Search

The purpose of this document is to advance and define requirements for the eLTER RI to be able to serve validation processes of the major Earth Observation (EO) data providers. The document describethe general requirements for in-situ data and identified current eLTER Standard Observations (SOs) that are mostly needed in the calibration and validation processes of the main EO data providers. The docume givea view to the current validation protocols and tools used in the cal/val processes as well as described a framework to evaluate the maturity of in-situ observations for EO validation. Finally, key steps for the eLTER RI required to develop research infrastructure activities to be able serve these validation processes are identified

Ilmastonmuutos on elinympäristöjen pirstoutumisen ja häviämisen ohella yksi tärkeimmistä luonnon monimuotoisuuden uhkista. Suojelualueverkostolla on tärkeä rooli luontokadon torjumisessa, mutta suojelusuunnittelun tulee huomioida ilmastonmuutoksen kaikkialle ulottuvat vaikutukset. SUMI-hankkeessa on tarkasteltu suojelualueiden lajien ja luontotyyppien altistumista maankäytön ja ilmastonmuutoksen vaikutuksille, metsien hiilensidonnan ja lahopuun määrän alueellista vaihtelua sekä suojelualueiden hoitoa muuttuvassa ilmastossa. Tuloksia on viety suoraan luonnonsuojelun toimijoiden käyttöön. Suojelualueet ovat keskeisiä lajien ja luontotyyppien säilymiselle sekä lajien siirtymiselle uusille suotuisille alueille. Vuosille 1961–2020 lasketut ilmastomuuttujat osoittavat kuitenkin, että ilmastonmuutos on jo muuttanut suojelualueiden olosuhteita. Muutokset ovat voineet vaikuttaa merkittävästi lajeihin ja ekosysteemeihin erityisesti alueilla, joilla muutos on ollut usean ilmastomuuttujan osalta voimakasta. Lajit ja luontotyypit voivat lisäksi altistua suojelualueita ympäröivien alueiden haitallisen maankäytön vaikutuksille. Esimerkiksi aapasuovyöhykkeen eteläosissa ojitukset ja kesien lämpeneminen uhkaavat aapasoiden vesitilannetta ja muita ominaispiirteitä. Pohjois-Suomen lajistoltaan arvokkaat aapasuot sen sijaan altistuvat tammikuun lämpötilan voimakkaalle muutokselle. Ilmastonmuutos ja ympäröivä maankäyttö vaikuttavat myös suojelualueiden metsälajiston säilymiseen ja lajien mahdollisuuksiin siirtyä suojelualueiden välillä. Suojelualueverkoston pinta-alaa on tärkeää kasvattaa alueilla, joilla metsälajisto altistuu molemmille uhkille. Tämä koskee etenkin maan eteläosaa, jossa maankäyttö on laajamittaista ja erityisesti kasvukauden ilmasto on lämpenemässä nopeasti. Myös suojelualueiden topografia vaikuttaa lajien säilymiseen: topografisesti vaihtelevat alueet voivat säilyttää levinneisyydeltään pohjoista metsälajistoa pidempään ja hidastaa lajien taantumista ilmaston lämmetessä. Metsäisten suojelualueiden laajentaminen tukisi sekä luontokadon että ilmastonmuutoksen torjumista: se vahvistaisi metsien hiilensidontaa ja metsälajiston monimuotoisuutta indikoivan lahopuun kertymistä. Erilaiset kaukokartoitus- ja skenaariomallinnusmenetelmät mahdollistavat paitsi ilmastoviisaiden suojelu- ja hoitotoimien suunnittelun myös niiden vaikuttavuuden seurannan. Climate is changing – do species and habitats follow the change? The final report of the project Finnish Protected Area Network in a Changing Climate (SUMI) Climate change is one of the greatest threats to biodiversity along with habitat fragmentation and habitat loss. Protected area networks have an important role in preventing biodiversity loss, but conservation planning also needs to consider the widespread impacts of climate change. The project ‘Finnish Protected Area Network in a Changing Climate’ has produced a large analysis dealing with the exposure of species and habitats of protected areas to the effects of land use and climate change, regional variation of carbon sequestration and dead wood in forests, and management of protected areas in a changing climate. Results of the project have been transferred directly to the conservation officials. Protected areas are essential in maintaining species and habitats and in supporting species dispersal to new suitable areas. Values of climate variables calculated in 1961–2020 show that the climatic conditions of protected areas have already changed. These changes may have affected species and habitats considerably, particularly