Exploring the health context : a multimethod approach to climate change adaptation evaluation

Climate change is a major environmental Public Health issue of the 21st century. Extreme heat and cold, weather events such as flooding or storms, disease vector distribution changes, and increased pathogen loads in water might all put human health at risk. To protect health from inevitable changes, climate change adaptation strategies are implemented at local, national, and global level. Are these measures effectively reducing health risks? This dissertation explores multiple methods to evaluate climate change adaptation to increase our understanding of the contextual requirements for measurement of effects. Health-related climate change adaptation is situated within theories of place and placebased vulnerability. Targeting two core research questions on effectiveness of adaptation and on useful approaches to evaluation, this mixed methods work combines a systematic review, policy analysis, risk factor modeling, situational analysis, and theoretical framework development on cases from Europe and Japan. The systematic review on effectiveness of heat adaptation showed challenges concerning attributing health outcomes directly to specific adaptation measures via epidemiological methods. Without conclusive evidence for individual adaptation items, emphasis instead is placed on policy evaluation, on risk factor distribution changes, and on local or â on the groundâ adaptation. The data suggest that reframing effectiveness towards inequality and vulnerability reduction is a promising strategy for evaluation while dealing with gaps in the causal chains between adaptation and health outcomes. Based on these findings, I argue that adaptation evaluation in Public Health could apply a portfolio of methods and theory-based solutions informed by structural prevention measures, qualitative methods such as context mapping, and transformation as a philosophy of change. Most importantly, a conceptual re-thinking of adaptation evaluation is suggested that positions social justice and place-based vulnerability concepts as imperatives for successful adaptation

Far- and Near-Field Photochemistry of Single Molecules on a Metal Surface

Photoexcitation of molecules on metal surfaces can drive chemical reactions within the excited state along otherwise not accessible reaction pathways. Fast relaxation to substrate induced dissipation channels, however, significantly reduces the reaction yield. The concentration of visible light in the near-field of metal nanostructures has been demonstrated before to enhance the excitation rate of adsorbed molecules and compensate increased losses. Quantitative insight into the underlying mechanism at the single-molecule level within a well-defined nanostructure geometry is nevertheless missing and usually inaccessible in ensemble averaging techniques. Low-temperature scanning tunneling microscopy (STM) is ideally suited to study single molecules, while the junction, formed between a noble metal tip and and substrate, provides an individual, precisely tunable nano-gap, in which the electric field of the incident light is dramatically enhanced. In this thesis, a combination of STM with wavelength tunable laser excitation is used to investigate single-molecule photochemistry within a tip-sample junction. The molecular photochemical reactivity is monitored as function of photon energy which provides insight into the underlying excitation mechanism while comparing optical far- and near-field excitation. Porphycene molecules on copper surfaces act as multiresponsive, bi-stable tautomeric switches. Within this work, the optical stimulus is explored through far-field excitation. We find that photogenerated substrate charge carriers drive the tautomerization via non-adiabatic coupling of vibrational energy to the reaction coordinate. By narrowing the tip-sample gap into the range of optical near-field enhancement, the photochemical reactivity is enhanced by 10^2-10^3. In the tunneling regime, photogenerated charge carriers mediate inelastic tunneling between tip and sample and can attach to molecule electronic states before thermalization. As optically induced porphycene tautomerization is found highly responsive to the near-field magnitude at the apex, it is further employed as a sensitive sensor to study the plasmonic response of scanning tunneling tips. Microstructured tips are found to exhibit a spectrally modulated near-field at the apex due to the formation of surface plasmon cavity resonances which provides a facile tool for customizing the near-field response. The here presented findings contribute to the understanding of plasmon enhanced chemistry at the level of a single metallic nano-gap and molecule which is unattainable in ensemble averaging techniques and demonstrates a possibility to fabricate tailored near-field optical probes

Combined monitoring of pest and beneficial insects with sticky traps, as basis for decision making in greenhouse pest control : a proof of concept study

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Robust determination of station positions and Earth orientation parameters by VLBI intra-technique combination

