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Erhöhte Bodenerosionsraten sind auf Brandflächen, v.a. im mediterranen oder subtropischen Raum, eine vielfach auftretende Folge des Feuers. Auch die kanarische Insel La Palma unterliegt häufig dem Einfluss von Waldbränden. Der vorherrschende kanarische Kiefernwald bietet dabei ideale Bedingungen für eine rasche Ausbreitung des Feuers. Die Insel zeigt u.a. aufgrund ihres ausgeprägten Reliefs und des vulkanischen Ausgangsmaterials auch im Hinblick auf die Entstehung von Muren bzw. die Ausbildung von Gullies eine erhöhte Vulnerabilität des Bodens nach einem Brandereignis.
Die post-Brand-Bodenerosionsraten (2011-2013) wurden in vorliegender Studie mittels Terrestrischem Laser Scanning quantifiziert und lineare Erosionserscheinungen mithilfe von dGPS/GPS kartiert und mit Geographischen Informationssystemen analysiert. Damit sollte festgestellt werden, ob sich die Bodenerosionsraten sukzessive dem Ausgangszustand im Sinne eines „window-of-disturbance“ wieder angleichen konnten. Auch war eine Beurteilung der Bedeutung der Nadelstreuauflage und der Brandintensität eines Brandereignisses im Hinblick auf die Vulnerabilität der Böden Bestandteil der Untersuchungen, weshalb Flächen mit einer unterschiedlichen Brandgeschichte (2000, 2009 und 2012) betrachtet wurden.
Da die Bodeneigenschaften und die Niederschläge bei der Bodenerosion eine wesentliche Rolle spielen, wurden diese Faktoren auch in die Auswertungen miteinbezogen. Die Untersuchungen fanden in drei unterschiedlichen Bereichen im kanarischen Kiefernwald und auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche statt. Dabei sind die Standorte durch Unterschiede des Bodens und des Klimas gekennzeichnet.
Insgesamt konnte festgestellt werden, dass der Terrestrische Laser Scanner eine geeignete Methode für die Erfassung von Bodenerosion und Umlagerungsprozessen auf post-Brandflächen darstellt, sich die Einsatzfähigkeit jedoch nach einer gewissen Regeneration der Vegetation verringert.
Um die langfristige Genese einer Landschaft nachvollziehen zu können, ist es nötig, die Prozesse vergangener Zeiten bzw. die daraus resultierenden Geländeformen möglichst genau zu rekonstruieren. Neben der Messung aktueller Prozessraten erfordert dies die Integration von historischen Prozessraten aus Messdaten unter vergangenen Umweltbedingungen. In diesem Zusammenhang zeigt sich das große Potential historischer Luftaufnahmen aus verschiedensten Archiven. Für Europa sind diese für viele Regionen ab den frühen 1950er Jahren, vereinzelt sogar ab den 1930er Jahren erhältlich. Die potentiell erzielbaren Genauigkeiten topographischer Aufnahmen sind von einer Vielzahl an Faktoren gesteuert. Diese können aufgrund unterschiedlicher Sensoren und der individuellen naturräumlichen Ausstattung eines jeden Untersuchungsgebietes sehr unterschiedlich sein. Die Qualität der finalen Produkte, im Speziellen die resultierenden Genauigkeiten und Auflösungen (räumlich und zeitlich) der Höhen- und Geländemodelle, wird vor allem von der Datenaufnahme und -Verarbeitung gesteuert. Bereits ab Mitte des 20. Jahrhunderts wurde damit begonnen Sedimentbilanzen für gesamte Einzugsgebiete zu erstellen, um die Prozessvielfalt und -Interaktion besser zu verstehen. Die Untersuchungen wurden zumeist auf der Hang- oder Plotskala durchgeführt. Mittels Extrapolation konnten so die Sedimentbilanzen für ganze Einzugsgebiete berechnet werden. Diese Arbeiten lieferten wichtige Erkenntnisse in Bezug auf den Sedimenthaushalt in bestimmten Teileinzugsgebieten, konnten aber noch keine detaillierten Aussagen über die räumliche und zeitliche Variabilität der geomorphologischen Prozesse liefern. Prozesse geringer Magnituden konnten mit den klassischen analogen Messmethoden nur schwer oder gar