A Bridge between Short-Range and Seasonal Forecasts: Data-Based First Passage Time Prediction in Temperatures

Current conventional weather forecasts are based on high-dimensional numerical models. They are usually only skillful up to a maximum lead time of around 7 days due to the chaotic nature of the climate dynamics and the related exponential growth of model and data initialisation errors. Even the fully detailed medium-range predictions made for instance at the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts do not exceed lead times of 14 days, while even longer-range predictions are limited to time-averaged forecast outputs only. Many sectors would profit significantly from accurate forecasts on seasonal time scales without needing the wealth of details a full dynamical model can deliver. In this thesis, we aim to study the potential of a much cheaper data-based statistical approach to provide predictions of comparable or even better skill up to seasonal lead times, using as an examplary forecast target the time until the next occurrence of frost. To this end, we first analyse the properties of the temperature anomaly time series obtained from measured data by subtracting a sinusoidal seasonal cycle, as well as the distribution properties of the first passage times to frost. The possibility of generating additional temperature anomaly data with the same properties by using very simple autoregressive model processes to potentially reduce the statistical fluctuations in our analysis is investigated and ultimately rejected. In a next step, we study the potential for predictability using only conditional first passage time distributions derived from the temperature anomaly time series and confirm a significant dependence of the distributions on the initial conditions. After this preliminary analysis, we issue data-based out-of-sample forecasts for three different prediction targets: The specific date of first frost, the probability of observing frost before summer for forecasts issued in spring, and the full probability distribution of the first passage times to frost. We then study the possibility of improving the forecast quality first by enhancing the stationarity of the temperature anomaly time series and then by adding as an additional input variable the state of the North Atlantic Oscillation on the date the predictions are issued. We are able to obtain significant forecast skill up to seasonal lead times when comparing our results to an unskilled reference forecast. A first comparison between the data-based forecasts and corresponding predictions gathered from a dynamical weather model, necessarily using a lead time of only up to 15 days, shows that our simple statistical schemes are only outperformed (and then only slightly) if further statistical post-processing is applied to the model output.Aktuelle Wetterprognosen werden mit Hilfe von hochdimensionalen, numerischen Modellen generiert. Durch die dem Klima zugrunde liegende chaotische Dynamik wachsen Modellfehler und Ungenauigkeiten in der Modellinitialisierung exponentiell an, sodass Vorhersagen mit signifikanter Güte üblicherweise nur für eine Vorlaufzeit von maximal sieben Tagen möglich sind. Selbst die detaillierten Prognosen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen gehen nicht über eine Vorlaufzeit von 14 Tagen hinaus, während noch längerfristigere Vorhersagen auf zeitgemittelte Größen beschränkt sind. Viele Branchen würden signifikant von akkuraten Vorhersagen auf saisonalen Zeitskalen pro-fitieren, ohne das ganze Ausmaß an Details zu benötigen, das von einem vollständigen dynamischen Modell geliefert werden kann. In dieser Dissertation beabsichtigen wir, am Beispiel einer Vorhersage der Zeitdauer bis zum nächsten Eintreten von Frost zu untersuchen, inwieweit deutlich kostengünstigere, datenbasierte statistische Verfahren Prognosen von gleicher oder sogar besserer Güte auf bis zu saisonalen Zeitskalen liefern können. Dazu analysieren wir zunächst die Eigenschaften der Zeitreihe der Temperaturanomalien, die aus den Messdaten durch das Subtrahieren eines sinusförmigen Jahresganges erhalten werden, sowie die Charakteristiken der Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Zeitdauer bis zum nächsten Eintreten von Frost. Die Möglichkeit, durch einen einfachen autoregressiven Modellprozess zusätzliche Datenpunkte gleicher statistischer Eigenschaften wie der Temperaturanomalien zu generieren, um die statistischen Fluktuationen in der Analyse zu reduzieren, wird untersucht und letztendlich verworfen. Im nächsten Schritt analysieren wir das Vorhersagepotential, wenn ausschließlich aus den Temperaturanomalien gewonnene bedingte Wahrscheinlichkeitsverteilungen der Wartezeit bis zum nächsten Frost verwendet werden, und können eine signifikante Abhängigkeit der Verteilungen von den Anfangsbedingungen nachweisen. Nach dieser einleitenden Untersuchung erstellen wir datenbasierte Prognosen für drei verschiedene Vorhersagegrößen: Das konkrete Datum, an dem es das nächste Mal Frost geben wird; die Wahrscheinlichkeit, noch vor dem Sommer Frost zu beobachten, wenn die Vorhersagen im Frühjahr ausgegeben werden; und die volle Wahrscheinlichkeitsverteilung der Zeitdauer bis zum nächsten Eintreten von Frost. Anschließend untersuchen wir die Möglichkeit, die Vorhersagegüte weiter zu erhöhen - zunächst durch eine Verbesserung der Stationarität der Temperaturanomalien und dann durch die zusätzliche Berücksichtigung der Nordatlantischen Oszillation als einer zweiten, den Anfangszustand charakterisierenden Variablen im Vorhersageschema. Wir sind in der Lage, im Vergleich mit einem naiven Referenzvorhersageschema eine signifikante Verbesserung der Vorhersagegüte auch auf saisonalen Zeitskalen zu erreichen. Ein erster Vergleich zwischen den datenbasierten Vorhersagen und entsprechenden, aus den dynamischen Wettermodellen gewonnenen Prognosen, der sich notwendigerweise auf eine Vorlaufzeit der Vorhersagen von lediglich 15 Tagen beschränkt, zeigt, dass letztere unsere simplen statistischen Vorhersageschemata nur schlagen (und zwar knapp), wenn der Modelloutput noch einer statistischen Nachbearbeitung unterzogen wird

