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"Der Einzelhandelsladen der Zukunft" (2022)

Etzel, Eugen

Nachhaltigkeitsziele im Sinne einer Ökologie, Ökonomie und Soziokultur lassen sich im Bauwesen auf verschiedene Instrumente zurückführen. Optimierung des Wärmeschutzes durch die Energieeinsparverordnung (Effizienz) oder Minimierung von Abfall im Kreislaufwirtschaftsgesetz (Suffizienz). Um jedoch eine neue Qualität der Nachhaltigkeit zu schaffen, ist ein Paradigmenwechsel notwendig. Dabei können Cradle to Cradle Prinzipien als ökoeffektive Methode angewandt werden, in dem exemplarisch die Biodiversität eingebunden, gesunde Bauprodukte verbaut und erneuerbare Energien genutzt werden. Die Natur dient als Vorbild (Konsistenz). Demnach werden Gebäude nützlich für Mensch, Umwelt und Gesellschaft umgesetzt und gleichzeitig Werte geschaffen. Für den deutschen Einzelhandel bestehen vielschichtige Potenziale, da der Gebäudebestand mit mehreren Millionen Quadratmetern bedeutend ist und die Bauwerke aufgrund von Konzeptänderungen oder Verschleiß der Ladenflächen regelmäßig umgebaut werden. Die Forschung beginnt mit einer Bestandsaufnahme von Cradle to Cradle Bauprodukten und Analyse eines real umgesetzten Einkaufszentrums. Um Einflussfaktoren von Stakeholdern zu identifizieren, wurden qualitative Experteninterviews mit ausgewählten Projektbeteiligten aus Bauherrn, Betreibern, Beratern, Mietparteien und Herstellern durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde erforscht, inwieweit sich Bauprodukte aus der Gebäudeplanung in wissenschaftlicher Theorie und praktischer Bauwirtschaft umsetzen lassen, Geschäftsmodelle anwendbar sind, Trends und Innovationen im Zusammenhang stehen oder Änderungen in Politik oder Wirtschaft notwendig sind. Im Ergebnis wurden Maßnahmen für eine neue Qualität der Nachhaltigkeit bei Einzelhandelsgebäuden identifiziert. Exemplarisch wird anhand der Interviews deutlich, dass neben einem staatlichen Umweltzeichen oder einer Green Building Planungsdisziplin, insbesondere die Ökonomie in Form von Investitions- und Betriebskosten den größten Stellenwert besitzt. Es braucht einen staatlichen Regulierungsrahmen und neue Geschäftsmodelle, damit nachhaltige Bauprodukte wirtschaftlich werden und durch Stakeholder in den Prozessen der Planung, Bauausführung und dem Betrieb berücksichtigt werden.

A matter of connection: Competence development in teacher education for sustainable development (2021)

Brandt, Jan-Ole

In response to the globally increasing environmental, social, and economic crises, we as humanity must leave the path of business as usual and learn new ways to know, think, and act which may enable us to build a more sustainable future for all. In their role as facilitators, teachers in general are considered one, if not the most important, factor for successful learning. The implementation of education for sustainable development (ESD) across all education systems and preparing students to act as future change agents and lead the societal transformation towards sustainability also largely depends on competent and committed teachers. Correspondingly, the focus of political agendas and scientific research increasingly shifts to the effective education of educators. The different competence models that are currently being discussed in the international discourse around teacher education for sustainable development (TESD) suggest various sets of intended learning outcomes (ILOs). Yet, they usually share the assumption that teachers require ESD-related knowledge, pedagogical skills, and motivation to successfully implement ESD at the school level. In accordance with the concept of ESD-specific professional action competence (Bertschy et al., 2013), educational offers in ESD for pre-service teachers should also develop their content knowledge (CK), pedagogical content knowledge (PCK) as well as a positive attitude towards ESD. However, in the sense of a comprehensive construct, this concept has not yet been operationalized or measured. Furthermore, there is still a lack of deeper understanding as to how to best design individual courses as teaching and learning environments in TESD in order to support competence development in student teachers. Based on a dual case study, this cumulative dissertation investigates how individual ESD courses, as part of the teacher education programs at Leuphana University in Lüneburg/ Germany and Arizona State University (ASU) in Tempe/USA, actually foster students’ ESD-specific professional action competence. Furthermore, this work sheds light on the link between learning processes and outcomes, to reveal which factors actually affect the achievement of ILOs and competence development. The findings of this study indicate that both courses under investigation eventually live up to their role and increased student teachers’ competence and commitment to implement ESD in their future careers; yet, mainly due to their different thematic foci, to varying degrees. Additionally, the four Cs (personal, professional, social, and structural connections) were revealed as significant factors that support students’ learning and should be considered when planning and designing course offerings in TESD, with the goal of developing students’ knowledge, skills, and attitudes.

Artificial sweeteners: Studies of their environmental fate, drinking water relevance, use as anthropogenic markers, and ozonation products (2012)