nicht gemessen werden. Selbiges gilt für Prozesse hoher Magnitude aber geringer Frequenz, wenn diese nicht im entsprechenden Beobachtungszeitraum auftraten, aber mitunter einen großen Beitrag zum Sedimenthaushalt des Einzugsgebietes leisten und somit das gesamte geomorphologische System beeinflussen können. Die rasch voranschreitenden technologischen Entwicklungen im Computersektor und die Kommerzialisierung des Drohnenmarktes ab 2013 eröffneten einer Vielzahl von Anwendern aus den verschiedensten Geowissenschaften, im Speziellen aber aus der Geomorphologie, den Zugang zu photogrammetrischen Verfahren. Die vorliegende kumulative Dissertation beschäftigt sich mit der Frage nach den Chancen und Grenzen luftgestützter photogrammetrischer Produkte zur Verbesserung des geomorphologischen Prozessverständnisses komplexer Landschaften auf Einzugsgebietsebene. Die innerhalb der Dissertation enthaltenen sechs Einzelstudien gehen dabei unterschiedlichen methodischen und fachlichen Schwerpunkten nach. Methodisch liegt der Fokus dabei auf der Beurteilung verschiedener UAS-Modelle aus unterschiedlichen Preis- und Gewichtsklassen sowie der Verarbeitung von historischen Luftbilddatensätzen mittels der Structure-from-Motion Methode. Neben der Frage nach dem Einfluss verschiedener Aufnahme- und Auswerteparameter auf die Genauigkeit der resultierenden Höhen- und Geländemodellen liegt der weitere Fokus auf der Beurteilung langfristiger geomorphologischer Veränderungen in den einzelnen Untersuchungsgebieten (Eichstätt, Kaunertal, Toskana). Trotz möglichst stabiler Aufnahmebedingungen und -Parameter zeigen die Geländemodelle der einzelnen UAS unterschiedliche Fehlermagnituden und -ausprägungen. Für die Modelle XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro sind die Unterschiede für die meisten geomorphologischen Untersuchungen aufgrund der geringen Standardabweichungen von 5 cm (XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro) bis 16 cm (Mavic Pro) nicht relevant. Aufgrund der geringen Größe, des Gewichtsvorteils und der damit einhergehenden Anwenderfreundlichkeit kann der Einsatz des Phantom 4 Pro UAS vor allem in schwer zugänglichem Gelände vorteilhaft sein. Auf die Verwendung von UAS mit rolling-shutter-Sensoren (hier: Mavic Pro) sollte aufgrund höherer geometrischer Verzerrungen und den daraus resultierenden Problemen bei der Bildverarbeitung mittels SfM-MVS verzichtet werden. Bezüglich der Verwendung von historischen Luftbildern zeigen alle innerhalb dieser Arbeit enthaltenen Studien die Eignung solcher Datensätze zur SfM-MVS basierten Rekonstruktion von Geländeoberflächen in komplexen Terrains auf Einzugsgebietsebene. Die Analysen zeigen, dass die Inklusion von Linsen-/Kamera-Kalibrierungsparametern in der SfM-MVS-Verarbeitung die Geländemodellrekonstruktion maßgeblich verbessert. Fehlerhaft rekonstruierte Oberflächen treten vor allem in Datensätzen auf, die ohne Kalibrierungsinformationen berechnet wurden auf. In den aus JPEG-Daten berechneten Geländemodellen sind diese im Vergleich zu den TIFF-Datensätzen weit stärker ausgeprägt, und die TIFF-basierten Modelle weisen deutlich geringere Standardabweichungen auf. Vor allem die Fusion von Ergebnissen aus kurz- und langfristig angelegten Untersuchungen bietet großes Potential, um die Veränderungen in den geomorphologischen Systemen ganzer Einzugsgebiete besser zu verstehen.
Linear regression models are very popular among users as they allow an intuitive interpretation of the dependencies between an outcome variable and explanatory variables. However, to avoid false conclusions from such models, any statistical inference should be backed up by a goodness-of-fit test. These tests check whether the hypothesised class of possible regression functions has been adequately chosen.
