Geochemistry of surface sediment samples from the South Atlantic Ocean

The aim of the present study is an evaluation of the applicability of biogenic barium as a proxy for productivity. For this purpose, 190 surface sediment samples from the South Atlantic Ocean were analysed for their barium and aluminium concentrations. Biogenic barium is estimated by subtracting the calculated terrigenous barium (obtained from the terrigenous Ba/Al ratio and the amount of Al in the sample) from the total Ba content in the sample. Based on the accumulation rates of biogenic barium, export production is estimated using three different algorithms proposed by [Paleoceanography 7 (1992) 163, doi:10.1029/92PA00181; Global Biogeochem. Cycles 9 (1995) 289, doi:10.1029/95GB00021; Geomar. Report 38 (1995) 105]. Primary productivity was calculated from these different export productions and compared with measurements of recent primary productivity in the overlying surface waters. Only the primary productions calculated on the basis of the algorithm of [Paleoceanography 7 (1992) 163, doi:10.1029/92PA00181] yield productivity values comparable to those existing in ocean surface waters. This study further reveals that it is not sufficient to use a constant, generally applicable organic carbon/biogenic barium ratio, as is postulated by [Global Biogeochem. Cycles 9 (1995) 289, doi:10.1029/95GB00021]. This ratio has to be assessed regionally. For the sediments of the Cape Basin in the eastern South Atlantic Ocean, a new algorithm is developed which gives plausible primary productivities for the overlying surface waters.

Isolationsmaterialbelastete Kühlmittelströmung im Kern – CFD-Modellentwicklung und Untersuchung von Korrosionsprozessen

Im Rahmen der deutschen Reaktorsicherheitsforschung wurden im Vorhaben 1501363 durch das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf theoretische, experi-mentelle und methodische Untersuchungen zum hydrodynamischen und physiko-chemischen Verhalten von freigesetzten Isolationsmaterialfragmenten bzw. Korrosi-onsprodukten in Kühlmittelströmungen kerntechnischer Anlagen nach Kühlmittelverluststörfällen durchgeführt. Das Vorhaben baut auf den Ergebnissen der Forschungsvorhaben 1501270 und 1501307 auf und wurde in enger Kooperation mit der Hochschule Zittau/Görlitz (Vorhaben 1501360) realisiert. Schwerpunkte der Arbeiten bildeten Erweiterungen und Verbesserungen der im Rahmen der o.g. Forschungsvorhaben entwickelten Methoden und Modelle zur dreidimensionalen CFD-Simulation der isolationsmaterialbelasteten Kühlmittelströmung im Containment-Sumpf unter Einbeziehung der Modellierung von Anlagerungs- und Ablösevorgängen von Isoliermaterial-Fasern und Debris an Rückhaltevorrichtungen im Notkühlkreislauf (z.B. Sumpfansaugsiebe). Die Modellentwicklung und –validierung erfolgte auf Basis von an der HS Zittau/Görlitz durchgeführten Experimenten. Weiterhin wurde der Einfluss chemischer Effekte, insbesondere der Korrosion feuerverzinkter Containment-Einbauten, auf die Wasserchemie und das Verblockungsverhalten von mit Isoliermaterial-Fasern belegten Rückhaltevorrichtungen untersucht. Auf Basis der Versuchsergebnisse erfolgte die Identifikation des mechanistischen Korrosionsmodells sowie der Haupt-Einflussfaktoren auf den Korrosions- und den Verblockungsmechanismus. Diese bildeten die Basis für die Ableitung möglicher Maßnahmen zur Minderung des Korrosions- und Verblockungspotenzials.