Scheurer, Marco

The world wide population growth and the increasing water scarcity endanger more and more the human society. Water saving measures alone will not be sufficient to solve all associated problems. Therefore, people in arid countries might come back to any kind of water available. In this context the way people regard wastewater must change in terms that it has to be recognized as a water resource. The reuse of wastewater, treated and untreated, for irrigation purposes in agriculture is already established in some semi-arid and arid countries. Countries with absolute water scarcity like Israel might not only be forced to reduce their water consumption, but even to transfer reused water to other sectors. Concerns of authorities and the general public about potential health risks are completely understandable. The health risks of wastewater are mainly originating from pathogens which are negatively correlated with its treatment. Therefore, the quality of a wastewater effluent derived from mechanical-biological treatment can be further improved by additional treatment steps like soil aquifer treatment (SAT). This process is adopted at the Israeli Shafdan facility in the south of Tel Aviv. Conventionally treated wastewater is applied on surface basins from where it percolates into the coastal plain aquifer which supplies approximately one quarter of Israel ́s drinking water. After a certain residence time in the subsurface the water is recovered by wells surrounding the recharge area. Although the pumping regime creates a hydraulic barrier to the pristine groundwater, concerns exist that a contamination of the surrounding drinking water wells could occur. So far, little is known about the removal of organic trace pollutants during the SAT process in general and for the Shafdan site in particular. Consequently, the need arose to study the purification power of the SAT process in terms of the removal of organic trace pollutants. For this purpose reliable wastewater tracers are essential to be able to differentiate between degradation and sorption processes on the one hand and dilution with pristine groundwater on the other hand. Based on their chemical properties, their worldwide usage in a variety of foodstuffs and beverages, and first data about the fate and occurrence of sucralose, artificial sweeteners came into the focus as promising tracer candidates. Thus, in the present work an analytical method for the simultaneous determination of seven commonly used artificial sweeteners in different water matrices, like surface water and wastewater, was developed (see chapter 2). The method is based on the solid phase extraction (SPE) of the analytes by a styrene-divinylbenzene (SDB) copolymer material, and the analysis by liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass-spectrometry (LC-ESI- MS/MS). The sensitivity in negative ionization mode was considerably enhanced by postcolumn addition of the alkaline modifier tris(hydroxymethyl) aminomethane. In potable water, except for aspartame and neohesperidine dihydrochalchone, absolute recoveries >75 % were obtained for all analytes under investigation, but were considerably reduced due to matrix effects in treated wastewater. The widespread distribution of the artificial sweeteners acesulfame, saccharin, cyclamate, and sucralose in the aquatic environment was proven. Concentrations in two German wastewater treatment plant (WWTP) influents ranged up to 190 μg/L for cyclamate, several tens of μg/L for acesulfame and saccharin, and about 1 μg/L for sucralose. For saccharin and cyclamate removal rates >90 % during wastewater treatment were observed, whereas acesulfame and sucralose turned out to be very persistent. As a result of high influent concentrations and low removal rates in WWTPs, acesulfame was the dominant sweetener in German surface waters with concentrations up to 2.7 μg/L. The detection of acesulfame and sucralose in recovery wells in the Shafdan SAT site in Israel in the μg/L range was a promising sign for their possible use as anthropogenic markers. As acesulfame and sucralose showed a pronounced stability in WWTPs and were detected in recovery wells of the SAT site in Israel it became worthwhile to assess their tracer suitability compared to other organic trace pollutants suggested as anthropogenic markers in the past (see chapter 3). Therefore, the prediction power of the two sweeteners was evaluated in comparison with the antiepileptic drug carbamazepine (CBZ), the X-ray contrast medium diatrizoic acid (DTA) and two benzotriazoles (1H-benzotriazole (BTZ) and its 4-methyl analogue (4TTri)). The concentrations of these compounds and their ratios were tracked from WWTPs with different treatment technologies, to recipient waters and further to river bank filtration (RBF) wells. Additionally, acesulfame and sucralose were compared with CBZ during advanced wastewater treatment by SAT in Israel. Only the persistent compounds acesulfame, sucralose, and CBZ showed stable ratios when comparing influent and effluent concentrations of four German WWTPs with conventional wastewater treatment. However, by the additional application of powdered activated carbon in a fifth WWTP CBZ, BTZ, and 4-TTri were selectively removed resulting in a pronounced shift of the concentration ratios towards the nearly unaffected sweeteners. Results of a seven months monitoring program along the rivers Rhine and Main showed an excellent correlation between CBZ and acesulfame concentrations (r2 = 0.94), and still good values when correlating the concentrations with both benzotriazoles (r2 = 0.66 - 0.82). In RBF wells acesulfame and CBZ were again the compounds with the best concentration correlation (r2 = 0.85).

Assessing climate change impacts on wind energy financing (2019)

Remke, Thomas

Wind energy is expected to become the largest source of electricity generation in Europe’s future energy mix with offshore wind energy in particular being considered as an essential component for secure and sustainable energy supply. As a consequence, future electricity generation will be exposed to an increasing degree to weather and climate. With planning and operational lifetimes of wind energy infrastructure reaching climate time scales, adaptation to changing climate conditions is of relevance to support secure and sustainable energy supply. Premise for success of wind energy projects is the ability to service financial obligations over the project lifetime. Though, revenues(viaelectricity generation) are exposed to changing climate conditions affecting the wind resource, operating conditions or hazardous events interfering with the wind energy infrastructure. For the first time, a procedure is presented to assess such climate change impacts specifically for wind energy financing. At first, a generalised financing chain for wind energy is prepared to(qualitatively) trace the exposure of individual cost elements to physical climate change. In this regard, the revenue through wind power production is identified as the essential component within wind energy financing being exposed to changing climate conditions. This implies the wind resource to be of crucial interest for an assessment of climate change impacts on the financing of wind energy. Therefore, secondly, a novel high-resolution experimental modelling framework with the non-hydrostatic extension of the regional climate model REMO is set up to generate physically consistent climate and climate change information of the wind resource across wind turbine operating altitudes. With this setup, enhanced simulated intra-annual and inter-annual variability across the lower planetary boundary layer is achieved, being beneficial for wind energy applications, compared to state-of-the-art regional climate model configurations. In addition, surrogate climate change experiments with this setup disclose vertical wind speed changes in the lower planetary boundary layer to be indirectly affected by temperature changes through thermodynamically-induced atmospheric stability alterations. Moreover, air density changes are identified to occasionally exceed the net impact of wind energy density changes originating from changes in wind speed. This supports the consideration of air density information (in addition to wind speed) for wind energy yiel assumptions. Thirdly, the generated climate and climate change information of the wind resource are transferred to a simplified but fully-fledged financial model to assess the financial risk of wind energy project financing with respect to changing climate conditions. Sensitivity experiments for an imaginary offshore wind farm located in the German Bight reveal the long-term profitability of wind energy project financing not to be substantially affected by changing wind resource conditions, but incidents with insufficient servicing of financial obligations experience changes exceeding -10% to 14%. The integration of wind energy-specific climate and climate change information into existing financial risk assessment procedures would illustrate a valuable contribution to enable climate change adaptation for wind energy. In particular information about intra-annual and inter-annual variability change of the wind resource originating from changing climate conditions permit the quantification of additional financial risk associated to debt repayment obligations and, subsequently, enable the development of suitable preventive economic measures. Though, additional efforts in combination with future technical development are necessary to provide essential additional information about the bandwidth of climate change and uncertainties associated to such sector-specific climate and climate change information.

