Transcript

TERN  Delivers    for  Ecosystem  Science  and  Management      

By:    Professors  Stuart  Phinn  and  Andrew  Lowe    TERN  -­‐  Associate  Science  Directors        +  Prof  Tim  Clancy,  Dr  Suzanne  Long,  Dr  Bek  Christensen,  Dr  Siddeswara  Guru    +  TERN  Facility  Directors  

Presenta=on  Aims  

To  demonstrate  how  the  Terrestrial  Ecosystem  Research  Network:  

•  has  enabled  a  more  collabora=ve,  coordinated  and  efficient  approach  to  ecosystem  science  in  Australia,  and    

•  will  con=nue  to  be  built  as  essen=al  infrastructure.    

TERN’s  Vision  is  for  an  Australian  ecosystem  science  community  that  has  undergone  transformaEonal  change  -­‐  from  one  in  which  effort  is  frequently  fragmented,  duplicaEve  and  short-­‐term,  to  one  that  is  naEonal,  networked,  and  delivering  for  Australia’s  future.        

•  TERN’s    Vision  

TERN  provides  “infrastructure”  to  enable  development  of  a  sustainable  network  of  people  and  ecosystem  data  collec*on,  discovery  and  sharing    systems  for  advancing  ecosystem  science  and  management  in  Australia.        

•  TERN’s    Scope  

Instruments    +  Sensors  

Policy  +    Management  

Analysis    +  Synthesis  

Modelling  

Data    Searching  

Data    Sharing  

Data  Cura=on    +  Publishing  

Data    Storage  

Processing    +  Analysis  

Collec=on    Methods  

•  An  esEmate  of  the  number  of  “ecosystem”  scienEsts  from  various  sources,  2010-­‐2012  :  

•  UniversiEes          =  1619  FTE  •  CSIRO        =  1127  FTE  •  Government  agencies  =    ????  •  NGO’s        =    ????  •  Private  Companies    =      ????  

 Sources:        ERA  2010,  CSIRO  Internal  Records  

•  TERN’s    Scope:  Australian  Ecosystem  Science  Communi=es  

•  TERN’s    Scope:  Ecosystem  Science  Communi=es  

Contents  

1.   Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  

2.   TERN’s  impact  on  the  ecosystem  science  research  cycle  

3.   TERN’s  impact  on  research  data  publishing  and  data-­‐sharing    

4.   How  to  interact  with  and  use  TERN  

5.   TERN’s  future  roles  in  suppor=ng  ecosystem  science    

Contents  

1.   Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  

2.   TERN’s  impact  on  the  ecosystem  science  research  cycle  

3.   TERN’s  impact  on  research,  data  publishing  and  data-­‐sharing    

4.   How  to  interact  with  and  use  TERN  

5.   TERN’s  future  roles  in  suppor=ng  ecosystem  science    

1.  Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  infrastructure  

•  Australian  ecosystems  

•  Australian  and  global  ecosystem  science  ques=ons  

•  TERN’s  infrastructure  for  ecosystem  science  

•  Australian  ecosystems  and  ecosystem  data  collec=on  

Sources:  NASA,  Geosciences  Australia,    Bureau  of  Meteorology  and  CSIRO  

Land  Cover  Eleva=on  Soils  Mean  Annual  Run-­‐off  

•  Australian  and  global  ecosystem    science  ques=ons  

•  TERN’s  Vision  is  underpinned  by  ac=vi=es  addressing  cri=cal  ecosystem  science  knowledge  gaps  facing  Australia:  

1.   How  are  the  spa=al  distribu=on  and  abundance  of  key  Australian  environmental  assets  (plant  and  animal  species,  Carbon  stocks,  and  in  some  cases  water)  changing?  

2.   How  are  ecosystems  and  ecosystem  processes  changing,  and  what  are  the  key  processes  driving  change?  

3.   How  are  introduced  plant  and  animal  species  affec=ng  na=ve  ecosystems?  

4.   How  can  we  beXer  monitor    and  manage  ecosystems?  

5.   What  is  the  impact  of  management  interven=ons  on  Australian  ecosystems  and  ecosystem  processes?  

•  Ecosystem  science  and  management  ques=ons  

•  Ecosystem  science  and  management  ques=ons            

•  Ecosystem  science    ques=ons,  local  to  global  scales  

Muller,  F.  (1992).  “Hierarchical  approaches  to  ecosystem  theory.”  Ecological  Modelling  63:  215-­‐242.  

