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Die empirische Unterrichtsforschung verfolgt das Ziel, Unterricht und die darin stattfindenden Prozesse zu beschreiben und zu beurteilen und deren Einfluss auf den Lernerfolg von Schülern zu analysieren. Auch wenn Videostudien zu den aufwändigeren Verfahren in der empirischen Unterrichtsforschung zählen, werden sie vermehrt eingesetzt, um sich diesen Unterrichtsprozessen anzunähern. Mittels Videografie werden Verhaltensweisen und Prozesse sicht- und messbar, die den Lernerfolg von Schüler maßgeblich beeinflussen können. Die detaillierte, reliable und valide Erfassung von Unterrichtsprozessen ist jedoch an Bedingungen geknüpft, die spezifische Herausforderungen für Videostudien darstellen und im Rahmen dieser Dissertation in drei Teilstudien empirisch untersucht werden. Allen Teilstudien liegen Unterrichtsvideos zugrunde, die mittels eines schülerzentrierten Aufnahmesystems aufgenommen wurden. Bei einem schülerzentrierten Aufnahmesystem werden ergänzend zu der Lehrkraftkamera und der Überblickskamera an jedem Gruppentisch weitere Kameras aufgestellt, um die Handlungen und Interaktionen aller am Unterricht beteiligten Personen im Detail erfassen zu können. In Teilstudie 1 wird ein potenzieller Reaktivitätseffekt bei Schülern als eine zentrale Herausforderung von Videostudien untersucht, der zu Verzerrungen des Datenmaterials aufgrund der Anwesenheit von Kamera(personen) führen kann. Dadurch kann die Validität der Daten einschränkt werden. In Teilstudie 2 wird der Herausforderung des in Videostudien oftmals geringen Beobachtungszeitraums begegnet, indem untersucht wird, wie stabil das verhaltensbezogene Engagement von Schülern im Verlauf einer videografierten Unterrichtsstunde ist bzw. wie lange Schüler in ihrem verhaltensbezogenen Engagement beobachtet werden müssen, um dieses zuverlässig erfassen zu können. In Teilstudie 3 wird der methodische Ansatz der Netzwerkanalyse vorgestellt, durch welchen der Herausforderung bezüglich der Beschreibung und Bewertung komplexer Wirkgefüge im Unterricht begegnet werden kann. Mittels einer Netzwerkanalyse können dynamischen Interaktionsprozesse im Unterricht detailliert und im zeitlichen Verlauf des Unterrichts beschrieben werden. Insgesamt werden im Rahmen dieser kumulativen Dissertation zentrale Herausforderungen der videobasierten Unterrichtsforschung betrachtet und Lösungsansätze zu deren Überwindung vorgeschlagen. Nur wenn diese Herausforderungen berücksichtigt werden bzw. ihnen begegnet wird, kann die empirische Unterrichtsforschung fruchtbare Erkenntnisse liefern, die zum Verstehen von Unterricht beitragen und schlussendlich zu einer Verbesserung der Unterrichtspraxis führen können.
Mittlerweile wird auch im Hinblick auf Kindertageseinrichtungen (Kitas) zunehmend über die Verwendung digitaler Medien diskutiert. Die pädagogischen Fachkräfte stoßen dabei auf neue Herausforderungen. Einerseits geht es um die Nutzung digitaler Medien bei der unmittelbaren Arbeit mit den Kindern, andererseits um die Nutzung digitaler Medien für mittelbare Aufgaben wie die Verwaltung oder beispielsweise die Bildungs- und Entwicklungsdokumentation. Der Einsatz digitaler Medien im Rahmen der Bildungs- und Entwicklungsdokumentation in Kindertageseinrichtungen erfolgt nicht einheitlich. Mittlerweile gibt es auch sogenannte Dokumentations-Apps, mit denen Kindertageseinrichtungen ihre Dokumentation ausschließlich digital durchführen können. Im Rahmen dieser Dissertation geht es im Schwerpunkt um eine Auseinandersetzung mit diesen Dokumentations-Apps für Kindertageseinrichtungen. Nach einer Bestandsaufnahme zum Thema Bildungsdokumentation und Entwicklungsdokumentation in Kindertageseinrichtungen, die durch die erste Teiluntersuchung vorgenommen wurde, werden durch die zweite Teiluntersuchung die Sichtweisen von Kita-Leitungen und Erzieherinnen / Erziehern zum Einsatz von Dokumentations-Apps in Kindertageseinrichtungen betrachtet. Dabei werden die Akzeptanz sowie die tatsächliche Nutzung der Dokumentations-Apps von Seiten der pädagogischen Fachkräfte untersucht. Zudem werden Vor- und Nachteile der Verwendung von Dokumentations-Apps aus Sicht der pädagogischen Fachkräfte herausgearbeitet, wobei diese auf die Qualität der Dokumentation bezogen werden. Mithilfe des Rahmenpapiers werden die im Rahmen der zwei Teiluntersuchungen konzipierten drei Beiträge theoretisch eingebettet und in einen übergeordneten Zusammenhang gebracht. Die Ergebnisse werden abschließend im Hinblick auf die Implementierung und Nutzung von Dokumentations-Apps in Kindertageseinrichtungen diskutiert.
