Institut für

UMWELTSYSTEMFORSCHUNG


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Themen für Bachelor-/Master-Arbeiten

Die Themen sind den Forschungsschwerpunkten des Instituts und Forschungsprojekten zugeordnet. Es wird empfohlen, Bachelorarbeiten als Weiterführung des studentischen Projekts durchzuführen, da die Bearbeitungszeit von drei Monaten sonst einen sehr engen Rahmen bei systemwissenschaftlichen Themen setzt. Unter Themen für Projektarbeiten finden Sie auch entsprechende Themenangebote, die zur Bachelorarbeit ausgebaut werden können.

Forschungsschwerpunkte

Angewandte Systemwissenschaft
Theoretische Systemwissenschaft
Ressourcenmanagement

 

 

Angewandte Systemwissenschaft

Siehe auch Liste möglicher Abschlussarbeiten in der Arbeitsgruppe Angewandte Systemwissenschaft

 

Analyse der Auswirkungen zukünftiger Wasserkraftnutzung (Bachelor, Master)

Erneuerbare Energien werden als nachhaltige Lösung unseres Energiebedarfes gesehen. Vor allem die Wasserkraftnutzung zur Gewinnung elektrischer Energie erlebt einen weltweiten Boom, der noch längere Zeit Bestand haben wird. Zurzeit sind ca 3000 neue Staudämme mit einer erwarteten Stronerzeugung über 1 MW in Bau oder in Planung. Die Folgen dieses Boom werden vielfältig sein: bisher weitgehend frei fließende Gewässer werden segementiert, das Abflussregime und Lebensräume verändert, bisherige Landnutzungen verändert und Menschen müssen umgesiedelt werden, um nur einige Effekte zu nennen.Ziel der Arbeit ist es auf Grundlage einer GIS-gestützten Ableitung der zukünftigen Reservoire für ausgewählte Einzugsgebiete (Afrika, Südamerika, Balkan) mögliche Effekte zukünftiger Staudämme zu untersuchenn.Den Abschlussarbeiten können entprechende Studienprojekte vorgeschaltet werden. Die Betreuung erfolgt in Zusammenarbeit mit der Uni Tübingen.Voraussetzung: Gute GIS-Kenntnisse, i.d.R. nachgewiesen durch die LV Geographische Informationssysteme (BSc) bzw. GIS-Modell-Integration (zusätzlich für MSc-Arbeiten)

Betreuung: J. Berlekamp, Ch. Zarfl (Tübingen)

Beginn: nach Vereinbarung

 

Simulation der Elimination von Arzneimittelinhaltsstoffen in Kläranlagen (Bachelor, Master)

Das Massenbilanzmodell Simple Treat beschreibt unter Berücksichtigung der Transport-, Verteilungs- und Verlustprozesse die Elimination organischer Spurenstoffe in Kläranlagen. Die Ergebnisse sind sowohl von den Betriebsparametern der Kläranlage als auch den physikalisch-chmischen Eigenschaften der Substanzen abhängig.

In der Arbeit soll eine Bilanzierung für ausgewählte Arzneimittelinhaltsstoffe in Kläranlagen gemacht werden und mit Messwerten verglichen werden. Das Modell soll auf seine Eignung getestet werden, die Elimination der Substanzen aus dem Abwasser und die Anreicherung im Klärschlamm in Abhängigkeit der Betriebsparameter der jeweiligen Anlage vorherzusagen.

Betreuung: J. Klasmeier

Voraussetzung: Solide Grundkenntnisse in Multimediamodellierung aus der LV Umweltsystemanalyse

Beginn: nach Vereinbarung

 

Simulation der Gewässerbelastung mit Wirkstoffen aus der Nuklearmedizin  (Bachelor)

In der Nuklearmedizin werden unter anderem bei der Therapie von Schilddrüsenerkrankungen das radioaktive Isotop 131Jod und das Element Gadolinum verwendet. Nach der Anwendung wird ein gewisser Teil der verabreichten Dosis aus dem Körper mit dem Urin ausgeschieden und gelangt so in größeren Mengen mit dem Abwasser in Kläranlagen und anschließend in Oberflächengewässer. In der Arbeit soll die räumliche Konzentrationsverteilung der beiden Stoffe in verschiedenen Einzugsgebieten (Main, Donau, Ruhr) mit dem georeferenzierten Modell GREAT-ER simuliert werden.

Zunächst ist eine Erhebung der benötigten Substanzdaten aus vorhandenen Berichten und anderen Informationsquellen erforderlich. Ebenso sollen Messwerte für die beiden Substanzen in den betrachteten Flussgebieten recherchiert und zusammengestellt werden. Die Simulationsergebnisse werden grafisch dargestellt und die Gesamtfrachten an der Mündung für verschiedene Szenarien ermittelt. Durch den relativen Vergleich gemessener und simulierter Konzentrationen der beiden Elemente soll das Modell evaluiert werden.