•  Integrated  long  term  monitoring  –    spa=al  and  temporal  sampling  

Longitudinal  trends  vegeta=on  cover  on  Main  Camp  plots  in  the  Simpson  Desert  Study  -­‐  cover  of  spinifex  (alive  and  dead)  assessed  by  eye  at  six  fixed  quadrats  on  3  –  12  1-­‐ha  study  plots,  expressed  as  means  ±  SE.        

Longitudinal  trends  in  fauna  popula=ons  at  the  Main  Camp  site  in  the  Simpson  Desert  Study:  capture  rates  of    Spinifex  Hopping-­‐mouse  Notomys  alexis  

Dickman,  C.R.,    Wardle,  G.M.,  Foulkes,  J.  N.  and      de  Preu,  N.    (2013)  Desert  complex  environments.  Chapter  10  .  In:  Lindenmayer,  D.B.,  Burns,  E.,  Thurgate,  N.,  and  Lowe,  A.  (Editors)(2013).  Monitoring  environmental  change.  CSIRO  Publishing,  Melbourne.  

•  Integrated  long  term  monitoring  –    spa=al  and  temporal  sampling  

Longitudinal  trends  vegeta=on  cover  on  Main  Camp  plots  in  the  Simpson  Desert  Study  -­‐  cover  of  spinifex  (alive  and  dead)  assessed  by  eye  at  six  fixed  quadrats  on  3  –  12  1-­‐ha  study  plots,  expressed  as  means  ±  SE.        

Landsat  Thema=c  Mapper    -­‐  October  2005    

•  Ecosystem  science    ques=ons,  local  to  global  scales  

Muller,  F.  (1992).  “Hierarchical  approaches  to  ecosystem  theory.”  Ecological  Modelling  63:  215-­‐242.  

•  TERN’s  infrastructure  for  ecosystem  science  

•  TERN’s  infrastructure  for  ecosystem  science  

10-3 10-2 10-1 100 101 102 103 104 metres Length Scale

10-1

100

101

102

103

104

105

106

Leaf Canopy Patch Region

Seconds

Minutes

Days

Years seconds

Leaf  Level  Observa=ons  

Flux  Tow

er  

Aircrad  Fluxes  

Aircrad  Remote  Sensing  

Satellite  Remote  Sensing  

Land  Surface  Model  

GCM  

Plot  Level  Observa=ons  

Leaf  Level  Physiology  assumed  to  apply  

Time

Scale

Direct  measurement  

Indirect  measurement  (remote  sensing)  

Modelling  

Instruments    +  Sensors  

Policy  +    Management  

Analysis    +  Synthesis  

Modelling  

Data    Searching  

Data    Sharing  

Data  Cura=on    +  Publishing  

Data    Storage  

Processing    +  Analysis  

Collec=on    Methods  

•  TERN’s  infrastructure  for  ecosystem  science  

Contents  

1.   Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  

2.   TERN’s  impact  on  the  ecosystem  science  research  cycle  

3.   TERN’s  impact  on  research,  data  publishing  and  data-­‐sharing    

4.   How  to  interact  with  and  use  TERN  

5.   TERN’s  future  roles  in  suppor=ng  ecosystem  science    

2.  TERN’s  impact  on  the    ecosystem  science  research  cycle:  

increasing  efficiency  and  effec=veness  

•  Ecosystem    science    research    cycle(s)    

•  TERN’s  infrastructure    and  its  impact  

•  Examples  of    increasing  efficiency  and  effec=veness  

•  Ecosystem  science  research  cycle(s)        

E c i

e n c y

g a

e a s e d

e e

c t i v

Storage,!preservation and!discoverability !

of data

Data analysis,!integration and !

synthesis

r

Ecosystem Science

Data + meta-data,!licensing

Research output:!new data and !publications!

Enables large scale and coordinated data

collection, sharing and multiple re-uses!

Enhanced ability to revise, question and expand knowledge!

Knowledge gap: research questions!

Proposal and planning!

Data collection, verification,

quality assurance and control!

