RV Sonne Cruise Report SO196: SUMSUN 2008, Suva – Guam – Okinawa Trough – Manila, February 19 - March 26, 2008

1.1 SUMSUN Objective In the frame of the agreement of Kyoto and beyond, the directives of emission trading promoted by the EU, as well as the research of deposition/dumping of CO2 especially supported by the U.S.A and Japan, the discharge of CO2 into the ocean is considered as a possibility to reduce CO2 emission into the atmosphere. The injection of liquid CO2 in midwater or at the seafloor, which are the major scenarios discussed in the IPCC 2005 special report on CCS for marine carbon storage, became less likely due to the increasing awareness of ocean acidification. At the same time, it has been promoted that storage in deep marine sediments might be the safest option for carbon storage, as density gradients favour migration into the sediment and the potential to form CO2 hydrates acts as an additional barrier for re-entering of the CO2 into the ocean/atmosphere system. The expedition 196 of RV SONNE is the central field campaign of the Project SUMSUN (“StUdien zur Marinen CO2-Sequestrierung durch Untersuchung natürlicher hydrothermaler CO2-Austritte im Nördlichen Westpazifik”. The project aims to investigate some of the few known hydrothermal locations where liquid CO2 is stored in the upper sediment or is escaping from the seafloor in forms of droplets with CO2 as the main component. Though the geological and hydrothermal framework resulting in the separation of a CO2-dominated volatile phase is an interesting topic on its own, this is not in the main focus of the project. SUMSUN aims to investigate the interaction of liquid CO2 with the seafloor and the water column and potential impact on seafloor geochemistry and biology. The rationale is to characterize a natural analogue for proposed scenarios of CO2 deposition in the ocean. Three of the four locations known today where liquid CO2 generated by hydrothermal activity interacts with the seafloor and/or emanates into the water column, are located in the Okinawa Trough. The processes in the vicinity of CO2 injection in case of direct injection or leakage from subsedimentary storage are poorly defined, mainly because of the complex phase relations between liquid CO2, sea water, and CO2 hydrate. The ascent of liquid CO2 drops is also subject to ensemble relations which are not reproducible in the laboratory. The effects of increased CO2 concentration on marine organisms are poorly investigated, in particular thresholds and adaption ability on longer timescales. Geochemical interactions are crucial because of the pHand pCO2-sensitivity of a variety of important diagenetic reactions. The overarching objective of SO196 is thus to investigate the CO2-rich vent sites in the Okinawa Trough to get insights and draw conclusions for the potential effects involved in the purposeful storage of CO2 at the seafloor