In this thesis, it is shown that combining contributions of different VLBI analysis centers, a so called intra-technique combination, improves the robustness and stability of the final VLBI results. For this purpose, a refined combination method has been developed which is in many theoretical and practical aspects superior to combination approaches currently used for comparable geodetic combination tasks. For example, datum-free normal equation systems are used as input, which ensure that the contributions are not deformed by any constraints at all, and the same underlying terrestrial reference frame can be applied during the combination process. Furthermore, a statistically rigorous variance component estimation approach for the relative weighting of the contributions is used. The combination process implies detailed comparisons and analyses of the individual ACs' contributions. From these, as one of the outcomes of this thesis, several systematic differences between the individual contributions were detected and eliminated. The adherence to standards was considerably improved. The combination process itself reduces the analyst's noise and damps the impact of outliers. Validations with independent results of other space-geodetic techniques confirm a benefit of up to 15% more accurate results than from individual solutions. Another aspect of this thesis is the general problem of any intra-technique combination, the correlations between the individual contributions. So far, the contributions of different ACs are always treated as independent data sets, although they have been derived from virtually the same set of original observations. It is shown that correlations between the individual ACs' contributions can be determined and rigorously taken in account during the combination process if the combination is performed directly on the level of the observation equations, instead on the level of normal equation systems. The main effect of considering these correlations is that the formal errors of the estimated combined parameters are considerably more realistic, but the parameters as such remain unchanged within their formal errors.Robuste Schätzung von Stationskoordinaten und Erdorientierungsparametern durch die VLBI intra-technik Kombination In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass eine Kombination von Beiträgen verschiedener VLBI Analysezentren, eine so genannte Intra-Technik Kombination, die Robustheit und Stabilität der endgültigen VLBI Ergebnisse verbessert. Dazu wird eine verfeinerte Kombinationsmethode entwickelt, die in vielen theoretischen und praktischen Aspekten besser ist bisher existierende Realisierungen. Zum Beispiel werden als Eingangsdaten datumsfreie Normalgleichungen genutzt, durch die gewährleitest wird, dass keiner der Beiträge vor der Kombination durch Bedingungen deformiert ist. Darüber hinaus bieten sie den Vorteil, dass derselbe zugrunde liegende terrestrische Referenzrahmen verwendet werden kann. Ferner erfolgt die relative Gewichtung der einzelnen Beiträge über eine statistisch strenge Varianz-Komponenten Schätzung. Der Kombinationsprozess impliziert detaillierte Vergleiche und Analysen der einzelnen Beiträge. Dadurch werden systematische Unterschiede zwischen den Einzelbeiträgen aufgedeckt und beseitigt sowie erhebliche Verbesserungen in der Einhaltung von Standards erzielt. Durch den Kombinationsprozess selbst wird das sog. Analysten-Rauschen reduziert. Validierungen mit unabhängigen Ergebnissen anderer Weltraumverfahren können einen Genauigkeitsgewinn von bis zu 15% gegenüber den Einzellösungen bestätigen. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit das allgemeine Problem einer jeden Intra-Technik Kombination untersucht, das in der Abhängigkeit der einzelnen Beiträge voneinander besteht. Bisher wurden diese als unabhängig voneinander betrachtet, obwohl sie nahezu den gleichen Satz an originären Beobachtungsdaten verwenden. Es wird gezeigt, dass Korrelationen zwischen den einzelnen Beiträgen bestimmt und streng im Kombinationsprozess berücksichtigt werden können, wenn die Kombination direkt auf der Ebene der Beobachtungsgleichungen anstatt auf der bisher verwendeten Normalgleichungsebene durchgeführt wird. Die Berücksichtigung dieser Korrelationen führt in erster Linie zu realistischeren Standardabweichungen der geschätzten kombinierten Parameter, die Parameter als solche bleiben innerhalb ihrer formalen Fehler unverändert

