ALBERT

Description: The cryosphere stands for environments where water appears in a frozen form. It includes permafrost, glaciers, ice sheets, and sea ice and is currently more affected by Global Change than most other regions of the Earth. In the cryosphere, limited water availability and subzero temperatures cause extreme conditions for all kind of life which microorganisms can cope with extremely well. The cryosphere’s microbiota displays an unexpectedly large genetic potential, and taxonomic as well as functional diversity which, however, we still only begin to map. Also, microbial communities influence reaction patterns of the cryosphere towards Global Change. Altered patterns of seasonal temperature fluctuations and precipitation are expected in the Arctic and will affect the microbial turnover of soil organic matter (SOM). Activation of nutrients by thawing and increased active layer thickness as well as erosion renders nutrient stocks accessible to microbial activities. Also, glacier melt and retreat stimulate microbial life in turn influencing albedo and surface temperatures. In this context, the functional resilience of microbial communities in the cryosphere is of major interest. Particularly important is the ability of microorganisms and microbial communities to respond to changes in their surroundings by intracellular regulation and population shifts within functional niches, respectively. Research on microbial life exposed to permanent freeze or seasonal freeze-thaw cycles has led to astonishing findings about microbial versatility, adaptation, and diversity. Microorganisms thrive in cold habitats and new sequencing techniques have produced large amounts of genomic, metagenomic, and metatranscriptomic data that allow insights into the fascinating microbial ecology and physiology at low and subzero temperatures. Moreover, some of the frozen ecosystems such as permafrost constitute major global carbon and nitrogen storages, but can also act as sources of the greenhouse gases methane and nitrous oxide. In this book we summarize state of the art knowledge on whether environmental changes are met by a flexible microbial community retaining its function, or if the altered conditions also render the community in a state of altered properties that affect the Earth’s element cycles and climate. This book brings together research on the cryosphere’s microbiota including permafrost, glaciers, and sea ice in Arctic and Antarctic regions. Different spatial scales and levels of complexity are considered, spanning from ecosystem level to pure culture studies of model microbes in the laboratory. It aims to attract a wide range of parties with interest in the effect of climate change and/or low temperatures on microbial nutrient cycling and physiology.

Description: A unique automated planetary boundary layer (PBL) retrieval algorithm is proposed as a common cross-platform method for use with commercially available ceilometers for implementation under the redesigned U.S. Environmental Protection Agency Photochemical Assessment Monitoring Stations program. This algorithm addresses instrument signal quality and screens for precipitation and cloud layers before the implementation of the retrieval methodology using the Haar wavelet covariance transform method. Layer attribution for the PBL height is supported with the use of continuation and time-tracking parameters, and uncertainties are calculated for individual PBL height retrievals. Commercial ceilometer retrievals are tested against radiosonde PBL height and cloud-base height during morning and late afternoon transition times, critical to air quality model prediction and when retrieval algorithms struggle to identify PBL heights. A total of 58 radiosonde profiles were used and retrievals for nocturnal stable layers, residual layers and mixing layers were assessed. Overall good agreement was found for all comparisons with one system showing limitations for the cases of nighttime surface stable layers and daytime mixing layer. It is recommended that nighttime shallow stable layer retrievals be performed with a recommended minimum height or with additional verification. Retrievals of residual layer heights and mixing layer comparisons revealed overall good correlations to radiosonde heights (correlation coefficients, r2, ranging from 0.89 – 0.96 and bias ranging from ~ -131 to +63 m, and r2 from 0.88 – 0.97 and bias from -119 to +101 m, respectively).

Description: KurzfassungDieser Beitrag behandelt das Thema der urbanen Neubaugebiete aus zwei spezifischen Perspektiven: Zum einen geht es nicht primär um das Wohnen, sondern um Wissenschaft und Forschung als Rahmenthema der Stadterweiterung, insbesondere Hochschulstandorte und Wissenschaftsparks. Zum anderen geht es um die Analyse städtischer Management- und Governance-Praktiken, vor allem die Herauslösung großer Vorhaben aus dem üblichen Kontext der Stadtplanung. Zentral ist hier die Definition dieser Vorhaben als „Projekt“ und ihre Unterordnung unter einen spezifischen Steuerungsansatz. Im Kontext der Diskussion von Großprojekten und urbaner Governance ist die These dieses Beitrags, dass sich Projekte umso mehr als Fremdkörper in der Stadtplanung entfalten können (und damit das Ziel auf urbane Integration unterlaufen), umso weniger sie Gegenstand bewährter Planungsprozesse und regulatorischer Praktiken sind. Zur empirischen Illustration dieses Arguments dient die Wissenschaftsstadt Belval im Süden Luxemburgs, die seit 2003 realisiert wird und deren Entwicklung hier kritisch analysiert wird. Als generelle Schlussfolgerungen werden planerische Anforderungen an den Umgang mit großen Neubauvorhaben formuliert.

Description: The paper describes a mathematical and physical modelling of flow of complex slurries in pipelines, i.e. a flow of slurries composed of solids covering a very broad range of particle sizes that overlaps more than one flow patterns – non-Newtonian, pseudohomogeneous, heterogeneous and fully-stratified. A typical examples are residual products (“tailings”) from mining industry with normal average particle sizes of 20 to 100 μm or more. Experimental results of flows of complex slurries composing of non-Newtonian carrier fluid and three fractions of glass particles in 50 mm pipe are presented. Depending on the particle size, particles show different flow patterns and therefore considerable differences in pressure drops. Fine particles tend behave as a homogeneous matter, while coarser particles exhibit heterogeneous behaviour and even coarser particles form a sliding bed. A mathematical 3-component predictive model for turbulent flow of complex slurries is presented based on well-established semi-empirical formulae developed originally for flows with Newtonian carrier. The predicted values of pressure drops show very reasonable agreement with experimental results and indicate suitability of the model for engineering practice.