In this work, goodness-of-fit tests for univariate linear regression models based on the asymptotic distribution of residual CUSUM processes are studied. In the literature, a distinction is made between random designs and fixed designs when studying such goodness-of-fit tests. We prove that for each of these two scenarios (random and fixed design) there is a corresponding uniform design, we examine similarities and differences between these two scenarios, and prove that, when it comes to goodness-of-fit tests in in linear regression models based on the asymptotic distribution of residual CUSUM processes, one can assume without loss of generality a generic linear regression model.
Furthermore, a geometric interpretation of residual CUSUM limit processes as projections on certain reproducing kernel Hilbert spaces is given, the effect of heteroscedastic regression errors on residual CUSUM limit processes is investigated, and an interpretation of the Khmaladze maratingale transformation as a continuous-time recursive least squares method is made explicit.
Im Kontext des schnell voranschreitenden, klimatisch bedingten Wandels im Hochgebirge wird in dieser Arbeit die Geomorphodynamik auf proglazialen Moränen im Hinteren Kaunertal in den Österreichischen Zentralalpen untersucht. Die bis zu 90° steilen und bis zu 200 m hohen Lateralmoränen des Gepatschferners und des Weißseeferners dienen als Untersuchungsflächen, um Veränderungen von geomorphologischen Prozessen in der Zeit seit Eisfreiwerdung und deren Saisonalität für Einzugsgebiete mit unterschiedlichen klimatischen, lithologischen, morphometrischen, hydrologischen und ökologischen Charakteristika festzustellen. Unter Verwendung von airborne und terrestrischen LiDAR-Daten wurden räumlich (1 m und 0.5 m Auflösung) und zeitlich (ALS: 2006, 2012 und 2014; TLS: 2011-2015) hochaufgelöste digitale Geländemodelle (DGMs) berechnet, um die formgebenden Mechanismen und deren Einflussfaktoren auf den proglazialen Lockermaterialhängen zu analysieren. Auf Basis der Geländemodelle werden die vorherrschenden Prozesse (Rutschungen, Murgänge und fluvialer Abtrag) (i) anhand von DoD quantifiziert und (ii) modelliert, (iii) mit der Auswertung von Profilanalysen differenziert und (iv) Veränderungen der morphometrischen Parameter Hangneigung, Rauigkeit und Krümmung festgestellt. Des weiteren werden meteorologische Daten ausgewertet und mit den Ergebnissen der räumlichen Analysen korreliert, um die erosionsvorbereitenden und -auslösenden klimatischen Einflussfaktoren zu determinieren.
This case study aims to identify, inventory and classify existing and potential tourism resources in Iraq al-Amir and its surrounding areas, which could be used as baseline data by decision-makers for future tourism development to develop, promote, and market the area. Additionally, it uses evaluation criteria to identify potential tourism resources, in order to determine suitability and likelihood of success if development does take place. Three distinct tourism segments are considered: cultural heritage, nature-based, and agritourism.
Study findings are primarily based on qualitative methodology, in the form of interviews and field observations. Quantitative methodology was used to extract some of the data from maps of the case study area, as data for some of the criteria was not provided by the respondents. Analysis of the data confirms that Iraq al-Amir and its surrounding areas have abundant potential tourism resources for all three of the tourism segments analysed, particularly in terms of diversification.
Findings reveal that the case study area has inadequate basic infrastructure. A major drawback to the feasibility of future tourism activities is the lack of easy access. The main access road is narrow and very winding, but it would be possible for visitors to use three existing alternative roads to access the area if they were upgraded and signposted. The lack of infrastructure is a direct result of ineffective coordination and cooperation among stakeholders, from both the public and private sectors, together with complicated regulations and laws, which has limited the extent to which the local community tourism is able to benefit from development and investment opportunities which a strong tourism industry could potentially provide.
Conclusions from the case study affirm that Iraq al-Amir and its surrounding areas are suitable for tourism development, due to its diverse range of attractions, one of the major factors relating to successful tourism. Diversity of attractions is a key motivation for tourists to visit a destination. Without attractions, there is no need to supply facilities and services. Potential facilities and services provided for tourist related activities could also be used by the local population, thus significantly improving quality of life in the case study area, which currently lacks such infrastructure.
