A New Retrieval of Sun-Induced Chlorophyll Fluorescence in Water from Ocean Colour Measurements Applied on OLCI L-1b and L-2

The retrieval of sun-induced chlorophyll fluorescence is greatly beneficial to studies of marine phytoplankton biomass, physiology, and composition, and is required for user applications and services. Customarily phytoplankton chlorophyll fluorescence is determined from satellite measurements through a fluorescence line-height algorithm using three bands around 680 nm. We propose here a modified retrieval, making use of all available bands in the relevant wavelength range, with the goal to improve the effectiveness of the algorithm in optically complex waters. For the Ocean and Land Colour Instrument (OLCI), we quantify a Fluorescence Peak Height by fitting a Gaussian function and related terms to the top-of-atmosphere reflectance bands between 650 and 750 nm. This algorithm retrieves, what we call Fluorescence Peak Height by fitting a Gaussian function upon other terms to top-of-atmosphere reflectance bands between 650 and 750 nm. This approach is applicable to Level-1 and Level-2 data. We find a good correlation of the retrieved fluorescence product to global in-situ chlorophyll measurements, as well as a consistent relation between chlorophyll concentration and fluorescence from radiative transfer modelling and OLCI/in-situ comparison. Evidence suggests, the algorithm is applicable to complex waters without needing an atmospheric correction and vicarious calibration, and features an inherent correction of small spectral shifts, as required for OLCI measurements

Retrieval of Daytime Total Column Water Vapour from OLCI Measurements over Land Surfaces

A new retrieval of total column water vapour (TCWV) from daytime measurements over land of the Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) on-board the Copernicus Sentinel-3 missions is presented. The Copernicus Sentinel-3 OLCI Water Vapour product (COWa) retrieval algorithm is based on the differential absorption technique, relating TCWV to the radiance ratio of non-absorbing band and nearby water vapour absorbing band and was previously also successfully applied to other passive imagers Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). One of the main advantages of the OLCI instrument regarding improved TCWV retrievals lies in the use of more than one absorbing band. Furthermore, the COWa retrieval algorithm is based on the full Optimal Estimation (OE) method, providing pixel-based uncertainty estimates, and transferable to other Near-Infrared (NIR) based TCWV observations. Three independent global TCWV data sets, i.e., Aerosol Robotic Network (AERONET), Atmospheric Radiation Measurement (ARM) and U.S. SuomiNet, and a German Global Navigation Satellite System (GNSS) TCWV data set, all obtained from ground-based observations, serve as reference data sets for the validation. Comparisons show an overall good agreement, with absolute biases between 0.07 and 1.31 kg/m2 and root mean square errors (RMSE) between 1.35 and 3.26 kg/m2. This is a clear improvement in comparison to the operational OLCI TCWV Level 2 product, for which the bias and RMSEs range between 1.10 and 2.55 kg/m2 and 2.08 and 3.70 kg/m2, respectively. A first evaluation of pixel-based uncertainties indicates good estimated uncertainties for lower retrieval errors, while the uncertainties seem to be overestimated for higher retrieval errors

Retrieval of daytime total columnar water vapour from MODIS measurements over land surfaces

A retrieval of total column water vapour (TCWV) from MODIS (Moderate- resolution Imaging Spectroradiometer) measurements is presented. The algorithm is adapted from a retrieval for MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) from Lindstrot et al. (2012). It obtains the TCWV for cloud-free scenes above land at spatial resolution of 1 km×1 km and provides uncertainties on a pixel- by-pixel basis. The algorithm has been extended by introducing correction coefficients for the transmittance calculation within the forward operator. With that a wet bias of the MODIS algorithm against ARMMicrowave Radiometer data has been eliminated. An extensive validation against other ground-based measurements (GNSS-water vapour stations, GUAN Radiosondes) on a global scale reveals a bias between −0.8 and −1.6mm and root mean square deviations between 0.9 and 1.9 mm. This is an improvement in comparison to the operational TCWV Level 2 product (bias between −1.9 and −3.2mm and root mean square deviations between 1.9 and 2.7 mm)

