Substance Use and Substance Use Disorders Associated With Military Deployment to Afghanistan: Who Is at Risk?

Background: Given the increasing number of military deployments in modern forces and the high individual and social costs of substance use disorders, the risk of substance use (alcohol, nicotine, illegal drugs) and substance use disorders (abuse, dependence) associated with deployment and deployment-related stressful experiences is an important area of research. Main questions in this area are: Are deployment and deployment-related stressful experiences associated with problematic substance use patterns and substance use disorders? Are there high-risk groups for deploymentrelated increases in substance use and the occurrence of substance use disorders? Do other mental disorders such as posttraumatic stress disorder play a role for the risk of substance use disorders? This dissertation thesis aims to contribute to these questions. The thesis is based on a research program in German military personnel deployed to Afghanistan. The program includes a crosssectional and a prospective-longitudinal study component. In the cross-sectional component, a random, stratified sample of 1483 was assessed twelve months after return from deployment. As a control group, 889 never deployed soldiers were also assessed. In the prospective-longitudinal component, another sample of 358 male soldiers was assessed directly before and twelve months following deployment. Information about substance use and substance use disorders was obtained using a standardized diagnostic interview. Deployment-related stressful experiences and other relevant variables were assessed with additional scales and questionnaires. Based on this study program, the following research questions were addressed: (1) Do deployed and never deployed soldiers differ regarding the prevalence of problematic substance use patterns (alcohol, nicotine, illegal drugs) and substance use disorders (alcohol, nicotine)? (2) How are soldiers with deployment-related changes in alcohol use characterized? (3) Are posttraumatic stress disorder symptoms related to the risk for substance use disorders (alcohol, nicotine)? (4) Are soldiers with prior mood and anxiety disorders at higher risk for the onset of substance use disorders (alcohol, nicotine) following deployment-related stressful experiences? Main results: Regarding these research questions, the following main results were observed: (1) Deployed and never deployed do not differ considerably regarding the prevalence of substance use and substance use disorders. (2) There was evidence for both deployment-related increases and decreases in alcohol use in specific subgroups. Compared to soldiers with a stable consumption, soldiers with increased alcohol use were characterized by lower ranks, less acceptance, less social support, more sleeping problems after deployment and more deployment-related negative cognitions. Soldiers with deployment-related decreases in alcohol use were characterized by fewer posttraumatic stress disorders symptoms prior deployment and less childhood emotional neglect. (3) Posttraumatic stress disorder symptoms were related to the risk for substance use disorders. These associations were partially attributable to other comorbid mental disorders. However, several posttraumatic stress disorder symptoms were related to substance use disorders above the contribution of comorbidity. (4) Specific constellations of prior mood and anxiety disorders and high degrees of certain deploymentrelated stressful experiences predicted the onset of alcohol use disorders. Conclusions: Based on these findings it can be concluded that German soldiers deployed to Afghanistan do not have an overall elevated risk for substance use and substance use disorders. However, several subgroups with a deployment-related increase in substance use and substance use disorders could be identified for specific substances. These subgroups include soldiers with low ranks, low social support and other mental disorders, of which several posttraumatic stress disorder symptoms might be particularly relevant. In addition, soldiers who experience mood and anxiety disorders prior to deployment as well as high degrees of specific deployment-related stressful experiences might be at higher risk for the onset of alcohol use disorders. It is also noteworthy that some soldiers show a deployment-related decrease in alcohol consumption. These findings might contribute to an improved identification of high-risk groups and suggest targets for possible interventions and preventive efforts. Because of some limitations, mainly regarding crosssectional designs and limited statistical power, some observed associations have to be interpreted with caution. Further prospective studies in high-risk populations or larger samples are necessary to replicate and extend the suggested findings. Moreover, the generalizability of findings to non-military samples and other types of stressful experiences should be investigated. These investigations might help to further reduce the prevalence of excessive substance use and substance use disorders.:Content Zusammenfassung 10 Summary 13 0 Preface 15 1 General introduction 16 1.1 Substance use and substance use disorders 16 1.2 Stressful experiences 23 1.3 Stressful experiences and substance use in deployed military personnel 28 2 Aims 34 3 Methods 36 3.1 Design 36 3.2 Sampling 37 3.3 Study instruments 38 4 Substance use and substance use disorders in recently deployed and never deployed soldiers 40 4.1 Abstract 40 4.2 Introduction 41 4.3 Methods 43 4.4 Results 47 4.5 Discussion 52 5 Predictors of changes in daily alcohol consumption in the aftermath of military deployment 57 5.1 Abstract 57 5.2 Introduction 58 5.3 Methods 60 5.4 Results 64 5.5 Discussion 68 6 Associations between lifetime PTSD symptoms and current substance use disorders using a five-factor model of PTSD 73 6.1 Abstract 73 6.2 Introduction 74 6.3 Methods 78 6.4 Results 80 6.5 Discussion 85 7 Stress exposure and the risk for the onset of alcohol use disorders and nicotine dependence: The role of prior internalizing disorders 89 7.1 Abstract 89 7.2 Introduction 90 7.3 Methods 92 7.4 Results 96 7.5 Discussion 103 7.6 Conclusions 105 8 General discussion 106 8.1 Summary of main findings 106 8.2 Discussion of main findings 109 8.3 Critical discussion of methodology 117 8.4 Practical implications 120 8.5 Directions for future research 122 9 Conclusion 125 10 References 126 11 Appendix 157Hintergrund: Das Risiko für den Konsum psychotroper Substanzen (Alkohol, Nikotin, illegale Drogen)und das Auftreten von Substanzstörungen (Missbrauch, Abhängigkeit) im Zusammenhang mit Belastungen in militärischen Einsätzen