Benthic organic carbon flux and oxygen penetration depth in the Southern Ocean

For the investigation of organic carbon fluxes reaching the seafloor, oxygen microprofiles were measured at 145 sites in different sub-regions of the Southern Ocean. At eleven sites, an in situ oxygen microprofiler was deployed for the measurement of oxygen profiles and the calculation of organic carbon fluxes. At four sites, both in situ and ex situ data were determined for high latitudes. Based on this dataset as well as on previous published data, a relationship was established for the estimation of fluxes derived by ex situ measured O2 profiles. The fluxes of labile organic matter range from 0.5 to 37.1 mgC m**2/day. The high values determined by in situ measurements were observed in the Polar Front region (water depth of more than 4290 m) and are comparable to organic matter fluxes observed for high-productivity, upwelling areas like off West Africa. The oxygen penetration depth, which reflects the long-term organic matter flux to the sediment, was correlated with assemblages of key diatom species. In the Scotia Sea (~3000 m water depth), oxygen penetration depths of less than 15 cm were observed, indicating high benthic organic carbon fluxes. In contrast, the oxic zone extends down to several decimeters in abyssal sediments of the Weddell Sea and the southeastern South Atlantic. The regional pattern of organic carbon fluxes derived from micro-sensor data suggest that episodic and seasonal sedimentation pulses are important for the carbon supply to the seafloor of the deep Southern Ocean.

Neuartiges Modell des Querverhaltens von FFZ-Reifen

Die dynamische Standsicherheit ist beim Betrieb eines Gegengewichtsgabelstaplers eine entscheidende Größe. Diese wird neben der Position des Gesamtschwerpunktes und den geometrischen Abmaßen wesentlich von den Reifeneigenschaften bestimmt. Ein neues Rechenmodell der Super-Elastik-Reifen ermöglicht genauere Simulationen, tiefere Einblicke in das dynamische Verhalten der Fahrzeuge bei der Auslegung und somit bessere dynamische Standsicherheit.

Water loss management strategies for developing countries

Diese Arbeit beschäftigt sich mit nicht in Rechnung stellbaren Wasserverlusten in städtischen Versorgungsnetzen in Entwicklungsländern. Es soll das Wissen über diese Verluste erweitert und aufgezeigt werden, ob diese auf ein ökonomisch vertretbares Maß reduziert werden können. Die vorliegende Doktorarbeit untersucht solche unberechneten Wasserverluste und versucht, neben der Quantifizierung von Leckagen auch Entscheidungswerkzeuge für ein verbessertes Management der Versorgungsnetze in Entwicklungsländern zu erarbeiten. Als Fallstudie dient Harare, die Hauptstadt von Simbabwe. Wasserverluste in Verteilungsnetzen sind unvermeidbar, sollten aber auf ein ökonomisch tragbares Niveau reduziert werden, wenn ein nachhaltiger Betrieb erreicht werden soll. Wasserverluste können sowohl durch illegale und ungenehmigte Anschlüsse oder durch Undichtigkeiten im Verteilnetz, als auch durch mangelhafte Mess- und Berechnungssysteme entstehen. Es sind bereits viele Ansätze zur Verringerung von Verlusten in Wasserverteilsystemen bekannt geworden, entsprechend existieren dazu auch zahlreiche Methoden und Werkzeuge. Diese reichen von computergestützten Verfahren über gesetzliche und politische Vorgaben sowie ökonomische Berechnungen bis hin zu Maßnahmen der Modernisierung der Infrastruktur. Der Erfolg dieser Anstrengungen ist abhängig von der Umsetzbarkeit und dem Umfeld, in dem diese Maßnahmen durchgeführt werden. Die Bewertung der Arbeitsgüte einer jeden Wasserversorgungseinheit basiert auf der Effektivität des jeweiligen Verteilungssystems. Leistungs- und Bewertungszahlen sind die meist genutzten Ansätze, um Wasserverteilsysteme und ihre Effizienz einzustufen. Weltweit haben sich zur Bewertung als Indikatoren die finanzielle und die technische Leistungsfähigkeit durchgesetzt. Die eigene Untersuchung zeigt, dass diese Indikatoren in vielen Wasserversorgungssystemen der Entwicklungsländer nicht zur Einführung von Verlust reduzierenden Managementstrategien geführt haben. Viele durchgeführte Studien über die Einführung von Maßnahmen zur Verlustreduzierung beachten nur das gesamte nicht in Rechnung stellbare Wasser, ohne aber den Anteil der Leckagen an der Gesamthöhe zu bestimmen. Damit ist keine Aussage über die tatsächliche Zuordnung der Verluste möglich. Aus diesem Grund ist ein Bewertungsinstrument notwendig, mit dem die Verluste den verschiedenen Ursachen zugeordnet werden können. Ein solches Rechenwerkzeug ist das South African Night Flow Analysis Model (SANFLOW) der südafrikanischen Wasser-Forschungskommission, das Untersuchungen von Wasserdurchfluss und Anlagendruck in einzelnen Verteilbezirken ermöglicht. In der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass das SANFLOW-Modell gut zur Bestimmung des Leckageanteiles verwendet werden kann. Daraus kann gefolgert werden, dass dieses Modell ein geeignetes und gut anpassbares Analysewerkzeug für Entwicklungsländer ist. Solche computergestützte Berechnungsansätze können zur Bestimmung von Leckagen in Wasserverteilungsnetzen eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Künstlichen Neuronalen Netzen (Artificial Neural Network – ANN), die trainiert und dann zur Vorhersage der dynamischen Verhältnisse in Wasserversorgungssystemen genutzt werden können. Diese Werte können mit der Wassernachfrage eines definierten Bezirks verglichen werden. Zur Untersuchung wurde ein Mehrschichtiges Künstliches Neuronales Netz mit Fehlerrückführung zur Modellierung des Wasserflusses in einem überwachten Abschnitt eingesetzt. Zur Bestimmung des Wasserbedarfes wurde ein MATLAB Algorithmus entwickelt. Aus der Differenz der aktuellen und des simulierten Wassernachfrage konnte die Leckagerate des Wasserversorgungssystems ermittelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass mit dem angelernten Neuronalen Netzwerk eine Vorhersage des Wasserflusses mit einer Genauigkeit von 99% möglich ist. Daraus lässt sich die Eignung von ANNs als flexibler und wirkungsvoller Ansatz zur Leckagedetektion in der Wasserversorgung ableiten. Die Untersuchung zeigte weiterhin, dass im Versorgungsnetz von Harare 36 % des eingespeisten Wassers verloren geht. Davon wiederum sind 33 % auf Leckagen zurückzuführen. Umgerechnet bedeutet dies einen finanziellen Verlust von monatlich 1 Millionen Dollar, was 20 % der Gesamteinnahmen der Stadt entspricht. Der Stadtverwaltung von Harare wird daher empfohlen, aktiv an der Beseitigung der Leckagen zu arbeiten, da diese hohen Verluste den Versorgungsbetrieb negativ beeinflussen. Abschließend wird in der Arbeit ein integriertes Leckage-Managementsystem vorgeschlagen, das den Wasserversorgern eine Entscheidungshilfe bei zu ergreifenden Maßnahmen zur Instandhaltung des Verteilnetzes geben soll.

