Orographically induced spontaneous imbalance within the jet causing a large-scale gravity wave event

To better understand the impact of gravity waves (GWs) on the middle atmosphere in the current and future climate, it is essential to understand their excitation mechanisms and to quantify their basic properties. Here a new process for GW excitation by orography–jet interaction is discussed. In a case study, we identify the source of a GW observed over Greenland on 10 March 2016 during the POLSTRACC (POLar STRAtosphere in a Changing Climate) aircraft campaign. Measurements were taken with the Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere (GLORIA) instrument deployed on the High Altitude Long Range (HALO) German research aircraft. The measured infrared limb radiances are converted into a 3D observational temperature field through the use of inverse modelling and limited-angle tomography. We observe GWs along a transect through Greenland where the GW packet covers ≈ 1/3 of the Greenland mainland. GLORIA observations indicate GWs between 10 and 13 km of altitude with a horizontal wavelength of 330 km, a vertical wavelength of 2 km and a large temperature amplitude of 4.5 K. Slanted phase fronts indicate intrinsic propagation against the wind, while the ground-based propagation is with the wind. The GWs are arrested below a critical layer above the tropospheric jet. Compared to its intrinsic horizontal group velocity (25–72 m s$^{-1}$) the GW packet has a slow vertical group velocity of 0.05–0.2 m s$^{-1}$. This causes the GW packet to propagate long distances while spreading over a large area and remaining constrained to a narrow vertical layer. A plausible source is not only orography, but also out-of-balance winds in a jet exit region and wind shear. To identify the GW source, 3D GLORIA observations are combined with a gravity wave ray tracer, ERA5 reanalysis and high-resolution numerical experiments. In a numerical experiment with a smoothed orography, GW activity is quite weak, indicating that the GWs in the realistic orography experiment are due to orography. However, analysis shows that these GWs are not mountain waves. A favourable area for spontaneous GW emission is identified in the jet by the cross-stream ageostrophic wind, which indicates when the flow is out of geostrophic balance. Backwards ray-tracing experiments trace into the jet and regions where the Coriolis and the pressure gradient forces are out of balance. The difference between the full and a smooth-orography experiment is investigated to reveal the missing connection between orography and the out-of-balance jet. We find that this is flow over a broad area of elevated terrain which causes compression of air above Greenland. The orography modifies the wind flow over large horizontal and vertical scales, resulting in out-of-balance geostrophic components. The out-of-balance jet then excites GWs in order to bring the flow back into balance. This is the first observational evidence of GW generation by such an orography–jet mechanism

Effectiveness of a standardized patient education program on therapy-related side effects and unplanned therapy interruptions in oral cancer therapy: a cluster-randomized controlled trial

Purpose: Oral agents for cancer treatment are increasingly prescribed due to their benefits. However, oral cancer medications are difficult to handle and have a considerable potential for side effects. This type of therapy requires a high level of self-management competence by the patient. A standardized patient education program provided by physicians and oncology nurses may positively influence the handling of oral agents. The aim of the study was to evaluate the impact of a standardized patient education program provided by specially trained oncology nurses on therapy management regarding side effects and unplanned therapy interruptions. Methods: One hundred sixty-five patients from 28 office-based oncology practices from all over Germany participated in this cluster-randomized controlled study. Patients of both intervention (n = 111) and standard care groups (n = 54) received the usual oncologist counseling; in addition, the patients from the intervention group (k = 17 practices) received an education from specially trained oncology nurses. The time of observation was 3 months per patient. Results: The patients of the intervention group reported fewer side effects (skin rash, pain, fatigue, nausea, vomiting). Patients in the standard care group interrupted the therapy more frequently without informing their oncologist, compared to the intervention group. Conclusions: Patients benefit from a standardized patient education program provided by specially trained oncology nurses. They tend to handle side effects and critical situations better

Smartphone-Experimente zu gleichmäßig beschleunigten Bewegungen mit der App phyphox

Die Bedeutung von Smartphones in der heutigen Gesellschaft nimmt stetig zu. Fast alle Jugendlichen besitzen ein eigenes Smartphone und nutzen dies täglich. Vielen ist nicht bewusst, welche verschiedenen Sensoren in den modernen Smartphones integriert sind, die insbesondere zur Erfassung verschiedenster (physikalischer) Daten verwendet werden können. Fast alle Sensoren können über die an der RWTH Aachen entwickelte App phyphox (phyphox.org) ausgelesen werden. Zudem bietet diese App die Möglichkeit, Experimente zu editieren, die individuell auf Lerngruppen angepasst werden können. Im Beitrag werden zwei Experimente vorgestellt, die im Bereich der Mechanik für die Sekundarstufe II des Gymnasiums entwickelt wurden und dabei den Einsatz des Smartphones mit der App phyphox nutzen. Konkret sind ein Lehrerdemonstrationsexperiment auf der Luftkissenbahn und ein Schülerexperiment für den freien Fall konzipiert worden, in denen das Smartphone zur Erfassung von Weg-Zeit-Daten dient. In diesem Beitrag werden die App phyphox und die beiden konzipierten Experimente aus physikalischer und didaktischer Sicht dargestellt