Geophysical Exploration of Vesta

Dawn’s year-long stay at Vesta allows comprehensive mapping of the shape, topography, geology, mineralogy, elemental abundances, and gravity field using it’s three instruments and highprecision spacecraft navigation. In the current Low Altitude Mapping Orbit (LAMO), tracking data is being acquired to develop a gravity field expected to be accurate to degree and order ~20 [1, 2]. Multi-angle imaging in the Survey and High Altitude Mapping Orbit (HAMO) has provided adequate stereo coverage to develop a shape model accurate to ~10 m at 100 m horizontal spatial resolution. Accurate mass determination combined with the shape yields a more precise value of bulk density, albeit with some uncertainty resulting from the unmeasured seasonally-dark north polar region. The shape and gravity of Vesta can be used to infer the interior density structure and investigate the nature of the crust, informing models for Vesta’s formation and evolution

Impact of AC and DC Electric Fields on the Microstructure Evolution in Strontium Titanate

Herein, the impact of AC and DC electric fields on microstructure evolution in strontium titanate is investigated. The focus is on nonthermal effects by using current-blocking electrodes. The seeded polycrystal technique allows investigating the impact of a DC electric field on grain growth for different grain-boundary orientations and the impact of the surrounding atmosphere. As in previous studies, faster grain growth is observed at the negative electrode. This effect is stronger for the (100) orientation and in reducing atmosphere. In AC electric field at 1450 °C, a low-enough frequency results in faster grain growth at both electrodes. These findings agree well with previous studies, where an electromigration of oxygen vacancies is found to cause a local reduction at the negative electrode, resulting in less space charge, less cationic segregation, and a higher grain-boundary mobility. At 1500 °C, AC electric fields are found to cause a complete grain growth stagnation at very small grain sizes. This behavior is unexpected; the physical reasons are not clear. Herein, a brief study of sintering in DC electric field reveals slightly faster sintering if a field is applied

Bildung und Bildungswesen im Spannungsfeld des sozioökonomischen Wandels Ostmitteleuropas - Eine bildungsgeographische Untersuchung des tschechischen Bildungswesens zwischen Kontinuität und Neuorientierung

