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Derived categories of coherent sheaves on rational homogeneous manifolds
(2005)
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Christian Böhning
- Abstract. One way to reformulate the celebrated theorem of Beilinson is that $(\mathcal{O}(-n),\dots , \mathcal{O})$ and $(\Omega^n(n), \dots , \Omega^1 (1), \mathcal{O})$ are strong complete exceptional sequences in $D^b(Coh\,\mathbb{P}^n)$, the bounded derived category of coherent sheaves on $\mathbb{P}^n$. In a series of papers M. M. Kapranov generalized this result to flag manifolds of type $A_n$ and quadrics. In another direction, Y. Kawamata has recently proven existence of complete exceptional sequences on toric varieties. Starting point of the present work is a conjecture of F. Catanese which says that on every rational homogeneous manifold $X=G/P$, where $G$ is a connected complex semisimple Lie group and $P\subset G$ a parabolic subgroup, there should exist a complete strong exceptional poset and a bijection of the elements of the poset with the Schubert varieties in $X$ such that the partial order on the poset is the order induced by the Bruhat-Chevalley order. An answer to this question would also be of interest with regard to a conjecture of B. Dubrovin which has its source in considerations concerning a hypothetical mirror partner of a projective variety $Y$: There is a complete exceptional sequence in $D^b(Coh\, Y)$ if and only if the quantum cohomology of $Y$ is generically semisimple (the complete form of the conjecture also makes a prediction about the Gram matrix of such a collection). A proof of this conjecture would also support M. Kontsevich's homological mirror conjecture, one of the most important open problems in applications of complex geometry to physics today. The goal of this work will be to provide further evidence for F. Catanese's conjecture, to clarify some aspects of it and to supply new techniques. In section 2 it is shown among other things that the length of every complete exceptional sequence on $X$ must be the number of Schubert varieties in $X$ and that one can find a complete exceptional sequence on the product of two varieties once one knows such sequences on the single factors, both of which follow from known methods developed by Rudakov, Gorodentsev, Bondal et al. Thus one reduces the problem to the case $X=G/P$ with $G$ simple. Furthermore it is shown that the conjecture holds true for the sequences given by Kapranov for Grassmannians and quadrics. One computes the matrix of the bilinear form on the Grothendieck $K$-group $K_{\circ}(X)$ given by the Euler characteristic with respect to the basis formed by the classes of structure sheaves of Schubert varieties in $X$; this matrix is conjugate to the Gram matrix of a complete exceptional sequence. Section 3 contains a proof of theorem 3.2.7 which gives complete exceptional sequences on quadric bundles over base manifolds on which such sequences are known. This enlarges substantially the class of varieties (in particular rational homogeneous manifolds) on which those sequences are known to exist. In the remainder of section 3 we consider varieties of isotropic flags in a symplectic resp. orthogonal vector space. By a theorem due to Orlov (thm. 3.1.5) one reduces the problem of finding complete exceptional sequences on them to the case of isotropic Grassmannians. For these, theorem 3.3.3 gives generators of the derived category which are homogeneous vector bundles; in special cases those can be used to construct complete exceptional collections. In subsection 3.4 it is shown how one can extend the preceding method to the orthogonal case with the help of theorem 3.2.7. In particular we prove theorem 3.4.1 which gives a generating set for the derived category of coherent sheaves on the Grassmannian of isotropic 3-planes in a 7-dimensional orthogonal vector space. Section 4 is dedicated to providing the geometric motivation of Catanese's conjecture and it contains an alternative approach to the construction of complete exceptional sequences on rational homogeneous manifolds which is based on a theorem of M. Brion (thm. 4.1.1) and cellular resolutions of monomial ideals a la Bayer/Sturmfels. We give a new proof of the theorem of Beilinson on $\mathbb{P}^n$ in order to show that this approach might work in general. We also prove theorem 4.2.5 which gives a concrete description of certain functors that have to be investigated in this approach.
