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Darstellung der kaum merkbaren Veränderungen durch den Klimawandel und die damit zusammenhängenden katastrophalen Wirkungen auf die Erde, den Menschen und die gesammte Lebewelt.
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11.9.2012 Folie 1
Vortrags- und Gesprächsnachmittag
„Wissenschaft trifft
Entwicklungszusammenarbeit:
Wasser und Katastrophen“
Vortrag zu
Schleichende Katastrophen
Dr. Michael Klingler
Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
Sektorvorhaben des BMZ zu Internationale Wasserpolitik und Infrastruktur
11.9.2012 Folie 2 Folie 2
Schleichende Katastrophen
Definition Katastrophe (UNRISD 2009): • Unterbrechung der Funktionsfähigkeit einer Gesellschaft bedroht
die Existenzgrundlage der Menschen
• Wirkung abhängig von der Fähigkeit zur Anpassung
Schleichende Katastrophe: Kontinuierliches Untergraben der Funktionsfähigkeit einer
Gesellschaft ohne bewusstes Wahrnehmen
Mensch als Verursacher
Klimawandel
Prozesse der Modernisierung,
Industrialisierung, Urbanisierung,
Globalisierung (Landnutzung)
1. Eingriff in das biologische, chemische und physikalische Gleichgewicht
2. Verringerung der Fähigkeit der Umwelt soziale, ökologische und ökonomische
Funktionen zu erfüllen
3. Veränderung im globalen und lokalen Wasserkreislauf, insbesondere in der
Quantität und Qualität des vorhandenen Wassers
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 3 Folie 3
Wasser und schleichende Katastrophen
Böden
Ozeane und
Flüsse
Biodiversität
Gesundheit
• Erosion
• Versiegelung und Verdichtung
• Saure Sulfatböden
• Verlust von Permafrostböden
• Anstieg der Meerestemperatur
• Anstieg der CO2-Konzentration
• Anstieg der Meeresspiegel
• Stark oszillierende Flusspegel
• Zeitliche Entkoppelung von Arten
• Räumliche Entkopplung von Arten
• Invasive Arten
• Ernährungssicherheit
• Wasserinduzierte Krankheiten
• Vektorübertragene Krankheiten
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 4 Folie 4
Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch, zu sauer
Anstieg der
Meerestemperatur
• Anstieg des Oberflächen -
wassers um 1°C in den
letzten 140 Jahren
• Anstieg in europäischen
Gewässern höher als
globaler Durchschnitt und in
letzten 25 Jahren
beschleunigter Anstieg 3
• Ozeane absorbieren 80%
der dem Klimasystem
zugeführten Wärme
Anstieg des Meeresspiegel
• Anstieg zwischen 18 und
59 cm bis zum Jahr 2100
• Alternative Vorhersagen :
Anstieg von 75-190cm
• Ursachen :
• Thermische
Ausdehnung durch
globale Erderwärmung
• Abschmelzen der
Eisschilde und
Gletscher
Anstieg der CO2-
Konzentration
• Ozeane als Kohlenstoff-
speicher und CO2 –Senke
(+2Gt Kohlenstoff/Jahr)
• Gelöstes CO2 senkt den
pH-Wert (Ausgangswert: 8,2)
• in letzten 200 Jahren:
Säure-grad um 30%
gestiegen (-0,11 Einheiten)
• bis 2100 , Senkung um 17-
0,47 Einheiten
Geschätzte Verringerung des pH-Werts
zwischen 1700 und den 1990er-Jahren
Weltenwetter Wikimedia Commons
NASA
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 5 Folie 5