Analysis of User Behavior
(2020)
Online behaviors analysis consists of extracting patterns from server-logs. The works presented here were carried out within the "mBook" project which aimed to develop indicators of the quantity and quality of the learning process of pupils from their usage of an eponymous electronic textbook for History. In this thesis, the research group investigates several models that adopt different points of view on the data. The studied methods are either well established in the field of pattern mining or transferred from other fields of machine learning and data mining. The authors improve the performance of archetypal analysis in large dimensions and apply it to unveil correlations between visibility time of particular objects in the e-textbook and pupils' motivation. They present next two models based on mixtures of Markov chains. The first extracts users' weekly browsing patterns. The second is designed to process essions at a fine resolution, which is sine qua non to reveal the significance of scrolling behaviors. The authors also propose a new paradigm for online behaviors analysis that interprets sessions as trajectories within the page-graph. In this respect, they establish a general framework for the study of similarity measures between spatio-temporal trajectories, for which the study of sessions is a particular case. Finally, they construct two centroid-based clustering methods using neural networks and thus lay the foundations for unsupervised behaviors analysis using neural networks.
Online marketing, especially Paid Search Advertising, has become one of the most important paid media channels for companies to sell their products and services online. Despite being under intensive examination by a number of researchers for several years, this topic still offers interesting opportunities to contribute to the community, particularly because of its large economic impact and practical relevance as well as the detailed and widely unfiltered view of consumer behavior that such marketing offers. To provide answers to some of the important questions from advertisers in this context, the author present four papers in his thesis, in which he extends previous works on optimization topics such as click and conversion prediction. He applies and extends methods from other fields of research to specific problems in Paid Search. After a short introduction, the dissertation starts with a paper in which the authors illustrates a new method that helps advertisers to predict conversion probabilities in Paid Search using sparse keyword-level data. They address one of the central problems in Paid search advertising, which is optimizing own investments in this channel by placing bids in keyword auctions. In many cases, evaluations and decisions are made with extremely sparse data, although anecdotal evidence suggests that online marketing is a typical "Big Data" topic. In the developed algorithm presented in this paper, the authors use information such as the average time that users spend on the advertiser's website and bounce rates for every given keyword. This previously unused data set is shared between all keywords and used as prior knowledge in the proposed model. A modified version of this algorithm is now the core prediction engine in a productive Paid Search Bid Optimization System that calculates and places millions of bids every day for some of the most recognized retailers and service providers in the German market. Next, the author illustrates the development of a non-reactive experimental method for A/B testing of Paid Search Advertising activities. In that paper, the authors provide an answer to the question of whether and under what circumstances it makes economic sense for brand owners to pay for Paid Search ads for their own brand keywords in Google AdWords auctions. Finally, the author presents two consecutive papers with the same theoretical foundation in which he applies Bayesian methods to evaluate the impact of specific text features in Paid Search Advertisements.