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From an Anthropology of Astonishment to a Critique of Anthropology´s Common Sense: An Exploration of the Notion of Local Vitality in Africa
(2005)
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Peter Probst
Gerd Spittler
- This paper "From an Anthropology of Astonishment to a Critique of Anthropology´s Common Sense: An Exploration of the Notion of Local Vitality in Africa. In: Bayreuth African Studies Online, No. 1 (March 2005)" is the introduction to the volume "Between Resistance and Expansion. Explorations of Local Vitality in Africa" edited by Peter Probst and Gerd Spittler (Berlin, Hamburg, Münster: LIT, 2004). The volume grew from an international symposium on "Local Vitality and the Globalization of the Local" convened by the Humanities Collaborative Research Center "Local Action in Africa in the Context of Global Influences" (SFB/FK 560) at Bayreuth University in May 2002. The paper and the attached table of contents may stimulate interest in casting a look at the entire volume. Be it the vitality of African art, African popular culture or African religious ideas – invoking the notion of vitality has become a common practice in Africanist discourses. Most often, the reason for this is to emphasize the unexpected and astonishing strength of certain cultural fields of Africa. But what is really meant with the notion of local vitality beyond its metaphorical and mainly rhetorical usage, beyond the seemingly unforeseen and unexpected? The authors locate the answer to this question in a hidden, though powerful paradox. Celebrating local vitality thus means to celebrate the falsification of one of anthropology’s most cherished assumptions. When we ask about local vitality, we are asking about the vitality of weak units in the face of structurally different and more powerful ones. At the same time however, the invocation of vitality points to the problematic of such a perspective and the way how anthropology is constantly seeking to call this assumption into question. It is argued to acknowledge this paradox and move beyond established scenarios of subjugation and subjection by a critical investigation of the variations of local agency in the context of debates on identity and self-assertion, locality and appropriation, and rivalry and resistance.
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Synthesis and characterization of bifunctional materials for electro-optical applications
(2005)
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Katja Peter
- This thesis is dealing basically with synthesis of organic materials for electro-optical applications and interfacial modifications in such applications. It is structured into two major sections each of which presenting a new concept of bifunctional materials: I. Bifunctional Ru(II) dyes carrying hole transport units II. Fully functionalized AB-diblock copolymers I. Bifunctional Ru(II) dyes carrying hole transport units for interface modification in solid-state dye-sensitized nc-Titaniumdioxide solar cells The main concern in this part of this work was the improvement of the Titaniumdioxide/ dye / hole conductor interfaces in solid-state dye-sensitized Titaniumdioxide solar cells. Therefore novel concepts of bifunctional materials carrying light absorbing Ru(II) dye centre as well as hole transport triphenylamine moieties were developed for the following reasons: • Improvement of wetting between polar Ru(II) dye layer and the non-polar spiro-hole conductor. • Spatial separation of excited dye cation centre (HOMO) away from the Titaniumdioxide surface. • Retardation of recombination of holes in the dye molecule with electrons in Titaniumdioxide. In order to reach these goals, novel bipyridine ligands carrying hole transport units (bpy-TPA 6 and bpy-TPD 11) with bipyridine centre for coordination of a transition metal atom have been prepared. In a metallation step a Ru(II) dye was created which carries holetransport moieties as antenna groups. The new, bifunctional materials have been characterized and their potential for application in electro-optical devices have been investigated. II. Fully functionalized AB-diblock copolymers carrying hole transport and NLO-dye blocks Another synthetic approach of this thesis was to explore the suitability of the polymerization technique ATRP for the synthesis of fully functionalized AB-diblock copolymers for photorefractive applications. For this purpose, 4-bromostyrene was polymerized via ATRP using alpha-chloromethylpropionate as initiator and CuCl / PMDETA as catalytic system yielding poly(4-bromostyrene) macroinitiators (19 a – e). The control of this polymerization reaction was verified by GC analysis before the macroinitiators had been used to initiate the polymerization of HEMA-TBDMS which was applied as monomer for the second block. By this method, AB-diblock copolymers have been prepared consisting of a poly(4-bromostyrene) block and a poly(HEMA-TBDMS) block (21). Polymeranalogous reaction yielded the desired fully functionalized block copolymers carrying hole transport and NLO-dye block.