Bildung ist bereits seit vielen Jahrhunderten Motor des wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Fortschritts, aber ebenso zentrales Mittel politischer Machtausübung und Auslöser sozialer Differenzierungsprozesse. Die Bedeutung des Begriffs variierte ebenso wie die Entwicklung und Gestaltung des Bildungswesens und der Bildungseinrichtungen je nach „spezifischem räumlichen Kontext, der durch historische, soziale, politische, kulturelle und ökonomische Rahmenbedingungen geprägt ist“ (Freytag & Jahnke 2015, 83) – und dies gilt bis heute. Trotz gesamtpolitischer Regularien gelang und gelingt es der Bildung und ihrer gesellschaftlichen Akteure immer, auch nationale kulturelle Relikte und Bildungstraditionen fortzuführen und im Zweifelsfall sogar aktiv zu verteidigen. Die Tschechische Republik bietet in diesem Spannungsfeld, weit über den Modellcharakter eines Transformationsstaates hinaus, einen Unterschungsgegenstand, der seitens der historischen Bildungsgeographie bislang vernachlässigt wurde. Das dialektische Verhältnis zwischen Bildung, Wirtschaft und Politik ist dort seit Jahrhunderten unverkennbar und weist spezifische historische, gesellschaftliche, kulturelle und pädagogische Traditionen auf. Oftmals wurden Bildung und Bildungswesen instrumentalisiert und übergeordneten politischen Zielen oder wirtschaftlichen Bedarfen angepasst, die sich nach den regionalen Veränderungen Europas und dem Wechsel von Machtverhältnissen richteten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, diese komplexen Fragestellungen für das tschechische Bildungswesen vor dem Hintergrund des jeweiligen, politisch motivierten Kontextes zu untersuchen. Der enge Zusammenhang der Bildungsgeographie mit benachbarten Disziplinen wie der Bildungswissenschaft und Bildungssoziologie und insbesondere der Sozial-, Wirtschafts-, Kultur-, Bevölkerungs- und auch der Politischen Geographie wird bereits an dieser Stelle deutlich. Der Versuch einer vollständigen Darstellung des Wandels des Bildungsbegriffs und des Bildungswesens Tschechiens kann daher nur auf Grundlage einer breiten humangeographischen Perspektive, das heißt unter Berücksichtigung räumlicher und sozioökonomischer Einflussfaktoren wie Wirtschaft, Politik, Gesellschaft, Kultur und deren sozialräumlichen Zusammenhängen geschehen. Der interdisziplinäre bildungsgeographische Blick auf die Entwicklung des tschechischen Bildungswesens über mehrere Jahrhunderte hinweg ist neu und als bislang einmalig zu betrachten. Die vorliegende Dissertation bildet damit einen Beitrag zur Grundlagenforschung der historischen Bildungsgeographie auf einer breiten humangeographischen Basis und trägt neben der Untersuchung ideologischer Einflüsse auf das tschechische Bildungswesen auch zur Darstellung der Herausbildung einer nationalen kulturellen Identität bei, die auf die historische Verankerung spezifischer Normen, Werte und Verhaltensmuster reagiert und individuelles Bildungsverhalten maßgeblich beeinflusst. Die Struktur der vorliegenden Arbeit orientiert sich entlang von Umbruchphasen, Reformen und Veränderungen in der Bildungsgesetzgebung, die in der Regel an eindeutige politische Umwälzungen gebunden waren. Entsprechend der politischen Umbruchphasen und dort teils weit auseinanderklaffender Einflussfaktoren auf das Bildungswesen und auch das Bildungsverhalten einzelner Akteure kann sich der theoretisch-konzeptionelle Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht nur einem Erklärungsversuch widmen. Vielmehr werden unterschiedliche, in den entsprechenden Epochen maßgebliche theoretische Konstrukte herangezogen und für Tschechien diskutiert. Zusammengenommen und in ihrer historischen Abhängigkeit betrachtet spielen modernisierungstheoretische Überlegungen, die Humankapitaltheorie und die entsprechenden Weiterentwicklungen im Rahmen der rational-choice-Theorien eine ebenso relevante Rolle wie marxistische Ansätze, konflikttheoretische Ansätze und die damit verbundene Theorie der kulturellen Reproduktion sowie handlungszentrierte Ansätze. Auf diese Weise ergeben sich einige Fragestellungen, welche die engen und vielfältigen Querverbindungen im Spannungsfeld von Bildungsgeographie, Politischer Geographie und Neuer Kulturgeographie verdeutlichen. Um dabei der ganzheitlichen Sichtweise der bildungsgeographischen Forschung Rechnung zu tragen, wird den jeweiligen historischen Kapiteln eine fundierte Beschreibung der politischen, wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und kulturellen Rahmenbedingungen vorangestellt, stets mit Blick auf jene Faktoren, die die Entwicklung des Schul- und Hochschulwesens maßgeblich beeinflussen. Die Kapitel beschreiben daher zunächst den historischen und sozioökonomischen