Das Promotionsprojekt, das in das Forschungsprojekt Nawi-In (Naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv gestalten – Kompetenzentwicklung von Lehramtsstudierenden für und mit der Praxis) eingebettet ist, fokussiert die Entwicklung von Analysekompetenzen Masterstudierender der Sekundarstufe I mit naturwissenschaftlichem Fach, inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht zu identifizieren und zu analysieren. Hierfür analysierten die Masterstudierenden (N=5) sowohl eigenen videografierten als auch fremden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht im Rahmen eines dreisemestrigen Projektseminars. Die Begleitforschung, die im ersten und zweiten Semester des Projektseminars stattfand, untersuchte die Entwicklung der Merkmalsausprägungen der Selbstwirksamkeit, Einstellungen und des selbsteingeschätzten fachdidaktischen Wissens (PCK) in Bezug zu inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht. Der Kern der Forschung ist die Entwicklung eines Modells, um die video-stimulierten Reflexionen zum eigenen (pre und post) und fremden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht (pre, re und post), die audiografiert und transkribiert wurden, auszuwerten und so eine Entwicklung der Analysekompetenzen über die verschiedenen Erhebungszeitpunkte hinweg feststellen und abbilden zu können. Das Analytical Competency Model (ACM) ist ein Kategoriensystem, das aus verschiedenen Forschungen zu Professionalisierung, Expertiseforschung über Lehrpersonen und professioneller Unterrichtswahrnehmung besteht. Validiert wurde das ACM durch das Erstellen eines Expertenratings. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Entwicklung der Analysekompetenzen in der Studierendenstichprobe. Es wurden über den Erhebungszeitraum hinweg mehr Momente als inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht identifiziert und die identifizierten Momente in übergeordnete Konzepte zu inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht eingeordnet.
Angststörungen gehören im Kindes- und Jugendalter zu den häufigsten psychischen Störungen. Sie führen zu mittel- und langfristigen psychosozialen individuellen und gesellschaftlichen Beeinträchtigungen und Belastungen, sind entwicklungspsychopathologisch verbunden mit Defiziten in der Emotionsregulation, zeigen eine hohe Komorbidität mit anderen psychischen Störungen wie insbesondere mit depressiven Störungen und weisen zudem eine hohe Rezidiv- und Persistenzneigung sowie eine niedrige Remissionswahrscheinlichkeit auf. Auf dieser Grundlage kommt der Prävention von Angststörungen bei Kindern und Jugendlichen eine besondere Bedeutung zu. Aufgrund eines konstatierten Forschungsdefizits im Zusammenhang mit universeller Angstprävention im Kindes- und Jugendalter ist im Kontext dieser Dissertation das Trainingsprogramm "Super Skills for Life" von Essau & Ollendick evaluiert worden. Dabei ging es insbesondere um die Überprüfung eines Treatment-Effektes. Das "Super Skills for Life"-Programm ist ein CBT-geführtes Modell, das neben Exposition auch Methoden der Entspannungstherapie und des sozialen Kompetenztrainings impliziert. Als Resilienzaufbauprogramm zeichnet es sich besonders durch die Anwendung der Videofeedbackmethode aus. Im Kontext der schulbasierten Evaluation wurde eine zweifaktorielle Varianzanalyse mit Messwiederholung (Follow-Up-Messung nach sechs Monaten) unter Einbezug von Kovariaten (Bildung, Klassenstufe und Familienstand) und zusätzlich unter Berücksichtigung von Post hoc-Tests (Geschlecht) durchgeführt. Innerhalb der Stichprobe von Grundschulkindern nahmen an der Interventionsgruppe n=77 und an der Kontrollgruppe n=87 Probanden teil. Im Ergebnis konnten in der Zusammenfassung im Wesentlichen keine ausreichenden signifikanten Effekte des Programms hervorgebracht werden. Somit konnte kein Treatment-Effekt belegt werden. Abschließend für diese Dissertation wurden Limitationen dieser empirischen Untersuchung wie bspw. die fehlende Randomisierung, der geringe Stichprobenumfang und der einschränkende Regionalitätsbezug diskutiert.
