What happens during a blackout: Consequences of a prolonged and wide-ranging power outage

Power outages in Europe and North America in recent years have given a lasting impression of the vulnerability of modern and high-tech societies. Although the power supply was interrupted for a week at most and only locally, massive functional and supply disruptions, threats to public order and damage amounting to billions of euros have already become apparent. This book shows what consequences a prolonged and widespread power blackout could have on society and its critical infrastructures and how Germany is prepared for such a large-scale disaster. By means of comprehensive consequence analyses, the authors drastically demonstrate that after only a few days, the supply of the population with (vital) goods and services can no longer be guaranteed in the affected area. It is also made clear that considerable efforts are required to increase the sustainability of critical infrastructures and to further optimise the capacities of the national disaster management system. The book is based on TAB Report Nr. 141 "Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften - am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung"

High-power ultrafast thin disk laser oscillators and their potential for sub-100-femtosecond pulse generation

Ultrafast thin disk laser oscillators achieve the highest average output powers and pulse energies of any mode-locked laser oscillator technology. The thin disk concept avoids thermal problems occurring in conventional high-power rod or slab lasers and enables high-power TEM00 operation with broadband gain materials. Stable and self-starting passive pulse formation is achieved with semiconductor saturable absorber mirrors (SESAMs). The key components of ultrafast thin disk lasers, such as gain material, SESAM, and dispersive cavity mirrors, are all used in reflection. This is an advantage for the generation of ultrashort pulses with excellent temporal, spectral, and spatial properties because the pulses are not affected by large nonlinearities in the oscillator. Output powers close to 100W and pulse energies above 10μJ are directly obtained without any additional amplification, which makes these lasers interesting for a growing number of industrial and scientific applications such as material processing or driving experiments in high-field science. Ultrafast thin disk lasers are based on a power-scalable concept, and substantially higher power levels appear feasible. However, both the highest power levels and pulse energies are currently only achieved with Yb:YAG as the gain material, which limits the gain bandwidth and therefore the achievable pulse duration to 700 to 800fs in efficient thin disk operation. Other Yb-doped gain materials exhibit a larger gain bandwidth and support shorter pulse durations. It is important to evaluate their suitability for power scaling in the thin disk laser geometry. In this paper, we review the development of ultrafast thin disk lasers with shorter pulse durations. We discuss the requirements on the gain materials and compare different Yb-doped host materials. The recently developed sesquioxide materials are particularly promising as they enabled the highest optical-to-optical efficiency (43%) and shortest pulse duration (227fs) ever achieved with a mode-locked thin disk lase

Was bei einem Blackout geschieht : Folgen eines langandauernden und großräumigen Stromausfalls

Stromausfälle in Europa und Nordamerika haben in den letzten Jahren einen nachhaltigen Eindruck von der Verletzbarkeit moderner und hochtechnisierter Gesellschaften vermittelt. Obwohl die Stromversorgung allenfalls eine Woche und lokal begrenzt unterbrochen war, zeigten sich bereits massive Funktions- und Versorgungsstörungen, Gefährdungen der öffentlichen Ordnung sowie Schäden in Milliardenhöhe. Welche Folgen ein langandauernder und großflächiger Stromausfall auf die Gesellschaft und ihre Kritischen Infrastrukturen haben könnte und wie Deutschland auf eine solche Großschadenslage vorbereitet ist, wird in diesem Buch aufgezeigt. Mittels umfassender Folgenanalysen führen die Autoren drastisch vor Augen, dass bereits nach wenigen Tagen im betroffenen Gebiet die bedarfsgerechte Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen nicht mehr sicherzustellen ist. Auch wird deutlich gemacht, dass erhebliche Anstrengungen erforderlich sind, um die Durchhaltefähigkeit Kritischer Infrastrukturen zu erhöhen sowie die Kapazitäten des nationalen Systems des Katastrophenmanagements weiter zu optimieren. Das Buch basiert auf dem TAB-Arbeitsbericht Nr. 141 »Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften - am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung«

Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften - am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung. Endbericht zum TA-Projekt

In modernen, arbeitsteiligen und hochtechnisierten Gesellschaften erfolgt die Versorgung der Bevölkerung mit (lebens)notwendigen Gütern und Dienstleistungen durch ein hochentwickeltes, eng verflochtenes Netzwerk »Kritischer Infrastrukturen«. Dazu zählen u. a. Informationstechnik und Telekommunikation, Transport und Verkehr, Energieversorgung oder das Gesundheitswesen. Diese sind aufgrund ihrer internen Komplexität sowie der großen Abhängigkeit voneinander hochgradig verletzbar. Terroristische Anschläge, Naturkatastrophen oder besonders schwere Unglücksfälle haben nicht erst im zurückliegenden Jahrzehnt offenkundig gemacht, welche weitreichenden Folgen die Beeinträchtigung oder der Ausfall Kritischer Infrastrukturen für das gesellschaftliche System insgesamt haben können. Aufgrund der nahezu vollständigen Durchdringung der Lebens- und Arbeitswelt mit elektrisch betriebenen Geräten würden sich die Folgen eines langandauernden und großflächigen Stromausfalls zu einer Schadenslage von besonderer Qualität summieren. Betroffen wären alle Kritischen Infrastrukturen, und ein Kollaps der gesamten Gesellschaft wäre kaum zu verhindern. Trotz dieses Gefahren- und Katastrophenpotenzials ist ein diesbezügliches gesellschaftliches Risikobewusstsein nur in Ansätzen vorhanden. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 3 I. EINLEITUNG 29 1. Verletzlichkeit moderner Gesellschaften 29 2. Stromausfall als Auslöser einer »nationalen Katastrophe« 31 3. Beauftragung, Vorgehen, Aufbau des Berichts 33 II. DAS SYSTEM DES KRISENMANAGEMENTS IN DEUTSCHLAND 39 1. Rechtsgrundlagen der Katastrophenbewältigung 41 2. Krisenmanagement in Deutschland: Akteure, Strukturen und Verfahren 46 III. FOLGEN EINES LANGANDAUERNDEN UND GROSSRÄUMIGEN STROMAUSFALLS 59 1. Einleitung 59 1.1 Anmerkungen zu den Ursachen eines langandauernden und großräumigen Stromausfalls 59 1.2 Kosten 61 2. Folgenanalysen ausgewählter Sektoren Kritischer Infrastrukturen 64 2.1 Informationstechnik und Telekommunikation 66 2.2 Transport und Verkehr 89 2.3 Wasserversorgung und Abwasserentsorgung 117 2.4 Lebensmittelversorgung 138 2.5 Das Gesundheitswesen 151 2.6 Finanzdienstleistungen 164 2.7 Öffentliche Einrichtungen – Fallbeispiel »Gefängnis« 184 3. Verhaltensbezogene Folgen eines Stromausfalls und ihre Bestimmungsfaktoren 192 3.1 Psychologische Bestimmungsfaktoren 193 3.2 Thesen zu den verhaltensbezogenen Folgen eines langandauernden Stromausfalls 197 3.3 Informations- und Forschungsbedarf 202 IV. VERLETZBARKEIT, BEWÄLTIGUNGSOPTIONEN UND HANDLUNGSBEDARF – SCHLUSSFOLGERUNGEN 205 1. Informationstechnik und Telekommunikation 205 2. Transport und Verkehr 207 3. Wasser und Abwasser 209 4. Versorgung mit Lebensmitteln 214 5. Gesundheitswesen 216 6. Finanzdienstleistungen 219 7. Fallbeispiel »Gefängnisse« 220 8. Bereichs- und organisationsübergreifendes Katastrophenmanagement 222 9. Vernetzte Katastrophenbewältigung –ohne Netz 225 10. Krisenkommunikation ohne Strom 230 11. Versorgung mit Treibstoff, Sicherstellung einer robusten Notstromversorgung 231 12. Inselnetze als Option zur Steigerung der Resilienz der Stromversorgung nach einem Stromausfall 233 13. Information und Sensibilisierung der Bevölkerung 235 14. Fazit 237 V. LITERATUR 239 1. In Auftrag gegebene Gutachten 239 2. Weitere Literatur 239 3. Internetadressen 252 VI. ANHANG 255 1. Tabellenverzeichnis 255 2. Abbildungsverzeichnis 255 3. Abkürzungsverzeichnis 25

