Models and simulations of all kinds are tools for dealing with reality. Humans have always used mental models to better understand the world around them: to make plans, to consider different possibilities, to share ideas with others, to test changes, and to determine whether or not the development of an idea is feasible. The book Modeling and Simulation uses exactly the same approach except that the traditional mental model is translated into a computer model, and the simulations of alternative outcomes under varying conditions are programmed on the computer. The advantage of this method is that the computer can track the multitude of implications and consequences in complex relationships much more quickly and reliably than the human mind. This unique interdisciplinary text not only provides a self contained and complete guide to the methods and mathematical background of modeling and simulation software (SIMPAS) and a collection of 50 systems models on an accompanying diskette. Students from fields as diverse as ecology and economics will find this clear interactive package an instructive and engaging guide.

We are fast becoming a global society. Flagging economies and social problems, environmental pollution and ecological destruction are burdens that fall on the shoulders of our international community. As we stand on the threshold of the twenty-first century, we search for cooperative answers to take us through the next millennium, and are confronted with the task of establishing a future that is both environmentally and socially sustainable. Earth at a Crossroads offers an integrated view for the development of human society within the natural environment on which it depends for support. The book stresses the dynamic and interconnected nature of feedback processes, traces possible future paths of societal development and their impacts, determines their sustainability, and points at necessary changes. Two alternative visions of the future are presented: Path A resulting from continuation of current trends, and a contrasting Path B that would result from adhering to principles of sustainability and protection of the natural system in the interests of future generations. This book will become an important reference in the discussion of global society's path into the next millennium. It will be a valuable read for anyone looking forward to a healthier world, and a well-thumbed resource for environmental scientists and policy-makers. Hartmut Bossel received his Ph.D. in mechanical engineering at the University of California at Berkeley. He is the author of ten books and over 300 papers. His research includes studies of agricultural policy for the German Bundestag.

This book is the the English Language Version of the very successful German textbook, "Modellbildung und Simulation." It provides a self-contained and complete guide to the methods and mathematical background of modeling and simulation software of dynamic systems. Furthermore, an appropriate simulation software and a collection of dynamic system models (on the accompanying disk) are highlights of the book/software-Package.Dies ist die englischsprachige Ausgabe des sehr erfolgreichen Lehrbuches "Modellbildung und Simulation." Geboten wird eine vollstandige Einfuhrung in die Methoden der Simulation dynamischer Systeme, wobei auch der notwendige mathematische Hintergrund vermittelt wird. Ausserdem ist eine Simulationssoftware Bestandteil des Werkes; auf der beiliegenden Diskette befinden sich ferner 50 Beispielsysteme ("Systemzoo"), die zur spielerischen Einubung der verwendeten Verfahren hilfreich sind."

"...geeignet fur alle, die gewohnt sind, ihre Entscheidungen aufgrund von Fakten und Argumenten zu treffen, und denen so mancher umweltrelevanter Zusammenhang 'von irgendwoher' bekannt ist. Mit Bossels Buch kann dieses 'Irgendwoher' genauer lokalisiert werden und hoechstwahrscheinlich gleich eine passende, aussagekraftige Graphik gefunden werden." (Der Wirtschaftsingenieur) "Wer sich im weiten Feld der Umweltproblematik einen raschen, aber dennoch fundierten UEberblick verschaffen moechte - ist mit diesem Typosksript gut bedient. Eine klare Gliederung, viele Computer-Grafiken und nicht zuletzt ein sehr ausfuhrlicher Index gewahrleisten einen hohen Gebrauchswert." (Naturschutz und Landschaftsplanung)

Keine einfache Antwort kann es nach B. ULRICH (LOELF 1982) auf die Frage geben: "Lasst sich Schadigung beweisen? - Wie werden Waldoekosysteme durch Deposition und Akkumulation von Luftverunreinigungen geschadigt?" "Das Waldoekosystem besteht nicht nur aus Baumen, die groesste Artenvielfalt liegt vielmehr bei den im Boden lebenden Mikroorganismen und Tieren vor, deren Aufgabe im oekosystem die Recyclierung der von den Pflanzen gebildeten Biomasse ist. Die einzelnen Glieder eines Waldoekosystems sind so eng mitein- ander vernetzt und aufeinander angewiesen, dass man nicht eines verandern oder schadigen kann, ohne damit auch andere zu beeinflussen" (a. a. O., S. 9). "Am Anfang objektiver Erkenntnis", so fahrt ULRICH fort, "steht also nicht das Experiment, sondern die Beobachtung und der Entwurf eines ganzheitlichen Bildes, in dem alles vorhandene Wissen und alle Beobachtungen integriert sind. Die Beobachtungen mussen sich auf das gesamte oekosystem erstrecken, also nicht nur auf die oberirdischen Baumteile oder gar nur auf den Zu- wachs, sondern auch auf die Wurzeln, auf die Mikroorganismen und auf die an der Zersetzung beteiligte Tiergemeinschaft. Ein Geschehen von der Kom- plexitat der Schadigung eines Waldoekosystems kann grundsatzlich nicht be- wiesen werden, weil weder die Kausalkette im einzelnen nachvollzogen werden kann (analytischer Beweis (AEnderung durch d. Hrsg. )) noch die simpelste Voraussetzung eines experimentellen naturwissenschaftlichen Beweises ge- geben ist: die beliebige Wiederholbarkeit (statistischer Wahrscheinlich- keitsbeweis). " 2 Die Lange dieses Eingangszitates ist ungewoehnlich.