ist angesichts der Zunahme militärischer Einsätze sowie der hohen individuellen und sozialen Kosten von Substanzstörungen ein Forschungsthema von hoher Relevanz. Wichtige Fragen sind dabei: Stehen Auslandseinsätze generell im Zusammenhang mit problematischen Konsummustern und Substanzstörungen? Gibt es bestimmte Risikogruppen für Anstiege im Substanzkonsum und das Auftreten von Substanzstörungen? Welche Rolle spielen andere psychische Störungen, wie z.B. die posttraumatische Belastungsstörung (PTBS), für das Auftreten einer Substanzstörung? Diese Dissertationsschrift behandelt verschiedene Aspekte dieser Fragestellungen auf der Grundlage eines Forschungsprogramms zur psychischen Gesundheit bei in Afghanistan eingesetzten deutschen Soldaten. Das Programm umfasste eine querschnittliche und eine prospektiv-longitudinale Studie. In der Querschnittstudie wurde eine randomisierte, stratifizierte Stichprobe von 1483 Soldaten zwölf Monate nach Rückkehr aus einem Einsatz in Afghanistan untersucht. Als Kontrollgruppe wurden zudem 889 Soldaten untersucht, welche niemals im Einsatz waren. In der prospektiv-longitudinalen Studie wurde eine weitere Stichprobe von 358 männlichen Soldaten unmittelbar vor und zwölf Monate nach Einsatzrückkehr aus Afghanistan untersucht. Information zu Substanzkonsum und Substanzstörungen nach DSM-IV wurden mittels standardisierter diagnostischer Interviews erfasst. Einsatzbezogene belastende Ereignisse und andere relevante Variablen wurden mit zusätzlichen Skalen und Fragebögen erhoben. Auf Basis dieses Studienprogramms wurden unter anderem die folgenden Fragestellungen bearbeitet: (1) Unterscheiden sich Soldaten mit und ohne Auslandseinsatz hinsichtlich der Prävalenz von kritischen Konsummustern (Alkohol, Nikotin, illegale Drogen) und Substanzstörungen (Alkohol, Nikotin)? (2) Durch welche Merkmale sind Soldaten mit einsatzbezogenen Veränderungen im Alkoholkonsum gekennzeichnet? (3) Sind Symptome der PTBS mit dem Risiko für Substanzstörungen (Alkohol, Nikotin) assoziiert? (4) Haben Soldaten mit bereits vor dem Einsatz bestehenden Angst- und affektiven Störungen ein höheres Risiko für das Auftreten einer Substanzstörung (Alkohol, Nikotin) nach belastenden Einsatzereignissen? Hauptergebnisse: In Bezug auf diese Fragestellungen ergaben sich folgende Ergebnisse: (1) Soldaten mit und ohne Auslandseinsatz unterschieden sich kaum hinsichtlich der Prävalenz von Substanzkonsum und Substanzstörungen. (2) Allerdings ergaben sich Hinweise auf Zu-, wie auch Abnahmeeffekte im Alkoholkonsum in unterschiedlichen Subgruppen. Soldaten mit einem Anstieg im Alkoholkonsum waren im Vergleich zu Soldaten mit stabilem Konsum durch einen niedrigeren Dienstgrad, ein geringeres Ausmaß an Akzeptanz, weniger soziale Unterstützung, mehr Schlafprobleme nach Einsatzrückkehr sowie ein höheres Ausmaß an negativen einsatzbezogenen Bewertungen gekennzeichnet. Bei Soldaten mit einer einsatzbezogenen Reduktion im Alkoholkonsum fanden sich weniger PTBS-Symptome vor dem Einsatz sowie ein geringeres Ausmaß an emotionaler Vernachlässigung in der Kindheit. (3) Es gab Zusammenhänge zwischen PTBS-Symptomen und Substanzstörungen, die jedoch teilweise durch andere komorbide psychische Störungen erklärt werden konnten. Allerdings blieben einige PTBS-Symptome über andere komorbide Störungen hinaus mit Substanzstörungen assoziiert. (4) Bestimmte Konstellationen von bereits vor dem Einsatz bestehenden Angst- und affektiven Störungen sagten bei hohem Ausmaß an einigen einsatzbezogenen Belastungen das Auftreten einer Störung durch Alkoholkonsum vorher. Schlussfolgerungen: Auf Grundlage dieser Befunde lässt sich schlussfolgern, dass in Afghanistan eingesetzte Bundeswehrsoldaten kein generell erhöhtes Risiko für kritische Konsummuster und das Auftreten von Substanzstörungen aufweisen. Allerdings konnten Subgruppen identifiziert werden, die in Bezug auf bestimmte Substanzen ein erhöhtes Risiko für einen erheblichen Anstieg im Substanzkosum oder das Auftreten einer Substanzstörung haben. Dazu gehören unter anderem Soldaten mit niedrigen Dienstgrad, geringer sozialer Unterstützung und anderen psychischen Störungen, wobei bestimmte Symptome der posttraumatischen Belastungsstörung von besonderer Relevanz sein könnten. Zudem scheint das Risiko für Störungen durch Alkoholkonsum bei Soldaten erhöht, bei denen bereits vor dem Einsatz Angst- und affektive Störungen auftraten und die gleichzeitig ein hohes Ausmaß an bestimmten Einsatzbelastungen erleben. Bemerkenswert ist aber auch, dass einige Soldaten nach dem Einsatz eine erhebliche Reduktion des Alkoholkonsums aufweisen. Die Befunde könnten zu einer verbesserten Identifikation von Risikogruppen beitragen und Ansatzpunkte für mögliche Interventionen und präventive Maßnahmen liefern. Aufgrund einiger Limitationen, die vor allem querschnittliche Designs und eine eingeschränkte statistische Power betreffen, sollten einige der beobachteten Zusammenhänge vorsichtig interpretiert werden. Weitere prospektive Untersuchungen an größeren Stichproben sowie Hochrisikokohorten sind nötig, um die Befunde zu replizieren und zu erweitern. Weiter sollte die Übertragbarkeit der Befunde auf nichtmilitärische Stichproben unter Einbezug anderer Arten von belastenden Ereignissen untersucht werden. Diese Untersuchungen könnten langfristig zur Senkung von problematischen Substanzkonsum und Substanzstörungen beitragen.:Content Zusammenfassung 10 Summary 13 0 Preface 15 1 General introduction 16 1.1 Substance use and substance use disorders 16 1.2 Stressful experiences 23 1.3 Stressful experiences and substance use in deployed military personnel 28 2 Aims 34 3 Methods 36 3.1 Design 36 3.2 Sampling 37 3.3 Study instruments 38 4 Substance use and substance use disorders in recently deployed and never deployed soldiers 40 4.1 Abstract 40 4.2 Introduction 41 4.3 Methods 43 4.4 Results 47 4.5 Discussion 52 5 Predictors of changes in daily alcohol consumption in the aftermath of military deployment 57 5.1 Abstract 57 5.2 Introduction 58 5.3 Methods 60 5.4 Results 64 5.5 Discussion 68 6 Associations between lifetime PTSD symptoms and current substance use disorders using a five-factor model of PTSD 73 6.1 Abstract 73 6.2 Introduction 74 6.3 Methods 78 6.4 Results 80 6.5 Discussion 85 7 Stress exposure and the risk for the onset of alcohol use disorders and nicotine dependence: The role of prior internalizing disorders 89 7.1 Abstract 89 7.2 Introduction 90 7.3 Methods 92 7.4 Results 96 7.5 Discussion 103 7.6 Conclusions 105 8 General discussion 106 8.1 Summary of main findings 106 8.2 Discussion of main findings 109 8.3 Critical discussion of methodology 117 8.4 Practical implications 120 8.5 Directions for future research 122 9 Conclusion 125 10 References 126 11 Appendix 15