Folgen des Anstiegs der Kohlenstoffkonzentration
Anhebung der Carbonate Compensation
Depth (CCD)
Verschiebung im Karbonsystem der Meere
Verringerte Kalzifizierungsrate und höhere
Löslichkeit von Kalziumkarbonat
Veränderungen bei der Riffbildung
Verlust von Biodiversität und damit auch von Potential für die Pharmaforschung
Verlust der Funktionsfähigkeit des Ökosystems (Küstenschutz, Lebensraum,
Touristische Attraktion)
Korallenriffe in Zustand der Auflösung
(Kleypas & Yates 2009, S.115)
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 6 Folie 6
Klimawandel, Mensch und Korallenriffe
0
2
4
6
8
10
9,6 9,0
5,7 5,5
In M
rd. U
S$
Diagrammtitel
Tourismus
natürliches Risikomanagement (Küstenschutz) Fischerei
Biodiversität
Wirtschaftlicher Beitrag von
Korallenriffen weltweit:
Jährlicher Gesamtbeitrag: 29,8 Mrd. US$
Davon:
• In den letzten 30 Jahren:
Fläche der tropischen
Korallenriffe um 30% reduziert
• Prognose bis 2030:
Verlust von 60% der Korallenriffe
Faktor Mensch (Landnutzung):
• Meerwasserverschmutzung
• Überfischung
• Tourismus
• Infrastrukturkonstruktionen und Schiffverkehr
• Handel mit Korallen und Riffbewohnern
Klimawandel und Korallenbleiche
Bru
no d
e G
iusti, 2006
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 7 Folie 7
Anstieg des Meeresspiegels und seine Folgen
1. Verminderter Küstenschutz
Korallenbleiche
Mangroven: Verdrängung landeinwärts
Erosionsprozesse
Veränderung von Tidenhub und maximaler
Hochwasserhöhe in Kombination mit
Extremwetterereignissen
2. Überflutung
Anstieg um 50 cm würde Anzahl an Überflutungen
in Küstenregionen signifikant erhöhen
Flächen nicht mehr landwirtschaftlich nutzbar, und
im Extremfall nicht mehr bewohnbar
3. Versalzung
Eindringen von Salzwasser in Flüsse verringert
Süßwasserqualität (Trinkwasser, Landwirtschaft)
Meerwasserintrusion in Grundwasser:
Verschiebung der natürlichen,
unterirdischen Brackwasserzone ins
Landesinnere (Konvektionsströmung) UNEP/GRID
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 8 Folie 8
Anstieg des Meeresspiegels und die Rolle von
Infrastruktur und Landnutzung
Problem Urbanisierung
Grund-wasser-
entnahme
Brunnen-bohrung-
en
Deiche und
Dämme
Bebaute Flut-
ebenen
Urbane
Siedlungsbrennpunkte
in flachen Küsten- und
Deltaregionen
Schwerpunkt LDCs
Migrationsbewegung in
städtische Räume
Risikoerhöhung
Risikokerngebiete
Abendblatt
Wander
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 9 Folie 9
Sinkende Flusspegel –
ein Hindernis für die Binnenschifffahrt
• Dürrephase zwischen 2000
und 2009
• Saison teilweise um 48 tage
reduziert
• Kontinuierliche Abnahme der
Transportmenge:
1977: 3,3 Mio Tonnen
2000: 1,3 Mio Tonnen
2009: 269.000 Tonnen
• 2010 Zunahme der
Transportmenge (330.000t)
• Überflutungen 2011 behindern
Transportindustrie erneut
• Rheinpegel auf 1m gesunken:
Transport wird kosten- und
zeitintensiver da Güter auf
mehrere Schiffe verteilt
werden müssen
• Donau:
an der ungarisch-serbischen
Grenze laufen 80 Schiffe auf
Grund
• Ausgetrocknete Nebenarme
schneiden 7 Kleinstädte am
Oberlauf vom Hauptfluss ab
Langfr