in areas where several climate variables have changed significantly and simultaneously. Species and habitats may also be exposed to harmful land use around protected areas. For example, in the southern part of the aapa mire zone, ditching and warming summers threaten the water level of aapa mires and their other specific features. On the other hand, species in northern Finnish aapa mires are exposed to rapidly changing January temperatures. Climate change and surrounding land use also affect the survival of forest species in protected areas and the possibilities for species movement between protected areas. It is important to enlarge the protected area network of forests particularly in regions where forest species are exposed to both threats of climate change and land use. This is important particularly in southern Finland where land use is large-scale, and climate of growing season is warming rapidly. Moreover, the topography of protected areas affects species survival: topographically variable protected areas may preserve northern forest bird species longer and restrict the decline of species in a warming climate. Enlarging forested protected areas supports both mitigating biodiversity loss and climate change: it would strengthen carbon sequestration of forests and increase dead wood volume, which is crucial for forest species diversity. Different remote sensing and scenario modelling methods enable not only the planning of climate-wise conservation and management actions but also the monitoring of their effectiveness. Klimatet förändras – hinner arterna och naturtyperna med? Slutrapport för projektet Naturskyddsnätverket i ett föränderligt klimat (SUMI) Tillsammans med fragmenteringen och förlusten av livsmiljöer är klimatförändringen ett av de främsta hoten mot den biologiska mångfalden. Nätverket av skyddade områden spelar en viktig roll för att bekämpa naturbortfall, men naturskyddsplaneringen måste ta hänsyn till de utbredda effekterna av klimatförändringen. Projektet Naturskyddsnätverket i ett föränderligt klimat (SUMI) har producerat en omfattande analys av hur arter och naturtyper i skyddade områden påverkas av markanvändning och klimatförändringen, den regionala variationen av skogarnas kolbindning och mängden död ved samt skötsel av skyddade områden i ett föränderligt klimat. Resultaten av projektet har erbjudits till direkt bruk för naturvårdsaktörer. Naturskyddsområden är centrala för bevarandet av arter och livsmiljöer samt för att arter skall kunna förflytta sig till nya gynnsamma områden. Klimatvariabler som beräknats för åren 1961–2020 visar dock att klimatförändringen redan har förändrat förhållandena i naturskyddsområdena. Dessa förändringar har redan kunnat påverka arter och ekosystem avsevärt, särskilt i de områden där förändringen i flera klimatvariabler varit stor. Arter och livsmiljöer i naturskyddsområden kan också utsättas för effekterna av skadlig markanvändning i omkringliggande områden. Till exempel i de södra delarna av aapamyrzonen hotas vattensituationen och karaktärsdrag typiska för aapamyrar av uppdikning och allt varmare somrar, medan de värdefulla aapamyrarna i norra Finland utsätts för en kraftig temperaturförändring i januari. Klimatförändringen och den omgivande markanvändningen påverkar också bibehållandet av skogsartssammansättningen i naturskyddsområden och möjligheterna för arter att förflytta sig mellan skyddade områden. Det är viktigt att utöka ytan av naturskyddsområden där skogsartssammansättningen är utsatt för bägge hoten. Detta gäller särskilt i södra delen av landet, där markanvändningen är omfattande och klimatet särskilt under växtsäsongen snabbt blir allt varmare. De skyddade områdenas topografi påverkar också bevarandet av arter: topografiskt varierade områden kan längre bibehålla skogsarter med en nordligare utbredning och bromsa minskningen av arter då klimatet blir varmare. Utvidgandet av skyddade skogsområden skulle stödja kampen mot både naturbortfall och klimatförändringen: det skulle stärka kolbindningen i skogarna men också ansamlingen av död ved, vilket i sig antyder en hög mångfald av skogsarter. Olika metoder för fjärranalys och scenariomodellering möjliggör inte bara planering av klimatsmarta skydds- och skötselåtgärder, utan även uppföljning av deras effektivitet.