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Zellteilungsregulation meristematischer Wurzelzellen (Tabak BY-2) durch Phytohormone und Zucker
(2005)
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Katja Hartig
- Die Phytohormone Cytokinin und Auxin sind essentiell für die Zellteilungsaktivität in meristematischen Geweben. Trotz ihrer zentralen Bedeutung im pflanzlichen Zellzyklus, ist über deren Bedeutung und Wirksamkeit auf molekularer Ebene bisher nur wenig bekannt. Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass mit Hilfe hormoneller Signale die Zellteilungsaktivität der Meristeme an die physiologischen Gegebenheiten der gesamten Pflanze angepasst wird, und auf diese Weise der Verbrauch an Zucker, die sogenannte Sinkstärke des Meristems definiert wird. Besonders bedeutsam ist deshalb der "cross-talk" der hormonellen Signale mit den metabolischen Signalen. Da diese Signalverknüpfung bisher kaum Ziel wissenschaftlicher Untersuchungen war, sollte diese Arbeit zur Aufklärung betragen. Die Untersuchungen wurden mit einer Tabak Zellkultur (BY-2) durchgeführt, die als Modell eines Wurzelmeristems dienen sollte. Ein Vorteil dieser Zellkultur ist die Möglichkeit, den Zellzyklus der Zellen durch auswaschbare Hemmstoffe synchronisieren zu können. Diese Synchronisierung eröffnet die Möglichkeit, die Effekte von Cytokininen, Auxinen und Zucker auf den Ablauf des Zellzyklus mittels Durchflusscytometrie untersuchen zu können, in dem Qualität und Quantität dieser Faktoren variiert wurde. Parallel dazu wurde die Expression von Zellzyklus-Kontrollgenen mittels semiquantitativer RT-PCR analysiert und entsprechend responsive Gene identifiziert. Ergänzt wurden die Untersuchen der Regulation des Zellzyklus durch längerfristige Beobachtungen der Entwicklung der Zellzahl, des Frischgewichtes und des Volumens der Zellen. Zur Charakterisierung der Signalentstehung, wurden die extrazellulären und intrazellulären Konzentrationen der die Zellteilung steuernden Faktoren gemessen.
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Mechanismen molekularer Erkennung: Charakterisierung der molekularen Details der Wechselwirkungen des herpesviralen Tip-Proteins mit SH3-Domänen
(2005)
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Finn Bauer
- Die Wechselwirkungen des Tip-Proteins aus Herpesvirus saimiri mit der T-Zell-spezifischen Kinase Lck sind entscheidend für die Aktivierung der Kinaseaktivität und nehmen somit eine zentrale Rolle bei der T-Zell-Transformation ein. Bis heute war es weder durch Röntgenkristallografie, noch durch NMR-Spektroskopie möglich, eine hochaufgelöste Struktur des LckSH3-Tip-Komplexes zu erhalten. Eine Möglichkeit dieses Probleme zu lösen, ist die Verwendung von stärker bindenden Interaktionspartnern, die sich oft besser für strukturelle Studien eignen. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit sowohl der Komplex von Tip mit LynSH3 charakterisiert, als auch eine Punktmutante (P17G) der LckSH3 entworfen, die eine höhere Affinität zu Tip aufweist. Die Strukturinformationen, die aus der Charakterisierung dieser Systeme erhalten werden konnten, sollten als Basis für eine zuverlässige Modellierung des LckSH3-Tip-Komplexes dienen. Analysen ergaben, dass die im Vergleich zur LckSH3 erhöhten Ligandenaffinitäten von LynSH3 und LckSH3_P17G auf unterschiedlichen Mechanismen basiert. Die im Vergleich zur wildtyp LckSH3 um nahezu eine Zehnerpotenz stärkere Bindung von LckSH3_P17G konnte durch schnellen Mischmethoden zumindest teilweise auf eine schnellere Komplexbildung zurückgeführt werden. Eine detaillierte Erklärung dieses Unterschieds auf struktureller Ebene konnte durch Moleküldynamiksimulationen des Wildtyps und der Mutante der LckSH3 erhalten werden. So korreliert die schnellere Komplexbildung der Mutante gut mit einer stärkeren Population der 'bindungsaktiven' Konformation während des Simulationszeitraums. Dabei zeichnet sich LckSH3_P17G nicht nur durch eine erhöhte konformationelle Abtastrate der 'bindungsaktiven' Konformation aufgrund gesteigerter RT-Schleifenflexibilität aus, sondern zeigt eine Zunahme der Gesamtflexibilität der SH3-Domäne im ps-s-Bereich auf. Weiterhin konnten durch die Analyse der thermischen Entfaltung mittels CD-Spektroskopie und MD-Simulationen eine globale Destabilisierung und ein veränderter Entfaltungsweg für die P17G-Mutante der LckSH3 gezeigt werden. Der LynSH3-Tip-Komplex konnte in hoher Auflösung mittels NMR-Spektroskopie bestimmt werden. Analysen der Komplexstruktur ergaben, dass nicht nur die Prolinhelix, sondern auch zusätzliche COOH-terminal flankierende Reste des Liganden an der Bindung beteiligt sind. Eine besondere Rolle nimmt dabei L186 ein. Es bindet in eine hydrophobe Tasche aus H41, W44 und F57 auf der Oberfläche der LynSH3. Ausgehend von der LynSH3-Tip-Komplexstruktur konnte unter der Einbeziehung NMR-spektroskopischer Daten der LckSH3-Tip-Wechselwirkungen ein molekulares Modell des LckSH3-Tip-Komplexes erstellt werden. Obwohl die Bindung von L186 in die hydrophobe Tasche auf der Oberfläche für beide SH3-Domänen experimentell nachgewiesen werden konnte, zeigten Fluoreszenztitrationsexperimente mit einem verkürzten Tip-Peptid, dass L186 aus Tip nur im Komplex mit LynSH3 einen signifikanten Einfluss auf die Affinität hat. Weitere Untersuchungen ergaben, dass L186 bei Bindung in die hydrophobe Tasche der LynSH3 nahezu vollständig von H41 bedeckt wird. Das Serin an strukturell ähnlicher Position in LckSH3 bedeckt hingegen nur einen kleinen Teil von L186. Die zusätzlichen Wechselwirkungen senken die Geschwindigkeitskonstante der Dissoziation des Komplexes, was in guter Übereinstimmung mit dem unterschiedlichen Austauschverhalten auf der NMR-Zeitskala steht. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit neben der Aufklärung der molekularen Grundlagen der Wechselwirkungen der LckSH3 mit dem herpesviralen Tip-Protein gezeigt werden, dass Affinität auch bei sehr nahe verwandten Proteinen auf unterschiedliche Weise erzielt werden kann. Weiterhin unterstreichen die Ergebnisse dieser Arbeit die Notwendigkeit der gleichzeitigen Charakterisierung der Struktur und Dynamik makromolekularer Interaktionen. Erst dieses kann zu einem detaillierteren Verständnis der Mechanismen molekularer Erkennung und darauf aufbauend zukünftig zu verlässlicheren Vorhersagen von molekularen Interaktionen führen.