Substance Use and Substance Use Disorders Associated With Military Deployment to Afghanistan: Who Is at Risk?

Background: Given the increasing number of military deployments in modern forces and the high individual and social costs of substance use disorders, the risk of substance use (alcohol, nicotine, illegal drugs) and substance use disorders (abuse, dependence) associated with deployment and deployment-related stressful experiences is an important area of research. Main questions in this area are: Are deployment and deployment-related stressful experiences associated with problematic substance use patterns and substance use disorders? Are there high-risk groups for deploymentrelated increases in substance use and the occurrence of substance use disorders? Do other mental disorders such as posttraumatic stress disorder play a role for the risk of substance use disorders? This dissertation thesis aims to contribute to these questions. The thesis is based on a research program in German military personnel deployed to Afghanistan. The program includes a crosssectional and a prospective-longitudinal study component. In the cross-sectional component, a random, stratified sample of 1483 was assessed twelve months after return from deployment. As a control group, 889 never deployed soldiers were also assessed. In the prospective-longitudinal component, another sample of 358 male soldiers was assessed directly before and twelve months following deployment. Information about substance use and substance use disorders was obtained using a standardized diagnostic interview. Deployment-related stressful experiences and other relevant variables were assessed with additional scales and questionnaires. Based on this study program, the following research questions were addressed: (1) Do deployed and never deployed soldiers differ regarding the prevalence of problematic substance use patterns (alcohol, nicotine, illegal drugs) and substance use disorders (alcohol, nicotine)? (2) How are soldiers with deployment-related changes in alcohol use characterized? (3) Are posttraumatic stress disorder symptoms related to the risk for substance use disorders (alcohol, nicotine)? (4) Are soldiers with prior mood and anxiety disorders at higher risk for the onset of substance use disorders (alcohol, nicotine) following deployment-related stressful experiences? Main results: Regarding these research questions, the following main results were observed: (1) Deployed and never deployed do not differ considerably regarding the prevalence of substance use and substance use disorders. (2) There was evidence for both deployment-related increases and decreases in alcohol use in specific subgroups. Compared to soldiers with a stable consumption, soldiers with increased alcohol use were characterized by lower ranks, less acceptance, less social support, more sleeping problems after deployment and more deployment-related negative cognitions. Soldiers with deployment-related decreases in alcohol use were characterized by fewer posttraumatic stress disorders symptoms prior deployment and less childhood emotional neglect. (3) Posttraumatic stress disorder symptoms were related to the risk for substance use disorders. These associations were partially attributable to other comorbid mental disorders. However, several posttraumatic stress disorder symptoms were related to substance use disorders above the contribution of comorbidity. (4) Specific constellations of prior mood and anxiety disorders and high degrees of certain deploymentrelated stressful experiences predicted the onset of alcohol use disorders. Conclusions: Based on these findings it can be concluded that German soldiers deployed to Afghanistan do not have an overall elevated risk for substance use and substance use disorders. However, several subgroups with a deployment-related increase in substance use and substance use disorders could be identified for specific substances. These subgroups include soldiers with low ranks, low social support and other mental disorders, of which several posttraumatic stress disorder symptoms might be particularly relevant. In addition, soldiers who experience mood and anxiety disorders prior to deployment as well as high degrees of specific deployment-related stressful experiences might be at higher risk for the onset of alcohol use disorders. It is also noteworthy that some soldiers show a deployment-related decrease in alcohol consumption. These findings might contribute to an