Integrierte Bekämpfung der Kohlmottenschildlaus an Gemüsekohlarten

Ziel des Verbundvorhabens war die Erarbeitung eines Gesamtkonzepts zur Bekämpfung der Kohlmottenschildlaus für den ökologischen und integrierten Anbau von Kohlarten. Im vorliegenden Teilprojekt wurde notwendiges Basiswissen ermittelt und gezielte Pflanzenschutzstrategien zur Bekämpfung der Kohlmottenschildlaus Aleyrodes proletella (Hemiptera: Aleyrodidae) an Rosenkohl (Brassica oleracea var. gemmifera) und weiteren Kohlarten entwickelt. Es wurde gezeigt, dass ein Kohlmottenschildlaus-Befall den Feldertrag und die Vermarktbarkeit von Rosenkohl gerade bei ungünstigen Wuchsbedingungen stark reduzieren kann. Durch die Verwendung einer Bekämpfungsschwelle (BS) von 25 % mit Larven befallenen Pflanzen ist eine sichere Bekämpfung möglich. Dieses Verfahren wurde für Rosenkohl ausreichend erprobt und für Grünkohl, Kohlrabi und Wirsing liegen erste Ergebnisse vor. Durch Verwendung dieser BS können Pflanzenschutzmittel-Anwendungen eingespart werden. In der Praxis müssen dabei geeignete Spritzfolgen ausgewählt werden, wobei die verwendeten Pflanzenschutzmitteln PSM unterschiedlichen Wirkstoffklassen (MoA) angehören sollten Ein wirksames systemisches Mittel sollte an den Beginn der Spritzfolge gestellt werden (bei der derzeitigen Zulassungssituation empfiehlt sich hier Movento OD). Im ökologischen Anbau ist eine Verwendung der BS aufgrund der vergleichsweise geringeren Wirksamkeit der verfügbaren PSM nicht zielführend. In dem Pilotversuch zeigte sich, dass bei geeigneten Anbaubedingungen das frühzeitige Auflegen eines feinmaschige Netzes (0,5-0,6 mm Maschenweite) bis mindestens Anfang August eine wirksame Maßnahme gegen den Schädling ist. Im selben Versuch zeigte sich, dass ein Einsatz von nicht-selektiven Pflanzenschutzmitteln (z. B. Schwefel) die Parasitierungsrate durch den einheimischen Parasitoiden Encarsia tricolor stark reduziert. Entsprechend sollten vorrangig Mittel verwendet werden, die nicht oder wenig schädigend gegenüber der nah verwandten Art Encarsia formosa sind

Methoden der Produktgestaltung

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen gebündelten Überblick über die Vielfalt der verschiedenartigen Methoden der Produktgestaltung zu geben, sie entsprechend ihrer generellen Orientierung zu ordnen und ihre Methodik anhand exemplarischer Innovationsprozesse in der Konsumgüterindustrie zu erläutern

Entwicklung eines Verfahrenskataloges für statistisch abgesicherte ethohydraulische Forschungen