Modellierung und effiziente Ausführung von Softwareentwicklungsprozessen

Mastering complex tasks requires a methodic and controlled approach. This is especially true for creating substantial and high-quality software systems. Besides a growing complexity of products, software industry faces ever increasing requirements regarding software quality, time-to-market, and cost. This makes effective measures for project management, software quality, risk management, and coordination and synchronization of project personnel even more important. In order to implement such measures, and to give all project personnel a common understanding of the different tasks, their expected outcome, and the course of action during a project, the application of well-defined development process models has been proven to be useful in software engineering practice. Many software development process models are documented using natural language. This complicates their application in a project because one has to search for required information manually. An approach to overcome this problem and to provide a much better support for the project personnel is to formalize a software development process model and to execute this model using a so called process execution machine. Such a formalized software development process model contains structured information and can automatically be filtered, validated and processed. When executing a software development process model, the project personnel can be guided through the process and information about their tasks can be provided in a context-sensitive manner. The course of the executed development process is automatically documented and can be checked for certain rules. Many approaches for modeling and executing software development processes have been proposed in the past decades. In this work, requirements for modelling and efficient, tool-supported execution of software development processes are motivated and defined. Relevant existing approaches that are based on graphical high-level languages are compared regarding these requirements. Since none of the existing approaches provides an integrated solution for modeling and executing software processes that fulfills all of these requirements, this work presents the modeling language eSPEM. On top of SPEM (Software & Systems Process Engineering Metamodel), eSPEM adds concepts for behavior modeling, model validation, project planning, and tailoring process to project- or organization-specific needs. To keep the modeling formalism simple, eSPEM reuses existing, well-known notations. eSPEM is complemented by an extensible execution machine. The execution machine is able to execute a process model, to interact with project personnel in a realistic, distributed project environment and to guide and support them. The execution machine can tolerate deviations from the modeled process, and can handle real-world exceptions in the process execution. It is also able to check automatically if the process conforms to certain rules. Violations of these rules are immediately reported and may also be prevented proactively. The concepts presented in this work are implemented in an integrated process modelling and execution environment. It is used to evaluate this work using three selected, industry-relevant software development process models. eSPEM is used to formalize these development process models using its novel concepts. In order to evaluate the process execution machine, the three development process models are used to execute simulated projects of different size. The simulation shows that the process execution machine is able to interpret these process models and to guide a realistic amount of simulated users through a process. Hereby, the users do not require any special knowledge about the process model. The measured results show that the process execution machine is able to react upon user input within an adequate timeframe even if it is under heavy load. The implemented concept for a distributed execution scales up to comprehensive process models executed in large, long-running projects. The modeling of real-world development processes and their execution in simulated projects demonstrates that eSPEM and its associated process execution machine adequately fulfill the requirements gathered in industrial practice and presented in this work.Für die Bewältigung komplexer Aufgaben, wie die Entwicklung umfangreicher und qualitativ hochwertiger Software, ist eine methodische und kontrollierte Herangehensweise in der Regel der einzig erfolgversprechende Lösungsweg. Neben der wachsenden Komplexität der Softwareprodukte steigen in der Softwarebranche die Anforderungen an die Entwicklung hinsichtlich Qualität, Nachverfolgbarkeit, Entwicklungsgeschwindigkeit und Kosten zudem stetig an. Dies macht effektive Maßnahmen zur Projektsteuerung, für Qualitäts- und Risikomanagement, und zur Koordination und Synchronisation der Projektbeteiligten umso wichtiger. Um solche Maßnahmen in der Softwareentwicklung umzusetzen und gleichzeitig den Mitarbeitern im Projekt ein gemeinsames Verständnis für deren Aufgaben und den gewünschten Verlauf des Projekts zu vermitteln, hat sich der Einsatz von definierten Softwareentwicklungsprozessmodellen für die Projektdurchführung in der Software-Engineering-Praxis bewährt. Viele dieser Softwareentwicklungsprozessmodelle sind hauptsächlich in natürlicher Sprache dokumentiert, was ihren Einsatz oftmals erschwert, da auf die darin enthaltene Information nur umständlich durch manuelle Suche zugegriffen werden kann. Ein möglicher Lösungsweg, mit dem eine deutlich verbesserte Unterstützung der Prozessbeteiligten erreicht werden kann, ist die (teilweise) Formalisierung eines Softwareentwicklungsprozessmodells und dessen werkzeuggestützte Ausführung durch eine so genannte Prozessausführungsmaschine. Durch die Formalisierung wird die Information eines Softwareentwicklungsprozessmodells strukturiert und kann automatisch gefiltert, geprüft und aufbereitet werden. Durch die werkzeuggestützte Ausführung können die Prozessbeteiligten angeleitet und ihnen kontextsensitiv Informationen zu ihren momentanen Aufgaben bereitgestellt werden. Auch kann der gesamte Prozessablauf automatisch nachvollziehbar dokumentiert und auf die Einhaltung von Regeln geprüft werden. Für die Modellierung von Softwareentwicklungsprozessen wurden in den letzten Jahrzehnten bereits eine Reihe von Modellierungssprachen und auch Prozessausführungsmaschinen entwickelt. Diese Ansätze werden untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für die Modellierung und effiziente, werkzeugunterstützte Ausführung von Softwareentwicklungsprozessen bewertet. Dazu werden zunächst Anforderungen an eine Modellierungssprache und eine Prozessausführungsmaschine definiert. Da keiner der existierenden Ansätze eine durchgängige Lösung für die Modellierung und Ausführung von Softwareentwicklungsprozessen bietet, die allen gestellten Anforderungen gerecht werden kann, wird in dieser Arbeit die Modellierungssprache eSPEM definiert. eSPEM erweitert das SPEM (Software & Systems Process Engineering Metamodel) um Konzepte für die Verhaltensmodellierung, Modellvalidierung, Projektplanung und das organisations- und projektspezifische Zuschneiden von Prozessmodellen. Dabei wird auf bekannte und eingängige Notationen zurückgegriffen, um den Modellierungsformalismus möglichst einfach zu halten. Ergänzt wird eSPEM durch eine erweiterbare Prozessausführungsmaschine. Diese ist in der Lage ein Prozessmodell zu interpretieren und mit den Prozessbeteiligten in einem realistischen, verteilten Projektumfeld zu interagieren, sie anzuleiten, und zu unterstützen. Dabei kann sie auch Abweichungen vom modellierten Prozessablauf tolerieren, und kann somit die in der Praxis vorkommenden Ausnahmen in einem Entwicklungsprozess abbilden. Durch die Prozessausführungsmaschine kann der Prozess nach definierten Regeln automatisch geprüft werden. Regelverletzungen werden den Prozessbeteiligten umgehend gemeldet und können auch proaktiv verhindert werden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte werden prototypisch in einer integrierten Prozessmodellierungs- und -ausführungsumgebung umgesetzt, die für die Evaluierung der Arbeit, anhand von drei ausgesuchten, praxisrelevanten Softwareentwicklungsprozessmodellen, verwendet wird. Alle drei Softwareentwicklungsprozessmodelle werden mit eSPEM in der Prozessmodellierungsumgebung modelliert, wobei insbesondere die in eSPEM neu eingeführten Modellierungskonzepte Anwendung finden. Für die Evaluation der Prozessausführungsmaschine werden die drei Prozessmodelle in simulierten Entwicklungsprojekten unterschiedlicher Größe eingesetzt. Durch die Simulation wird gezeigt, dass die Prozessausführungsmaschine in der Lage ist, die erstellten Prozessmodelle zu interpretieren und eine realistische Menge von (simulierten) Benutzern durch einen Prozess zu führen, ohne dass sie spezielles Wissen über das Prozessmodell benötigen. Die gemessenen Ausführungszeiten zeigen, dass die Prozessausführungsmaschine auch bei sehr hoher Last in der Lage ist, adäquat auf Benutzereingaben zu reagieren. Das umgesetzte Konzept der verteilten Ausführung und Benutzerinteraktion skaliert auch für umfangreiche Prozessmodelle in großen, langlaufenden Projekten. Die Modellierung von real eingesetzten Entwicklungsprozessen und ihre Ausführung in simulierten Projekten zeigen, dass eSPEM und die zugehörige Prozessausführungsmaschine alle in der industriellen Praxis beobachteten und in dieser Arbeit präsentierten Anforderungen erfüllt