improved identification of high-risk groups and suggest targets for possible interventions and preventive efforts. Because of some limitations, mainly regarding crosssectional designs and limited statistical power, some observed associations have to be interpreted with caution. Further prospective studies in high-risk populations or larger samples are necessary to replicate and extend the suggested findings. Moreover, the generalizability of findings to non-military samples and other types of stressful experiences should be investigated. These investigations might help to further reduce the prevalence of excessive substance use and substance use disorders.:Content Zusammenfassung 10 Summary 13 0 Preface 15 1 General introduction 16 1.1 Substance use and substance use disorders 16 1.2 Stressful experiences 23 1.3 Stressful experiences and substance use in deployed military personnel 28 2 Aims 34 3 Methods 36 3.1 Design 36 3.2 Sampling 37 3.3 Study instruments 38 4 Substance use and substance use disorders in recently deployed and never deployed soldiers 40 4.1 Abstract 40 4.2 Introduction 41 4.3 Methods 43 4.4 Results 47 4.5 Discussion 52 5 Predictors of changes in daily alcohol consumption in the aftermath of military deployment 57 5.1 Abstract 57 5.2 Introduction 58 5.3 Methods 60 5.4 Results 64 5.5 Discussion 68 6 Associations between lifetime PTSD symptoms and current substance use disorders using a five-factor model of PTSD 73 6.1 Abstract 73 6.2 Introduction 74 6.3 Methods 78 6.4 Results 80 6.5 Discussion 85 7 Stress exposure and the risk for the onset of alcohol use disorders and nicotine dependence: The role of prior internalizing disorders 89 7.1 Abstract 89 7.2 Introduction 90 7.3 Methods 92 7.4 Results 96 7.5 Discussion 103 7.6 Conclusions 105 8 General discussion 106 8.1 Summary of main findings 106 8.2 Discussion of main findings 109 8.3 Critical discussion of methodology 117 8.4 Practical implications 120 8.5 Directions for future research 122 9 Conclusion 125 10 References 126 11 Appendix 157Hintergrund: Das Risiko für den Konsum psychotroper Substanzen (Alkohol, Nikotin, illegale Drogen)und das Auftreten von Substanzstörungen (Missbrauch, Abhängigkeit) im Zusammenhang mit Belastungen in militärischen Einsätzen ist angesichts der Zunahme militärischer Einsätze sowie der hohen individuellen und sozialen Kosten von Substanzstörungen ein Forschungsthema von hoher Relevanz. Wichtige Fragen sind dabei: Stehen Auslandseinsätze generell im Zusammenhang mit problematischen Konsummustern und Substanzstörungen? Gibt es bestimmte Risikogruppen für Anstiege im Substanzkonsum und das Auftreten von Substanzstörungen? Welche Rolle spielen andere psychische Störungen, wie z.B. die posttraumatische Belastungsstörung (PTBS), für das Auftreten einer Substanzstörung? Diese Dissertationsschrift behandelt verschiedene Aspekte dieser Fragestellungen auf der Grundlage eines Forschungsprogramms zur psychischen Gesundheit bei in Afghanistan eingesetzten deutschen Soldaten. Das Programm umfasste eine querschnittliche und eine prospektiv-longitudinale Studie. In der Querschnittstudie wurde eine randomisierte, stratifizierte Stichprobe von 1483 Soldaten zwölf Monate nach Rückkehr aus einem Einsatz in Afghanistan untersucht. Als Kontrollgruppe wurden zudem 889 Soldaten untersucht, welche niemals im Einsatz waren. In der prospektiv-longitudinalen Studie wurde eine weitere Stichprobe von 358 männlichen Soldaten unmittelbar vor und zwölf Monate nach Einsatzrückkehr aus Afghanistan untersucht. Information zu Substanzkonsum und Substanzstörungen nach DSM-IV wurden mittels standardisierter diagnostischer Interviews erfasst. Einsatzbezogene belastende Ereignisse und andere relevante Variablen wurden mit zusätzlichen Skalen und Fragebögen erhoben. Auf Basis dieses Studienprogramms wurden unter anderem die folgenden Fragestellungen bearbeitet: (1) Unterscheiden sich Soldaten mit und ohne Auslandseinsatz hinsichtlich der Prävalenz von kritischen Konsummustern (Alkohol, Nikotin, illegale Drogen) und Substanzstörungen (Alkohol, Nikotin)? (2) Durch welche Merkmale sind Soldaten mit einsatzbezogenen Veränderungen im Alkoholkonsum gekennzeichnet? (3) Sind Symptome der PTBS mit dem Risiko für Substanzstörungen (Alkohol, Nikotin) assoziiert? (4) Haben Soldaten mit bereits vor dem Einsatz bestehenden Angst- und affektiven Störungen ein höheres Risiko für das Auftreten einer Substanzstörung (Alkohol, Nikotin) nach belastenden Einsatzereignissen? Hauptergebnisse: In Bezug