1.1 Schalenbauweisen Im Leichtbau werden haufig mit Vorteil Schalenbauweisen angewandt, d.h. die Krafte werden nicht in kompakten Bauelementen konzentriert, sondern weitgehend uber grossflachige Werkstoffpartieen verteilt, die nahe der Aussenkontur des Bauteiles gelegen sind oder diese selbst bilden. Die Steigerung der Werkstoff-Festigkeiten ermoeglicht sehr dunnwandige Scha- lenkonstruktionen, soweit es durch besonders konstruktive Massnahmen ge- lingt, die neben Zugspannungen fast in allen Bauteilen in der Ebene der Schalenhaut auftretenden Druck- und Schubspannungen zu beherrschen. Entscheidenden Einfluss auf die ubertragbare Druckspannung in einer Scha- le (Schub kann als eine zusammengesetzte Beanspruchung gleich grosser, senkrecht zueinander wirkender Druck- und Zugspannungen betrachtet wer- den) hat die Biegesteifigkeit der Schalenhaut. Diese wurde in manchen Konstruktionen durch Vernieten, Verschweissen, Verloeten oder Verkleben von Versteifungsprofilen mit der Schalenhaut erhoeht; jedoch lagen die bei Ersch8pfung der Tragfahigkeit solcher Konstruktionen erreichten mittleren Druckspannungen in den meisten Fallen weit unter der Druck- festigkeit oder der Fliessgrenze des Werkstoffes. Neuerdings verwendet man statt Versteifungsprofilen vorteilhaft kon- tinuierliche Stutzungen durch Wabenstoffe oder poroese Leichtstoffe und erreicht damit hoechste Ausnutzung des tragenden Werkstoffes. Bei gun- stiger Werkstoffkombination und sorgfaltiger Dimensionierung sowie ei- ner Gestaltung der Bauteile, die alle speziellen Eigenschaften der Werk- stoffe berucksichtigt, kann die Druckfestigkeit oder Fliessgrenze des tragenden Schalenwerkstoffes erreicht werden, ohne dass vorher Beulung eint itt. Diese Formhaltigkeit auch unter Belastung ist haufig ein we- sentlicher Gesichtspunkt bei car Wahl einer Bauweise, insbesondere im Flugzeugbau, wo die Forderungen nach aerodynamisch hochwertiger Uber- flache und Profiltreue standig weiter verscharft worden sind.

Eine Geschichtsdarstellung der etwas anderen Art: Welche Ereignisse, Ideen, Erfindungen und Entwicklungen haben zu der Welt gefuhrt, in der wir heute leben? Wer waren die Akteure, die wichtige Weichen gestellt haben? Was haben sie uns als Erbe hinterlassen? Wie sehr bestimmt dieses Erbe unsere zukunftigen Moglichkeiten? Die umfassende Darstellung geschichtsbestimmender Entwicklungen (in den Bereichen Politik, Gesellschaft, Wirtschaft, Soziales, Philosophie, Religion, Kultur, Kunst, Literatur, Naturwissenschaft, Technik, Medizin, Alltag u. a.) wird erganzt durch die biographischen Daten von Zeitzeugen aus einer einzigen, fast 50 Generationen und 1500 Jahre zuruckreichenden Ahnenreihe. Sie erinnert daran, dass jeder von uns mit seiner eigenen Familiengeschichte ein Teil der Weltgeschichte ist. Die zeitliche und thematische Gliederung macht das Buch zu einem nutzlichen Nachschlagewerk.

Systemzoo 1 Elementarsysteme, Technik und Physik Um die in komplexen Systemen ablaufenden dynamischen Prozesse verstehen zu knnen, mssen sie mit den Mitteln der Systemanalyse, der mathematischen Modellbildung und der Computersimulation erschlossen werden. In den drei Bnden des 'Systemzoos' werden etwa hundert Simulationsmodelle aus allen Lebensbereichen vollstndig dokumentiert. Sie sind ausgeprft und lauffhig und knnen mit frei verfgbarer Simulationssoftware betrieben werden. Der 'Systemzoo 1' enthlt Modelle elementarer Systeme und komplexerer Systeme aus Technik und Physik, darunter: exponentielles und logistisches Wachstum, Schwingungen, Verzgerungen, Speicher-, Ansteckungs-, bergangs- und berlastungsphnomene, komplexe Systeme mit Grenzzyklen, mehrfachen Gleichgewichtspunkten und chaotischen Attraktoren, sowie Anwendungen aus Regeltechnik, Flugdynamik, Aerodynamik und Wrmebergang. 'Systemzoo 2' enthlt Simulationsmodelle zu Klima, Pflanzenwuchs, kosystemen und Ressourcen; 'Systemzoo 3' zu Wirtschaft, Gesellschaft und globaler Entwicklung. Der 'Systemzoo' ist besonders geeignet fr Lehrveranstaltungen, Praktika und Projektarbeit in Schule, Hochschule und Forschung und zum Selbststudium.

