Discrete breathers in a two-dimensional hexagonal Fermi-Pasta-Ulam lattice

We consider a two-dimensional Fermi-Pasta-Ulam (FPU) lattice with hexagonal symmetry. Using asymptotic methods based on small amplitude ansatz, at third order we obtain a eduction to a cubic nonlinear Schr{\"o}dinger equation (NLS) for the breather envelope. However, this does not support stable soliton solutions, so we pursue a higher-order analysis yielding a generalised NLS, which includes known stabilising terms. We present numerical results which suggest that long-lived stationary and moving breathers are supported by the lattice. We find breather solutions which move in an arbitrary direction, an ellipticity criterion for the wavenumbers of the carrier wave, symptotic estimates for the breather energy, and a minimum threshold energy below which breathers cannot be found. This energy threshold is maximised for stationary breathers, and becomes vanishingly small near the boundary of the elliptic domain where breathers attain a maximum speed. Several of the results obtained are similar to those obtained for the square FPU lattice (Butt \& Wattis, {\em J Phys A}, {\bf 39}, 4955, (2006)), though we find that the square and hexagonal lattices exhibit different properties in regard to the generation of harmonics, and the isotropy of the generalised NLS equation.

Variational mean-field approach to the double-exchange model

It has been recently shown that the double exchange Hamiltonian, with weak antiferromagnetic interactions, has a richer variety of first- and second-order transitions than previously anticipated, and that such transitions are consistent with the magnetic properties of manganites. Here we present a thorough discussion of the variational mean-field approach that leads to these results. We also show that the effect of the Berry phase turns out to be crucial to produce first-order paramagnetic-ferromagnetic transitions near half filling with transition temperatures compatible with the experimental situation. The computation relies on two crucial facts: the use of a mean-field ansatz that retains the complexity of a system of electrons with off-diagonal disorder, not fully taken into account by the mean-field techniques, and the small but significant antiferromagnetic superexchange interaction between the localized spins.

GeographielehrerInnen erproben Service Learning. Empirische Rekonstruktion von Bewertungsmustern, Akzeptanzkomponenten und Gelingensbedingungen für einen gemeinwohlorientierten Geographieunterricht

Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die Frage: „Wovon hängt die Bewertung von Service Learning-Projekten durch GeographielehrerInnen ab?“. Der empirischen Beantwortung dieser Forschungsfrage geht eine theoretische und literaturgestütze Potenzialanalyse von „Service Learning im Geographieunterricht“ voraus. Diese offenbart, dass Service Learning als innovativer und vielversprechender konzeptioneller Ansatz für einen an den Bildungsstandards (DGFG 2012) orientierten und modernen Geographieunterricht bewertet werden kann. Sie zeigt jedoch auch, dass Service Learning - trotz dieser vermeintlichen Potenzialvielfalt - bislang nahezu keine Anwendung im Geographieun-terricht gefunden hat. Es ist das Ziel dieser Arbeit zu erforschen, welche Gründe und Barrieren für den zu-rückhaltenden Umgang der GeographielehrerInnen mit der Unterrichtskonzeption vor-liegen und - in einer positiven Betrachtungsweise und als Forschungsschwerpunkt - welche Akzeptanzkomponenten für Service Learning im Geographieunterricht sich aus den Wahrnehmungs- und Bewertungsmustern von LehrerInnen, die erstmalig ein Ser-vice Learning-Projekt umgesetzt haben, ableiten lassen. Diese so gewonnenen Akzep-tanzkomponenten werden abschließend im Sinne der Grounded Theory (GLASER & STRAUSS 1967) zu einem Gelingensbedingungsgefüge verknüpft. Dieses kann als wis-senschaftlich hergeleitete Hilfestellung für Initiations- und Implementationsprozesse der Unterrichtskonzeption Service Learning in den Geographieunterricht verstanden werden und richtet sich somit an GeographielehrerInnen, FachleiterInnen und Geographiedidak-tikerInnen.