Finance without foundations
(2022)
This thesis examines the role of financial inclusion by way of access to formal financial services such as savings, credit, transfers and payments, in supporting the lives of refugees in protracted displacement in Jordan. It asks if such access enables smoother financial and livelihood transitions as refugees arrive and integrate into their new environments in host countries. It critically evaluates the narrative presented by humanitarian actors supporting financial inclusion as a marketled intervention to support refugee self-reliance. It argues that the limited provision of financial services through mobile wallets and micro-credit is not sufficient to financially integrate refugees. Above all, it demonstrates through the in-depth qualitative research in Jordan that in a context where refugees’ livelihoods are constrained due to a lack of foundational economic rights, financial services can only marginally improve their lives by making it more convenient to receive remittances and humanitarian transfers.
The research is embedded in a larger project called “Finance in Displacement: Exploring and strengthening financial lives of forcibly displaced persons” (FIND), which was initiated in 2019 as a collaboration between the Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt, the Tufts University, and the International Rescue Committee. The project was supported by the German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ).
Mit der vorliegenden Arbeit wurden die wesentlichen abiotischen Parameter, Prozesse und Strukturen in den Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt und dem hier als Umgehungsgewässer angelegten Ottheinrichbach erfasst. Ziel war es, die Hydro- und Morphodynamik in Fluss und Aue, ausgelöst durch die umgesetzten Renaturierungs-maßnahmen, zu untersuchen. Hierzu wurde eine Kombination aus unterschiedlichen Methoden gewählt, um die raum-zeitlichen Veränderungen am Fließgewässer umfassend zu dokumentieren.
Detailbetrachtungen von Datenreihen lieferten die Erkenntnis, dass der Pegelstand nach Erreichen eines mehr oder weniger konstanten Höchststandes aufgrund der maximal zur Verfügung stehenden Ausleitungsmenge von 30 m3/s Wassermenge unabhängig von der Dauer einer ÖF nicht mehr weiter zunimmt. Weiter konnten Unterschiede zwischen einem natürlichen Hochwasser und einer gesteuerten Flutung gezeigt werden. Die Ausbreitung der Flutungsflächen wird dabei durch Rückstauprozesse entscheidend beeinflusst. Die Ausdehnung der tatsächlich überfluteten kartierten Bereiche bleibt dabei jedoch deutlich hinter den über Modelle prognostizierten Überschwemmungsflächen zurück. Insgesamt hat sich durch die Renaturierung die Fläche, die bei Hochwasserereignissen überflutet wird, deutlich vergrößert und eine Verbesserung hin zu hydrodynamischen Standortverhältnissen konnte erreicht werden.
Über verschiedene morphologische Untersuchungen konnten eine Differenzierung bestehender und eine Entwicklung von neuen Habitaten festgestellt werden. Die Auswertungen der Querprofilvermessungen verdeutlichen eine sehr unterschiedliche „Entwicklungsfreudigkeit“ an den einzelnen Standorten. Gestützt wird diese Erkenntnis auch durch die Ergebnisse der Vermessung mit einem terrestrischen Laserscanner. Damit konnten verschiedene Einzelprozesse herausgefiltert werden und eine Quantifizierung der Erosion- und Akkumulation vorgenommen werden. Bemerkenswert ist die für manche Standorte extrem schnelle Entwicklung von diversen Bankstrukturen, insbesondere im ersten Jahr der Beobachtung. Allgemeiner ausgedrückt kann von verschiedenen Aktivitätsphasen gesprochen werden, da das Flussbett infolge dynamisierter Abflüsse und Fließgeschwindigkeiten einer ständigen Veränderung unterliegt.
Die wichtigste Voraussetzung für ein funktionstüchtiges Fließgewässer wurde durch die Dynamisierungsmaßnahmen (Dotierung des Umgehungsbaches, Steuerung bei einer Ökologischen Flutung und Umsetzung der Grundwasserabsenkung) geschaffen und bleibt bestehen: Raum für eigendynamische Gewässerentwicklung.
Die Untersuchungsergebnisse des großen Freilandexperiments „Dynamisierung der Donauauen“ zeigen, wie stark die Prozesse, welche die Entwicklung der Donauauen maßgeblich mitbeeinflussen, von der Steuerung und Durchführung der einzelnen Dynamisierungsmaßnahmen abhängen. Die Entwicklungen laufen dabei mit ausgeprägten räumlichen und zeitlichen Unterschieden ab und dürfen nicht pauschalisiert auf das ganze Auensystem übertragen werden.