auf diese Fragestellungen ergaben sich folgende Ergebnisse: (1) Soldaten mit und ohne Auslandseinsatz unterschieden sich kaum hinsichtlich der Prävalenz von Substanzkonsum und Substanzstörungen. (2) Allerdings ergaben sich Hinweise auf Zu-, wie auch Abnahmeeffekte im Alkoholkonsum in unterschiedlichen Subgruppen. Soldaten mit einem Anstieg im Alkoholkonsum waren im Vergleich zu Soldaten mit stabilem Konsum durch einen niedrigeren Dienstgrad, ein geringeres Ausmaß an Akzeptanz, weniger soziale Unterstützung, mehr Schlafprobleme nach Einsatzrückkehr sowie ein höheres Ausmaß an negativen einsatzbezogenen Bewertungen gekennzeichnet. Bei Soldaten mit einer einsatzbezogenen Reduktion im Alkoholkonsum fanden sich weniger PTBS-Symptome vor dem Einsatz sowie ein geringeres Ausmaß an emotionaler Vernachlässigung in der Kindheit. (3) Es gab Zusammenhänge zwischen PTBS-Symptomen und Substanzstörungen, die jedoch teilweise durch andere komorbide psychische Störungen erklärt werden konnten. Allerdings blieben einige PTBS-Symptome über andere komorbide Störungen hinaus mit Substanzstörungen assoziiert. (4) Bestimmte Konstellationen von bereits vor dem Einsatz bestehenden Angst- und affektiven Störungen sagten bei hohem Ausmaß an einigen einsatzbezogenen Belastungen das Auftreten einer Störung durch Alkoholkonsum vorher. Schlussfolgerungen: Auf Grundlage dieser Befunde lässt sich schlussfolgern, dass in Afghanistan eingesetzte Bundeswehrsoldaten kein generell erhöhtes Risiko für kritische Konsummuster und das Auftreten von Substanzstörungen aufweisen. Allerdings konnten Subgruppen identifiziert werden, die in Bezug auf bestimmte Substanzen ein erhöhtes Risiko für einen erheblichen Anstieg im Substanzkosum oder das Auftreten einer Substanzstörung haben. Dazu gehören unter anderem Soldaten mit niedrigen Dienstgrad, geringer sozialer Unterstützung und anderen psychischen Störungen, wobei bestimmte Symptome der posttraumatischen Belastungsstörung von besonderer Relevanz sein könnten. Zudem scheint das Risiko für Störungen durch Alkoholkonsum bei Soldaten erhöht, bei denen bereits vor dem Einsatz Angst- und affektive Störungen auftraten und die gleichzeitig ein hohes Ausmaß an bestimmten Einsatzbelastungen erleben. Bemerkenswert ist aber auch, dass einige Soldaten nach dem Einsatz eine erhebliche Reduktion des Alkoholkonsums aufweisen. Die Befunde könnten zu einer verbesserten Identifikation von Risikogruppen beitragen und Ansatzpunkte für mögliche Interventionen und präventive Maßnahmen liefern. Aufgrund einiger Limitationen, die vor allem querschnittliche Designs und eine eingeschränkte statistische Power betreffen, sollten einige der beobachteten Zusammenhänge vorsichtig interpretiert werden. Weitere prospektive Untersuchungen an größeren Stichproben sowie Hochrisikokohorten sind nötig, um die Befunde zu replizieren und zu erweitern. Weiter sollte die Übertragbarkeit der Befunde auf nichtmilitärische Stichproben unter Einbezug anderer Arten von belastenden Ereignissen untersucht werden. Diese Untersuchungen könnten langfristig zur Senkung von problematischen Substanzkonsum und Substanzstörungen beitragen.:Content Zusammenfassung 10 Summary 13 0 Preface 15 1 General introduction 16 1.1 Substance use and substance use disorders 16 1.2 Stressful experiences 23 1.3 Stressful experiences and substance use in deployed military personnel 28 2 Aims 34 3 Methods 36 3.1 Design 36 3.2 Sampling 37 3.3 Study instruments 38 4 Substance use and substance use disorders in recently deployed and never deployed soldiers 40 4.1 Abstract 40 4.2 Introduction 41 4.3 Methods 43 4.4 Results 47 4.5 Discussion 52 5 Predictors of changes in daily alcohol consumption in the aftermath of military deployment 57 5.1 Abstract 57 5.2 Introduction 58 5.3 Methods 60 5.4 Results 64 5.5 Discussion 68 6 Associations between lifetime PTSD symptoms and current substance use disorders using a five-factor model of PTSD 73 6.1 Abstract 73 6.2 Introduction 74 6.3 Methods 78 6.4 Results 80 6.5 Discussion 85 7 Stress exposure and the risk for the onset of alcohol use disorders and nicotine dependence: The role of prior internalizing disorders 89 7.1 Abstract 89 7.2 Introduction 90 7.3 Methods 92 7.4 Results 96 7.5 Discussion 103 7.6 Conclusions 105 8 General discussion 106 8.1 Summary of main findings 106 8.2 Discussion of main findings 109 8.3 Critical discussion of methodology 117 8.4 Practical implications 120 8.5 Directions for future research 122 9 Conclusion 125 10 References 126 11 Appendix 15