Smartphone-Experimente zu harmonischen Pendelschwingungen mit der App phyphox

Das Smartphone ist fester Bestandteil der alltäglichen Lebenswelt der heutigen Schülerinnen und Schüler. Aufgrund einer Ausstattung mit diversen Sensoren, die eine große Bandbreite physikalischer Daten erfassen können, sind die Einsatzmöglichkeiten des Messgeräts „Smartphone“ auch im schulischen Physikunterricht sehr vielfältig. Im Gegensatz zu den meisten auf dem Markt erhältlichen Apps kann die an der RWTH Aachen entwickelte, kosten- und werbefreie App phyphox verschiedene Sensoren des Smartphones auswerten und dem Kontext des Experiments entsprechend darstellen. Neben einer Reihe von vordefinierten Experimenten besteht mit einem Editor die Möglichkeit, eigene Experimente zu kreieren und bei Bedarf über einen Fernzugriff zu steuern. Exemplarisch wurden zwei Smartphone-Experimente zu harmonischen Schwingungen für die Sekundarstufe II entwickelt. Sie ermöglichen eine sehr kostengünstige Realisierung von Versuchen mit digitaler Messwerterfassung in dem Themenfeld und bieten die Möglichkeit, mit dem Editor gezielt auf die Rahmenbedingungen einzelner Lerngruppen einzugehen. Damit stellen sie eine attraktive Alternative zu aktuell in der Schulpraxis vorherrschenden Versuchsdurchführungen dar

Smartphone-Experimente zu harmonischen Pendelschwingungen mit der App phyphox

Das Smartphone ist fester Bestandteil der alltäglichen Lebenswelt der heutigen Schülerinnen und Schüler. Aufgrund einer Ausstattung mit diversen Sensoren, die eine große Bandbreite physikalischer Daten erfassen können, sind die Einsatzmöglichkeiten des Messgeräts „Smartphone“ auch im schulischen Physikunterricht sehr vielfältig. Im Gegensatz zu den meisten auf dem Markt erhältlichen Apps kann die an der RWTH Aachen entwickelte, kosten- und werbefreie App phyphox verschiedene Sensoren des Smartphones auswerten und dem Kontext des Experiments entsprechend darstellen. Neben einer Reihe von vordefinierten Experimenten besteht mit einem Editor die Möglichkeit, eigene Experimente zu kreieren und bei Bedarf über einen Fernzugriff zu steuern. Exemplarisch wurden zwei Smartphone-Experimente zu harmonischen Schwingungen für die Sekundarstufe II entwickelt. Sie ermöglichen eine sehr kostengünstige Realisierung von Versuchen mit digitaler Messwerterfassung in dem Themenfeld und bieten die Möglichkeit, mit dem Editor gezielt auf die Rahmenbedingungen einzelner Lerngruppen einzugehen. Damit stellen sie eine attraktive Alternative zu aktuell in der Schulpraxis vorherrschenden Versuchsdurchführungen dar

Smartphone-Experimente zu gleichmäßig beschleunigten Bewegungen mit der App phyphox

Die Bedeutung von Smartphones in der heutigen Gesellschaft nimmt stetig zu. Fast alle Jugendlichen besitzen ein eigenes Smartphone und nutzen dies täglich. Vielen ist nicht bewusst, welche verschiedenen Sensoren in den modernen Smartphones integriert sind, die insbesondere zur Erfassung verschiedenster (physikalischer) Daten verwendet werden können. Fast alle Sensoren können über die an der RWTH Aachen entwickelte App phyphox (phyphox.org) ausgelesen werden. Zudem bietet diese App die Möglichkeit, Experimente zu editieren, die individuell auf Lerngruppen angepasst werden können. Im Beitrag werden zwei Experimente vorgestellt, die im Bereich der Mechanik für die Sekundarstufe II des Gymnasiums entwickelt wurden und dabei den Einsatz des Smartphones mit der App phyphox nutzen. Konkret sind ein Lehrerdemonstrationsexperiment auf der Luftkissenbahn und ein Schülerexperiment für den freien Fall konzipiert worden, in denen das Smartphone zur Erfassung von Weg-Zeit-Daten dient. In diesem Beitrag werden die App phyphox und die beiden konzipierten Experimente aus physikalischer und didaktischer Sicht dargestellt