Poster presentation at the Globolakes and GEO Aquawatch meeting 28-08-2018

The H2020 project EOMORES will develop operational monitoring and reporting services for inland and coastal water quality based on a combination of the most up-to-date satellite data, innovative in situ instruments and ecological models. Lakes, reservoirs and coastal water bodies constitute essential components of the hydrological and biogeochemical water cycles, and influence many aspects of ecology, economy, and human welfare, providing ecosystem services in multiple and sometimes conflicting ways. Knowledge about the state of inland and coastal water bodies is therefore of great interest. Project time: 3 year, started 1 December 2016. EOMORES has 9 partners from 6 EU countries, and 13 users

Citizen science has rapidly spread in the last decades around the world as a genuine interactive and inclusive opportunity for engaging citizens in the continuous collection of data relevant for science, governance, businesses, communal living and individual concerns. The present–day abundance of ICT technologies has caused the proliferation of two data collection methods in this field: participatory (user-centric) and opportunistic (device-centric). As a result, citizen observatories have become big data systems, with large scale volumes of data that come and go to millions of users.; about any social or environmental phenomenon (e.g. transit, air or weather) and comes in different formats (e.g. XML, Plain Text, CSV) and through different platforms (e.g. websites, mobile apps, sensor networks). This study reviewed the last 10 years of citizen science literature through a systematic literature review. This study identified 108 citizen observatories, which were deeply studied and clustered to identify global and European trends in environmental applications, practices, engagement techniques and technology uses. Challenges and recommendations from the literature in the field were classified to understand the common present and future path for the discipline. Furthermore, a survey and interviews were applied to stakeholders in Finland to gain broader understanding of the field country–wise. This study, provides the first comprehensive insight of the broad scale of contemporary ICT enabled citizen observatories in social and environmental dimensions.