•  Ecosystem  science  research  data  cycle(s)      DataOne  -­‐  www.dataone.org/best-­‐prac=ces    

•  TERN’s  infrastructure    and  its  impact:                    Number  of  symposium  abstracts  per  topic  area  

•  TERN’s  infrastructure  and  its  impact:                      Size  of  word    =  frequency  of  use  in  2013  TERN  Symposium  abstracts  

•  TERN’s  infrastructure  and  its  impact  

TERN  infrastructure  and  processes  provide:    

-­‐  Surety  of  data  storage  and  archiving;    

-­‐  Na=onally  and  interna=onally  accepted  data  licensing  standards;    

-­‐  Data  publishing  as  a  viable  research  output;    

-­‐  Data  cita=on  as  a  measure  of  research  impact;    

-­‐  Data  to  be  verified  and  checked  independently;    

-­‐  Mul=ple  returns  on  an  ini=al  investment  when  data  are  re-­‐used;  

-­‐     Data  collec=on  methods  to  be  shared,  reviewed  and  replicated;  

-­‐     Na=onally  accepted  data  storage,  meta-­‐data  and  licensing  resource;    

•  Examples  of    increasing  efficiency  and  effec=veness        -­‐  Carbon  dynamics      -­‐    Sustainable  land  use      -­‐    Biodiversity        -­‐    Monitoring      -­‐    Data        

•  Carbon  Dynamics    

•  Big  quesEons  need  big  soluEons:  Australia's  carbon  cycle    

•  DetecEng  forest  structure  from  space    

•  How  will  eucalypt  forest  ecosystems  respond  to  increased  atmospheric  

carbon  dioxide?    

   OzFlux    measured    GPP      and  simula=ons  H.  Cleugh  &  E  Van  Gorsel,  CSIRO  

EucFACE  Experiment  How  elevated  CO2  affects  ecosystem  processes  of  a  mature  evergreen  sclerophyllous  ecosystem                                                D.  Ellsworth,  UWS  

•  Carbon  Dynamics    

•  EvoluEon  of  Australia’s  soil-­‐carbon  map    

•  Improving  long-­‐term  predicEons  of  carbon  and  nitrogen  dynamics  in  

Australia’s  agro-­‐ecosystems    

•  Estuarine  and  coastal  carbon  dynamics  ,  CSIRO  Blue  Carbon  Cluster  

 Soil  Carbon  Research  Program  (SCaRP)  

•  Sustainable  land-­‐use  

•  Working  together  to  improve  land-­‐management  outcomes  naEonally    

•  Monitoring  the  success  of  rangelands  management    

•  Persistence  pays  off  for  AusCover  and  partners    

•  NCRIS  partners  work  together  to  build  Soils-­‐to-­‐Satellites  tool  

min  

max  

mask  Non-­‐per  

•  Biodiversity  

•  Wave  of  exEncEons  in  the  north  shows  history  repeaEng  

itself    

•  Improved  federal  capacity  for  biodiversity  assessments    

•  NaEonally  consistent  taxonomic  searching    

•  Analysis  shows  sharp  decline  of  koalas  in  Queensland  NSW    

Mean  koala  popula=on  per  bioregion,    a  synthesis  product  

•  Biodiversity  –  Integra=ng  long  term  ecological  studies  

BOOK    Monitoring  Environmental  Change      (to  be  modified)-­‐    Lindenmayer,  D.B.,  Burns,  E.,  Thurgate,  N.,  and  Lowe,  A.  (Editors;  2013).    •  83  contribuEng  environmental  professionals  (primarily  ecological  scienEsts)  •  Describe  changes  in  a  range  of  Australian  ecosystems  that  have    long-­‐term  research.    

 

POLICY  HANDBOOK  -­‐    Learning  from  long-­‐term  research  to  be@er  manage  biodiversity  in  Australia    Emma  Burns  and  David  Lindenmayer    –  and    book  contributors    

   

 

         

 

Core  ecosystem  study  contents:    •  Chapter  summary  

•  Key  discoveries  feature  box  

•  IntroducEon  

•  DefiniEon  of  the  system  –              including  conceptual  model  

•  Overview  of  studies  show  cased.  

•  Trends  in  environmental  change  and                biodiversity  based  on  plot  data    •  General  conclusions  and  recommendaEons    

•  Monitoring  -­‐  MulE-­‐scale  Plot  Network  Book    

•  Data  

•  Greater  efficiency  and  effecEveness  through  TERN’s  naEonal  ecosystem  

data  infrastructure    

•  Discovering  Australia's  ecosystem  data:  the  TERN  Data  Discovery  Portal  

•  TERN’s  licensing  policy  opens  door  on  data    

•  Data  partnerships  bode  well  for  sharing  government  ecological  datasets    

Contents  

1.   Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  

2.   TERN’s  impact  on  the  ecosystem  science  research  cycle  

3.   TERN’s  impact  on  research,  data  publishing  and  data-­‐sharing    

4.   How  to  interact  with  and  use  TERN  

5.   TERN’s  future  roles  in  suppor=ng  ecosystem  science    

3.  TERN’s  impacts  on  research    data  publishing  and  sharing      

•  TERN’s  impact  on  research  data:      -­‐  collec=on                -­‐  publishing                -­‐  sharing  

•  TERN’s  impact  on  ecosystem  science  and  management?  

