - 2.4 Roaring Forties und Riesenwellen - Gefahren im Südpolarmeer. - 2.5 Polare Mesozyklonen: Die Hurrikane der Polargebiete. - 2.6 Die Wechselwirkung zwischen antarktischen Schelfeisgebieten und dem Ozean und der Beitrag zur ozeanischen Wassermassenbildung. - 2.7 Die Massenbilanzen des antarktischen und grönländischen Inlandeises und der Charakter ihrer Veränderungen. - 2.8 Veränderung der Dicke und Ausdehnung des Polarmeereises. - 3 Flora, Fauna und Ökosysteme. - 3.1 Flora und Vegetation des terrestrischen Bereichs. - 3.2 Ökophysiologie und Wachstum arktischer Pflanzen im Klimawandel. - 3.3 Das Meereis als Lebensraum. - 3.4 Einfluss von Fischerei und Klima auf die Bestände des antarktischen Krill. - 3.5 Klimabedingte ökologische Veränderungen in den Bodenfaunen polarer Schelfmeere. - 3.6 Die Fische des Nord- und Südpolarmeeres. - 3.7 Vogelwelt der Polarregionen und ihre Gefährdung. - 3.8 Robben und Robbenschlag in der Antarktis. - 3.9 Arktische Robben und Eisbären - Auswirkungen von Klimaerwärmung und Ressourcennutzung. - 3.10 Warnsignale Walfang. - 3.11 Marine Biodiversität in den Polarregionen nach der Volkszählung der Meere. - 4 Das Weltklima und die Polarregionen. - 4.1 Wechselwirkungen zwischen arktischem Meereis und der atmosphärischen Zirkulation. - 4.2 Niederschläge in den Polarregionen und ihre Erfassung. - 4.3 Atmosphärische Messungen an der AWIPEV Station Spitzbergen. - 4.4 Das Polarlicht. - 4.5 Erwärmung der Polarregionen in den letzten 50 Jahren: Ursachen und Folgen. - 4.6 Verhalltes Warnsignal: Die Erwärmung ds Nordpolargebietes während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. - 4.7 Die Rolle ozeanischer Wärmetransporte für das Klima der Arktis im letzten Jahrtausend. - 4.8 Polareiskerne - Archive globaler Klima- und Umweltveränderungen. - 4.9 Die polaren Meeressedimente als Archiv des Weltklimas. - 4.10 Der katabatische Wind über den polaren Eisschilden. - 4.11 Meeresspiegelanstieg - Eisschilde, Gletscher und thermische Ausdehnung: eine kurze Übersicht. - 4.12 Anmerkungen über Veränderungen in den Eisströmen der Eisschilde. - 4.13 Permafrostbeeinflusste Böden (Kryosole) im Klimawandel. - 4.14 Methanhydrate in arktischen Sedimenten - Einfluss auf Klima und Stabilität der Kontinentalränder. - 5 Forschung, Gefährdung und Schutz. - 5.1 Über die deutschen Forschungsaktivitäten in den Polarregionen. - 5.2 Rückgang des Ozons in der Stratosphäre der Polarregionen. - 5.3 Ausbreitung von Schadstoffen in die Polarregionen. - 5.4 Anreicherung und Effekte von organischen Schadstoffen in der polaren Umwelt. - 5.5 Tourismus und seine Auswirkungen. - 5.6 Globale Gefahren durch intensive Nutzung der Taiga-Wälder. - 5.7 Die Nutzung von Öl- und Gasvorkommen in einer nahezu eisfreien Arktis. - 5.8 Antarktis im Spannungsfeld zwischen Forschung, Tourismus und Umweltschutz. - 5.9 Meeresschutzgebiete in der Antarktis: Lassen sich Schutz- und Fischerei-Interessen verbinden?. - 5.10 Gebietsstreitigkeiten in der Arktis - Ist eine friedliche Beilegung mittels Abgrenzung erreichbar?. - 5.11 Umweltschutz in einer Arktis im Wandel. - 6 Sachregister.

Description / Table of Contents: Die Polarregionen üben trotz ihrer abgelegenen Lage einen erheblichen Einfluss auf das Weltklima aus. Dies hängt besonders mit den bedeutenden Kopplungsprozessen zwischen dem Eis (Eisschilde, Meereis, Schnee und Permafrost) und der atmosphärischen sowie ozeanischen Zirkulation zusammen. Das Abschmelzen aller polaren Eisschilde würde beispielsweise einen globalen Anstieg des Meeresspiegels um etwa 70 m bewirken. Aber auch schon geringe Schwankungen im polaren Eisvolumen führen zu merklichen Veränderungen des Meeresspiegels. Die Klima-Prognosen der letzen Jahre haben sich weitgehend bestätigt. Die heutigen Messungen zeigen sogar, dass sich das Klima eher schneller ändert als erwartet. Die beobachtete Erderwärmung während des 20. Jahrhunderts hat sich in diesem Jahrhundert fortgesetzt; zurzeit beträgt die mittlere globale Erwärmung über den Kontinenten bereit 0,9°C. Diese Entwicklung wird sich fortsetzen, wenn die Anreicherung der Atmosphäre mit Treibhausgasen (vor allem CO2) anhält. Besorgniserregend ist die Tatsache, dass die heute emittierten CO2-Mengen Jahrhunderte in der Atmosphäre verbleiben. Die Folgen des Klimawandels sind vielfältig. Der Meeresspiegelanstieg stieg von 1,7 mm/Jahr in den 1970/80er Jahren auf jetzt 3 mm/Jahr. Der 5. Sachstandsbericht des IPCC (2013) gibt für den Zeitraum 1993 - 2010 einen globalen mittleren Meeresspiegelanstieg von 3,2 mm/Jahr an. Viele Inselstaaten und tief gelegene Küstenländer, die am wenigsten zur Erderwärmung beitragen, werden am härtesten von den Folgen betroffen sein. Sie sind nicht in der Lage, sich mit Dämmen zu schützen. Die Erwärmung ist am stärksten in der nördlichen Polarregion. Die eisbedeckte Fläche hat sich dort fast halbiert. Auch der Westantarktische Eisschild schrumpft; dort gehen 180 km3 Eis jährlich verlären. Zahlreiche polare Arten, zum Beispiel der Eisbär, drohen ihre Lebensräume zu verlieren. Wir befinden uns bereits jetzt in einem Klimawandel, der bei ungenügendem Klimaschutz zu Temperaturen führen kann, die die Erde seit mindestens einer Million Jahre nicht mehr erlebt hat. Studien zeigen, dass der Mensch maßgeblich für den jetzigen Klimawandel verantwortlich ist. Mit diesen und anderen Themen befassen sich rund 100 Experten im vorliegenden Buch. Die Beiträge sind leicht verständlich geschrieben.