Story Driven Web Applications

Kern der vorliegenden Arbeit ist die Modellierung komplexer Webapplikationen mit dem Story-Driven-Modeling Ansatz.Ziel ist es hierbei,die komplette Applikation allein durch die Spezifikation von Modellen zu entwickeln. Das händische Erstellen von Quelltext ist nicht notwendig. Die vorliegende Arbeit zeigt sowohl den Forschungsweg, der die angestrebte Modellierung von Webapplikationen ermöglicht, als auch die resultierenden Ergebnisse auf. Zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses wird weiterhin ein modellgetriebener Softwareentwicklungsprozess vorgestellt, der die Modellierung einer Webapplikation von der Aufnahme der Anforderungen, bis zur abschließenden Erzeugung des Quelltextes durch Codegenerierung aus den spezifizierten Modellen, abdeckt. Für den definierten Prozess wird ferner Werkzeugunterstützung innerhalb der Fujaba Toolsuite bereitgestellt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die bestehede Toolsuite hierzu um alle zur Prozessunterstützung notwendigen Werkzeuge erweitert. Darüber hinaus wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die in Fujaba bestehenden Werkzeuge erweitert, um neben den klassischen Möglichkeiten zur Modellierung komplexer Java-Applikationen auch die Erzeugung von Webapplikationen zu ermöglichen. Neben der genauen Beschreibung des Entwicklungsprozesses werden im Rahmen dieser Arbeit die entstehenden Webapplikationen mit ihren spezifischen Eigenschaften genau beschrieben. Zur Erzeugung dieser Applikationen wird neben dem Entwicklungsprozess die Diagrammart der Workflowdiagramme eingeführt und beschrieben. Diese Diagramme dienen der Abbildung des intendierten Userworkflows der Applikation im Rahmen der Anforderungsanalyse und stellen im weiteren Entwicklungsverlauf ein dediziertes Entwicklungsartefakt dar. Basierend auf den Workflowdiagrammen werden sowohl die grafische Benutzerschnittstelle der Webapplikation beschrieben, als auch ein Laufzeitsystem initialisiert, welches basierend auf den im Workflowdiagramm abgebildeten Abläufen die Anwendung steuert. Dieses Laufzeitsystem wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelt und in der Prozessunterstützung verankert. Alle notwendigen Änderungen und Anpassungen und Erweiterungen an bereits bestehenden Teilen der Fujaba Toolsuite werden unter dem Aspekt der Erstellung clientseitiger Datenmodelle einer Webapplikation genau beschrieben und in Verbindung mit den zu erfüllenden Voraussetzungen erläutert. In diesem Zusammenhang wird ebenfalls beschrieben, wie Graphtransformationen zur Umsetzung von Businesslogik auf der Clientseite einer Webapplikation eingesetzt werden können und auf welche Weise Datenmodelländerungen zwischen unterschiedlichen Clients synchronisiert werden können. Insgesamt zeigt die vorliegende Arbeit einen Weg auf, den bestehenden Ansatz des StoryDriven-Modeling für die Erzeugung von Webapplikationen einzusetzen. Durch die im Rahmen dieser Arbeit beschriebene Herangehensweise werden hierbei gleichzeitig Webbrowser zu einer neuen Klasse von Graphersetzungs-Engines erweitert, indem Graphtransformationen innerhalb der Ajax-Engine des Browsers ausgeliefert und ausgeführt werden.

Production Diseases in European Organic Dairy Farms – Current Status and Identification of Drivers for Improvement by Means of a Systemic Approach

The aims of this thesis were to determine the animal health status in organic dairy farms in Europe and to identify drivers for improving the current situation by means of a systemic approach. Prevalences of production diseases were determined in 192 herds in Germany, France, Spain, and Sweden (Paper I), and stakeholder consultations were performed to investigate potential drivers to improve animal health on the sector level (ibid.). Interactions between farm variables were assessed through impact analysis and evaluated to identify general system behaviour and classify components according to their outgoing and incoming impacts (Paper II-III). The mean values and variances of prevalences indicate that the common rules of organic dairy farming in Europe do not result in consistently low levels of production diseases. Stakeholders deemed it necessary to improve the current status and were generally in favour of establishing thresholds for the prevalence of production diseases in organic dairy herds as well as taking actions to improve farms below that threshold. In order to close the gap between the organic principle of health and the organic farming practice, there is the need to formulate a common objective of good animal health and to install instruments to ensure and prove that the aim is followed by all dairy farmers in Europe who sell their products under the organic label. Regular monitoring and evaluation of herd health performance based on reference values are considered preconditions for identifying farms not reaching the target and thus in need of improvement. Graph-based impact analysis was shown to be a suitable method for modeling and evaluating the manifold interactions between farm factors and for identifying the most influential components on the farm level taking into account direct and indirect impacts as well as impact strengths. Variables likely to affect the system as a whole, and the prevalence of production diseases in particular, varied largely between farms despite some general tendencies. This finding reflects the diversity of farm systems and underlines the importance of applying systemic approaches in health management. Reducing the complexity of farm systems and indicating farm-specific drivers, i.e. areas in a farm, where changes will have a large impact, the presented approach has the potential to complement and enrich current advisory practice and to support farmers’ decision-making in terms of animal health.

Informationen verzweifelt gesucht – Enterprise Search in österreichischen Großunternehmen