Gewohnt, in der Entwicklung und Durchführung von Projekten in der politischen Erwachsenenbildung zuerst nach möglichen eigenen Zugängen der TeilnehmerInnen zum Thema nachzudenken, lag der Zugang zum Thema Wasser über den Aspekt der individuellen Nutzung im Haushalt nahe. Alle möglichen Aktivitäten im Haushalt, wie Waschen, Reinigen, Kochen usw. haben unmittelbar mit Wasser zu tun. Wasser war von je her konstituierendes und prägendes Element gleichermaßen für versorgungswirtschaftliche Aktivitäten. Trotzdem ist Wasser heute im haushälterischen Bereich kaum noch sichtbar. Seine Erscheinung beschränkt sich auf das Heraussprudeln oder fließen aus dem Wasserhahn und dem Ablaufen und Verschwinden im Ausguss. Wasser ist selbstverständlich; es wird geliefert und es wird auch wieder beseitigt und entsorgt. Der Haushalt ist nur ein kleiner Ausschnitt einer riesigen Durchflussmaschinerie. Doch die Haushalte sind die Orte, an denen Wasser unmittelbar und existentiell notwendig gebraucht wird. Fragen der Vermittlung umweltbezogenen Wissens oder Methoden zur Wahrnehmung von Umweltproblemen sind jedoch nicht der Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit. Sie waren vielmehr die Impulse für den Forschungskontext. Dieser verortet sich schließlich im weiten Feld des Verhältnisses von Technik und Umwelt, in der Art und Weise, wie Versorgungs- und Entsorgungstechnik je eingepasst sind in das Spannungsfeld von naturräumlichen Gegebenheiten und anthropogenen Nutzungsformen von Wasser. Dass Umwelthandeln sich dabei in realen wirtschafts- und wissenschaftspolitischen Kontexten bewegt und ein Mensch-Natur-Verhältnis beschreibt, das sich oftmals in Form einer krisenhaften und krisenbestimmten Wahrnehmung von Natur und natürlichen Prozessen wandelt und immer wieder neu gestaltet, verdeutlicht sich ganz aktuell und in drastischer Weise in den erneut aufgebrochenen kontroversen Debatten zu nachhaltigen und insbesondere vorsorgenden Formen der Flussbewirtschaftung und des Fliessgewässerausbaus.
In seinem ersten Kinofilm "Abschied von gestern" erzählt Alexander Kluge 1966 den Fall "Anita G.". Ausgehend von diesem Film stellt sich die Frage nach den Rechtsverhältnissen in Kluges Geschichten: vom Sachverhalt zum Fall, vom Gesetz zur Erzählung, von der Ermittlung, die dem Urteil schließlich widersteht. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch die universitäre "Vorgeschichte" des Autors und Filmemachers. Mit dem Jura-Studium in Marburg und Frankfurt schreibt sich Kluge 1950 in die universitären Abläufe ein, denen er als Referendar institutionell folgt: im Amtsgericht Wiesbaden und im Oberlandesgericht Frankfurt, in der Jugendstrafanstalt, im Landgericht und der Kammer für Handelssachen. An diesen Stationen begegnet er Vorfällen und Prozessen, die seinen filmischen und literarischen Arbeiten voran gehen. Denn Kluges Figuren stehen vor dem Gesetz und folgen eher einer Poetik des Falls als seiner Auflösung.
Die Arbeit analysiert den Einfluss von Arbeitsmarktregimen auf das Sparverhalten privater Haushalte in Deutschland und Großbritannien aus einer vergleichenden Perspektive. Im Zentrum steht dabei die Frage, ob das Sparvermögen abhängig beschäftigter Personen durch ihre Angst vor Arbeitslosigkeit beeinflusst wird. Die Untersuchung widmet sich dem Einfluss von Institutionen auf individuelles Verhalten in unterschiedlichen nationalen Kontexten: geringere Dynamik des deutschen Arbeitsmarktes – operationalisiert über die durchschnittliche Verweildauer in Arbeitslosigkeit – und entsprechend höhere individuelle Angst vor Arbeitslosigkeit tragen demnach zur Erklärung bei, warum die aggregierten Sparquoten privater Haushalte in kontinental-europäischen deutlich höher sind als in angelsächsischen Wohlfahrtsstaaten. Die theoretische Fundierung auf der Mikroebene liefert ein Buffer-Stock Saving-Modell, wonach sich Individuen gegen Einkommensvolatilität durch das Anhäufen von Sparvermögen absichern (Vorsichtssparen). Anhand von Panel-Daten abhängig beschäftigter Personen in Deutschland (SOEP) und Großbritannien (BHPS) ergibt sich unter Kontrolle für Konsumpräferenzen und weitere Einflussfaktoren in Deutschland bei Einverdiener-Haushalten ein Vorsichtsmotiv, das durchschnittlich einem Drittel des liquiden Vermögens entspricht, wohingegen sich kein vergleichbarer Effekt in Großbritannien zweigt.