Comparison of Microbial Communities Inhabiting Ultramafic- and Basalt-Hosted Hydrothermal Systems: Genetic Characterization of 16S rRNA Genes, Hydrogen Oxidation and CO₂ Fixation Pathways

The host rock of a hydrothermal system defines that system's specific fluid chemical composition. Therefore the type of host rock (ultramafic rocks versus basalts) plays a major role in determining the most abundant energy sources which are available for microorganisms. This study was conducted to investigate the influence the host rock and resulting fluid chemistry have on the distribution of the indigenous microorganisms. For this purpose hydrothermal fluids were collected from the ultramafic-hosted Logatchev hydrothermal field (LHF) and the basalt-hosted Lilliput hydrothermal field. The microbial community analysis was based on 16S rRNA genes and fluorescence in situ hybridization. The functionality of chemoautotrophic communities was assessed in terms of putative CO2 fixation pathways and energy sources used. Ultramafic host rocks at the LHF result in fluids with extremely high hydrogen contents. Possibly as a consequence, phylogenetically diverse hydrogen-oxidizing chemolithotrophs were detected. High abundance in hydrogen concentrations seem to coincide with the diversification of putative hydrogen-oxidizing prokaryotes at the three sites investigated. By contrast, the fluids from the Lilliput field are very low in hydrogen but high in sulfide. Significantly less diverse hydrogen-oxidizing microorganisms were detected at the basalt-hosted Lilliput hydrothermal field. Nevertheless, diverse bacteria were related to organisms involved in sulfur cycling. This suggests that the host rock indirectly determines the presence of microorganisms with specific physiologies. However, in addition to the importance of the host rock it can be shown that mixing processes of hydrothermal fluids with ambient seawater have a significant impact on the distribution of microorganisms. Contrary, for CO2 fixation pathways the type of host rock is not relevant. Key enzymes of the two CO2 fixation pathways investigated tolerate different levels of oxygen. The presence of multiple environmental niches with different oxygen contents is reflected in the phylogenetic diversity of Calvin Benson-Bassham and reverse tricarboxylic acid cycle genes detected at the LHF. At the Lilliput hydrothermal field the diversity of these different genes suggests that the chemoautotrophic community is better adapted to low oxygen contents. The generally high diversity of CO2 fixation pathway genes demonstrates the ability of metabolically versatile prokaryotes to exhaust the potential of every available habitat