Assessing the risks of climate change on electricity grid infrastructure (2019)

Stankoweit, Marius

In response to the challenges of the energy transition, the German electricity network is subjected to a process of substantial transformation. Considering the long latency periods and lifetimes of electricity grid infrastructure projects, it is more cost-efficient to combine this need for transformation with the need to adapt the grid to future climate conditions. This study proposes the spatially varying risk of electricity grid outages as a guiding principle to determine optimal levels of security of electricity supply. Therefore, not only projections of future changes in the likelihood of impacts on the grid infrastructure were analyzed, but also the monetary consequences of an interruption. Since the windthrow of trees was identified a major source for atmospherically induced grid outages, a windthrow index was developed, to regionally assess the climatic conditions for windthrow. Further, a concept referred to as Value of Lost Grid was proposed to quantify the impacts related to interruptions of the distribution grid. In combination, the two approaches enabled to identify grid entities, which are of comparably high economic value and subjected to a comparably high likelihood of windthrow under future climate conditions. These are primarily located in the mid-range mountain areas of North-Rhine Westphalia, Baden-Württemberg and Bavaria. In comparison to other areas of less risk, the higher risk in these areas should be reflected in comparably more resilient network structures, such as buried lines instead of overheadlines, or more comprehensive efforts to prevent grid interruptions, such as structural reinforcements of pylons or improved vegetation management along the power lines. In addition, the outcomes provide the basis for a selection of regions which should be subjected to a more regionally focused analysis inquiring spatial differences (with respect to the identified coincidence of high windthrow likelihoods and high economic importance of the grid) among individual power lines or sections of a distribution network.

Beyond panaceas : assessing the implementation and performance of participatory, multi-level governance in european water resource management (2016)

Jager, Nicolas W.

Water is an essential natural resource, yet we are experiencing a global water crisis. This crisis is first and foremost a crisis of governance rather than of actual physical resources. Capacities of single, unitary states are severely challenged by the complex, multi-scalar, and dynamic structure of contemporary problems in water resource management. New modes of governance stress the potential of public participation and scalar restructuring for effective and legitimate environmental decision-making. However, a lack evidence on the actual implementation and instrumental value of novel governance modes stands in stark contrast to the strong beliefs and assumptions that often see these being propagated as ´panaceas´ or ´universal remedies´. With this doctoral dissertation I aim to contribute to a deeper understanding of the implementation and performance of public participation and scalar restructuring in environmental governance, and particularly to engage in systematic research into the contextual factors that shape the performance of such governance innovations. Based on the conceptual approaches of participatory, multi-level governance and scale, I advance a conceptual framework specifying mechanisms and important contextual factors describing the potential of participation and rescaling to impact on the efficacy of environmental decision-making. Applying this framework, I employ a mixed-methods approach combining qualitative, quantitative, set-theoretic, and review methods, with the aim of maximising the validity of results. Drawing on the institutional frame of the European Water Framework Directive (WFD), I first assess the extent and conditions under which participation and rescaling are actually implemented in the European water resource management regime. Subsequent analyses examine whether these governance shifts, where implemented, actually lead to environmentally effective and legitimate political decisions, and foster social outcomes. Results indicate that actual changes in governance structures remain modest, whereas previous institutional structures and experiences prove rather durable. Hence, despite recent shifts distributing authority towards alternative actors and scales, the state has persisted in its role as central authority in the European water resource management regime. To the extent that they were implemented, public participation and rescaling were generally positively related with the environmental effectiveness and legitimacy of political outcomes. The analysis provides a context-sensitive understanding, by unravelling the supposedly linear relationship between governance inputs and outputs to develop a more nuanced picture of the governance process rather as a composition of multiple, interdependent causal mechanisms that, depending on their actual configuration, lead to various outcomes. In this way, particularly the tension between legitimacy and effectiveness of political outcomes is disentangled, with both being seen as the result of distinct but interrelated properties of the governance system and its contextual circumstances. The thesis furthermore provides insights of practical and policy relevance, highlighting the need and potential to take a context-sensitive perspective in policy design and decision-making. The framework paper and the Ph.D. thesis thus together enhance academic understanding of environmental governance and its potential contributions to sustainability transitions.

Challenges and opportunities of organic and regional food supply in community catering (2020)

Schwardmann, Annika

The currently widespread agricultural practices have been increasingly criticised in recent years. They are especially criticised for being unsustainable on an ecological, economic and social level (compare Kalfagianni & Skordili, 2019). Recent developments in the global food system lead to a lack of transparency and unethical practices with negative impacts on human health and the environment from the consumer’s perspective (Wellner & Theuvsen, 2017, p. 235) and to pressure of modernisation and intensification processes from the producer’s perspective. This results in fear for farmers’ existences (Boddenberg et al., 2017, p. 126) and leads to an increased vulnerability of the current food system (Kalfagianni & Skordili, 2019, pp. 3–4). It endangers long-term reliable food provisions and therefore calls for a change of supply and production practices.

Charakterisierung und Anwendungsbereiche von Summenparametern in der Abwasseruntersuchung (2016)

Wischer, Ronny

In der Wasser- und Abwasseruntersuchung hat der Summenparameter eine heraus-ragende Bedeutung. Sowohl in der gesetzlichen Überwachung als auch der Bemes-sung von Abwasserbehandlungsanlagen werden Belastungen vielfach über die Zu-sammenfassung von Einzelstoffen in Stoffgruppen ausgedrückt. Stoffgruppen lassen sich mit Hilfe von Summenparametern zuverlässig und im Vergleich zu Einzelstoffen mit geringerem Aufwand bestimmen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Verfahrens-grundlagen der Summenparameter und ihre Verwendung in der Wasser- und Abwas-seruntersuchung erläutert. Ein bedeutender wie auch umstrittener Summenparameter ist der AOX - Adsorbier-bare organisch gebundene Halogene (AOX). Bedeutend ist er deshalb, weil er ein ord-nungs- und abgaberechtlich relevanter Abwasserparameter ist. Umstritten ist er unter anderem, weil er ursprünglich für andere Zwecke als die Abwasseruntersuchung ent-wickelt wurde. Seinerzeit war der AOX ein Überwachungsparameter für Trinkwasser. Als Abwasserparameter dient er zur Erfassung einer im Abwasser unerwünschten Stoffgruppe, der besorgnisauslösende Eigenschaften wie Persistenz, Bioakkumulier-barkeit und Toxizität (PBT-Eigenschaften) zugeschrieben wird. Im zweiten Teil der Ar-beit wurden exemplarisch am Parameter AOX die Zusammenhänge zwischen Stoff-parametern und besorgnisauslösenden Eigenschaften bzw. Wirkungen der ausge-wählten parameterausmachenden Substanzen untersucht. Die Untersuchungsergeb-nisse wurden vor allem in Zusammenhang mit der Ermittlung und Verankerung von Mindestanforderungen für das Einleiten von Abwasser bewertet.