Der Einfluss der Bewirtschaftung auf die Artenvielfalt und Artenzusammensetzung epiphytischer Moose und Flechten in Buchenwäldern Nordost-Deutschlands wurde analysiert. Die Untersuchungen erfolgten in einem unbewirtschafteten und einem benachbarten bewirtschafteten Waldgebiet in jeweils 45 Untersuchungsflächen à 400 m2. In den Untersuchungsflächen wurden die Stetigkeit der Epiphyten an jeweils 2–4 zufällig ausgewählten Trägerbäumen (100 Bäume je Waldtyp) sowie sieben Umweltvariablen aufgenommen. Im Naturwald war die Gesamtartenzahl sowie die mittlere Artendichte der Flechten bezogen auf die Mantelfläche höher als im Wirtschaftswald. Die Regressionsanalysen und die DCA wiesen den Brusthöhendurchmesser (BHD) als den für die Artenvielfalt und Artenzusammensetzung bedeutsamsten Faktor aus. Der BHD korrelierte positiv mit der Anzahl an Wuchsanomalien und der Rindenrauigkeit der Trägerbäume und ist deshalb ein guter Indikator für die Habitatqualität. Weiterhin zeigten die Lichtverhältnisse einen signifikanten Einfluss auf die Artenzusammensetzung in beiden Waldtypen sowie auf die Artenvielfalt im Wirtschaftswald. Insbesondere schattentolerante und austrocknungsempfindliche Arten können durch die plötzliche Lichtstellung und Veränderung des Mikroklimas infolge von forstlichen Eingriffen geschädigt werden. Die Arten mit deutlich höherer Stetigkeit im Naturwald sowie die meisten seltenen Arten gelten als stenök, da sie die schattigen und luftfeuchten Bedingungen eines geschlossenen Waldinnenklimas benötigen und überwiegend an alten, starken Bäumen siedeln. Zur Erhaltung der Artenvielfalt epiphytischer Moose und Flechten, sollten daher im Rahmen forstlichen Managements starke Bäume über den Zieldurchmesser hinaus erhalten werden. Weiterhin ist eine einzelstammweise Nutzung anzustreben, um Schwankungen im Mikroklima zu minimieren.
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).
Das ubiquitäre Vorkommen von Arzneimittelrückständen ist eng mit möglichen Risiken für Mensch und Umwelt verbunden. Das übergeordnete Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Weiterentwicklung methodischer Ansätze für die Identifizierung prioritärer Arzneimittelrückstände vor dem Hintergrund bestehender Wissens- und Regulierungslücken. Unter diesem Gesichtspunkt wurden drei aktuelle Problemfelder aus dem Themenkomplex "Arzneimittel in der Umwelt " ausgewählt und anhand konkreter Fallbeispiele betrachtet. Tierarzneimittel werden häufig mit der Ausbringung von Wirtschaftsdünger in landwirtschaftlich genutzte Böden eingetragen. Gegenstand der ersten Publikation ist die Frage, inwiefern Anwendungsschemata aus der Nutztierhaltung für die retrospektive Identifizierung prioritärer Tierarzneimittelrückstände genutzt werden können. Hierzu wurde eine spezielle Herangehensweise entwickelt und am Beispiel von Antibiotika erprobt. Die durchgeführte Eintragsabschätzung ermöglichte erstmalig eine umfassende Einschätzung der potenziellen Antibiotikabelastung in Wirtschaftsdünger und landwirtschaftlich genutzten Böden im nordwestdeutschen Raum. Die Ergebnisse deuten auf erhebliche Umwelteinträge hin, die eine Neubewertung bestehender Wirkstoffzulassungen notwendig erscheinen lassen. In der zweiten Publikation wurden am Beispiel einer Mischung aus 18 Arzneistoffen verschiedene Bewertungsansätze verfolgt, um das Risiko einer kombinierten antimikrobiellen Wirkung genauer zu charakterisieren und prioritäre Mischungsbestandteile zu identifizieren. Das Risiko einer antimikrobiellen Wirkung wurde sowohl durch eine experimentelle Prüfung der Mischung als auch durch einen komponentenbasierten