istige D
ürr
eperioden
Kurz
fris
tige D
ürr
eperioden
Missouri River
Links: April 2007
Rechts: Juni 2011
Dave Tunge/Dakota
Aerials
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aphoto
s
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 10 Folie 10
Böden – Zwischen Klimawandel und
Menschlichen Eingriffen
Uni Würzburg
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 11 Folie 11
Der Einfluss von Landnutzung auf die
Bodenqualität
• Erosionsprozesse und Auswirkungen auf die Wasserqualität
• Verlust von Bodenfunktionen, -qualität und Fruchtbarkeit
• Überschwemmungen und gesundheitliche Folgen
• Auswirkungen auf das Mikroklima
UN
EP
2007
Wern
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Boden:
Produktivität - 46,1%
Nicht länger landwirtschaftlich
nutzbar: 15,1%
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 12 Folie 12
Verlust und
Veränderung der
Vegetationsdecke
Erosion
Verlust des fruchtbaren
Oberbodens
Beeinträchtigung
wichtiger
Bodenfunktionen
geringere
Versickerung
Beschleunigter
Abfluss von
Niederschlägen
Macht Böden
anfällig für Folgen:
Erosion (Wirkung auf den Wasserkreislauf)
Queryzo
Anne Burgess
Geng Yunsheng Jack Dykinga
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 13 Folie 13
Bodensedimente werden in
Gewässer gespült:
• erhöhte Trübung
• verringerter Sauerstoffgehalt
• verringerte Wasserqualität
Dünger und Pestizide
Grund-
wasser
Ober-
flächen-
wasser
Boden
Infrastruktur und Erosion
Staustufenbecken verlieren Kapazitäten
Deiche und Bebauung natürlicher
Überschwemmungsgebiete:
• mehr Erosion und erhöhte Risiken für
Überschwemmung in nicht geschützten Gebieten
• geringe Ablagerung von Sedimenten/Nährstoffen
in ehemaligen Überschwemmungsgebieten
verstärkte Bodenerosion flussabwärts Co
lou
rbo
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Irene deSeke
USBR
Erosion (Wirkung auf den Wasserkreislauf)
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 14 Folie 14
Urbanisierung: Versiegelung: Niederschlagswasser
kann nicht mehr versickern Risiko für Überschwemmungen steigt
Cholerarisiko steigt
Folgen für das Mikroklima Stark reduzierte Pflanzendecke
verringert Evapotranspiration
Umgebungstemperatur steigt
Verringerung der Niederschläge
Speicher- und
Filterkapazität des
Bodens
Bodenwasser:
weniger Produktivität
des Bodens
Versickerung:
erhöhter Abfluss von
Niederschlägen
Durchdringung des
Bodens durch Pflanzen
und Tiere
verringert
Verdichtung: starker Druck auf Böden
presst Hohlräume zusammen
Verdichtung und Versiegelung
le monde diplomatique
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Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 15 Folie 15
Saure Sulfatböden und Klimawandel- eine
Herausforderung
Sinkende Wasserpegel durch Regulierung, Übernutzung und
extreme Trockenheit ermöglicht Oxidation
Kurzfristige Überschwemmungen
spülen Säure und Schwermetalle aus dem Boden und senken damit den pH-Wert im Wasser und erhöhen den Eintrag
an Schwermetallen
Trockenlegen von Böden
ermöglicht Oxidation
Infrastruktur, z.B.