Die Arbeit geht dem Status quo der unternehmensweiten Suche in österreichischen Großunternehmen nach und beleuchtet Faktoren, die darauf Einfluss haben. Aus der Analyse des Ist-Zustands wird der Bedarf an Enterprise-Search-Software abgeleitet und es werden Rahmenbedingungen für deren erfolgreiche Einführung skizziert. Die Untersuchung stützt sich auf eine im Jahr 2009 durchgeführte Onlinebefragung von 469 österreichischen Großunternehmen (Rücklauf 22 %) und daran anschließende Leitfadeninterviews mit zwölf Teilnehmern der Onlinebefragung. Der theoretische Teil verortet die Arbeit im Kontext des Informations- und Wissensmanagements. Der Fokus liegt auf dem Ansatz der Enterprise Search, ihrer Abgrenzung gegenüber der Suche im Internet und ihrem Leistungsspektrum. Im empirischen Teil wird zunächst aufgezeigt, wie die Unternehmen ihre Informationen organisieren und welche Probleme dabei auftreten. Es folgt eine Analyse des Status quo der Informationssuche im Unternehmen. Abschließend werden Bekanntheit und Einsatz von Enterprise-Search-Software in der Zielgruppe untersucht sowie für die Einführung dieser Software nötige Rahmenbedingungen benannt. Defizite machen die Befragten insbesondere im Hinblick auf die übergreifende Suche im Unternehmen und die Suche nach Kompetenzträgern aus. Hier werden Lücken im Wissensmanagement offenbar. 29 % der Respondenten der Onlinebefragung geben zudem an, dass es in ihren Unternehmen gelegentlich bis häufig zu Fehlentscheidungen infolge defizitärer Informationslagen kommt. Enterprise-Search-Software kommt in 17 % der Unternehmen, die sich an der Onlinebefragung beteiligten, zum Einsatz. Die durch Enterprise-Search-Software bewirkten Veränderungen werden grundsätzlich positiv beurteilt. Alles in allem zeigen die Ergebnisse, dass Enterprise-Search-Strategien nur Erfolg haben können, wenn man sie in umfassende Maßnahmen des Informations- und Wissensmanagements einbettet.

Integrated soil fertility management in eastern and western Africa: The role of knowledge and innovation systems, its adoption and impact

The rise in population growth, as well as nutrient mining, has contributed to low agricultural productivity in Sub-Saharan Africa (SSA). A plethora of technologies to boost agricultural production have been developed but the dissemination of these agricultural innovations and subsequent uptake by smallholder farmers has remained a challenge. Scientists and philanthropists have adopted the Integrated Soil Fertility Management (ISFM) paradigm as a means to promote sustainable intensification of African farming systems. This comparative study aimed: 1) To assess the efficacy of Agricultural Knowledge and Innovation Systems (AKIS) in East (Kenya) and West (Ghana) Africa in the communication and dissemination of ISFM (Study I); 2) To investigate how specifically soil quality, and more broadly socio-economic status and institutional factors, influence farmer adoption of ISFM (Study II); and 3) To assess the effect of ISFM on maize yield and total household income of smallholder farmers (Study III). To address these aims, a mixed methodology approach was employed for study I. AKIS actors were subjected to social network analysis methods and in-depth interviews. Structured questionnaires were administered to 285 farming households in Tamale and 300 households in Kakamega selected using a stratified random sampling approach. There was a positive relationship between complete ISFM awareness among farmers and weak knowledge ties to both formal and informal actors at both research locations. The Kakamega AKIS revealed a relationship between complete ISFM awareness among farmers and them having strong knowledge ties to formal actors implying that further integration of formal actors with farmers’ local knowledge is crucial for the agricultural development progress. The structured questionnaire was also utilized to answer the query pertaining to study II. Soil samples (0-20 cm depth) were drawn from 322 (Tamale, Ghana) and 459 (Kakamega, Kenya) maize plots and analysed non-destructively for various soil fertility indicators. Ordinal regression modeling was applied to assess the cumulative adoption of ISFM. According to model estimates, soil carbon seemed to preclude farmers from intensifying input use in Tamale, whereas in Kakamega it spurred complete adoption. This varied response by farmers to soil quality conditions is multifaceted. From the Tamale perspective, it is consistent with farmers’ tendency to judiciously allocate scarce resources. Viewed from the Kakamega perspective, it points to a need for farmers here to intensify agricultural production in order to foster food security. In Kakamega, farmers with more acidic soils were more likely to adopt ISFM. Other household and farm-level factors necessary for ISFM adoption included off-farm income, livestock ownership, farmer associations, and market inter-linkages. Finally, in study III a counterfactual model was used to calculate the difference in outcomes (yield and household income) of the treatment (ISFM adoption) in order to estimate causal effects of ISFM adoption. Adoption of ISFM contributed to a yield increase of 16% in both Tamale and Kakamega. The innovation affected total household income only in Tamale, where ISFM adopters had an income gain of 20%. This may be attributable to the different policy contexts under which the two sets of farmers operate. The main recommendations underscored the need to: (1) improve the functioning of AKIS, (2) enhance farmer access to hybrid maize seed and credit, (3) and conduct additional multi-locational studies as farmers operate under varying contexts.

Quarkonia and heavy-light mesons in a covariant quark model

Preliminary calculations using the Covariant Spectator Theory (CST) employed a scalar linear confining interaction and an additional constant vector potential to compute the mesonic mass spectra. In this work we generalize the confining interaction to include more general structures, in particular a vector and also a pseudoscalar part, as suggested by a recent study. A one-gluon-exchange kernel is also implemented to describe the short-range part of the interaction. We solve the simplest CST approxima- tion to the complete Bethe-Salpeter equation, the one-channel spectator equation, using a numerical technique that eliminates all singularities from the kernel. The parameters of the model are determined through a fit to the experimental pseudoscalar meson spectra, with a good agreement for both quarkonia and heavy-light states.