•  TERN’s  impact  on  research  data  collec=on    

•  TERN’s  impact  on  research  data  collec=on:  

Part  of  a  Guinness  World  Record  for  Longest  Ecosystem  Monitoring  Program?    

Landsat  8  launch  Tuesday  12  Feb  2013  0405  AEST    

•  TERN’s  impact  on  research  data  collec=on  –  Source  M.Lyons    

•  TERN’s  impact  on  research  data  collec=on    

•  TERN’s  impact  on  research  data  collec=on    

Source:  K.Calders                                J.  Armston  

•  TERN’s  impact  on  research  data  publishing:  Alterna=ves  ?    

•  TERN’s  impact  on  research  data  publishing    

Data  cita=on  

•   Data  Cita=on        

         

•  Data  cita=on  

•  TERN’s  impact  on  research  data  sharing  –  helping  change    •  Facility  data  storage  portals  –  discipline  relevant  support    

•  Data  and  meta-­‐entry  tools  and  protocols  

•  Meta-­‐data  standards  

•  TERN  Licences  and  Licensing  Framework  

•  Links  to  naEonal  research  data  catalog  

•  InternaEonal  standard  Digital  Object    IdenEfiers  (DOI)    

•  Replicable,  extendable  and  scale-­‐able  model  for  data  storage  and  publishing  

•  TERN’s  impact  on  ecosystem  science  and  management  

•  Standardised  data  collecEon  +  analysis  

•  New  conEnental  data  sets  

•  Reduce  duplicaEon  across  jurisdicEons  

•  New  knowledge  and  science  

•  Transferring  science  to  management  

•  TERN’s  impact  on  ecosystem  science  and  management?  

TERN  infrastructure  use    for  2011-­‐2012:        

Es=mated  member  numbers  for  ecosystem  sciences  communi=es   >  5000  

NewsleXers  Subscribers   1500  

Interna=onal  collabora=ons   53  

Universi=es  involved   17  

State  and  Federal  agencies   25  

Commercial  engagement   3  

Interna=onal  Partners   3  

Peer  reviewed  publica=ons  -­‐  journal  ar=cles   64  

Conference  papers/presenta=ons   112  

End-­‐user  community  (Uni,  Gov,  NGO,  Industry)      ~  10-­‐20,000    

•  Australian  and  Interna=onal  Ecosystem  Science  Communi=es  

•  Linking    Australian  ecosystem  science  communiEes  •  Ecological  Society  of  Australia  •  Biogeophysical  (AMOS,    OzEWEX)  •  Data  collecEon,  storage,  processing:    (ANDS,  ALA)  

   •  Enabling  establishment  of  Australian  Ecosystem  Science  Community  and  

CoordinaEng  Group  –  Academies  (AAS),  Individuals  (Fellows),  peer-­‐groups  (Wentworth)    

 •  InternaEonal  collaboraEons:  

•  Data  collecEon:    CEOS,  IGOOS,  Fluxnet,  GlobalSoils  •  Data  storage/sharing:  DataOne  •  Long  Term  Monitoring:  iLTER  •  Integrated  systems:  NEON,  CZO,  EXPEER,…..  •  Synthesis  Centres:  NESCENT,  SeSYNC,  ……..  

Contents  

1.   Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  

2.   TERN’s  impact  on  the  ecosystem  science  research  cycle  

3.   TERN’s  impact  on  research,  data  publishing  and  data-­‐sharing    

4.   How  to  interact  with  and  use  TERN  

5.   TERN’s  future  roles  in  suppor=ng  ecosystem  science    

4.  How  to  interact  with  and  use  TERN  

•  Data  Collec=on,  Storage,  Licensing  and  Publishing  

•  Data  Analysis    

•  Australian  and  Interna=onal  Ecosystem  Science  Communi=es  

•  Integra=on,  Analysis  and  Synthesis  

Ecosystem  ScienEsts  or  Managers  

Require    data  storage  and    licensing    to  publish  data      

and    meta-­‐data    

Require  access  to  data  set(s)  to    use  in  research,  monitoring,  or    management    applicaEons    

Require  contact  with  ecosystem  scienEsts    or  managers  for  research  or    integraEve/  

synthesis  acEviEes  

TERN    Portal  Australian  Ecosystem  Data    Discovery  

TERN  Facility  Portals  -­‐  Meta  Data  -­‐  Data  -­‐  Researchers  -­‐  Data  CollecEon  