Bau von Deichen und
Entwässerungskanälen
• Verlust von Bodenproduktivität und landwirtschaftlicher Produktivität
• Kosten für Rehabilitierung des Bodens
• Erosion von Infrastruktur
• Beeinträchtigung der Biodiversität (Fischsterben…), sowie Aquakultur
Küstenregionen: Veränderte hydrologische Bedingungen lassen Pyrit im Boden
oxidieren
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 16 Folie 16
Klimawandel und
Permafrost
Bis 2050:
• Vertiefung des
Auftauhorizontes um 30-50%
Bis 2080:
• Permafrostfläche um 20-35%
reduziert
• 10-20% von Degeneration
geprägt
• Verschiebung der südlichen
Grenze um mehrere 100km in
Richtung Nord
Bis 2100:
Im Extremfall Abnahme der
Permafrostfläche auf 1 Mio. km2
(im Vgl. heute 10,5 Mio km2)
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 17 Folie 17
Folgen der Permafrostschmelze
Verringerte Bodenstabilität Entstehung von Thermokarst (Hügellandschaft):
-Landsenkungen und Steinschlag im Gebirge
-Seenbildung und /oder Trockenfallen von Feuchtgebieten
-Permafrostschmelze und Seenentwicklung verstärken sich
gegenseitig
Bodenwassermobilität Verbindung von Oberflächenwasser und Grundwassersystem
führt zu Austrocknen von Gewässern
erhöhte Erosionsrate, und somit erhöhter Sedimenteintrag in
Gewässer
Freisetzung von Methan und Kohlenstoffdioxid: -Permafrostschmelze verlängert Freisetzung gefrorenen Gases
(CO2 Und CH4) in der Auftauphase und vertieft aktive Schichten:
-Freisetzung durch Mikroorganismen übersteigt Kohlenstoff-
einlagerung durch Vegetation
United States Geological Survey
Dentren
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 18 Folie 18
Biodiversität
Erwärmung der Meerestemperatur
Zeitliche
Entkoppelung von
Arten
Räumliche
Entkoppelung von
Arten
Kollaps der Räuberpopulation
Entstehen neuer Räuber-Beute-
Beziehungen
Entstehen neuer
Konkurrenzbeziehungen
Migration nicht
heimischer
konkurrierender
Arten
Veränderung von
Match-Mismatch-
Beziehungen in
Nahrungsketten
Folgen:
Kurzfristig:
Erhöhung der
Biodiversität
Langfristig:
Verdrängungs-
prozesse
Folgen: Temperaturveränderung 2006-2010 zu
1951-1980
NASA
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 19 Folie 19
Einbruch der
Population
frühere
Blüte
von
Phyto-
plankton
früheres
Bakterien-
wachstum
Tempe-
raturzu-
nahme in
der
Nordsee
Zersetzung...
frühere
Zoo-
plankton
Weniger
Nahrung
Zoo-
plankton
… des
Phytoplanktons
Zeitliche Entkopplung von Arten
Mismatch zwischen Phytoplankton-
Blüte und Zooplankton-Wachstum
NOAA MESA Project Gibon
A. Stuhr, IFM-GEOMAR
Uwe Kils Wombol Uwe Kils
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 20 Folie 20
Räumliche Entkopplung von Arten
Calanus finmarchicus wird
verdrängt Richtung
Norden
Calanus helgolandicus
aus wärmeren Gebieten
wandert Richtung Norden
Kabeljau-Larven ernähren
sich hauptsächlich von
Calanus finmarchicus
Kabeljau
verschiebt sich
nordwärts
Temperatur-
zunahme in
der Nordsee
Fischgründe
vor der
deutschen
Küste
verwaisen
NASA
Morgane Gallinari
Eva Leu, NPI
Uwe Kils
Stacher
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 21 Folie 21
Krankheiten
Klimawandel Veränderte
Landnutzung
Verändertes Mikroklima (erhöhte Temperatur, veränderte
Niederschlagsmuster) und Umweltbedingungen
Verschlechterte
Wasser- und
Ernährungssicherheit
Zunahme von
wasserinduzierten
Krankheiten (z.B.