Berechnungsansatz bestätigt. Der komponentenbasierte Ansatz verdeutlichte zudem die besondere Relevanz der in der Mischung enthaltenen Fluorchinolon-Antibiotika. Die notwendige Grundlage für eine belastbare Abschätzung von Kombinationseffekten sind jedoch harmonisierte Einzelstoffdaten, die bisher nicht im benötigten Umfang zur Verfügung stehen. Deshalb sollte speziell für Antibiotika eine systematische Prüfung der Wirkung auf Umweltmikroorganismen durchgeführt werden. Arzneistoffe können entlang ihres Lebenszyklus verschiedene biotische und abiotische Transformationsprozesse durchlaufen, die oft zur Bildung von unvollständig charakterisierten Transformationsprodukten (TPs) führen. Die Publikationen 3-7 leisten einen allgemeinen Beitrag zur Einschätzung des möglichen Gefahrenpotenzials von pharmazeutischen TPs im Wasserkreislauf und generieren neue methodische Erkenntnisse vor dem Hintergrund einer vorausschauenden Identifizierung von prioritären Abbauprodukten. Die durchgeführten Fallstudien bestätigten, dass photochemische Transformationsprozesse nicht nur zur Abschwächung bereits vorhandener, sondern im Gegenteil auch zur Entstehung gänzlich neuer Gefahrenpotenziale beitragen können. Es ist somit stark in Frage zu stellen, ob die alleinige Fokussierung auf bekannte Aktivitäten der Muttersubstanz für eine sichere Bewertung von TPs ausreicht.
Wind energy is expected to become the largest source of electricity generation in Europe's future energy mix. 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.
Organizational culture is widely acknowledged to be a driver of organizational effectiveness. However, existing empirical research tends to focus on investigating the links between individual, isolated culture dimensions and effectiveness outcomes. This approach is at odds with the theoretical roots of organizational culture and does not do justice to the complex reality that most organizations face. This issue is addressed by this dissertation, which is comprised of four studies. Study 1 investigated the psychometric quality and cultural equivalence of three culture measures in a German context, based on a sample of 172 employees in a bank. The results suggested that the German versions of the Denison Organizational Culture Survey and the Organizational Culture Profile performed satisfactorily, while results regarding the GLOBE survey fell short of expectations. Study 2 reviewed the literature on the link between culture and effectiveness with a focus on studies that treat organizational culture as a holistic phenomenon. The review yielded four kinds of holistic approaches (aggregation-based, agreement-based, moderation- or mediation-based, and configuration-based). Study 3 investigated how a change in organizational culture induced by an M&A project impacts employee commitment. Based on a sample of 180 employees in a German organization, the findings suggest that individuals perceive cultural change differently, that cultural stability is positively related to employee commitment, and that group-level leader-member exchange and individual self-efficacy moderate this relationship. Study 4 introduced a new theoretical perspective (set theory) and a novel methodology (fuzzy set qualitative comparative analysis) to the field of organizational culture. Across two samples (1170 employees in a financial service provider and 998 employees in fashion retailer), results indicated that culture dimensions do not operate in isolation, but jointly work together in achieving different effectiveness outcomes.
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.