Opportunities and constraints of transhumant small ruminant production in the Chinese Altay Mountains

This PhD thesis focuses on current livelihoods of agro-pastoral livestock keepers, their animal nutrition, herd and rangeland management strategies. It thereby aims to contribute to sustainable rangeland management, livestock production and household income in Qinghe county of the Chinese Altay Mountain region, located in Xinjiang Uyghur Autonomous Region, PR China. In its first part the study characterizes the socio-economic situation and agricultural practices of agro-pastoralists through structured household interviews. The second part provides insights into the grazing behaviour and feed intake of small ruminants on seasonal pastures in this region, and into the quantitative and qualitative biomass offer on natural rangelands. The third part analyses the reproductive performance and annual growth of the local sheep and goat herds, and, by modelling improved feeding and culling strategies, tests herd management options that potentially improve the monetary output per female herd animal without increasing the pressure onto natural rangelands. Taken together, the results of the study suggest that, despite an increase and intensification of cropping and vegetable gardening in the region of Qinghe, livestock rearing is still the major livelihood strategy both in terms of prevalence and relative importance. However, livestock keeping is challenged by low biomass production on rangelands, due to the combined impact of high climate variability and highly localized grazing pressure on the seasonal pastures. Though government regulations try to tackle the latter aspect, their implementation is sometimes difficult. Alternatives to strict regulation of grazing periods and animal numbers on seasonal pastures are, in the case of goats, more rigorous culling strategies and, in the case of sheep and goats, strategic supplementation of the animals in the winter and spring season. However, for the latter strategy to become economically viable, an improvement of live animal and meat marketing options and an investment in local meat processing facilities that add value to the carcasses is needed. As the regional cities grow rapidly, the potential market to absorb diverse and good quality meat products is there, along with the road network connecting Qinghe county to the regional capital. Such governmental measures will not only create new job opportunities in the region but also benefit the cash income of pastoralists in this westernmost region of China.