Rahmen der Entwicklung des tschechischen Bildungswesens. Dazu gehören ebenso Eckpunkte innen- und außenpolitischer Entscheidungswege, wirtschaftliche Prozesse und gesellschaftliche Entwicklungen, in die die bildungspolitischen Zielvorgaben eingebettet sind. Zur Beschreibung der Organisation des Bildungswesens werden die jeweiligen Bildungsziele sowie die rechtlichen Rahmen, die Verwaltung und Finanzierung des Schul- und Hochschulsystems beschrieben. Überblickartig werden der Schulaufbau vorgestellt, die Formen der Differenzierung diskutiert und die Übergangsverfahren zwischen Schulstufen und Schultypen, die Frage der Abschlüsse und Berechtigungen beschrieben. Das Verhältnis von staatlicher Steuerung und Eigenverantwortung der Schulen steht dabei im Zentrum der Betrachtungen. Übergreifende Fragen sind die Ziele, die Curricula, die Unterrichtsgestaltung und auftretende Probleme sowie Fragen der Lehrerbildung. Ebenso wird ein Blick auf die Hochschulbildung und wo möglich auf die außerschulische Berufsbildung gelegt. Eine besondere Rolle spielt in allen Epochen das Verhältnis von Staat und Schule, die Behandlung von Minderheiten und Probleme der Schulstruktur. Die Auswahl der jeweiligen thematischen Schwerpunkte wurde entlang der für die Epochen besonders relevanten Aspekte getätigt. Im Fokus stehen zudem diejenigen Bildungstraditionen, kulturellen Normen und Werte, die sich wie ein roter Faden durch die Bildungsgeschichte Tschechiens ziehen sollten und bis heute präsent sind. Das tschechische Bildungswesen blickt auf eine lange Tradition zurück und verzeichnet seinen ersten Höhepunkt mit der Gründung der Prager Karls-Universität 1348. Ihren ersten Schwerpunkt legen die Untersuchungen auf die neuzeitliche Entwicklung eines verpflichtenden Volks- und Mittelschulwesens zu Zeiten der tiefgreifenden gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen Veränderungen der Habsburger-Monarchie. Nach 1918 werden die neuen Voraussetzungen in einem selbstständigen Staatssystem beleuchtet. Die Nationalitätenfrage wurde hierbei zu einem wesentlichen Aspekt. Einen besonderen Schwerpunkt bildet die Deskription und Analyse des sozialistischen Bildungswesens – das Wechselspiel zwischen Politik und Gesellschaft, Wissen und Macht lässt sich bei der Analyse des betreffenden Zeitraums eindrucksvoll nachvollziehen. Mit einer abschließenden Betrachtung der bildungs-(politischen) Umwälzungen und neuen Differenzierungen unter dem Dach des „vereinten“ Europa nach 1989 ist der Rahmen der Betrachtung des tschechischen Bildungswesens zwischen Kontinuität und Neuorientierung geschlossen. Die Grundlagen, die hierfür in den Jahrhunderten tschechischer Bildungstradition geschaffen wurden und das Bildungssystem bis heute prägen, werden dabei deutlich nachvollzogen. In einer abschließenden Zusammenschau der Einflussfaktoren auf das individuelle Bildungsverhalten in Tschechien wird die These aufgestellt, dass dieses vorrangig – und das in besonderem Maße in totalitären Systemen – von den übergeordneten Rahmenbedingungen, das heißt der Bildungspolitik, entsprechenden politischen Ideologien und gesellschaftlichen Normen und Wertevorstellungen, gesteuert wird. Das Bildungsverhalten äußert sich somit vor den ökonomischen, politischen und kulturellen Voraussetzungen eines Gesellschaftsystems, welches in Tschechien stets im Rahmen einer territorialen Raumkonstruktion entstanden ist, auf unterschiedliche Weise. Das Verhältnis zwischen den Einflussfaktoren ist immer ein dynamisches Konstrukt, das sich rekursiv aufeinander bezieht und in unterschiedlichen Systemen vollkommen different ausgebildet sein kann. Besonderen Einfluss übt hierbei die Herausbildung der kulturellen Identität aus, die über Jahrhunderte hinweg stets in einem Spannungsfeld zwischen Selbst- und Fremdbestimmung lag und aufzeigt, wie machtvoll und doch zerbrechlich auf politisch-konstruierten Territorien basierende Identitätskonzepte sind. Sie bestimmen (geo-)politische Diskussionen und Praktiken, wirtschaftliche Abhängigkeiten, gesellschaftliche Entwicklungslinien, kulturelle Normen und Einstellungen –- auch zur Bedeutung von Bildung im individuellen Lebenskontext. Aufgrund ihrer gegenseitigen Bedingtheit vermag einerseits das Bildungswesen die gesellschaftliche Struktur zu erklären, umgekehrt kann aber auch von der gesellschaftlichen Situation auf die Struktur des Bildungswesens geschlossen werden. In der jeweiligen Situation des Bildungswesens spiegeln sich somit vorherrschende gesellschaftliche und räumliche Strukturmuster und Machtverhältnisse wider (Meusburger 1998). Eine Tatsache, die bis heute gilt und das Bildungswesen zum Spiegelbild und dem zentralem Faktor von Untersuchungen gesellschaftlichen Wandels macht