Infrastructure  

Other  Australian  Environmental    Data  Portals  (IMOS,  ALA,…)  

InternaEonal  Environmental  Data    Portals    (  Fluxnet,  GEOSS,  …)  

Other  Australian  Meta-­‐data    (ANDS)  

•  Data  Collec=on,  Storage,  Licensing  and  Publishing  

Ecosystem  Scien=fic  Community  -­‐  People  -­‐  Contacts  -­‐  Knowledge  -­‐  Equipment  

•  TERN  as  an  ecosystem  science  aXractor    

•  Data  Analysis  and  the  Other  Bits……  

•  Methods,  algorithms  and  documents  available  for  public  use  

 •  Training    for  data  collecEon  ,  analysis  

and  publicaEon    •  Training  for  the  ecosystem  data  cycle    

Contents  

1.   Ecosystem  science  ques=ons  being  addressed  using  TERN  

2.   TERN’s  impact  on  the  ecosystem  science  research  cycle  

3.   TERN’s  impact  on  research,  data  publishing  and  data-­‐sharing    

4.   How  to  interact  with  and  use  TERN  

5.   TERN’s  future  roles  in  suppor=ng  ecosystem  science    

5.  TERN’s  future  role  in  suppor=ng    ecosystem  science    

 •  TERN’s  Science  Plan    

The  TERN  science  plan  defines  the  acEviEes  that  are  driving  data  collecEon,  analysis,  storage,  sharing  and  synthesis    

required  for  the  science  to  management  process  .    •  What  is  TERN’s  role  in  Australian  ecosystem  science?  •  What  factors  drive/influence  the  current  acEviEes  of  TERN?  •  Why  does  TERN  mawer  /  what  advances  is  TERN  enabling  /  how  is  TERN  

delivering  for  the  ecosystem  science  community  •  What  is  TERN’s  role  in  the  future  of  Australian  ecosystem  science?  

 

Sustaining  Long  Term  Environmental  Data  Collec=on  Infrastructure    –  main  stages  of  science  plan  

   

•  TERN  has  an  integral  role  to  play  in  sustaining  Australian  ecosystem  science      

By  2022  the  Australian  ecosystem  science  community  is  using  TERN  infrastructure  to:    

•  Collect,  publish  and  share  ecosystem  data  sets  as  standard  pracEce    

•  Act  collecEvely  to  address  key  ecosystem  science  and  management  quesEons    

Long  Term  Funding  

Coordinated  Ecosystem  Science    Communi=es  

 Ecological                Bio-­‐geophysical              Informa=cs            

Spa=al  Analysis  &  Modelling  

Commonwealth,  State    and  Local  Governments  

Research  +  Educa=on    Ins=tu=ons  

Sustaining  Long  Term  Environmental  Data  Collec=on  Infrastructure  –  main  stages  of  science  plan  

   

•  TERN  will  work  with  the  ecosystem  science  communiEes  to  enable  them  to  work  collaboraEvely  in  an:      

 “Australian  Ecosystem  Science  and  Management  Advisory  Group”        •  IniEate  acEviEes  to:    

(1)  Determine  the  representaEon  required  for  ecosystem  sciences  in  Australia      

(2)  IniEate  a  process  with  relevant  professional  communiEes  and  bodies  to  develop  a  Decadal  or  Strategic  Plan  for  Ecosystem  Science  

     

Sustaining  Long  Term  Environmental  Data  Collec=on  Infrastructure  Helping  make  the  case    

•  Ecosystem  services  are  at  risk  ($30  trillion)  •  carbon  dynamics  •  clean  air/water  •  pollinaEon  •  health  •  food  security  

Notable  problems  in  Australia  with  managing    natural  resources  (exEncEons,  degradaEon)  Poor  ability  to  report  on  change  Technology  driven  area      Australia  can  be  world  leader  Ecosystem  science  has  broad  community    Jobs  and  underpinning  sustainable  growth  

Intergovernmental  Platform  on  Biodiversity  &  Ecosystem  Services  

•  TERN’s future roles in supporting ecosystem science

Interna=onal  Partners    

TERN  is  supported  by  the  Australian  Government  through  the  NaEonal  CollaboraEve  Research  Infrastructure  Strategy  and  the  Super  Science  IniEaEve  

Ques=ons?  

Professor  Stuart  Phinn  [email protected]  

 Professor  Andy  Lowe  

[email protected]      

www.tern.org.au