Fast analytical two-stream radiative transfer methods for horizontally homogeneous vegetation media

This work reports on the two-stream radiative transfer in a horizontally homogeneous turbid vegetation medium assuming bi-Lambertian leaf scattering by planar model leaves. The deduced two-stream radiative transport equations are solved analytically for various leaf architectures considering leaf normal distribution (LND) functions from purely vertical to purely horizontal leaves. These transfer models are driven by radiative energy flux densities (EFDs) incident at the top of the vegetation (TOV) and separated into their diffuse and direct fractions, used as upper boundary conditions. The radiance field is treated as approximately isotropic, but its zenithal distribution can be varied by the so-called diffusivity factor, which allows together with the incident EFDs at TOV to take the sky conditions above the canopy into account. Simulations of the canopy reflectance and transmittance are performed in the UV/VIS as function of the solar zenith angle and the ratio of the direct and diffuse sky light above the canopy representing clear and overcast sky conditions. These computations demonstrate that the radiative transfer in vegetation is significantly influenced by this ratio and the LND of the leaves.Diese Arbeit berichtet ¨uber den Zweistrom-Strahlungstransfer eines horizontal homogenen und trüben Vegetationsmediums, wobei bi-Lambertsche Streuung an als eben betrachteten Modellblätter angenommen wird. Die abgeleiteten Zweistrom-Strahlungstransportgleichungen werden analytisch gelöst für verschiedene Blattarchitekturen, indem Blattnormalenverteilungsfunktionen (BNV) von rein vertikalen bis rein horizontale Bl¨atter ber¨ucksichtigt werden. Diese Transfermodelle werden durch Strahlungsflussdichten angetrieben, die am Oberrand der Vegetation gegeben und in deren Direkt- und Diffusanteil aufgespalten sind, wobei letztere als obere Randbedingungen fungieren. Das Strahldichtefeld wird als nahezu isotrop angenommen, jedoch kann dessen Zenitwinkelabh¨angigkeit durch den sogenannten Diffusivit¨atsfaktor variiert werden, der es zusammen mit den am Oberrand einfallenden Strahlungsflussdichten erlaubt, unterschiedliche Bedingungen f¨ur das atmosph ¨arische Himmelslicht zu ber¨ucksichtigen. Es wurden Simulationen der Reflektanz und Transmittanz des Gesamtmediums im UV/VIS als Funktion des Sonnenzenitwinkels sowie des Verh¨altnisses des Direkt- und Diffuslichts durchgef¨uhrt, stellvertretend f¨ur klare Tage und bew¨olkte Situationen. Diese Berechnungen zeigen, dass der Strahlungstransfer in Vegetation deutlich von diesem Verh¨altnis sowie von der BNV der Bl¨atter abh¨angt

On a generalised G-function in radiative transfer theory of turbid vegetation media

The simplified approach of a turbid medium is commonly applied in theory of radiative transfer for vegetation media. Oriented planar model leaves are assumed whose normals are always confined to the upper half space. These orientations are described with the help of so-called leaf normal distribution functions (LNDFs) so that, within the scope of the turbid theory, a radiative transfer equation can be derived in which the so called Ross-Nilson function G occurs explicitly. This function, as introduced by J. Ross, is based on geometrical considerations and is therefore called geometry function, or shortly G-function (GF). To solve the latter equation G must be known. GF is calculated from the LNDF and was originally derived in an explicit and analytical form for strongly simplified LNDFs only. We demonstrated in a previous work that GF can be calculated also for other standard LNDFs. Based on the latter LNDFs we introduce here a generalised trigonometric LNDF and present the respective formula for G.Die vereinfachte Annahme eines turbiden Mediums findet in der Theorie des Strahlungstransfers für Vegetationsmedien breite Anwendung. Darin werden orientierte ebene Modellblätter angenommen, deren Normalen stets in den oberen Halbraum weisen. Diese Orientierungen werden mittels sogenannter Blattnormalenverteilungen (BNV) beschrieben, so dass sich im Rahmen der turbiden Theorie eine Strahlungstransfergleichung ableiten lässt, in der die sogenannte Ross-Nilson-Funktion G explizit auftritt. Diese von J. Ross eingeführte Funktion basiert auf geometrischen Betrachtungen und wird daher auch Geometriefunktion genannt oder kurz G-Funktion. G muss zur Lösung der vorigen Gleichung bekannt sein. Es leitet sich aus der BNV ab und konnte in expliziter sowie analytischer Form bislang lediglich für stark vereinfachte BNV hergeleitet werden. Wie wir an dieser Stelle in einem früheren Beitrag gezeigt haben, lässt sich G darüber hinaus für andere standardisierte BNV berechnen. Auf letzteren aufbauend führen wir jetzt eine verallgemeinerte trigonometrische BNV ein und präsentieren die entsprechende Formel für G