Description: KurzfassungNeuartige Sanitärsysteme zielen auf eine ressourcenorientierte Verwertung von Abwasser ab. Erreicht werden soll dies durch die separate Erfassung von Abwasserteilströmen. In den Fachöffentlichkeiten der Wasserwirtschaft und Raumplanung werden neuartige Sanitärsysteme als ein geeigneter Ansatz für die zukünftige Sicherung der Abwasserentsorgung in ländlichen Räumen betrachtet. Die Praxistauglichkeit dieser Systeme wurde zwar in Forschungsprojekten nachgewiesen, bisher erschweren jedoch für Abwasserentsorger vielfältige Risiken die Einführung einer ressourcenorientierten Abwasserbewirtschaftung. Ausgehend von einer Untersuchung der Kontexte bei der Umsetzung eines neuartigen Sanitärsystems im ländlichen Raum Thüringens wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, wie auf Landesebene mit dem abwasserwirtschaftlichen Instrumentarium die Einführung von ressourcenorientierten Systemansätzen unterstützt werden kann. Zentrale Elemente des Beitrags sind die Darstellung der wesentlichen Transformationsrisiken in Bezug auf die Einführung innovativer Lösungsansätze, eine Erläuterung der spezifischen abwasserwirtschaftlichen Instrumente sowie die Darlegung von Steuerungsansätzen, mit denen die Einführung von neuartigen Sanitärsystemen gefördert werden kann. Im Ergebnis wird die Realisierbarkeit von neuartigen Sanitärsystemen durch den strategischen Einsatz des Instrumentariums deutlich, gleichwohl die Wasserwirtschaft durch die Erweiterung der bisherigen Systemgrenzen auf die Kooperation mit anderen Bereichen der Daseinsvorsorge angewiesen ist.

Description: In this study, the effect of thermo-mechanical densification on the density, hardness, compression strength, bending strength (MOR), and modulus of elasticity (MOE) of fir and aspen wood pretreated with water repellents was analyzed. Wood specimens were impregnated with paraffin, linseed oil and styrene after pre-vacuum treatment. Then, the impregnated wood specimens were densified with compression ratios of 20 and 40%, and at 120, 150 and 180 °C. The results indicated that the density, hardness and strength properties of the all densified specimens (untreated and impregnated) increased depending on the compression ratio and temperature. For all tested properties, higher increases were obtained in the paraffin and styrene pretreated specimens compared to untreated samples. However, the increase rates in linseed oil pretreated specimens were generally lower than untreated specimens. Regarding water repellents the most successful results in all tested properties were determined in styrene pretreated specimens. The density, hardness and strength properties of all specimens increased with the increase in compression ratio. On the other hand, the increase in the compression temperature negatively affects the properties of untreated and linseed oil pretreated specimens, while having a generally positive effect on the properties of paraffin pretreated specimens. However, all tested properties of styrene pretreated specimens have increased significantly due to the increase in compression temperature. The increasing strength properties of wood as a result of densification have increased much more with paraffin and especially styrene pretreatment. These combinations can be considered as an important potential for applications that require more hardness and strength.

Description: KurzfassungEine Steuerung der Siedlungsentwicklung, die dem Flächensparziel verpflichtet ist, erfordert ein genaues Monitoring. Dieser Beitrag beschreibt, wie die Flächenneuinanspruchnahme für Siedlungs- und Verkehrszwecke mit verschiedenen Planverfahren in Deutschland zusammenhängt. Am Beispiel 30 repräsentativ ausgewählter Gemeinden wurde empirisch ermittelt, in welchem Maße Bund, Länder und Gemeinden zur Flächeninanspruchnahme beitragen. Das Ergebnis dieser Untersuchungen zeigt, dass rund zwei Drittel der Flächenneuinanspruchnahme durch Gemeinden im Rahmen ihrer kommunalen Planungen verursacht werden. Sonstige Entwicklungen, die zum Beispiel aus Planfeststellungsverfahren resultieren und von Bund und Ländern getrieben sind, tragen zu einem Drittel der Flächeninanspruchnahme bei. Der relativ hohe Anteil nicht kommunal veranlasster Flächenneuinanspruchnahmen war so nicht erwartet worden. Das Ergebnis zeigt, dass Flächensparbemühungen auf allen Raum- und Planungsebenen erforderlich sind, um die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Derartige Untersuchungen benötigen flächendeckende und laufend aktualisierte Geometriegrundlagen zur tatsächlichen Flächennutzung. Nur so sind Veränderungen der Flächennutzung realistisch und zeitnah messbar und eine Überprüfung der Wirkungen der Flächensteuerung möglich. Die laufenden methodisch bedingten Veränderungen in der Flächenerfassung (Geodatenmodellierung, Flächennutzungsnomenklatur) und deren zeitversetzte und unterschiedliche Umsetzung in den Bundesländern beeinträchtigen allerdings das Flächennutzungsmonitoring.