Jugendbiographien aus dem Norden Ghanas. Das Beispiel Vitting-Senior-Secondary-School, Tamale

Der Beitrag dokumentiert eine Untersuchung über jugendliche Lebensläufe im Norden Ghanas, der sozio-ökonomisch rückständigsten Region des Landes. Thematisiert werden biographische Verläufe in Familien, Kindheit, Schulzeit und perspektivische Erwartungen hinsichtlich eigener Zukunft. (DIPF/Orig.

Dependence of aptamer activity on opposed terminal extensions : improvement of light-regulation efficiency

Aptamers that can be regulated with light allow precise control of protein activity in space and time and hence of biological function in general. In a previous study, we showed that the activity of the thrombin-binding aptamer HD1 can be turned off by irradiation using a light activatable "caged" intramolecular antisense-domain. However, the activity of the presented aptamer in its ON state was only mediocre. Here we studied the nature of this loss in activity in detail and found that switching from 5'- to 3'-extensions affords aptamers that are even more potent than the unmodified HD1. In particular we arrived at derivatives that are now more active than the aptamer NU172 that is currently in phase 2 clinical trials as an anticoagulant. As a result, we present light-regulatable aptamers with a superior activity in their ON state and an almost digital ON/OFF behavior upon irradiation

Der Einfluss der Protease Elastase auf das Adhärenz- und Internalisierungsverhalten uropathogener Escherichia coli

In einem in vitro-Infektionsmodell wurde der Einfluss der Protease Elastase auf das Infektionsverhalten uropathogener E. coli untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass Vorbehandlung der Bakterien mit Elastase und die Anwesenheit der Elastase im Infektionsassay die Adhärenz der Bakterien signifikant erhöht; die Internalisierung ist nur bei Vorbehandlung der Bakterien gesteigert. Die Vorbehandlung der Zellen mit Elastase ergab keine signifikanten Änderungen des Infektionsablaufs. In weiteren Versuchen wurde eine Bindung der Elastase an die Bakterienoberfläche und eine Aktivierung von elastatolytischer Aktivität der Bakterien ausgeschlossen. In dieser Dissertation konnte damit erstmalig eine Virulenzsteigerung von E. coli durch Anwesenheit von Elastase beschrieben werden