Diese Studie untersucht am Beispiel des Arava Institute for Environmental Studies in Israel, wie umweltbasierte Friedensbildungsmaßnahmen die Wahrnehmung eines Konflikts bei Akteuren auf der Graswurzelebene verändern können. Ausgangsüberlegung ist dabei, Umwelt nicht nur als Teil des Konfliktes zu interpretieren, sondern als konfliktneutralen Katalysator einzusetzen. Die auf dieser Basis erreichte Veränderung der Wahrnehmung des Konflikts wird in Form von konstruierten Raumbildern sowie den Bausteinen der Versöhnung nach LEDERACH (1997) konzeptualisiert. Die empirischen Einblicke zeigen zum einen die Bedeutung von physischen wie sozialen Orten und Räumen als Rahmen für die konstruktive Auseinandersetzung. Zum anderen lässt sich in Bezug auf die Konfliktwahrnehmung ein Bruch zwischen einer positiven Veränderung des Bildes der anderen Gruppe sowie dem Wunsch nach Frieden und der persistenten Konstruktion des Erbes sowie dem schweren Schritt der Vergebung ableiten.
The existence of the common ash (Fraxinus excelsior L.) is acutely threatened by ash dieback, caused by the fungus Hymenoscyphus fraxineus. The disease may lead to reduced pollen flow due to crown damage and tree mortality, which affects the reproductive ecology of Fraxinus excelsior L. However, sexual reproduction in forest trees plays an essential role not only in species conservation and adaptive potential, but also in natural selection and the promotion of genetic diversity. The impending risk of reduced gene flow is therefore of serious concern and threatens the conservation of this valuable tree species. Therefore, it is critical to advance research on the effects of ash dieback on (effective) pollen transport and reproductive ecology of Fraxinus excelsior L. These results can be used to support forest management, such as maintaining ash genetic diversity and promoting the development of natural resistance. Therefore, this study will conduct extensive research in two seed orchards and one floodplain forest in Southern Germany from 2018 to 2021. The main objective of this dissertation was to improve our understanding of gene flow patterns by investigating (effective) pollen dispersal, pollen production and pollen and seed quality of ash trees in relation to their health status.
The main research questions were:
(1) How does ash (effective) pollen transport vary with stand density, ash abundance and meteorology?
(2) Is there a link between mating success and damage to the paternal tree?
(3) Does the health of the ash trees affect pollen and seed quality, as well as pollen quantity?
To answer these questions, different methods were used in the study areas, which differed in topography and degree of stocking. Therefore, not all parameters were examined at every site and in every year, depending on the issue concerned. The health status of the ash trees was assessed every year in July using a six-level vitality score. In addition, phenological observations were made annually in spring according to the BBCH code to determine different phenological stages such as beginning of flowering, full flowering, flower wilting and end of flowering.
Aerobiological pollen measurements were carried out in the two orchards in 2019 and 2020 using self-constructed gravimetric pollen traps of the Durham type. One of the traps was placed in the center of each orchard and up to five additional traps were placed at a maximum distance of 500 m from the orchard. Five vaseline-coated slides were attached to each trap (one in each cardinal di-rection and one horizontally) to measure pollen transport (N=4) and weekly cumulative pollen position (N=1). To study the influence of meteorological parameters, a climate station was placed in each orchard. In addition, other anemometers or data loggers for air temperature and relative humidity were installed.
For paternity analyses, cambium samples were collected for genotyping from branches and stumps of 251 ash trees in a seed orchard and floodplain forest. In addition, seeds were collected from 12 parent trees per site with different health status. Genetic analyses were performed to determine paternal trees using nuclear microsatellites. Paternities were assigned using the likelihood model implemented in Cervus 3.0.7 software.
Pollen viability of ash trees with different health status were studied at all three sites. Pollen production in the two seed orchards and seed quality in one orchard and the floodplain forest. For this purpose, inflorescences of 105 ash trees (pollen production), pollen of 125 ash trees (pollen viability) and seeds of 53 ash trees (seed quality) were collected. Pollen production was estimated from flower to tree level and pollen viability was determined using the TTC (2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) test. In addition, pollen storage experiments were carried out to investigate the influence of meteorological factors on pollen viability. Pollen were stored for various periods at different temperatures and humidity conditions and their viability was determined. Seeds were analyzed for quantity and quality (solid, hollow grains, insect damage and germination) and seed quality was determined by both stratification and the TTC test.