Der Beitrag kleiner landwirtschaftlicher Betriebe zur nachhaltigen Entwicklung ländlicher Räume : eine Untersuchung in ausgewählten Regionen Polens (2019)

Szumelda, Anna Urszula

Polen weist insbesondere im Süden und Osten des Landes, aber auch in seinen anderen Landesteilen, eine kleinteilige Agrarstruktur auf. Eine solche kleinteilige Agrarstruktur ist in den Augen der polnischen Agrarpolitik ein unerwünschtes Phänomen. Entsprechend misst sie der Veränderung der kleinteiligen Agrarstruktur Polens zu größeren Einheiten hin eine hohe Priorität bei. Vor dem Hintergrund vielfältiger sozial-ökologischer Krisenphänomene, die oftmals mit einer intensiven, industriellen und großskaligen Landwirtschaft verbunden sind, stellt sich jedoch die Frage, ob solche Bestrebungen im Hinblick auf Nachhaltigkeit, der sich die polnische Agrarpolitik und die Politik für die Entwicklung ländlicher Räume ebenfalls verpflichtet, zielführend sind. Um dieser Frage nachzugehen, wurde für die vorliegende Dissertation in zwei landwirtschaftlich besonders kleinteilig strukturierten Regionen Polens (Wojewodschaft Lubelskie und Wojewodschaft Podkarpackie) eine empirische Studie unter Betreiberinnen und Betreibern von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben durchgeführt. Ziel der Studie war es zu untersuchen, welche Lebenswirklichkeiten und Wirtschaftsweisen sich in kleinen landwirtschaftlichen Betrieben finden und ob diese Lebenswirklichkeiten und Wirtschaftsweisen den vielfältigen landwirtschaftsbezogenen sozial-ökologischen Krisenphänomenen entgegenwirken können. Den theoretischen Hintergrund der Arbeit bilden die Nachhaltigkeitsdebatte, das Konzept der gesellschaftlichen Naturverhältnisse der Sozialen Ökologie sowie wachstumskritische Positionen (insbesondere die Ansätze von Suffizienz und Subsistenz). Die Ergebnisse der empirischen Studie zeigen, dass die Lebenswirklichkeiten und Wirtschaftsweisen von Betreiberinnen und Betreibern von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben sehr vielfältig sind. Die befragten Landwirtinnen und Landwirte verfolgen in ihren Betrieben unterschiedliche ökonomische Modelle - einige von ihnen sind ökonomisch erfolgreiche Landwirtinnen und Landwirte im Vollerwerb, andere haben sich bewusst für Nebenerwerbslandwirtschaft entschieden, und noch andere schließlich betreiben Landwirtschaft aus einer ökonomischen Notwendigkeit und einem Mangel an Alternativen heraus. Doch trotz der unterschiedlichen ökonomischen Modelle, die die befragten Landwirtinnen und Landwirten in ihren Betrieben verfolgen, liegen ihrem Handeln gleichermaßen der Wunsch nach Existenzsicherung und der Wunsch nach Autonomie als wesentliche Motivation zugrunde. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der empirischen Studie einige der Herausforderungen für Betreiberinnen und Betreiber von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben auf, die aus den gegenwärtigen institutionellen und politisch-wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft resultieren. Ebenso zeigen die Ergebnisse, dass die Wirtschaftsweisen, die in den untersuchten kleinen Betrieben vorgefunden wurden, nur bedingt zu einer nachhaltigen Entwicklung ländlicher Räume beitragen können. Die Ergebnisse der empirischen Studie zeigen insbesondere die Dringlichkeit auf, die gegenwärtigen politisch-wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft zu ändern und naturerhaltende Wirtschaftsweisen auch finanziell attraktiv zu machen, wenn diese einen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung ländlicher Räume leisten sollen.

Design methods for collaborative knowledge production in inter- and transdisciplinary research (2022)

Peukert, Daniela

The way humans have shaped the world so far has led to various fundamental and complex problems that we are currently facing: climate change, biodiversity loss, pandemics. Transdisciplinary sustainability research addresses such complex problems by including a great variety of perspectives, forms of knowing and bodies of knowledge, including non-scientific ones, in the research process. Design, understood in an expanded sense as a creator of transformative processes, also turns to these ‘wicked problems’. Based on their common concern, it is promising to bring both fields of research together productively. Therefore, this dissertation seeks to better understand how design methods facilitate collaborative knowledge production and integration in inter- and transdisciplinary sustainability research. Through five independent papers, this dissertation contributes to addressing the research question on four levels – conceptual-epistemological, empirical, methodological and practical. By exploring the linkages between design research and inter- and transdisciplinary research, a conceptual basis for the targeted use of design methods in collaborative processes of inter- and transdisciplinary research is laid and their spectrum of methods is expanded. This is followed by the development of a transformative epistemology in and for problem-oriented, collaborative forms of research, such as transdisciplinary sustainability research, called problematic designing. Based on a deeper understanding of integration and collaborative knowledge production, as well as its accompanying challenges, empirical research into applying design prototyping as a method in and for situations of collaborative research was conducted. To this end, the findings provide a fundamental basis for the facilitation of inter- and transdisciplinary research processes when dealing with complex problems. With its inherent openness and iterative approach in addressing the unknowns of complex phenomena, design prototyping contributes to the required form of imagination that enables to anticipate possible futures. Furthermore, by including visual-haptic modes of expression, design prototyping reduces the dominance of language and text in scientific negotiation processes and does justice to the diversity of cognitive modes. Finally, the empirical findings of this dissertation emphasise the importance of the visual-haptic dimension for collaborative knowledge production and the communication of knowledge, and provide insights into the visual structuring of human thought processes. The results on material metaphors, collaborative prototyping and material-metaphorical imagery contribute decisively to the basic knowledge of the epistemological quality of design and the importance of the visual and haptic for thought processes in general. The extension and adaptation of existing analysis methods in this dissertation add to the further development of analysis of visual-haptic data. The results are once again reflected in the synthesis of this framework paper as cross-cutting issues. With developing design prototyping as a design-based intervention and its integration into the epistemological perspective of problematic designing for inter- and transdisciplinary sustainability research, this dissertation makes an important contribution to addressing complex future-related problems and to creating change towards sustainability.