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Rechnergestützte Identifikation von Böden
(2005)
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Christoph Albrecht
- Das in Deutschland verwendete Ordnungssystem zur Beschreibung der Pedosphäre ist die Deutsche Bodensystematik (DBS). Damit können die Morphologie und die Entstehung der Böden sehr gut erklärt werden. Bei der praktischen Anwendung, also der Einordnung von Böden in das bestehende System, kommt es jedoch zu Problemen. Sie zeigen sich vor allem darin, dass es verschiedene Interpretationsmöglichkeiten der Profilmorphologie gibt. Die fehlende Objektivität und Reproduzierbarkeit der bodensystematischen Angabe führt dazu, dass das inhaltliche Potenzial dieser Information bei weiterführenden Anwendungen (zum Beispiel Ableitung von Pedotransferfunktionen) nicht ausgeschöpft werden kann. Die wesentliche Ursache dafür ist eine funktionelle Überladung der DBS. Sie soll gleichermaßen die Ansprüche der wissenschaftlichen und der praktischen Bodenkunde erfüllen (umfassende Beschreibung der Böden und ihrer Beziehungen sowie schnelle und eindeutige Bodenansprache), obwohl sie nur für jeweils einen Zweck optimiert werden kann. Dieser Konflikt, zu dessen Erklärung die Ordnungssysteme Systematik und Klassifikation unterschieden werden, wird zusammen mit Lösungsmöglichkeiten in der Arbeit ausführlich dargestellt. Bei der Bodenidentifizierung (Einordnung von Böden in ein Ordnungssystem) müssen die kategoriebildenden Merkmale messbar sein. Das ist bei bodensystematischen Angaben nur selten möglich, weil bodenbildende Prozesse kaum messbar sind. Deshalb bleiben Identifizierungen mit der DBS oft hypothetisch. Zur Lösung des Identifikationsproblems müssen entweder die Pedogenesen exakt quantifiziert werden (Beweis der Systematik) oder eine einfache Klassifikation entwickelt werden. Die erste Strategie erfordert umfangreiche Forschungsarbeiten, so dass kurzfristig nur mit einer Klassifikation zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können. Dazu werden drei Ansätze untersucht: 1. Bei der Entwicklung von Bestimmungsschlüsseln für Bodenhorizonte und Bodensubtypen soll geprüft werden, ob sich die Definitionen der DBS strukturieren lassen. 2. Mit einer fuzzy Cluster-/Diskriminanzanalyse werden die vorhandenen Bodendaten statistisch analysiert. 3. Das unscharfe regelbasierte System zur Horizontidentifikation erlaubt die automatisierte Verarbeitung von messbaren Grenzwerten und verbal vorliegendem Expertenwissen. Die verschiedenen Methoden werden anhand der Kriterien Datenbedarf, Definitionstreue, Ergebnisqualität, Robustheit und Anwendungsmöglichkeit vergleichen. Dabei wird deutlich, dass der statistische Ansatz aus methodischen und praktischen Gründen nicht zur Automatisierung der Identifikation geeignet ist. Die Bestimmungsschlüssel sind einfach und sehr definitionstreu, jedoch lässt sich deren Anwendung nicht automatisieren. Es zeigt sich, dass der regelbasierte Ansatz das beste Verfahren für die rechnergestützte Bodenidentifizierung ist. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt gibt es noch Verbesserungspotenziale, aber die breiten Anwendungsmöglichkeiten, die Stabilität und die Robustheit des Verfahrens ermöglichen einen adäquaten Umgang mit den gegenwärtig verfügbaren pedologischen Informationen.
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Holozäne Landschaftsentwicklung im Einzugsgebiet des Río Yavi (Jujuy / Argentinien)
(2005)
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Julio José Kulemeyer
- Im Einzugsgebiet des Río Yavi auf der trockenen Nordpuna in Nordwest-Argentinien (Höhenlagen um 3500m ü.M.), belegen paläoökologische Indikatoren, vor allem fluviale Akkumulationsterrassen und Dünen, Zeitabschnitte unterschiedlicher morphodynamischer und klimatischer Bedingungen im Holozän, die von den heutigen z.T. deutlich abweichen. Im Zentrum dieser Arbeit steht die sedimentologische Untersuchung der fluvialen Talfüllungen. Sie stellen Ablagerungen bzw. paläoökologische Archive mit zeitlicher Kontinuität über weite Strecken des Holozäns dar und konnten durch eine, für Trockengebiete große Anzahl von 14C-Altersbestimmungen (38 