This doctoral thesis deals with the topic of organizational misconduct and covers the three salient research streams in this area by addressing its performance outcomes, antecedents, and preventive measures. Specifically, it is concerned with the question of how different forms of misconduct are reflected in the stock performance of related organizations, thereby, covering the three pillars of corporate sustainability environmental, social, and governance (ESG). Furthermore, it aims to conceptualize how individual cognitive biases may lead to misconduct, therefore, potentially representing an antecedent and how existing management control systems can be enhanced to effectively address specific forms of misconduct, respectively. To these ends, the author first reviews the research stream of stock price reactions to environmental pollution events in terms of the underlying research samples, methodological specifications, and theoretical underpinnings. Based on the findings of the systematic literature review (SLR), he performs three stock-based event studies of the Volkswagen diesel emissions scandal (Dieselgate), workplace sexual harassment (#MeToo accusations), and the 2003 blackout in the US to cover the three ESG dimensions, respectively. In line with the SLR, his event studies reveal substantial stock losses to firms involved in misconduct that are eventually even accompanied by a spillover effect to uninvolved bystanders. Then, the author reviews the extant literature conceptually to develop a framework outlining how moral licensing as an individual cognitive bias might lead to a self-attribution of corporate sustainability, a consecutive accumulation of moral credit, and a later exchange of this credit by engaging in misconduct afterward. Finally, he assesses existing workplace sexual harassment management controls, such as awareness training and grievance procedures critically in another conceptual analysis. Based on the shortcomings stemming from management controls' focus on compliance and negligence of moral duties, he introduces five specific nudges firms should consider to enhance their existing management controls and eventually prevent occurrences of workplace sexual harassment. Based on the six distinct articles within this doctoral thesis, the author outlines its limitations and point at directions for future research. These mainly address providing further evidence on the long-term performance effects of organizational misconduct, enriching our knowledge on further cognitive biases eventually leading to misconduct, and conceptualizing nudging beyond the use-case of workplace sexual harassment.
This thesis aims to contribute to a better understanding of the actual implementation of transdisciplinary research in sustainability science. Following three aims, this work likes to (1) contribute to the measurability of transdisciplinary research processes as well as their societal and academic outputs and impacts, to (2) demarcate transdisciplinary research from other modes of research in sustainability science and to (3) identify and examine the determinants that shape the contribution of transdisciplinary research to societal action for sustainable development and to scientific knowledge production. To serve these aims a mixed methods approach is applied that combines strong quantitative elements with in-depth qualitative analyses that integrate the perspectives of practitioners. This thesis provides a broad set of indicators to describe and assess transdisciplinary research that translate theoretical concepts form transdisciplinarity theory into observable variables. The indicators offer a holistic perspective on transdisciplinary research by representing research mode characteristics, societal as well as scientific outcomes of research projects and their specific context. To theoretically demarcate transdisciplinary research from other forms of research, a narrative literature review first elaborates the differences between "normal science", political use of scientific knowledge and transdisciplinarity in their underlying logics of problem definition, knowledge production and research utilization. Subsequently, these concepts were compared with perspectives and expectations of practitioners in the forest sector on integrative research settings. Moreover, a cluster analysis of data from 59 research projects identified five research modes that empirically demarcate ideal-typical transdisciplinary research from other research modes within sustainability science: (1) purely academic research, (2) practice consultation, (3) selective practitioner involvement, (4) ideal-typical transdisciplinary research and (5) practice-oriented research. Based on this finding, transdisciplinary research can be characterized as an intensive, but balanced involvement of practitioners. It incorporates not only the needs and goals of the practitioners but also their norms and values. Ideal-typical transdisciplinary research goes beyond mere consultatory research approaches and must be distinguished from what is conceptualized as applied research. Regression analysis of 81 research projects and statistical group comparisons of the five research mode clusters show that societal and academic outputs and impacts vary with specific project characteristics and combinations of project characteristics defined as research modes. The findings indicate that more interactive research modes reach more societal impacts. In particular, the involvement of practitioners in early project phases and the targeted dissemination of the research results positively affect societal impacts. This finding also aligns with practitioner expectations on integrative research and research utilization, provided by qualitative analysis. Moreover, the quantitative results show that scientific outputs and impacts decrease with the intensity of interactions, indicating a trade-off between societal and scientific outcomes and impacts. Overall, the empirical results of this thesis support the claimed effectiveness of transdisciplinary research in providing societally relevant, applicable knowledge and encourage further funding of transdisciplinary research by funding agencies.