Designing knowledge-action networks for supporting energy focused sociotechnical change in illiberal democracies : interfacing science, policy and transformation processes towards sustainability in Andean Countries (2019)

Noboa Campana, Eduardo

The energy sector is regarded as one of the decisive subsystems influencing the future of sustainable development. Consequently, there is a need for a comprehensive transformation of energy generation, conversion and use. The importance of building capacities for energy policy development in developing countries is bound up with the need to formulate global strategies to meet the challenges that humanity face, especially to achieve the targets manifested in the Agenda 2030 and Paris Agreement. The aim of this research is to better understand how to empower marginalised key societal actors, co-produce alternative discourses about energy futures and articulate those discourses to influence policy change within a context of illiberal democracies in Latin America. The research concerns the design, function and effectiveness of scientifically grounded participatory process, which has been justified theoretically and tested empirically. The process presupposes theoretical perspectives relating to theory, method and empirical application. The first draws on theories of sustainability transition and transformation, including transition management. The second draws on ideas taken from the knowledge co-production and transdisciplinary sustainability research. The empirical application, concerns the implementation of a Transdisciplinary Transition Management Arena (TTMA) and its effectiveness, measured by potential for the co-production of knowledge and for stimulating collective action. As result of the process, a conceptual model of the energy system, long-term visions and transformation strategies were developed. The TTMA processes demonstrated that cross-sectoral and inter-institutional, combined efforts, can help actors visualize possible, future alternatives for sustainable energy development and how to realize such alternatives. The structures provided were helpful for the emergence and empowerment of new sustainable-energy-transition coalitions in both Ecuador and Peru. Chapter 1 describes the general context in which this scientific project is developed and presents a synthesis of the processes and its main outcomes. The research results are described in detail in the scientific papers presented in chapters 2,3 and 4.

Developing sustainable food forests - key features, success factors, and transdisciplinary partnerships (2022)

Albrecht, Stefanie

The industrial food system is by far the largest greenhouse gas emitting sector. It causes significant damage to terrestrial, aerial and aquatic ecosystems, negative health impacts and an unfair distribution of economic benefits. The call for sustainability transformations is growing, entailing and promoting radical shifts in industrial food systems that lead to new patterns of interactions and balanced social, economic and ecological outcomes. While traditional research has focused on sustainability problems in the food system, it lacks evidence on solutions and desired future states; and more so, on how to practically move from the current to the desired state. Food forests present a promising solution to address multiple sustainability challenges adaptable to local contexts. As biodiverse multi-strata agroforestry systems, they can provide several ecological, socio-cultural and economic services. They sequester carbon, limit soil erosion and regulate the micro-climate; they offer the opportunity for education on healthy diets and ecology, and they produce food and can create livelihood opportunities. However, despite their obvious benefits and a trend in uptake, food forests are still a niche concept rarely known in mainstream culture. To date, research has focused on their ecological and social services; we lack an understanding of food forests as a comprehensive sustainability solution, including their economic dimension, and knowledge on how to develop them. Addressing these gaps, this qualitative research used a solution- and process-oriented methodology guided by transformational sustainability research. In a comparative case study approach, it created an inventory of 209 food forests, followed by interviews and site visits of 14 sites to understand their characteristics and assess their sustainability (Article 1). More indepth, it analyzed the implementation path of seven food forest for success factors, barriers and coping strategies (Article 2). Based on these insights, two experimental case studies were initiated to develop sustainable food forests with practice partners, one based in Phoenix, Arizona, U.S. and one in Lüneburg, Germany. Two studies analyzed the cases’ outputs and processes highlighting success factors and challenges, including the role of a sustainable entrepreneurial ecosystem (Article 3, Phoenix case) and key features of productive partnerships to understand why one case succeeded and the other failed (Article 4). Findings include key features of existing and sustainable food forests as well as success factors on how to develop them; namely acquiring a complementary skill set that includes specialty farming and entrepreneurial know-how, securing sufficient start-up funds and long-term land access as well as overcoming regulatory restrictions. Supporting institutions are especially needed to integrate and professionalize the planning stage and provide know-how on alternative business practices. Key features of productive partnerships include an entrepreneurial attitude, access to support functions, long-term orientation and commitment to food system sustainability. The synthesis provides a detailed, ideal-typical implementation pathway to develop sustainable food forests and relevant supportive actors. This study provides researchers, food entrepreneurs, public officials, and activists with insights on how to develop and advance food forests as a sustainability solution.

Die Bewältigung von Corporate Sustainability-Dilemmata im Rahmen der Umsetzung von Corporate Sustainability-Strategien : eine Delphi-Studie zu Kompetenzen und Rahmenbedingungen zur Dilemmata-Bewältigung (2015)