Spatial and temporal variation within water bodies causes uncertainties in freshwater monitoring programmes that are surprisingly seldom perceived. This poses a major challenge for the representative sampling and subsequent assessment of water bodies. The sources of variability in lakes are relatively well known. The majority of them produce consistent patterns in water quality that can be statistically described. This information can be used in calibrating the sampling intervals, locations and monitoring methods against the typical variation in a water body as well as the accuracy requirements of monitoring programmes. Similarly, understanding of ecosystem history and functioning in different states can help in contextualizing the collected data. Specifically, studies on abrupt transitions and the interactions involved produce a framework against which recent water quality information can be compared. This thesis research aimed to facilitate water quality monitoring by examining 1) feasible statistical tools to study spatial and temporal uncertainty associated with sampling efforts, 2) the characteristics of variation and 3) ecosystem interactions in different states. Research was conducted at Lake Vesijärvi, southern Finland. Studies of uncertainty utilized data-rich observations of surface water chlorophyll a from flow-through, automated and remote sensing systems. Long-term monitoring information of several trophic levels was used in the analysis of ecosystem interactions. Classical sample size estimates, bootstrap methodology, autocorrelation and spatial standard score analyses were used in spatio-temporal uncertainty analysis. A general procedure to identify abrupt ecosystem transitions was applied in order to characterize lake interactions in different states. The results interlink variability at the study site with information required in sampling design. Sampling effort estimates associated with the spatial and temporal variance were used to derive precision information for summary statistics. The structure of the variance illustrated with an autocorrelation model revealed the low spatial representativeness of discrete sampling in the study area. A generalized autocorrelation model and its parameters from the monitoring area were found applicable in sampling design. Furthermore, areas with constantly higher chlorophyll a concentrations, which had an effect on the water quality information derived with remote sensing, were identified from the study area. Characterization of the interactions between the main trophic levels in different ecosystem states revealed the key role of zooplankton in maintaining the current state as well as the resilience of the studied pelagic ecosystem. The results are brought into a broader context by discussing the applicability of presented methods in sampling design of water quality monitoring programmes. According to this thesis research, sampling design in individual monitoring regimes would benefit from the characterization of variance and subsequent uncertainty analysis of different data sources. This approach allows the calibration of sampling frequency and locations on the observed variance, as well as a quantitative comparison between the abilities of different monitoring methods. The derived precision information also supports the joint use of several monitoring methods. Furthermore, analysis of long-term records can reveal the key elements of freshwater ecosystem functioning and how it has responded to earlier pressures, to which recent monitoring data can be compared. This thesis thus highlights analysis of the variance and history of the monitored system in developing a rationalized and adaptive monitoring programme Järvien vedenlaadun alueellisen ja ajallisen vaihtelun seurantatietoon aiheuttama virhe ei useinkaan ole tarkasti määritetty. Alueellista ja ajallista vaihtelua aiheuttavat tekijät tunnetaan kuitenkin varsin hyvin. Näistä useimmat tuottavat vedenlaatuun tyypillisiä muutoksia, joita pystytään kuvaamaan tilastollisesti. Tilastollinen kuvaaminen auttaa seurannan suunnittelussa esimerkiksi mahdollistamalla näytemäärien ja näytteenottopaikkojen sekä niihin liittyvien epävarmuuksien arvioinnin. Vastaavasti järven historian tunteminen ja ekosysteemin toiminnan kuvaaminen sen eri vaiheissa auttavat nykytilanteesta kerätyn tiedon tulkinnassa. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli kehittää vedenlaadun seurantaa tutkimalla 1) tilastollisia työvälineitä, joilla voidaan arvioida näytekoon vaikutusta alueellisen ja ajallisen vaihtelun tuomaan epävarmuuteen, 2) järvelle tyypillistä vaihtelua tukemaan vedenlaadun seurantaa sekä 3) ekosysteemin eri trofiatasojen vuorovaikutuksia sen tunnistetuissa tasapainotiloissa. Tutkimusaineisto kerättiin Etelä-Suomessa sijaitsevalta Lahden Vesijärveltä. Tutkimuksessa hyödynnettiin läpivirtaus- ja automaattimittauksia sekä kaukokartoitusta, eli menetelmiä, joilla vedenlaadun vaihtelua voidaan mitata tiheästi. Tilastollisina menetelminä käytettiin klassista näytemääräyhtälöä, autokorrelaatioanalyysia, bootstrap-menetelmää ja normalisoitua alueellisen vaihtelun tunnistamista. Lisäksi ekosysteemin vuorovaikutusten tutkimuksessa hyödynnettiin järven pitkäaikaisseurannan havaintoja usealta eri trofiatasolta. Tässä osassa käytettiin viisiosaista lähestymistapaa ekosysteemin tilassa tapahtuneiden äkillisten muutosten tunnistamiseen. Tutkimuksen tulosten avulla voidaan järvelle tyypillinen vedenlaadun vaihtelu liittää seurannan suunnitteluun. Tunnistamalla järvelle tyypillinen alueellinen ja ajallinen vaihtelu voidaan arvioida näytekoon ja -paikkojen vaikutusta kerätyn tiedon epävarmuuteen. Autokorrelaation avulla kuvattu alueellisen vaihtelun rakenne paljasti pistemäisten mittausten heikon alueellisen edustavuuden. Lisäksi yleisen autokorrelaatiomallin todettiin olevan hyödyllinen seurantojen suunnittelussa. Tutkimusjärveltä tunnistettiin myös alueita, joilla vedenlaatu on tyypillisesti muita alueita huonompi. Nämä rantojen lähellä olevat alueet vaikuttivat kaukokartoitusmittausten alueelliseen edustavuuteen tutkimusjärvellä. Järven eri trofiatasojen välisten vuorovaikutusten kuvaaminen ekosysteemin historiassa paljasti eläinplanktonin aiemmin luultua suuremman merkityksen järven nykyisen tilan ja resilienssin ylläpidossa. Tutkimuksen lopuksi pohditaan esitettyjen tulosten yleisempää käyttöä vedenlaadun seurantojen suunnittelussa. Tutkimuksen tulosten mukaan näytteenoton suunnittelu hyötyy seuranta-alueen vaihtelun kuvaamisesta ja eri tietolähteiden epävarmuusanalyysistä. Näiden avulla voidaan järkiperäistää näytemääriä ja -paikkoja. Vaihtelun kuvaamista voidaan myös käyttää alueelle parhaiten sopivien seurantamenetelmien valinnassa ja mahdollistaa niiden yhteiskäytön. Pitkiä aikasarjoja analysoimalla voidaan tuottaa tietoa vesiekosysteemin toiminnasta, ja siitä miten järvi on aiemmin vastannut siihen kohdistuneisiin paineisiin. Tämän avulla kerätty tieto voidaan paremmin liittää ekosysteemin toimintaan. Yleisesti tutkimuksen tulokset korostavat seuranta-alueen vaihtelun ja historian analysoinnin merkitystä vedenlaadun seurannan kehittämisessä.