Probendatierungen) und darüberhinaus mit Hilfe archäologischer und historischer Funde korreliert und chronologisch eingeordnet werden. Die Talsedimente bestehen überwiegend aus mächtigen Feinsedimentablagerungen mit Vegetationsresten und einem hohen C-Gehalt. Sie zeigen, daß der Talboden zur Akkumulationszeit ein feuchter Vegetationsstandort mit einer dichten Pflanzendecke war. Die Mehrheit der Talsedimente leitet sich aus dem Material der Dünen und Flugsanddecken der Punahochfläche der Umgebung ab. Das wird interpretiert als Hinweis auf eine äolisch geprägte Morphodynamik außerhalb der Täler. Ein ganzjährig geringer Abfluss (geringe Transportkraft der Fließgewässer) mit permanenter bzw. überwiegender Akkumulationstendenz charakterisiert dagegen die Gerinne. Akkumulation dominierte während eines Großteils des Holozäns in den Tälern des Río Yavi, wobei die mächtige Terrasse I gebildet wurde. Darauf folgte eine Erosionsphase mit zwei kurzen Ablagerungsepisoden (Terrassen II und III). Insgesamt lassen sich im Río Yavi Einzugsgebiet drei größere Phasen der holozänen Landschaftsentwicklung unterscheiden: Phase I, Frühholozän (10.500 - 8300 yr B.P.): In dieser Phase begann unter feuchteren Klimabedingungen als heute die Akkumulation der Sedimente der Terrasse I, die durch basale fluviale Schotter aber auch lokal durch humose Sedimente vertreten sind. Zu dieser Zeit und unter diesen Umweltbedingungen besiedelten nomadische Jäger- und Sammler-Gruppen die Region, belegt durch die archäologische Ausgrabung „La Cueva de Yavi“. Phase II, Mittelholozän (8300 - 2000/1500 yr B.P.): Diese Phase ist durch trockene bis sehr trockene Bedingungen, mit Vorherrschaft der äolischen Morphodynamik und einem mehr oder weniger perennierenden aber reduzierten Gerinneabfluß charakterisiert. In den Täler werden feinkörnige fluviale Sedimente abgelagert, wobei die Sedimentationsrate mit der Zeit abnimmt. Phase II läßt sich in drei Zeitabschnitte unterteilen. Der erste Abschnitt (IIa, 8300 - 6100 yr B.P.) ist durch aride klimatische Bedingungen charakterisiert mit der niedrigsten Abflußintensität des Holozäns und einer großen Sedimentationsrate. Dieser Abschnitt entspricht dem „Silencio arqueológico“, d.h. dem Zeitintervall, in dem aufgrund der schlechten Umweltbedingungen Spuren des Menschen fehlen. Im zweiten Abschnitt (IIb, 6100 - 3600 yr B.P.) waren die Klimabedingungen vergleichsweise etwas feuchter (semiarid?). In zunehmendem Maß besiedelte jetzt die prähistorische Bevölkerung das Land. Während des dritten Abschnittes (IIc, 3600 - 2000/1500 yr B.P.) endete die Akkumulation der Terrasse I. Die Klimabedingungen waren während dieses Zeitraumes ebenfalls trocken, aber tendenziell feuchter als im vorhergehenden Abschnitt. Phase III, Spätholozän (2000/1500 yr B.P. - Gegenwart): Die letzte Phase der Landschaftsentwicklung wird durch die fortschreitende Besiedlung und anthropogene Landnutzung, vor allem Weidewirtschaft, in der Zeit der prähispanischen Yavi-Kultur und in historischer Zeit geprägt. Die herausragenden geomorphologischen und landschaftsrelevanten Vorgänge dieser Phase sind die Zunahme des Oberflächenabflusses auf dem Punaplateau und die Eintiefung der Täler. Zunehmende Überweidung führte zu einer Abnahme der Vegetationsbedeckung mit dem Resultat zunehmenden Oberflächenabflusses und damit Oberflächenabtrags. Durch die Bodenerosion und die dadurch verringerte Infiltrationskapazität wurde dieser Prozeß weiter verstärkt. In den Tälern mußte es dementsprechend zu einer Erhöhung des Gesamtabflusses kommen bei wachsenden Schwankungen im Abflußregime. Geomorphologisch bedeutete dies zunehmende Erosion und Taleintiefung mit intermittierenden untergeordneten Akkumulationstendenzen. Innerhalb der Phase III lassen sich zwei Abschnitte unterscheiden. Der erste Abschnitt (IIIa, 2000/1500 - 450 yr B.P.), d.h. die Zeit vor der Conquista ist durch die Entwicklung der „Yavi-Kultur“ charakterisiert. Eine Ablagerungsepisode bildete die Terrasse II, die allerdings nur lokal erhalten ist. Der zweite Abschnitt (IIIb, 450 yr B.P. - Gegenwart), entspricht der Zeit nach der Eroberung der Region durch die Spanier. In dieser Zeit bildete sich u.a. die Terrasse III.