Juretzek, Saskia

Vor dem Hintergrund der steigenden Relevanz unternehmerischer Nachhaltigkeit beschäftigt sich die Wissenschaft verstärkt mit der Frage, welche Kompetenzen Entscheider benötigen, um Nachhaltigkeitsstrategien in Unternehmen erfolgreich umsetzen zu können. Denn entgegen der weit verbreiteten Meinung, dass bei der Umsetzung von Nachhaltigkeitsstrategien nur Win-win-Situationen auftreten, stoßen Manager bei der Integration ökologischer und sozialer Ziele ins Ziel-System der Unternehmen auf widersprüchliche ökonomische Rationalitäten (zwischen Effizienz und einzelnen/mehreren Dimensionen von Nachhaltigkeit) und inhärente Konflikte nachhaltiger Entwicklung (zwischen den Dimensionen sozial, ökologisch und ökonomisch). In der Folge entstehen vielfältige dilemmatische Entscheidungssituationen. Um Nachhaltigkeit langfristig in Unternehmen etablieren zu können, müssen die Dilemmata wahrgenommen und bewältigt werden. Voraussetzung hierfür sind vielfältige persönliche Kompetenzen bei den Entscheidern. Die vorliegende Arbeit untersucht die auftretenden dilemmatischen Entscheidungssituationen und den Umgang mit diesen. Darüber hinaus bestimmt sie die für die Dilemma-Bewältigung relevanten Kompetenzen sowie die zur Umsetzung von CS-Strategien erforderlichen Rahmenbedingungen im Unternehmen. Im Ergebnis wird ein Framework zu Dilemmata, den notwendigen Kompetenzen und den Rahmenbedingungen erarbeitet. Basierend darauf werden entsprechende Handlungsempfehlungen gegeben. Der erarbeitete CS-Dilemmata-Kompetenz-Atlas stellt praxisrelevantes Wissen für Unternehmen und Berater zur erfolgreicheren Umsetzung von Nachhaltigkeitsstrategien zur Verfügung.

Die Bilder der Anderen erforschen : generative Bildarbeit: Das transformative Potential fotografischer Praxis in Situationen kultureller Differenz (2016)

Brandner, Vera Rosamaria

In der vorliegenden Arbeit geht es um eine Bildpraxis, die an die Fotografie gekoppelt ist. Die Forschungsarbeit von Vera Brandner baut auf der These auf, dass die Fotografie aufgrund ihrer ´Undiszipliniertheit´ speziell in inter- und transdisziplinären sowie interkulturellen Forschungsfeldern dem gemeinsamen Lernen und Forschen dienen kann, da sie für viele Menschen - egal woher sie kommen, welchen lebensweltlichen oder disziplinären Hintergrund sie mitbringen - leicht zugänglich und nutzbar ist. Auf diesen Zusammenhang beruht der methodologische Rahmen Generative Bildarbeit, den Vera Brandner in ihrer Doktorarbeit konzipiert, empirisch erprobt und konsolidiert hat. Verschiedene Aspekte fotografisch-visueller Methoden werden mit postkolonialer, fotokritischer und emanzipatorischer Theorienbildung verschränkt. Konzeptuelle und praktische Basisarbeit für die Entwicklung Generativer Bildarbeit wurde in der Arbeit des Vereins ipsum1 zwischen 2003 und 2010 in Angola, Pakistan, Afghanistan, Israel, Palästina und Österreich geleistet. Es handelt sich dabei um eine Systematisierung der verschiedenen Blickakte, Interaktions- und Reflexionsformen, die im fotografischen Geflecht möglich sind, um diese für das dialogische Arbeiten mit Menschen verschiedener Erkenntniskulturen nutzbar zu machen. Die Fotografie wird als Praxisform in Situationen eingesetzt, in denen die beteiligten Akteur_innen einander aufgrund ihrer unterschiedlichen Herkunft, Sozialisierung und Spezialisierung fremd sind, durch geteilte Problemstellungen jedoch miteinander in Verbindung stehen. Es geht bei Generativer Bildarbeit um ein Arbeiten an den Grenzen des Eigenen und des Anderen, wobei diese Problemstellungen zugänglich, beforschbar und transformierbar gemacht werden. Die Fotografie wird zum Übungs- und Forschungsfeld für das Umgehen mit Kultureller Differenz. In diesem Übungsfeld entwickeln die Teilnehmer_innen Gestaltungs- und Reflexionsformen, um mit bestehenden Widersprüchen und Unsicherheiten ihrem jeweiligen Kontext entsprechend umzugehen.

Die Netzwerkanalyse des ökologischen, ökonomischen, politischen und sozialen Problemraumes der Abwasserentsorgung als Voraussetzung eines mehrdimensionalen Konzeptes der Problemhandhabung. Eine Analyse der Strukturen, Aktivitäten und Verhaltensweisen (1999)

Borchert, Sven

Das Ausrichten der Abwasserentsorgung erfolgt in engen kommunalpolitischen und rechtlich-ökologischen Grenzen. Dabei werden weder die Rahmenbedingungen analysiert oder hinterfragt noch werden anhand akzeptierter Ziele langfristige Konzepte zur Ausgestaltung der Abwasserentsorgung entwickelt. Die Diskussion um die Wahrnehmung von Aufgaben durch die öffentliche Hand oder durch private Träger ist vielmehr durch die Kontroverse zwischen Effizienz und hoheitlicher Aufgabenerfüllung geprägt. Die gegenwärtige Problemhandhabung wird den komplexen Zusammenhängen, die mit der Abwasserentsorgung verbunden sind, nicht gerecht. Die schlechte Finanzsituation der Kommunen sollte genutzt werden, um zu neuen Formen der Aufgabenerfüllung zu gelangen.

Einfluss von Baum- und Landschaftsstrukturen auf xylobionte Käfer an Eichen (Coleoptera) - Habitateignung, Gemeinschaftsstruktur und Diversität (2008)

Buse, Jörn

Entwicklung des Vorlandes unter Überflutungsänderungen aufgrund des Klimawandels :Fallbeispiel Wehninger Werder im Biosphärenreservat Niedersächsische Elbtalaue (2019)