Zweistrom-Methoden zur Simulation photochemisch relevanter Strahlung in Vegetationsbeständen

Der Strahlungstransport (ST) in hoher Vegetation kann unter bestimmten Voraussetzungen analytisch beschrieben werden. Es sollen sogenannte Zweistrom-Modelle zur Simulation des spektralen aktinischen Flusses (AF) sowie der Photolyseraten (PR) verschiedener Spezies in Vegetation eingesetzt werden. Unter Vorgabe von Vegetationseigenschaften (Blattstreuung, Blattnormalenverteilung, Blattflächendichte etc.) können verschiedene Zweistrom-Verfahren eingeführt werden, die den Strahlungstransport vertikal aufgelöst modellieren. Dabei führt für den untersuchten Laub-Mischwald (hauptsächlich Buchen) bereits die einfache Annahme rein horizontal ausgerichteter Blätter (rein vertikale Blattnormalen) zum Erfolg: Der gemessene abwärtsgerichtete spektrale AF kann zufriedenstellend reproduziert werden, sofern bedeutsame Vegetationslücken im Kronenbereich unberücksichtigt bleiben, durch die diffuses und direktes Licht ohne Wechselwirkung mit der Vegetation zum Waldboden vordringen kann, um so den unteren Vegetationsbereich zu erhellen.The radiation transfer in vegetation can be desribed analytically if certain assumptions are introduced. So-called two-stream methods for the simulation of the actinic flux (AF) and photolysis rates (PR) of several species in vegetation are considered. By the input of vegetation properties (leaf scattering, leaf normal distribution, leaf area density etc.) variants of two-stream methods can be introduced, which model the vertically resolved radiation field. In the case of a deciduous forest the assumption of only horizontal oriented leaves (only vertical leaf normals) already leads to good results: The measured downward spectral AF can be reproduced satisfactorily as long as significant gaps in the vegetation canopy can be left out of consideration which directly lead to an illumination of the lower layers of the vegetation

Long-Term Lubricity of Carbon Nanoparticle Coatings on Periodically Laser-Patterned Metallic Surfaces

The lubricity of coatings made from diferent types of carbon nanoparticles such as carbon onions, carbon nanohorns and carbon nanotubes is investigated on line-patterned AISI 304 stainless-steel substrates using ball-on-disc tribometry over 200,000 sliding cycles. Picosecond direct laser interference patterning is used to create line-patterns on the substrate surfaces which are subsequently coated by electrophoretic deposition. Friction testing is conducted on as-processed surfaces in linear reciprocal mode at a normal load of 100 mN with alumina and 100Cr6 as counter body materials. The resulting wear tracks on the substrates as well as wear scars on the counter bodies are characterized by scanning electron microscopy as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy. Tribometry shows that CNTs have the ability to maintain lubricity against both counter body materials. CO and CNH coatings sustain their lubricity against 100Cr6 over the full test duration but fail against alumina. In contrast to alumina, substantial carbon transfer from the substrate surface to 100Cr6 counter body is observed

On a generalised G-function in radiative transfer theory of turbid vegetation media

The simplified approach of a turbid medium is commonly applied in theory of radiative transfer for vegetation media. Oriented planar model leaves are assumed whose normals are always confined to the upper half space. These orientations are described with the help of so-called leaf normal distribution functions (LNDFs) so that, within the scope of the turbid theory, a radiative transfer equation can be derived in which the so called Ross-Nilson function G occurs explicitly. This function, as introduced by J. Ross, is based on geometrical considerations and is therefore called geometry function, or shortly G-function (GF). To solve the latter equation G must be known. GF is calculated from the LNDF and was originally derived in an explicit and analytical form for strongly simplified LNDFs only. We demonstrated in a previous work that GF can be calculated also for other standard LNDFs. Based on the latter LNDFs we introduce here a generalised trigonometric LNDF and present the respective formula for G.Die vereinfachte Annahme eines turbiden Mediums findet in der Theorie des Strahlungstransfers für Vegetationsmedien breite Anwendung. Darin werden orientierte ebene Modellblätter angenommen, deren Normalen stets in den oberen Halbraum weisen. Diese Orientierungen werden mittels sogenannter Blattnormalenverteilungen (BNV) beschrieben, so dass sich im Rahmen der turbiden Theorie eine Strahlungstransfergleichung ableiten lässt, in der die sogenannte Ross-Nilson-Funktion G explizit auftritt. Diese von J. Ross eingeführte Funktion basiert auf geometrischen Betrachtungen und wird daher auch Geometriefunktion genannt oder kurz G-Funktion. G muss zur Lösung der vorigen Gleichung bekannt sein. Es leitet sich aus der BNV ab und konnte in expliziter sowie analytischer Form bislang lediglich für stark vereinfachte BNV hergeleitet werden. Wie wir an dieser Stelle in einem früheren Beitrag gezeigt haben, lässt sich G darüber hinaus für andere standardisierte BNV berechnen. Auf letzteren aufbauend führen wir jetzt eine verallgemeinerte trigonometrische BNV ein und präsentieren die entsprechende Formel für G