Cholera, Typhus,
Vibrio vulnificus
Infektion)
Vorteilhafte
Bedingungen für
vektorübertragene
Krankheiten (Dengue,
Malaria, Chukungunya
Fieber)
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 22 Folie 22
•Beschleunigte Ausbreitung und
Reproduktion von Bakterien
•Bei Trockenheit erhöhte Konzentration
von Krankheitserregern im Wasser
Faktor Mensch:
• Verwendung von kontaminiertem
Wasser mangels Alternativen
• Hohe Konzentration von Menschen
an einer Wasserstelle
Überflutungen unterbrechen
insbesondere Wasserversorgung und –
entsorgung
Faktor Mensch:
Unzureichende Wasser- sowie
schlechte Sanitärversorgung erhöhen
das Risiko
Steigende Temperaturen und
Luftfeuchtigkeit
Erhöhte Niederschläge und
Extremwetterereignisse
Wasserinduzierte Krankheiten
Inga Jurga Biotechworld Rebecca Ndungu
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 23 Folie 23
Wasserinduzierte Krankheiten
1,7 Mio Todesfälle/ Jahr auf Grund schlechter Hygienebedingungen (WHO)
Problem Klimawandel
Steigende
Wassertemperatur
Verbreitung von
Zooplankton
(Blüte)
Überschwem-
mungen und
Hochwasser
Verbreitung des Choleravirus in Abhängigkeit von
natürlichen Faktoren:
El Nino (z.B. Peru,
Chile) und starke
Niederschläge
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 24 Folie 24
Bakterien, die
natürlicherweise
in Brack- und
Meerwasser
vorkommen
Vibrio vulnificus
• Bei hohen Wassertemperaturen über
20°C, etwa auf Grund des
Klimawandels, erhöhte Konzentration
im Meerwasser
Seit 1993 jährlich im strandnahen Bereich
der Ostsee
Offene Wunden oder
Nahrungsaufnahme
Anstieg
der
Wasser-
tempera
-tur
regionale klimatische Perioden mit
sehr warmen Wassertemperaturen
Erhöhte Gefahr von Vibrio-Infektionen
Hsueh, et al., 2004
Kenneth Todar, PhD
Osts
ee-Z
eitung-B
log
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 25 Folie 25
Vektorübertragene Krankheiten: Mensch und Klima
Verbesserte Brutbedingungen für Moskitos:
•Verkürzter Fortpflanzungszyklus und beschleunigte Larvenentwicklung
• Verlängertes zeitliches Auftreten
•Vergrößertes Verbreitungsgebiet
Faktor Mensch
• Globalisierung: Einschleppung in noch nicht/nicht mehr betroffene Gebiete
• Wasseraufbewahrungssysteme, Dämme, Bewässerungsanlagen bieten optimale
Brutbedingungen
•Offenes baumloses Gelände (Abholzung)
Steigende Temperaturen,
Luftfeuchtigkeit und Niederschläge
Landnutzung, Infrastruktur und
Globalisierung
Dengue:
Anstieg der durchschnittlichen jährlichen Neuansteckungen zwischen 1970–1979
und 2000–2005 um das 7,5fache
Malaria:
sinkende Verbreitung dank zielgerichteten Kontrollanstrengungen (2000-2009
Rückgang der Krankheitsfälle um 3,5% und der Todesfälle um 21%)
bei einem Temperaturanstieg von 2°C sind 40-60 Mio. Menschen mehr betroffen
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 26 Folie 26
Vektorübertragene Krankheiten
205
210
215
220
225
230
235
240
in M
io. F
älle
Geschätze Anzahl an Malariafällen 2000-2010 (WHO 2011)
81%
0% 5% 13%
1%
Regionale Verteilung von Malariafällen 2010 (WHO 2011)
Africa
Americas
Eastern Mediterranean South-East Asia
Western Pacific
Malaria Dengue
WHO
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 27 Folie 27
Tropenkrankheiten in Europa?