Torres Valdebenito, Emilio

Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung des Vorlandes als Ergebnis der sich ändernden hydraulischen Bedingungen zu untersuchen. Die Untersuchung beschäftigt sich mit der Entwicklung des Vorlandes, da dieses Gebiet stark abhängig von Wasserstandsänderungen ist. Diese werden möglicherweise durch Klimawandel verstärkt und können folglich die zahlreichen Funktionen des Vorlandes beinträchtigen. Diese Problematik erfordert die Durchführung einer Untersuchung, die zunächst die durch die Variationen der Wasserstände betroffenen physikalischen Prozesse im Fluss und in den Flussauen analysiert und anschließend eine Methodologie für die Analyse der zukünftigen Entwicklung des Vorlandes herleitet. Beispielhaft wurde ein Bereich an der unteren Mittelelbe in Niedersachsen, Norddeutschland für die Untersuchung ausgewählt. Zu diesem Zweck befasst sich die Untersuchung im ersten Teil mit der aktuellen Diskussion über den Klimawandel und mit den bestehenden Schwierigkeiten, zu einer belastbaren zukünftigen Prognose des Ausmaßes der klimatischen Veränderungen zu gelangen. Anschließend konzentriert sich die Untersuchung auf die Interaktionen zwischen Abflüssen, Vegetation und Sedimenten, die die Flussmorphodynamik bedingen. In diesem Teil der Untersuchung werden die Konzepte des Equilibriums des Flusses und der Anpassung des Gerinnes erläutert. Diese beschäftigen sich mit der Reaktionskette, die aufgrund des Klimawandels im Fluss und in den Flussauen ausgelöst werden kann. Darauffolgend werden die mathematischen Beziehungen für die Darstellung der physikalischen Prozesse, die bei Veränderungen der Abflüsse, der Vegetation und Sedimentation stattfinden, und die entsprechenden Wechselwirkungen erläutert. Zu ihnen gehören Gleichungen zur Darstellung der Flusswasserbewegung, des Widerstandes, der Sedimentation, der Grundwasserbewegung und der Bodenwasserbewegung. Ein Aspekt, der entlang der gesamten Untersuchung hervorgehoben wird, ist die enge Beziehung zwischen den Fluss- und Flussauenprozessen und der in diesen Zonen bestehenden Vegetation. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der mathematischen Modelle, die eine Analyse des zukünftigen Verhaltens des Vorlandes ermöglichen. Mithilfe dieser Untersuchung werden die Vorteile der eindimensionalen Modellierung für die Prognose der Entwicklung dieses Gebiets deutlich. Hinsichtlich Modellierungen von längeren Zeiträumen, z.B. über 100 Jahre, wie in der vorliegenden Arbeit, liefert die eindimensionale Modellierung schnellere Ergebnisse mit weniger Rechnerleistung. Die Untersuchung im ersten Teil der Dissertation führt zur Erkenntnis, dass sich das Verhalten des Vorlandes aus der Interaktion zwischen Fluss- und Flussauenmorphologie und der Auenvegetation ergibt. Diese Interaktionen bestimmen letztlich die zukünftigen Wasserstände und somit die hydraulischen Bedingungen für diese Zone. Für die Analyse des zukünftigen Verhaltens des Vorlandes unter Einfluss des Klimawandels wird eine Methodologie vorgeschlagen, die als Dynamische Interaktion von Modellen bezeichnet wird. Diese Methodologie prognostiziert die Entwicklung des Vorlandes als Ergebnis der Interaktion zwischen Fluss- und Flussauenmorphologie und der Vegetation. Um diese Prognose durchzuführen, werden drei eindimensionale Modelle verwendet, die eine Darstellung des Verhaltens der Fluss- und Flussauenmorphologie und der Vegetation ermöglichen. Die Fluss- und Flussauenmorphologie wird durch ein eindimensionales Flussmodell und ein eindimensionales Sedimenttransportmodell dargestellt. Für die Bestimmung der Verteilung der Vegetation wird zunächst die Bodenwasserbewegung modelliert. Mit diesen Ergebnissen wird durch den Zusammenhang zwischen Bodenwasserstand, Überflutungstoleranz der Pflanzen und Geländehöhe die Variation der potenziellen Flächen für die Pflanzengesellschaften, ein in dieser Dissertation entwickeltes Konzept, analysiert. Der Einfluss des Klimawandels wird durch die Variation von Abflüssen im Flussmodell, im Sedimenttransport- und Bodenwasserbewegungsmodell, sowie bei der Analyse von Veränderungen der Vegetation, berücksichtigt. Dazu werden die durch regionale Klimamodelle prognostizierten zukünftigen Niederschläge in die Berechnung der zukünftigen Abflüsse durch eine in dieser Dissertation entwickelten Modifikation des stochastischen Modells AutoRegressive-Moving-Average (ARMA) eingeschlossen. Die ausgearbeiteten Entwicklungsprognosen der verschiedenen Modelle werden miteinander verknüpft, um zukünftige Wasserstände und Überflutungen und damit die neuen hydraulischen Bedingungen für das Vorland zu prognostizieren. Im zweiten Teil dieser Dissertation wird die vorgeschlagene Methodologie der Dynamischen Interaktion von Modellen in einem Fallbeispiel angewandt. Dafür wurden zwei Messstationen an der Elbe zwischen Elbe-km 511 und 515 installiert, die auch im Rahmen des Projekts KLIMZUG-NORD verwendet wurden. Diese Messstationen ermöglichten innerhalb von 2 Jahren die Erhebung von mehr als 300.000 Felddaten. Diese Informationen erlauben es, die Entwicklung des Vorlandes (2021-2050) in einer regulierten Flussstrecke der Elbe (Mittelelbe) zu prognostizieren. Dazu werden zunächst die bedeutenden Charakteristika des Untersuchungsgebiets dargestellt und nachfolgend Material und Methoden erläutert, die für die Analyse der Entwicklung des Vorlandes im Untersuchungsgebiet erforderlich sind. Die Flussmorphologie wird für den Zeitraum 2001-2100 modelliert, da eine Tendenz bei möglichen Variationen in einem kurzen Zeitraum nur schwer wahrgenommen werden kann. Die jeweiligen Modelle werden u.a. mithilfe erhobener Felddaten, Daten aus der Literatur, Klimadaten aus den Stationen des Deutschen Wetterdiensts (DWD), projizierten Daten des regionalen Klimamodells REMO, Daten des hydrologischen ATLAS von Deutschland, Abflussdaten des Pegels Neu Darchau (Elbe-km 536,4), Geschiebe-Schwebstoffdaten des Wasser- und Schifffahrtsamts (WSA) und der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), Wassertemperaturdaten der Arbeitsgemeinschaft für die Reinhaltung der Elbe (ARGE-ELBE) und das Digitale Geländemodell (DGM) kalibriert. Die durch das stochastische Modell ARMA/Variation erhaltenen Berechnungen der zukünftigen Abflüsse, die die Prognose der regionalen Klimamodelle berücksichtigen, werden mit den durch die BfG-Modelle erhaltenen Ergebnissen verglichen, um die Problematik der Vielfalt von klimatischen Prognosen anzugehen. Die BfG-Modelle wurden im Rahmen des Projekts Klimaveränderung und Wasserwirtschaft (KLIWAS) entwickelt. Die Anwendung der Methodologie der Dynamischen Interaktion von Modellen auf das Untersuchungsgebiet ermöglicht die Annahme, dass in den nächsten 30 Jahren aufgrund des Klimawandels (Zunahme der Winterniederschläge) ein Anstieg der Wasserstände und Überflutungsrisiken im Vorland dieses Gebiets auftreten wird. Dieser prognostizierte Zustand des Vorlandes basiert hauptsächlich auf Veränderungen der Vegetation, da diese zu neuen Rauigkeitswerten (Manning-Werten) und dadurch zum Anstieg der Wasserstände führen. Schließlich werden in dieser Dissertation die Anwendung und Bedeutung der vorgeschlagenen Methodologie für die Analyse der Entwicklung des Vorlandes anderer Flüsse und Regionen außerhalb Mitteleuropas behandelt.