Julkisten tietovarantojen mahdollisimman tehokkaan käytön on katsottu tuottavan uutta tietoa ja palveluita sekä lisäävän hyvinvointia. Kerätyn ympäristötiedon heikko hyödyntäminen yritystoiminnassa on kuitenkin jo pitkään tiedossa ollut ongelma. Syitä tähän voi etsiä ympäristötiedon epäkaupallisesta luonteesta, sen keräämistavoista ja saatavuudesta tai esimerkiksi julkisen sektorin vahvasta roolista toimialalla. Järvien vedenlaatupalvelu -hankkeessa (Tekes, 2009-2012) haluttiin edistää julkisen tiedon hyödyntämistä yksityisellä sektorilla sekä kehittää yhteistyötä eri toimijoiden välillä. Lähtökohtana oli paikallisen tutkimusinfrastruktuurin kehittäminen niin, että eri lähteistä kerätty vedenlaadun mittaustieto olisi tietokannan kautta helposti yritysten käytettävissä. Lisäksi hankkeessa tutkittiin eri käyttäjien tarpeita vedenlaatutiedolle, kehitettiin menetelmiä tiedon tarkkuuden parantamiseksi sekä luotiin muun muassa lyhyen aikavälin ennustemalleja. Konkreettinen tulos oli myös uuden “jokamiehen” vedenlaadun mittalaitteen kehittäminen. Tämä esimerkiksi matkapuhelimen kameran käyttöön perustuva mittalaite tuo uusia mahdollisuuksia edullisen vedenlaatutiedon keräämiseen, kansalaishavainnointiin ja samalla myös erilaiseen liiketoimintaan. Julkiseen ympäristötietoon perustuvaa liiketoimintaa pohdittiin kahdessa työpajassa. Työpajoissa keskusteltiin siihen liittyvistä haasteista ja mahdollisuuksista sekä myös ideoitiin uusia julkiseen ympäristötietoon perustuvia liiketoimintamahdollisuuksia. Tässä julkaisussa pohditaan julkisen ja yksityisen sektorin yhteistyön mahdollisuuksia Järvien vedenlaatupalvelu -hankkeen tulosten pohjalta.

EOMORES develops new efficient information services to support international, national and regional authorities responsible for monitoring, management and reporting of water quality as well as private entities dealing with water quality such as dredging companies. These services, based on the integration of Earth Observation (EO), autonomous optical in situ sensors and ecological modelling, will be fully automated, commercial, reliable and sustainable. The validated data from the three components can be flexibly combined into higher-level products to fit the users’ information needs. This document provides an impression of the EOMORES services.

Poster about the H2020 project EOMORES presented at the 10th Symposium for European Freshwater Sciences

EOMORES develops new efficient information services to support international, national and regional authorities responsible for monitoring, management and reporting of water quality as well as private entities dealing with water quality such as dredging companies. These services, based on the integration of Earth Observation (EO), autonomous optical in situ sensors and ecological modelling, will be fully automated, commercial, reliable and sustainable. The validated data from the three components can be flexibly combined into higher-level products to fit the users’ information needs. This document provides an impression of the EOMORES services.&nbsp