„Zum systematischen Aufbau topographischen Wissens“

Das Topographie-Thema – ein Dauerhit fachdidaktischer Veröffentlichungen oder eher ein Spiegel innerer Verunsicherung? Kaum ein anderes Thema scheint – legt man Häufigkeit und Regelmäßigkeit entsprechender Erörterungen seit 1970 zugrunde – vielen Fachdidaktikern (affektiv) mehr ans Herz gewachsen zu sein als die Frage nach Erfolg oder Vergeblichkeit topographischer Lernbemühungen. Vergleichbar sind allenfalls die Fragen nach Gewichtung und Stellenwert Physischer Geographie und des Lernens von Begriffen. Zu allen diesen Topoi wird in diesem Heft Stellung bezogen – ein Zufall? Und bei allen Beiträgen kann man eine Verunsicherung, eine Furcht vor einem Identitätsverlust als eigentliches Motiv sachbezogener Erörterungen herauslesen – so man dies will. Auf ein Hauptproblem, eine Quelle der Verunsicherung beim Betreiben des eigentlich Selbstverständlichen, weisen D. Böhn / J. Haversath bereits hin: Einerseits besteht Konsens darüber, daß im Erdkundeunterricht topographisches Lernen wichtig ist; andererseits sind aber die Fragen, Was und Wieviel gelernt werden solle und Wie dies zu begründen sei, nur subjektiv bestimmbar (S. 5)

Skin TLR7 triggering promotes accumulation of respiratory dendritic cells and natural killer cells.

The TLR7 agonist imiquimod has been used successfully as adjuvant for skin treatment of virus-associated warts and basal cell carcinoma. The effects of skin TLR7 triggering on respiratory leukocyte populations are unknown. In a placebo-controlled experimental animal study we have used multicolour flow cytometry to systematically analyze the modulation of respiratory leukocyte subsets after skin administration of imiquimod. Compared to placebo, skin administration of imiquimod significantly increased respiratory dendritic cells (DC) and natural killer cells, whereas total respiratory leukocyte, alveolar macrophages, classical CD4+ T helper and CD8+ T killer cell numbers were not or only moderately affected. DC subpopulation analyses revealed that elevation of respiratory DC was caused by an increase of respiratory monocytic DC and CD11b(hi) DC subsets. Lymphocyte subpopulation analyses indicated a marked elevation of respiratory natural killer cells and a significant reduction of B lymphocytes. Analysis of cytokine responses of respiratory leukocytes after stimulation with Klebsiella pneumonia indicated reduced IFN-γ and TNF-α expression and increased IL-10 and IL-12p70 production after 7 day low dose skin TLR7 triggering. Additionally, respiratory NK cytotoxic activity was increased after 7d skin TLR7 triggering. In contrast, lung histology and bronchoalveolar cell counts were not affected suggesting that skin TLR7 stimulation modulated respiratory leukocyte composition without inducing overt pulmonary inflammation. These data suggest the possibility to modulate respiratory leukocyte composition and respiratory cytokine responses against pathogens like Klebsiella pneumonia through skin administration of a clinically approved TLR7 ligand. Skin administration of synthetic TLR7 ligands may represent a novel, noninvasive means to modulate respiratory immunity

Self-Report Daily Life Activity as a Prognostic Marker of Idiopathic Pulmonary Fibrosis

BACKGROUND Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a progressive disease, leading to substantial physical impairment. The distance walked in 6 min (6MWD) is a measure of exercise tolerance and is of prognostic relevance in IPF. While 6MWD is a punctual measurement which may not be representative, self-reported daily life activity may represent the patients' functional capacity more globally even in less severe affected patients. OBJECTIVES We evaluated and characterized a simple classification system based on the patients' self-reported daily activity and analyzed if this would add significantly to the prognostic information of the 6MWD alone in IPF patients. METHODS Daily life activity was assessed in IPF (n = 156) patients with standardized questions and categorized in activity classes (AC I-IV), comprising the less severe impaired in AC I and II. The 6MWD was also assessed. RESULTS ACs were related to the lung functional impairment and inversely correlated to the 6MWD. Thirty-two patients were in AC I/II, 98 in AC III and 26 patients in AC IV. Thirty-seven (23.7%) patients died during a median follow-up of 14.9 months, comprising 1 patient in AC I/II. In addition, a 6MWD \textless470 m predicted mortality. Combining AC I/II and a 6MWD \textgreater470 m identified a subgroup of patients with favorable outcome. CONCLUSIONS AC is a novel scoring system which can easily be obtained and correlates with lung functional and physical impairments as well as mortality. Moreover, AC adds prognostic information to the 6MWD

Expression of co-stimulatory molecules, chemokine receptors and proinflammatory cytokines in dendritic cells from normal and chronically inflamed rat testis