Entwicklung einer spurenanalytischen Methode zur direkten Bestimmung von Elementspuren in verdünntem Meerwasser mit Hilfe der induktiv gekoppelten Plasma Massenspektrometrie mit integrierter Reaktions-/Kollisionszelle (2003)

Leonhard, Peter

In der vorliegenden Arbeit wurde ein ICP-QMS mit integrierter Reaktions- /Kollisionszelle erfolgreich eingesetzt, um die Elemente Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt, Kupfer, Zink, Arsen, Molybdän, Cadmium, Blei und Uran direkt in verdünntem Meerwasser zu bestimmen. Die Bestimmung von Elementspuren in Meerwasser wurde realisiert, indem alle zur Verfügung stehenden Möglichkeiten zur Minimierung von Interferenzen bei der Bestimmung von Elementen mit ICP-QMS angewendet wurden.

Environmental communication among the media and environmental non-governmental organisations (ENGOs) in Malaysia : a roller coaster ride? (2016)

Bin Mohamad Saleh, Mohamad Saifudin

This study aims to answer four main research questions regarding the roles, strategies, barriers, and representation of the media and environmental nongovernmental organisations (ENGOs) in environmental communication in Malaysia. From a theoretical lens, this study has incorporated the essential concepts of media, ENGOs, and environmental communication from both Western and Asian, particularly Malaysian perspectives as primary points of reference. For the purpose of this study, a total of 13 interviewees from Media A and Media B and 11 interviewees from ENGO A and ENGO B were chosen for the qualitative interview while 2,050 environmental articles were collected as samples from Media A´s and Media B´s newspapers along with ENGO A´s and ENGO B´s newsletters from the period 2012 to 2014 for the quantitative content analysis. Specifically, the findings from interview confirmed that both the Malaysian media and ENGOs have shared quite similar roles in environmental communication, particularly in environmental legitimacy (creating trust, credibility, and relationships with the public), in democracy (acting as a watchdog and mobilising the public sphere), and in constructing public mind about environmental problems. Pictures undoubtedly were one of the most vital tools in social construction, especially for presenting the reality of the environmental problems to the public. This was in harmony with the results of the quantitative content analysis, where more than 60% of pictures were found on environmental articles in media newspapers and ENGOs newsletters. Malaysian media and ENGOs have shared two common strategies in environmental communication, namely campaigning and collaboration with other stakeholders, while the ENGOs have two extra strategies: advocacy and lobbying strategies. Malaysian media and ENGOs also have collaborated with each other and the level of collaboration between them was at the coordination (medium) level. Both social actors especially the media were also relied heavily on their sources for environmental articles and the result of quantitative content analysis showed that the government was the main source for media newspapers, whereas other ENGOs and laypersons were the main sources for ENGOs´ newsletters. There are also colossal barriers faced by both Malaysian media and ENGOs throughout the process of environmental communication and some of the barriers faced by both media and ENGOs include the problem with limited knowledge of the environment, while some other barriers, like media laws and ownership, were only faced by the media; other barriers such as funding problems were specifically faced by the ENGOs. In terms of representation of environmental information, the Malaysian media make more presentations on environmental problems, especially on topics like floods, wildlife and water crises in their newspapers, while ENGOs have given more attention to environmental effort topics such as conservation and sustainable living in their newsletters. Surprisingly, not only the media but also the ENGOs used the same (news) values like timeliness, proximity, and impact as criteria for the selection of environmental issues for their publications. Other factors such as the background of the organisation and the interest of journalists or editors also influence the selection of environmental issues. It is hoped that the proposed theoretical framework of this study can serve as a crucial guideline for the development of environmental communication studies, especially among the media and ENGOs not only in Malaysia but also in other (Southeast) Asian regions that share a similar background.

Environmental issues of software : how to bridge from science to society (2018)

Kern, Eva

Nowadays, our (western-world) society is characterized by digitalization. This is realized by information and communication technologies, consuming a huge amount of energy. The fact that digitalization comes along with a lot of negative effects onto the environment is slightly known in the case of energy consumption by hardware, especially regarding mobile devices, having a limited battery life. However, awareness of environmental issues of software, being the driver of hardware, is mainly missing, even if the research field addressing corresponding issues is growing. Thus, the doctoral thesis at hand addresses the question How to draw (a) developers and (b) usersattention to environmental issues of software? By presenting (a) a calculation method of the carbon footprint of software projects and (b) a concept for an eco-label for software products, evaluated by a user survey, the doctoral thesis provides two strategies how to draw the attention to environmental issues of software. Summarizing, this thesis can act as a basis for further research in bridging from science to society in the context of environmental issues of software. Its findings can be seen as starting points for practical implementations of methods and tools supporting a more environmentally friendly way of developing software and informing about environmental issues of software usage. In order to get the implementation of the research results of the thesis going, it highlights practical implications for diverse groups of stakeholders - researchers, certifiers, public administration and professional purchasers, and environmental associations - that have been identified as being important for the practical implementation of the presented concepts and, thus, represent the target group of the doctoral thesis.

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