Im Rahmen der Entwicklung und Bemessung von Anlagen zur Herstellung der Durchgängigkeit von Fließgewässern ist die Berücksichtigung des Verhaltens von Fischen in Bezug auf die wasserbaulichen Strukturen unerlässlich. Die Untersuchung im Vorfeld des Baus von fischrelevanten Schutz- und Durchgängigkeitsstrukturen außerhalb des bereits publizierten Standes der Technik ist speziell in Nordrhein-Westfalen dahingehend geregelt, dass mittels geeigneter Untersuchungen vorab eine hohe Funktionalität des Systems nachgewiesen werden muss. Das Mittel der Wahl sind hier neben den rein ingenieurtechnischen Methoden (wie beispielsweise numerische oder physikalische Strömungsmodellierungen) ethohydraulische Untersuchungen, welche die Verhaltensweisen aquatischer Organismen in Bezug auf bauliche oder hydraulische Strukturen erforschen. Bislang folgt der Ansatz hinsichtlich der Datenaufnahme und der späteren statistischen Auswertung von ethohydraulisch zählbaren Ereignissen keiner allgemeingültigen, standardisierten Vorgehensweise, was jedoch aktuell von verschiedenen Seiten als zukunftsorientierte Methodik gefordert wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Grundlagen und Erkenntnisse aus eigenen Projekten und der Literatur in einem sog. Verfahrenskatalog zusammengestellt, welche der Qualitätssicherung während der Planung und Durchführung ethohydraulischer Tests dienen sollen (Forschungsgegenstand I). Neben einer standardisierten Bewertung reizinduzierter Fischreaktionen ermöglicht die Anwendung der Kataloginhalte eine Auswertung ethohydraulisch zählbarer Ereignisse mittels schließender Statistik, was eine hohe Belastbarkeit der Ergebnisse gewährleistet. Darüber hinaus wird eine allgemeingültige Stichprobenplanung entwickelt, die es ermöglicht, die Anzahl an tatsächlich benötigten Versuchstieren bereits vor Beginn der ethohydraulischen Tests verlässlich zu bestimmen (Forschungsgegenstand II). Die im Rahmen der Stichprobenplanung ermittelte Anzahl an Versuchstieren gewährleistet, dass die Anzahl getesteter Tiere ausreichend ist, um vorhandene signifikante Effekte mit hoher Sicherheit nachzuweisen. Im Umkehrschluss kann bei fehlenden Signifikanzen eine zu geringe Stichprobengröße als Ursache ausgeschlossen werden, so dass eine zeit- und kostenaufwendige Versuchswiederholung mit größeren Stichproben unnötig ist. So wird vor dem Hintergrund ethischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte berücksichtigt, dass so wenig Tiere wie möglich, aber so viele, wie für statistisch aussagekräftige Ergebnisse nötig, für die Untersuchungen verwendet werden. Das Produkt der vorliegenden Arbeit ist ein Verfahrenskatalog für ethohydraulische Untersuchungen, der die erarbeiteten Grundlagen und Erkenntnisse bündelt und als digitale Version zur Nutzung bereitstellt. Die angesprochene Nutzergruppe sind Durchführende von ethohydraulischen Tests. Die digitale Anwendung beinhaltet Vorgaben und nützliche Informationen, die als Grundlage für eine standardisierte Vorgehensweise während ethohydraulischer Tests und der späteren Datenauswertung zu berücksichtigen sind sowie ein allgemeingültiges Rechenmodul zur Stichprobenplanung

Identifizierung und Charakterisierung spezifischer Liganden des medullären Schilddrüsenkarzinoms zur Entwicklung tumorselektiver Adenoviren

Die Gentherapie bietet bei der Tumorintervention eine alternative Behandlungsmethode zu herkömmlichen Therapien. Ziel der Gentherapie ist es, ein therapeutisches Gen in eine Zelle zu schleusen. Den effizientesten Gentransfer leisten virale Vektorsysteme, von denen neben Retroviren am häufigsten Adenoviren verwendet werden. Adenoviren sind in ihrer Zielgerichtetheit für das zu behandelnde Organ allerdings stark beschränkt, so dass es notwendig ist, ihren natürlichen Tropismus zu verbessern, damit sie selektiv das zu behandelnde Zielgewebe erreichen. Ein selektiver Tropismus kann in Form von spezifischen Liganden in das virale Kapsid integriert werden. Das in dieser Arbeit verwendete Zielgewebe ist das medulläre Schilddrüsenkarzinom (MTC). Mit Hilfe der sogenannten "Phage display"-Technik konnten für dieses Zielgewebe zwei spezifische Liganden in Form kurzer Peptidsequenzen, die auf der Phagenoberfläche expremiert werden, identifiziert werden. Für humane MTCs konnte die Sequenz HTFEPGV in vitro und in vivo, für murine MTC-Primärtumoren die Sequenz SRESPHP in vivo isoliert werden. Beide Sequenzen wiesen bei ihrer Charakterisierung eine hohe Affinität zum Zielgewebe, hohe Selektivität und die Fähigkeit zur Internalisierung auf. Zusätzlich konnte für die Sequenz HTFEPGV auch im adenoviralen Kontext die spezifische Bindung an die Zielzellen nachgewiesen werden. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die genetische Modifizierung eines adenoviralen Vektors mittels zielzellspezifischer Peptide. Aus diesem Grund wurde eine Strategie zur Subklonierung der identifizierten kodierenden Peptidsequenzen entwickelt, auf deren Grundlage nun weitere in vivo Untersuchungen folgen können