E-Commerce in Deutschland : Eine kritische Bestandsaufnahme zum elektronischen Handel

Kann das Thema E-Commerce nicht ad acta gelegt werden, nachdem der Hype um die New Economy abgeklungen ist? Dieser Band zeigt, daß E-Commerce nichts von seiner enormen Bedeutung für die Modernisierung von Wirtschaft und Gesellschaft verloren hat und nach wie vor eine wichtige Herausforderung auch für die Politik darstellt. In vielen Bereichen ist der elektronische Handel bereits fest etabliert, und die dadurch mittel- und längerfristig ausgelösten Strukturveränderungen müssen bewältigt werden. Aber die Bedingungen für den elektronischen Handel unterscheiden sich grundlegend je nach Branche, Gütern, Akteuren und den ökonomischen und politischen Rahmenbedingungen. Dieser Erkenntnis folgend wurden acht Wirtschaftsbereiche für eine nähere Analyse ausgewählt, nämlich der Handel mit Lebensmitteln, Automobilen, Arzneimitteln, Medienprodukten (Buch, Tonträger, Video), Strom, Wertpapieren und Dienstleistungen sowie die Beschaffungsprozesse im öffentlichen Bereich. Ergänzt werden diese Detailuntersuchungen um Abschätzungen zu den Folgen des E-Commerce (z.B. Arbeitsmarkteffekte, verkehrliche und ökologische Folgen). Außerdem werden Handlungsfelder für Forschung und Politik benannt, die sich insbesondere an den Auftraggeber dieser Studie, den Deutschen Bundestag, richten

Comparison of the bifurcation scenarios predicted by the single-mode and multimode semiconductor laser rate equations

We present a detailed comparison of the bifurcation scenarios predicted by single-mode and multimode semiconductor laser rate equation models under large amplitude injection current modulation. The influence of the gain model on the predicted dynamics is investigated. Calculations of the dependence of the time averaged longitudinal mode intensities on modulation frequency are compared with experiments performed on an AlxGa1-xAs Fabry-Pérot semiconductor laser.K. A. Corbett and M. W. Hamilto

Testing new physics with the electron g-2

We argue that the anomalous magnetic moment of the electron (a_e) can be used to probe new physics. We show that the present bound on new-physics contributions to a_e is 8*10^-13, but the sensitivity can be improved by about an order of magnitude with new measurements of a_e and more refined determinations of alpha in atomic-physics experiments. Tests on new-physics effects in a_e can play a crucial role in the interpretation of the observed discrepancy in the anomalous magnetic moment of the muon (a_mu). In a large class of models, new contributions to magnetic moments scale with the square of lepton masses and thus the anomaly in a_mu suggests a new-physics effect in a_e of (0.7 +- 0.2)*10^-13. We also present examples of new-physics theories in which this scaling is violated and larger effects in a_e are expected. In such models the value of a_e is correlated with specific predictions for processes with violation of lepton number or lepton universality, and with the electric dipole moment of the electron.Comment: 34 pages, 7 figures. Minor changes and references adde

Evolving Clustered Random Networks

We propose a Markov chain simulation method to generate simple connected random graphs with a specified degree sequence and level of clustering. The networks generated by our algorithm are random in all other respects and can thus serve as generic models for studying the impacts of degree distributions and clustering on dynamical processes as well as null models for detecting other structural properties in empirical networks