The results on aerobiological pollen transport showed that pollen transport is related to meteorology, phenological development and the topography of the study site. The Schorndorf orchard, located on a slope, showed higher pollen levels at the downslope traps, likely due to the transport of pollen by cold air flow. The prevailing wind direction often corresponded with the compass direction in which the highest pollen deposition was measured. When analyzing the pollen data for individual traps, the highest pollen levels were measured outside the orchards in 2019, a year with low flower development. In contrast, most pollen were collected inside the orchard in the pollen-rich year 2020. This suggests that trees outside the orchard can potentially contribute more to pollination in a poor pollen year. In Emmendingen, minor difference in pollen quantity was found between traps at 1.5 m and 5 m height, but there were temporal differences indicating vertical variation in pollen availability. Ash pollen were found to be transported over a distance of more than 400 m, with the amount of pollen decreasing with increasing distance. About 50 % less pollen were measured at a distance of 200 m, but even at a distance of 500 m more than 10 % pollen were still detected.
The studies on effective pollen transport showed similar results: the average distance between father and mother tree was 76 m in the orchard and 166 m in the floodplain forest, with pollination success decreasing considerably with increasing distance. Despite the dense tree cover, the longest distances (> 550 m) were recorded in the floodplain forest. Based on this and the fact that 66.5 % cross-pollen input was recorded in the seed orchard, it can be assumed that pollination does not only involve local sources. However, self-pollination generally did not have a substantial effect on ash reproduction. In terms of health status, both healthy and slightly damaged parent trees showed similar mating success. However, in severely damaged trees almost no flowering could be documented. In general, it was demonstrated that both healthy and slightly diseased fathers sired more offspring than severely diseased ash trees.
The effect of ash dieback on pollen production showed no significant difference between healthy and diseased ash trees, although 53 % of severely diseased male ash trees did not produce flowers. In terms of pollen viability, there was a tendency for diseased ash trees to have less viable pollen than healthy ash trees. In addition, the viability experiments revealed a strong influence of prevailing temperatures on pollen viability, which decreased more rapidly under warmer conditions. There was also no statistical difference in seed quality between ash trees of different health status. However, non-viable seeds were often heavily infested with insects.
In summary, the studies show that a variety of factors influence the reproductive ecology and (effective) pollen transport of ash trees. However, the fact that severely affected ash trees are linked to a reduced flower production and lower pollen quality suggests that as health deteriorates, reproductive capacity also declines. It is therefore likely that severely diseased ash trees have a limited ability to pass on their genes to the next generation. Paternity analyses also suggest that high vigor has a positive effect on reproductive success and that pollen transport can occur over long distances. As susceptibility to ash dieback can be passed on from parents to offspring, these reactions to ash dieback may make ash populations less susceptible in the future.
Konvergenz reeller Tschebyscheff-, klassischer Padé- und Lp-Approximationen, p>1: Inverse Probleme
(2018)
Approximationstheorie ist ein etabliertes Gebiet der Mathematik, eng verknüpft
mit der Funktionentheorie und Potentialtheorie. Im Teilbereich der Konvergenztheorie
treten zwei verschiedene Typen von Problemen auf: direkte und
inverse. Direkte Probleme verknüpfen die Konvergenzgeschwindigkeit bezüglich
einer Klasse von Approximationsfunktionen mit analytischen Eigenschaften der
zu approximierenden Funktion. Umgekehrt leiten inverse Fragestellungen analytische
Eigenschaften der approximierten Funktion aus Charakteristika der
Approximation ab, beispielsweise aus der Konvergenzrate oder der Lage der
Nullstellen oder Singularitäten der approximierten Funktionen. In dieser Arbeit
untersuchen wir inverse Probleme bezüglich reeller Tschebyscheff-, klassischer
Padé- und polynomialer Lp- Approximationen, p > 1 indem Einschränkungen
an die Lage der Nullstellen oder Polstellen der rationalen oder polynomialen
Approximationen gemacht werden.