Assessment of forest functionality and the effectiveness of forest management and certification
(2021)
Forest ecosystems are complex systems that develop inherent structures and processes relevant for their functioning and the provisioning of ecosystem services that contribute to human wellbeing. With increasing climate change impacts, especially regulating ecosystem services such as microclimate regulation are ever more relevant to maintain forest functions and services. A key question is how forest management supports or undermines the ecosystems’ capacity to maintain those functions and services. The main objective of this thesis is the development of a concept to assess the functionality of forests and to evaluate the effectiveness of forest ecosystem management including certification. An ecosystem-based and participatory methodology, named ECOSEFFECT, was developed. The method comprises a theoretical and an empirical plausibility analysis. It was applied to the Russian National FSC Standard in the Arkhangelsk Region of the Russian Federation - where boreal forests are exploited to meet Europe's demand for timber. In addition, the influence of forestry interventions on temperature regulation in Scots pine and European beech forests in Germany was assessed during two extreme hot and dry years in 2018 and 2019. Microclimate regulation is a suitable proxy for forest functionality and can be applied easily to evaluate the effectiveness of forest management in safeguarding regulating forest functions relevant under climate change. Thus, the assessment of forest microclimate regulation serves as convenient tool to illustrate forest functionality. In the boreal and temperate forests studied in the frame of this thesis, timber harvesting reduced the capacity to self-regulate forests’ microclimate and thus impair a crucial part of ecosystem functionality. Changes in structural forest characteristics influenced by forest management and silviculture significantly affect microclimatic conditions and therefore forest ecosystems' vulnerability to climate change. Canopy coverage and the number of cut trees were most relevant for cooling maximum summer temperature in pine and beech forests in northern Germany. The Russian FSC standard has the potential to improve forest management and ecological outcomes, but there are shortcomings in the precision of targeting actual problems and ecological commitment. It is theoretically plausible that FSC prevents logging in high conservation value forests and intact forest landscapes, reduces the size and number of clearcuts, and prevents hydrological changes in the landscape. However, the standard was not sufficiently explicit and compulsory to generate a strong and positive influence on the identified problems and their drivers. Moreover, spatial data revealed, that the typical regular clearcut patterns of conventional timber harvesting continue to progress into the FSC-certified boreal forests, also if declared as "Intact Forest Landscape". This results in the need to verify the assumptions and postulates on the ground as it remains unclear and questionable if functions and services of boreal forests are maintained when FSC-certified clearcutting continues.The analysis of satellite-based data on tree cover loss showed that clearcutting causes secondary dieback in the surrounding of the cleared area. FSC-certification does not prevent the various negative impacts of clearcutting and thus fails to safeguard ecosystem functions. The postulated success in reducing identified environmental threats and stresses, e. g. through a smaller size of clearcuts, could not be verified on site. The empirical assessment does not support the hypothesis of effective improvements in the ecosystem. In practice, FSC-certification did not contribute to change clearcutting practices sufficiently to effectively improve the ecological performance. Sustainability standards that are unable to translate principles into effective outcomes fail in meeting the intended objectives of safeguarding ecosystem functioning. Clearcuts that carry sustainability labels are ecologically problematic and ineffective for the intended purpose of ecological sustainability.The overexploitation of provisioning services, i.e. timber extraction, diminishes the ecosystems' capacity to maintain other services of global significance. It also impairs ecosystem functions relevant to cope with and adapt to other stresses and disturbances that are rapidly increasing under climate change.
Ziel der Linkingstudie ist, die Ergebnisse aus dem Mathematiktest für die 5. Jahrgangsstufe des "Nationalen Bildungspanels" (NEPS) in die Kompetenzstufenmodelle der "Trends in International Mathematics and Science Study" (TIMSS) und der nationalen Ländervergleichsstudie einzuordnen. Voraussetzung hierfür ist u.a. eine hohe Ähnlichkeit der Studien bezüglich der Rahmenkonzeptionen. Die in der Äquivalenzstudie gefundenen Übereinstimmungen bilden die Grundlage für die Verlinkung der Skalen mittels Equipercentile Linking. Die Ergebnisse zeigen, dass Schlussfolgerungen für die Gesamtpopulation stabil eingeschätzt werden, auf individuellem Niveau jedoch vermeiden werden sollten.