Beispiel: Asiatische Tigermücke (Aedes albopictus) Seit den 90er Jahren auch in Europa, bisher in 12 europäischen Ländern
Verbreitung von
Krankheitsüberträgern nach Europa
Globale Verbreitung der asiatischen Tigermücke
Ursprüngliches Verbreitungsgebiet
Neue Verbreitungsgebiete
Globalisierung von Verkehr, Wirtschaft
und Transport
Globaler Tourismus
Klimawandel: höheren Temperaturen
und Luftfeuchtigkeit, Niederschläge
schaffen optimalen Lebensraum
Hohe Anpassungsfähigkeit
an neue Klimazonen
(v.a. Kältetoleranz und
Überwinterung)
Überträger von Dengue und Chikungunya-Fieber
In Südeuropa, da
Krankheitsübertragung
temperaturabhängig
(> 25°C, Optimum bei 30°C)
Gancho, 2008
James Gathany, CDC
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 28 Folie 28
Mögliches Habitat von A. albopictus (rot), basierend auf
klimatischen Toleranzschwellen. Stand 2008. ECDC 2009
Ravenna, Norditalien 2007:
247 Fällen
Erreger aus Indien
eingeschleppt (Tourismus)
erstmals auch lokale
Übertragung durch
einheimische
Mückenpopulation
(asiatische Tigermücke)
Migrationsbewegung von
Virenstämmen: •Transport und touristischer Verkehr
•Mutationen sorgen für höhere Anpassung
• wärmere Klimabedingungen in neue
Regionen fördern Krankheitsausbruch
2006 Réunion:
1/3 der 800.000 Einwohner betroffen
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 29 Folie 29
So what?
1. CO2-Ansatz
Minderung der Treibhausgase, um Klimaerwärmung zu reduzieren
Transport Ernährung Energie
Fleischkonsum
reduzieren • Zug
•Fahrrad
•zu Fuß
• ÖPNV
Stromanbieter
wechseln:
erneuerbare
Energieträger
Permafrost und Korallenriffe erhalten
organischen Müll
vermeiden
Heidas Rainer Zenz Franzfoto
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 30 Folie 30
So what?
Mückenstiche Keime
Hygiene im Haushalt verbessern Moskitonetzte auch
in Deutschland
verwenden
Infektionswege unterbrechen
2. Krankheitsvorbeugung
Offene
Wasserflächen
beseitigen oder
abdecken Hände waschen
Küchenlappen
wechseln
schneider.de
poets
che.d
e
Lars
Klin
twall M
alm
qvis
t
Sanja Gjenero
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 31 Folie 31
Abflussgeschwindigkeit verringern
So what?
Weniger
Erosion
Mehr
Verfügbarkeit
•Polder bewirtschaften
•Entsiegelung am Grundstück •Dach begrünen •Retentionsflächen schaffen
Wassermanagement
3. H2O-Ansatz
Rückhaltekapazität
erhöhen
CO
2 -Sen
ken
CO
2 -Sen
ken
David Shankbone Badische Zeitung
Hagen G
raebner
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 32 Folie 32
Wasser- Energie-Nahrungssicherheit (Nexus)
im Alltag
http://www.water-energy-food.org/en/home.html
Wasser
Energie
Ernährung
Verknüpfungen herstellen, auch im Alltag • Energie aus Wasserkraft nutzen (Wasser und Energie)
• Fleischkonsum reduzieren (Ernährung, Wasser und Energie)
• Auf Hygiene im Haushalt achten (Wasser, Ernährung und Gesundheit)
• Entsiegelung von Flächen (Wasser und Ernährung)
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 33 Folie 33
Vielen Dank
Mögliche Fragen können wir nun diskutieren!
Kontakt
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 34 Folie 34
Die wichtigsten Treibhausgase
Kohlenstoff-
dioxid
Distickstoff-
oxid
Fluorchlorkohlen-
wasserstoffe
(FCKW)
Methan
Entwicklung 1978 bis 2010
absorbieren
Infrarotstrahlung von der
Erde
emittieren Wärmestrahlung
zur Erde (atmosphärische
Gegenstrahlung)
ohne natürlichen
Treibhauseffekt kein
Leben auf der Erde
NO
AA
Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 35 Folie 35
Quellenangaben: Folie2
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Dr. Michael Klingler
11.9.2012 Folie 36 Folie 36
Quellenangaben Folie 9
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Dr. Michael Klingler
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