Structural Design and Testing of Mass Timber Concrete Composite Floor Solutions with Acoustic Interlayers

Timber-concrete composite (TCC) solutions originated in the early twentieth century. There has been a renewed interest in TCC solutions in modern mass timber buildings, especially for floor systems. However due to lack of data, design standards, and code acceptance, TCC solutions require that new mass timber solutions be tested, and design methods validated or adjusted based on new findings. This thesis characterizes the interface shear and flexural properties of different TCC solutions through an experimental testing program that combined mass-ply panels (MPP), reinforced concrete topping, and various interface layers and connection systems to create novel composite floor systems. Fifteen TCC solutions are presented. These consist of 102 mm thick MPP, 75 mm thick reinforced concrete topping, two interface shear connection solutions (screws and steel mesh), and three levels of acoustic insulation layer (no insulation, 5mm layer, 19mm layer). Structural tests performed included: (1) Pushout tests, (2) Comparative one-way bending tests, and (3) Orthotropic stiffness tests. Within the experimental program design, pushout and comparative one-way bending test results indicate that higher stiffness and strength can be achieved with interface shear solutions that included steel mesh versus those that included screws. In addition, inclusion of insulation layers results in statistically significant reduction of strength and stiffness in floor solutions that include screws, while increased stiffness and negligible reductions in strength were observed in solutions that include the steel mesh

Gewalt im privaten Raum : aktuelle Formen und Handlungsmöglichkeiten

Gewalt gilt in unserer Gesellschaft als unannehmbare Form persönlicher Auseinandersetzung, der durch möglichst lückenlos angelegte Tatbestände des Strafrechts zu begegnen ist. Dabei geht es nicht nur um Gewaltkriminalität auf öffentlichen Straßen und Plätzen. Seit einigen Jahren werden in Gesetzgebung, Polizei und Strafrechtspraxis, aber auch durch Frauenhäuser, Einrichtungen der Jugendhilfe, Beratungsstellen und nichtstaatliche Organisationen vielfältige Anstrengungen gegen Gewalt im privaten Raum unternommen. Dabei werden strafrechtliche Verbote zunehmend durch flankierende Regelungen wie das Recht auf gewaltfreie Erziehung und das Gewaltschutzgesetz ergänzt. Der vorliegende Band geht zurück auf eine 2006 von der KrimZ veranstaltete Fachtagung und bietet einen praxisbezogenen Überblick über aktuell bedeutsame Formen von Gewalt in Partnerbeziehungen und in der Familie. In diesem Zusammenhang greift er die neuesten Entwicklungen in der Rechts- und Kriminalpolitik ebenso auf wie praktische Präventionsansätze und -modelle

The Baroque Effect: Architecture and Art History in Berlin, 1886-1900

This dissertation explores the rich interplay between architecture and art historical research that emerged in Germany in the final decades of the nineteenth century through the rediscovery of the Baroque. The close connection during these years between the establishment of the Baroque as an independent architectural style within the young field of Kunstwissenschaft, the burgeoning interest in Baroque space and the mechanics of perception in psychological aesthetics, and the appearance of the Baroque in many of the most important architectural projects of the late nineteenth century made the style a flashpoint for far-reaching debates concerning the roles of art history and architecture in a period marked by profound transformations. Focusing on the reception of the Baroque in Berlin, this dissertation examines the important role of the style in attempts by architects to reexamine their discipline in the context of historicism, the unprecedented growth of the metropolis, and the complex and often conflicting array of regional and national conceptions of identity that accompanied the political development of the German Empire. Through a series of case studies documenting the remarkable interplay of art history and architectural practice in Berlin from the mid-1880's to the turn of the twentieth century, the dissertation traces the emergence of the "NeuBarock" ("New Baroque")