A solvent resistant lab-on-chip platform for radiochemistry applications

The application of microfluidics to the synthesis of Positron Emission Tomography (PET) tracers has been explored for more than a decade. Microfluidic benefits such as superior temperature control have been successfully applied to PET tracer synthesis. However, the design of a compact microfluidic platform capable of executing a complete PET tracer synthesis workflow while maintaining prospects for commercialization remains a significant challenge. This study uses an integral system design approach to tackle commercialization challenges such as the material to process compatibility with a path towards cost effective lab-on-chip mass manufacturing from the start. It integrates all functional elements required for a simple PET tracer synthesis into one compact radiochemistry platform. For the lab-on-chip this includes the integration of on-chip valves, on-chip solid phase extraction (SPE), on-chip reactors and a reversible fluid interface while maintaining compatibility with all process chemicals, temperatures and chip mass manufacturing techniques. For the radiochemistry device it includes an automated chip-machine interface enabling one-move connection of all valve actuators and fluid connectors. A vial-based reagent supply as well as methods to transfer reagents efficiently from the vials to the chip has been integrated. After validation of all those functional elements, the microfluidic platform was exemplarily employed for the automated synthesis of a Gastrin-releasing peptide receptor (GRP-R) binding the PEGylated Bombesin BN(7-14)-derivative (F-18]PESIN) based PET tracer

Entwicklung eines Seminars zur Förderung des Konzeptverständnisses mittels digitaler Medien

Die Digitalisierung stellt Schule und Gesellschaft vor neue Herausforderungen, bietet jedoch gleichzeitig auch enorme Chancen. Im Physikunterricht können digitale Medien z.B. dazu beitragen, Schülerinnen und Schülern das Verständnis physikalischer Konzepte zu erleichtern. Im Rahmen des DiKoLeP-Verbundprojekts an den Universitäten Aachen, Graz und Tübingen wird daher ein Seminar entwickelt und evaluiert, dessen Ziel es ist, Studierende zum fachdidaktisch sinnvollen Einsatz von digitalen Medien zur Förderung des physikalischen Konzeptverständnisses zu befähigen. Trotz der Verankerung des Einsatzes von digitalen Medien in den KMK-Bildungsstandards haben viele Lehrkräfte nach eigenen Angaben nicht die notwendigen Kenntnisse und Erfahrungen, digitale Medien lernwirksam einzusetzen. Das neue Seminar soll daher angehenden Lehrkräften in der ersten Phase der Lehramtsausbildung die Möglichkeit geben, diese Kenntnisse und Kompetenzen zu erlangen und in komplexitätsreduzierten Unterrichtssequenzen zu erproben. Dieser Beitrag behandelt die Konzeption des Seminars und stellt die Forschungsfragen des DiKoLeP-Verbundprojekts u.a. in Zusammenhang mit der Evaluation des Seminarkonzepts vor. Zusätzlich werden die Erhebungsinstrumente und die Struktur der Evaluation dargestellt

ProfiLe-P – Professionswissen in der Lehramtsausbildung Physik. Vorstellung eines Forschungsverbundes

 Der Forschungsverbund „Professionswissen in der Lehramtsausbildung Physik" (ProfiLe-P) hat sich zum Ziel gesetzt, ein Rahmenmodell des Professionswissens angehender Physiklehrerinnen und -lehrer sowie von Übungsleiterinnen und -leitern der Physik zu entwickeln. Das Modell soll deklarative, analytische und prozedurale Komponenten fachdidaktischen Wissens sowie physikalisches Fachwissen umfassen. Im Verbund sind drei Teilvorhaben angelaufen. DaWis (Universität Paderborn) setzt sich mit der analytischen und deklarativen Komponente fachdidaktischen Wissens auseinander, EWis (Universität Bremen) beschäftigt sich mit den prozeduralen Komponenten fachdidaktischen Wissens und FaWis (Universität Duisburg-Essen, RWTH Aachen) behandelt das physikalische Fachwissen. Es werden Testinstrumente für alle Bereiche entwickelt und an der Zielgruppe - Physik-Lehramtsstudierende aller Stufen sowie Übungsgruppenleiter -  validiert. Als Vergleichsgruppe sind Vollfachstudierende der Physik sowie Lehramtsstudierende der Mathematik einbezogen. Analysiert werden soll insbesondere die Vernetzung der einzelnen Bereiche des Professionswissens. Das Projekt ist im November 2011 gestartet worden und läuft bis Mitte 2015.

First Measurement of the 96^{96}Ru(p,γ\gamma)97^{97}Rh Cross Section for the p-Process with a Storage Ring

This work presents a direct measurement of the $^{96}$Ru($p, \gamma$)$^{97}$Rh cross section via a novel technique using a storage ring, which opens opportunities for reaction measurements on unstable nuclei. A proof-of-principle experiment was performed at the storage ring ESR at GSI in Darmstadt, where circulating $^{96}$Ru ions interacted repeatedly with a hydrogen target. The $^{96}$Ru($p, \gamma$)$^{97}$Rh cross section between 9 and 11 MeV has been determined using two independent normalization methods. As key ingredients in Hauser-Feshbach calculations, the $\gamma$-ray strength function as well as the level density model can be pinned down with the measured ($p, \gamma$) cross section. Furthermore, the proton optical potential can be optimized after the uncertainties from the $\gamma$-ray strength function and the level density have been removed. As a result, a constrained $^{96}$Ru($p, \gamma$)$^{97}$Rh reaction rate over a wide temperature range is recommended for $p$-process network calculations.Comment: 10 pages, 7 figs, Accepted for publication at PR