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Detection and Analysis of Coherent Structures within and above Tall-vegetated Canopies
(2005)
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Christoph Thomas
- Coherent structures are an inherent phenomenon of the atmospheric turbulent flow in the proximity to tall-vegetated canopies. Although coherent structures have called increasing attention of the turbulence community during the past decades, the basic mechanisms of their emergence, their contributions to exchange processes and their importance for conventional flux determination methods remain poorly understood or even unknown. In particular, no studies have been published yet dealing with long-term observations rather than exemplary case studies using short-term data. This dissertation aims at the enhanced understanding of the driving mechanisms and statistical properties of coherent structures within and above tall-vegetated canopies through an extensive analysis using long-term observations. Thereby, it places a specific emphasis on the implications of coherent structures for exchange processes and assesses their impact on conventional flux determination methods such as the eddy covariance and relaxed eddy accumulation techniques. Data were mainly obtained using tower-based single-point turbulence measurements and acoustic remote sensing technique (Sodar-Rass) during extensive field campaigns conducted in summer 2003. The developed wavelet software tool for detection and analysis of coherent structures is verified to extract coherent structures objectively under varying environmental conditions and thus allows determining their statistics in long-term datasets. In the proximity to the plant canopy, the temporal scales of coherent structures typically range between 20 s and 35 s. The temporal scales of coherent structures in the horizontal wind velocity, the sonic temperature and the concentration of carbon dioxide and water vapour exceed those of the vertical wind velocity. Within the canopy, the temporal scales of all vector and scalar variables collapse at approx. 24 s to 28 s resulting in an enhanced symmetry. Besides this, coherent structures with temporal scales up to 220 s are evidenced well above the canopy with the aid of acoustic remote sensing. The application of the canopy mixing-layer analogy to the data partially yields departures of the ratio m between the streamwise structures spacing of coherent structures and the canopy shear scale from the prediction m = 7...10. The departures are due to the influence of the terrain affecting the shape of the canopy wind profile and therefore the vertical wind shear. An agreement is found for flows which are forced to reorganise downstream of flow obstacles. The vertical wind shear is identified as the main driving force from which coherent structures emerge close to the canopy. In the layer well above the canopy diabatic processes facilitate the generation of coherent structures of large temporal scales. Clearcuts in a fairly homogeneous canopy cause additional structures in the turbulent flow with large temporal scales. Coherent structures contribute about 16 % to total the momentum transfer and about 26 % to the total fluxes of buoyancy, carbon dioxide and latent heat. A scheme for the qualitative classification of exchange regimes between the atmosphere and the canopy is developed analysing the ejection and sweep phases of coherent structures along the vertical profile in the canopy. The presence of coherent structures causes flux errors in the eddy covariance method below 4 %. The effect of this flux error for long-term observations is negligible as individual flux errors average out. Coherent structures of large temporal scales significantly influence the scalar similarity required for the relaxed eddy accumulation technique. These flow structures are responsible for the diurnal changes of the scalar similarity observed in the traces of acoustic temperature and concentration of carbon dioxide and water vapour.
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Counting polyominoes with minimum perimeter
(2005)
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Sascha Kurz
- Es wird die Anzahl der wesentlich verschiedenen Polyominoes der Ordnung n mit minimalem Umfang p(n) bestimmt.
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A bijection between the d-dimensional simplices with distances in {1,2} and the partitions of d+1
(2005)
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Christian Haase
Sascha Kurz
- We give a construction for the d-dimensional simplices with all distances in {1,2} from the set of partitions of d+1.