Betreuung: J. Klasmeier, J. Berlekamp

Voraussetzung: Solide Kenntnisse in ArcGIS aus der LV Geografische Informationsysteme

Thema ist vergeben

 

Einfluss der Molekülgröße auf Verteilungskoeffizienten organischer Substanzen in der Umwelt (Master)

Polyparameter linear free energy relationships (pp-LFER) haben sich zur Beschreibung der Verteilung von organischen Chemikalien zwischen zwei Phasen bewährt. Sie benutzen zwei Parametersätze, die einerseits die Substanzeigenschaften beschreiben (Substanzparameter) und andererseits die Wechselwirkungen zwischen den beiden Phasen erfassen sollen (Phasenparameter). Einer der verwendeten Substanzparameter beschreibt die Größe (räumliche Ausdehnung) der Substanz. Der Deskriptor ist das sog. McGowan-Volumen, das durch eine einfache Fragment-Methode aus der chemischen Struktur abgeschätzt wird. Diese Methode hat den Nachteil, dass Stellungsisomere nicht unterschieden werden, obwohl ihre räumliche Ausdehnung unterschiedlich sein kann.

Im Projekt sollen andere verfügbare Deskriptoren für die räumliche Ausdehnung von Molekülen identifiziert werden und für Referenzsubstanzen bestimmt werden. Es soll der Frage nachgegangen werden, ob die pp-LFER Regressionsgleichungen bessere Übereinstimmungen mit Messwerten liefern könnten, wenn für den Substanzparameter Molekülgröße ein anderer Deskriptor anstelle des McGowan Volumens genommen wird.

Betreuung: J. Klasmeier

Voraussetzung: Gute Kenntnisse zur Verteilung organischer Substanzen in der Umwelt aus der LV Umweltsystemanalyse.

Beginn: nach Vereinbarung

 

  Liste weiterer möglicher Themen in der Arbeitsgruppe Angewandte Systemwissenschaft

 

 

Theoretische Systemwissenschaft

Kopplung von kontinuierlichen und diskreten Modellbausteinen in der Ökosystemmodellierung (Master)

Stoff- und Energieflüsse sowie die Dynamik niederer organismischer Stufen in der Nahrungskette lassen sich durch Modelle beschreiben, die in Raum, Zeit und Zustandsgrößen kontinuierlich sind. Höhere Organismen sollten durch diskrete Modellansätze wie zelluläre Automaten oder individuenbasiert einbezogen werden. Anhand eines Beispiels (z.B. aus dem Gewässergütebereich) ist die Kopplung solcher Modellbausteine zu entwickeln.

Betreuung: H. Malchow

Voraussetzung: Solide Grundkenntnisse in der Theorie und numerischen Behandlung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen

Beginn: nach Vereinbarung

Kontakt: Email schreiben

 

Instabilitäten populationsdynamischer Systeme in heterogenen Umwelten (Master)

Die Variabilität der Umwelt beeinflußt in starkem Maße Wachstum und Wechselwirkungen biologischer Populationen. Durch das Wechselspiel von Populations- und Umweltdynamik können unerwartete raumzeitliche Strukturen nach Instabilität einer räumlich völlig homogenen Populationsverteilung auftreten. Entsprechende Beispiele (z.B. Fischereimodell) sind zu finden und zu untersuchen.

Betreuung: H. Malchow, K. Brauer

Voraussetzung: Solide Grundkenntnisse in der Theorie und numerischen Behandlung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen

Beginn: nach Vereinbarung

Kontakt: Email schreiben

 

Mathematische Modellierung der Ausbreitung von Infektionskrankheiten (Master)

Mathematische Modelle sind ein anerkanntes Mittel zur Untersuchung und Vorhersage der Ausbreitung von Infektionskrankheiten. Es sind bakteriell bzw. viral verursachte Krankheiten, deren Übertragung und räumliche Ausbreitung zu modellieren und zu analysieren.

Betreuung: H. Malchow

Voraussetzung: Solide Grundkenntnisse in der Theorie und numerischen Behandlung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen

Beginn: nach Vereinbarung

Kontakt: Email schreiben

 

Mathematische Modelle der Dynamik von Nahrungsketten (Master)

Es gibt eine Vielzahl mathematischer Modelle drei- und mehrstufiger Nahrungsketten, die regulär und chaotisch oszillieren. Es gibt Experimente, die die Existenz irregulärer Schwingungen in bestimmten mikrobiellen Nahrungsketten bestätigen. Dafür sind entsprechende gleichungs- und/oder individuenbasierte Modelle zu bilden. Die notwendigen Daten liegen vor bzw. können im Prozeß der Modellbildung erhoben werden.

Betreuung: H. Malchow, H. Arndt (U. Köln)

Voraussetzung:Solide Grundkenntnisse in der Theorie und numerischen Behandlung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen sowie individuenbasierter Modellierung

Beginn: sofort oder nach Vereinbarung

Kontakt: Email schreiben