Depression in primary care and the role of evidence-based guidelines: cross-sectional data from primary care physicians in Germany

Background: Depression is the most common mental health burden worldwide. Primary care physicians (PCPs) play a key role in the care provision for people with depression. The first objective of the present study was to examine the health care situation of depression in primary care, focusing on the cooperation between PCPs and mental health specialists. Secondly, we aimed at examining the role of the German S3 Guideline for Unipolar Depression in the primary care provision. Methods: Data of N = 75 PCPs were analysed from a cross-sectional online survey. Analysis of descriptive information on the current status of primary health care and depression was conducted. Further, to examine factors that are related to the usage of guidelines, multiple regression was performed. Results: Only 22.1% of PCPs described the quality of cooperation with ambulatory mental health specialist as good. The most frequent problems in the cooperation were of structural nature (49.3%, long waiting list, few therapy units, as well as barriers in the communication and the information exchange). With regard to the role of the guideline, 65% of PCPs reported never or seldom using the guideline and 31.7% of PCPs perceived the guideline as not useful at all. In addition, perceived usefulness of the S3 guideline was positively associated with the usage of the guideline. Results of the logistic regression revealed a significant association between the usage of the German S3 Guideline for Unipolar Depression and rating of perceived usefulness of the guideline (OR: 4.771; 95% CI: 2.15-10.59; p < 0.001). Conclusion: This study highlights the central role of PCPs and demonstrates major barriers in the outpatient health care provision of depression. Present findings suggest a strong need for collaborative health care models to resolve obstacles resulting from fragmented mental health care systems. Finally, reported perceived barriers in the implementation of the German S3 Guideline for Unipolar Depression indicate the urge to involve PCPs in the development of evidence-based guidelines, in order to ensure a successful implementation and usage of guidelines in clinical practice

Atmospheric methane with SCIAMACHY: Operational Level 2 data analysis and verification

SCIAMACHY is a passive imaging spectrometer mounted on board ESA’s ENVISAT satellite to probe a large number of atmospheric trace gas species, such as methane, and their global distribution and evolution. Methane (CH4) is particularly interesting as it is one of the most abundant greenhouse gas in the Earth atmosphere. To analyze SCIAMACHY methane measurements, we used the DLR BIRRA (Beer InfraRed Retrieval Algorithm) to retrieve nadir methane concentrations from its infrared spectra in channel 6. By integrating the DLR BIRRA code into ESAs operational Level 2 processor, we expanded it to include atmospheric CH4 column measurements. We have therefore performed an extensive test and verification operation. Our tests are based on separate comparisons with existing space and ground-based obtained measurements of methane column density. We present here our strategy for quality check of this first version of a CH4 product. We will further discuss specific geographical areas we used to validate the products

Solar radiative effects of a Saharan dust plume observed during SAMUM assuming spheroidal model particles

The solar optical properties of Saharan mineral dust observed during the Saharan Mineral Dust Experiment (SAMUM) were explored based on measured size-number distributions and chemical composition. The size-resolved complex refractive index of the dust was derived with real parts of 1.51–1.55 and imaginary parts of 0.0008–0.006 at 550 nm wavelength. At this spectral range a single scattering albedo ωo and an asymmetry parameter g of about 0.8 were derived. These values were largely determined by the presence of coarse particles. Backscatter coefficients and lidar ratios calculated with Mie theory (spherical particles) were not found to be in agreement with independently measured lidar data. Obviously the measured Saharan mineral dust particles were of non-spherical shape. With the help of these lidar and sun photometer measurements the particle shape as well as the spherical equivalence were estimated. It turned out that volume equivalent oblate spheroids with an effective axis ratio of 1:1.6 matched these data best. This aspect ratio was also confirmed by independent single particle analyses using a scanning electron microscope. In order to perform the non-spherical computations, a database of single particle optical properties was assembled for oblate and prolate spheroidal particles. These data were also the basis for simulating the non-sphericity effects on the dust optical properties: ωo is influenced by up to a magnitude of only 1% and g is diminished by up to 4% assuming volume equivalent oblate spheroids with an axis ratio of 1:1.6 instead of spheres. Changes in the extinction optical depth are within 3.5%. Non-spherical particles affect the downwelling radiative transfer close to the bottom of the atmosphere, however, they significantly enhance the backscattering towards the top of the atmosphere: Compared to Mie theory the particle non-sphericity leads to forced cooling of the Earth-atmosphere system in the solar spectral range for both dust over ocean and desert