Um die in komplexen Systemen ablaufenden dynamischen Prozesse verstehen zu k nnen, m ssen sie mit den Mitteln der Systemanalyse, der mathematischen Modellbildung und der Computersimulation erschlossen werden. In den drei B nden des 'Systemzoos' werden etwa hundert Simulationsmodelle aus allen Lebensbereichen vollst ndig dokumentiert. Sie sind ausgepr ft und lauff hig und k nnen mit frei verf gbarer Simulationssoftware betrieben werden. Der 'Systemzoo 2' enth lt Simulationsmodelle des Wasser- und Kohlenstoff-Haushalts, der Photoproduktion der Pflanzen, des Waldwachstums und des Wasser-, Energie- und N hrstoffhaushalts in der Landwirtschaft sowie der Interaktion von Pflanzen, Tieren und Menschen mit anderen Organismen und Ressourcen durch Konkurrenz um Nahrung und N hrstoffe und durch Nutzung erneuerbarer und Ausbeutung nicht erneuerbarer Ressourcen. 'Systemzoo 1' enth lt Modelle elementarer Prozesse und komplexer Systeme aus Technik und Physik; 'Systemzoo 3' zu Wirtschaft, Gesellschaft und globaler Entwicklung. Der 'Systemzoo' ist besonders geeignet f r Lehrveranstaltungen, Praktika und Projektarbeit in Schule, Hochschule und Forschung und zum Selbststudium.

Um die in komplexen Systemen ablaufenden dynamischen Prozesse verstehen zu k nnen, m ssen sie mit den Mitteln der Systemanalyse, der mathematischen Modellbildung und der Computersimulation erschlossen werden. In den drei B nden des 'Systemzoos' werden etwa hundert Simulationsmodelle aus allen Lebensbereichen vollst ndig dokumentiert. Sie sind ausgepr ft und lauff hig und k nnen mit frei verf gbarer Simulationssoftware betrieben werden. Der 'Systemzoo 3' enth lt Modelle aus Wirtschaft, Gesellschaft und globaler Entwicklung: Produktion, Lagerhaltung, Verkauf und Konsum, Konkurrenz, Lebensplanung, Arbeitslosigkeit, -kosteuer, Eskalation, Abh ngigkeit, Aggression, Bev lkerungsentwicklung, kommunale Entwicklung, Schuldenkrise, Globalisierung, sowie die Weltmodelle des Club of Rome von Forrester und Meadows und Beispiele der nichtnumerischen Wissensverarbeitung f r Folgenabsch tzungen und zur Simulation von Entscheidungsvorg ngen. 'Systemzoo 1' enth lt Modelle elementarer Prozesse und komplexer Systeme aus Technik und Physik; 'Systemzoo 2' zu Klima, Pflanzenwuchs, -kosystemen und Ressourcen. Der 'Systemzoo' ist besonders geeignet f r Lehrveranstaltungen, Praktika und Projektarbeit in Schule, Hochschule und Forschung und zum Selbststudium.

Komplexe dynamische Systeme aus Technik, Umwelt und Gesellschaft sind ohne Modellbildung und Computersimulation kaum zu verstehen oder erfolgreich zu lenken. Das hierf r notwendige Wissen wird schrittweise und an konkreten Beispielen entwickelt: Wortmodell, Wirkungsstruktur, Wirkungsbeziehungen, Dimensionsanalyse, Simulationsdiagramm, Simulation, Parameterempfindlichkeit, Globalanalyse, Szenario- und Pfadanalysen, mathematische Systemanalyse, Bewertungskriterien und Bewertung, Optimierung, Systemlenkung und Regelung. F r einfache Simulationen (Schwingungen, S ttigung, Chaos, R uber-Beute-System) wird die auf jedem PC verf gbare Tabellenkalkulation verwendet. Komplexere Modelle (kleines Weltmodell, Rotationspendel, Fischereibetrieb, Balancierer) werden mit frei im Internet verf gbarer professioneller Simulations-Software entwickelt und bearbeitet. Eine kompakte Darstellung der mathematischen Systemtheorie, ein umfangreiches Literaturverzeichnis sowie Kurzbeschreibungen von etwa 100 Simulationsmodellen runden das Buch ab und geben einen berblick ber die breiten Anwendungsm glichkeiten in u.a. Technik und Physik, Klimaforschung und Pflanzenphysiologie, kosystem- und Ressourcenforschung, Betriebswirtschaft und konomie, und bei der Untersuchung gesellschaftlicher Prozesse und der globalen Entwicklung. Geeignet als Lehrbuch und Leitfaden f r Ausbildung und Systemuntersuchungen.