The presentation of self antigens by dendritic cells (DC) plays an important role in the initiation and maintenance of autoimmunity. In a model of experimental autoimmune orchitis (EAO), we have previously characterized dominant testicular autoantigens and shown an increase in DC numbers during the course of disease. In this study, we have developed a protocol for the isolation of a highly pure population of DC (∼97%) from the testis of EAO and control rats to analyse the expression of major histocompatibility complex (MHC) class II and co-stimulatory molecules (CD80, CD86), chemokine receptors (CCR2, CCR7) and cytokines (IL-10, IL-12p70, TNF-α). By flow cytometry, we observed similar percentage and intensity levels of MHC class II, CD80 and CD86 expression in testicular DC in all groups. Moreover, by real-time RT-PCR we have detected significantly higher CCR7 mRNA level in isolated testicular DC from rats with EAO compared to controls, whereas the expression of CCR2 was decreased in orchitis. Transcripts of IL-12p40 were observed in DC from all groups, whereas the expression of IL-10 and the rate limiting IL-12 subunit p35 were detectable exclusively in testicular DC from the inflamed testes. In co-culture experiments, testicular DC isolated from EAO animals significantly enhanced naïve T-cell proliferation compared with control DC. Taken together these results suggest that testicular DC in control testis is not mature and functionally tolerogenic, whereas in EAO testis, IL-12 expression and stimulation of T-cell proliferation points to a mature immunogenic state prior imminent migration to the lymph nodes to amplify immune responses against testicular antigens.Fil: Rival, Claudia. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Guazzone, Vanesa Anabella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: von Wulffen, Werner. University of Giessen Lung Center; AlemaniaFil: Hackstein, Holger. Institute for Clinical Immunology and Transfusion Medicine; AlemaniaFil: Schneider, Eva. Justus Liebig Universitat Giessen; AlemaniaFil: Lustig, Livia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Meinhardt A.. Justus Liebig Universitat Giessen; AlemaniaFil: Fijak, Monika. Justus Liebig Universitat Giessen; Alemani

Liver cirrhosis in England--an observational study: are we measuring its burden occurrence correctly?

Objectives: Mortality due to liver disease (of which cirrhosis is the end‐stage) is increasing more than any other chronic condition in the UK. This study aims to demonstrate that (i) exclusive reliance on mortality rates may not reveal the true burden of liver cirrhosis, and (ii) diverse use of diagnostic coding may produce misleading estimates. Design: Observational study Setting: The Office for National Statistics death registry was interrogated to investigate liver cirrhosis mortality trends in England and Wales, from 1968 to 2011. Main outcome: Standardised mortality trends according to three different definitions of liver cirrhosis based on the specificity of diagnostic codes were calculated: 1(chronic liver diseases), 2 (alcoholic and unspecified cirrhosis only) and 3 (cirrhosis as end‐stage liver disease). The mortality trends were compared to incidence rates established in a previous population‐based study (based on definition 3), from 1998 to 2009, to investigate discrepancies between these two measures. Results: Over the study period, the overall standardised liver cirrhosis mortality rates were 8·8, 5∙1 and 5∙4 per 100,000 person‐years for definitions 1, 2 and 3 of respectively. The mortality rates for definition 3 in 1998 and 2009 were 6∙2 and 5∙9 per 100,000 person‐years respectively; whilst the equivalent incidence rates were at least three‐ and six‐fold higher: 23∙4 and 35∙9 per 100,000 person-years respectively. This discrepancy between incidence and mortality rates was also at least three‐fold in men and women separately, and across age‐groups. Conclusion: Mortality rates underestimated the incidence of liver cirrhosis by at least three‐fold between 1998 and 2009 and varied with differing definitions of disease. Mortality data should not be used exclusively as an indicator for the occurrence of liver cirrhosis in the population. Routinely collected healthcare data are available to measure occurrence of this disease. Careful consideration should be taken when selecting diagnostic codes for cirrhosis

Grundzüge gemeinschaftsgetragenen Unternehmertums

Gemeinschaftsgetragenes Unternehmertum hat in den letzten Jahren an Aufmerksamkeit gewonnen. Innerhalb der bestehenden Wirtschaftsordnung stellt es eine Alternative zum dominanten marktwirtschaftlichen System dar. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Grundzüge dieses Modells in Abgrenzung zu anderen Wirtschaftsformen