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Projekt:Fellow-Programm Freies Wissen Einreichungen 2019/OpenData LandUseChange Reconstruction/Zwischenbericht

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Land Change Stories: An open data reconstruction of global land use change - Zwischenbericht[Bearbeiten]

I. Infos​ ​zum​ ​eigenen​ ​Forschungsvorhaben​ ​(max.​ ​3000​ ​Zeichen)[Bearbeiten]

A. Status​ ​Quo​[Bearbeiten]

Mehr als 70 % der Landoberfläche der Erde sind auf die eine oder andere Weise durch den Menschen verändert worden [1]. Die Veränderung der Landbedeckung ist wahrscheinlich der sichtbarste anthropogene "Fußabdruck" an Land. Er trägt zudem wesentlich zur globalen Erwärmung und Umweltveränderung bei [2]. Das Verständnis von Landveränderungsprozessen ist entscheidend für die Bewältigung der drängenden globalen Herausforderungen wie Klimawandel, Verlust der Biodiversität und Ernährungssicherheit [3] [4]. Daher sind genaue Rekonstruktionen der globalen Landnutzung/-bedeckung notwendig. Als wesentlicher Input für Erdsystem- und Klimamodelle können sie uns helfen, aus der Vergangenheit zu lernen, um fundierte Entscheidungen für das Landmanagement und die Planung in der Zukunft zu treffen [5].
Obwohl immer mehr Beobachtungsdaten (z.B. durch die wachsende Zahl an Erdbeobachtungssatelliten) zur Verfügung stehen, weisen Datensätze zur Landnutzung/-bedeckung immer noch erhebliche Einschränkungen auf, wie z.B. fragmentierte Inhalte, unterschiedliche Formate und Maßstäbe oder mangelnder räumlicher Bezug der Landveränderungen [6] [7] [8]. Folglich sind konsistente, langfristige und großräumige Rekonstruktionen von Landnutzungsveränderungen noch immer selten.

Im Rahmen meines PhD-Projekts nutze ich eine Vielzahl von frei verfügbaren Satellitendaten und Statistiken, um weltweit Landnutzungsveränderungen auf der Landoberfläche zu rekonstruieren und zu analysieren. Ziel dabei ist es, Landnutzungsprozesse der letzten Jahrzehnte genauer zu bestimmmen und deren globale Auswirkungen besser zu versetehen, um angesichts globaler Herausforderungen, wie des Klimawandels, informierte Entscheidungen für ein nachhaltiges Wirtschaften in der Zukunft zu treffen.
Mithilfe des Fellow-Programms "Freies Wissen" soll das Thema globale Landnutzung für ein breiteres Publikum - auch außerhalb der Wissenschafts-Sphäre - erlebbar und zugänglich machen. Dazu möchte ich eine Web-Plattform entwickeln, um zum einen mit interaktiven Karten - sogenannten "Story Maps" - die Landnutzungsthematik zu veranschaulichen, sowie zum anderen meine Forschungsergebnnisse und Zwischenschritte mithilfe von Blogbeiträgen, Videos, Datensätzen und Karten mit der Öffentlichkeit zu teilen.

B. Fortschritt​[Bearbeiten]

Bisher habe ich verschiedene "Best Practice"-Beispiele zur Visualisierung räumlicher Daten und Story Maps gesammelt. Ein Beispiel ist die Anwendung "Global Forest Watch", ein dynamisches Online-Waldüberwachungssystem als Initiative des World Resources Institute, das die Veränderungen in den Wäldern der Welt mithilfe der Google Earth Engine visualisiert. Ein weiteres Visualisierungsprojekt auf Basis der Earth Engine zum Thema Wald ist "Global Forest Change" unter der Leitung von Matt Hansen von der University of Maryland. Auch EMODnet, eine langfristige Initiative für Meeresdaten in Europa, deren dynamische Kartenanwendung mit OpenLayers erstellt wurde, ist eine solche Best Practice-Visualisierung. Außerdem gibt es HILDA (Historic Land Dynamics Assessment), eine interaktive Story Map zu Landnutzungsveränderungen in Europa, die mithilfe von esri ArcGIS online veröffentlicht wurde [9]. Diese Beispiele liefern bereits gute Ideen für meine eigenes Karten-Visualisierungsprojekt.

Für die geplante Kartenanwendung wurde bereits ein Datenkonzept erstellt: Die Daten-Layer, globale Raster-Daten/Karten der Verbreitung und Veränderung von Wäldern, Ackerflächen und Weideland sowie Vektor-Daten mit nationale Statistiken wurden ausgewählt und zur späteren Veröffentlichung aufbereitet.

Ich habe zudem einen englisch-sprachigen Blog mit dem Titel "https://landchangestories.org/" gestartet. Hier habe ich einen ersten Beitrag zum Thema Satellitendaten und Landbedeckung mit dem Titel "Catching stars from a flying data swarm" veröffentlicht. Gemeinsam mit meinen PhD-Betreuern wurde eine Publikationsstrategie für die nächsten Wochen erstellt.

C. Ausblick[Bearbeiten]

Die nächsten Schritte im Projekt sind nun das Erstellen weiterer Blog-Posts, die die Veröffentlichung eines wissenschaftlichen Artikels begleiten. Außerdem gilt es, einen Prototyp für die Web-Kartenanwendung bis Mitte/Ende Februar fertigzustellen und diesen dann bis zum Ende der Projektphase technisch umzusetzen (Server und Anforderungen). Die Vision, eine interaktive Weltkarte zum Thema Landnutzung in der Projektlaufzeit zu entwickeln, und auch die Meilensteine auf dem Weg dorthin sehe ich weiterhin als realistisch. Wichtig hierfür ist nun vor allem die Einreichung und Veröffentlichung des Papers, die strategisch gleichzeitig mit der Datenöffnung stattfinden sollte. Für die Umsetzung der "Story Maps"-Plattform sehe ich Tipps und Erfahrungen meiner Mentorin sowie auch der Wikimedia-Community (z.B. andere Fellows und Alumni) als hilfreich. Dazu möchte ich den Austausch im Netzwerk verstärkt suchen.

II. Zusammenarbeit​ ​mit​ ​Fellows​ ​sowie​ ​Mentorinnen​ ​und​ ​Mentoren​ ​(max.​ ​3000​ ​Zeichen)[Bearbeiten]

A. Zusammenarbeit​ ​mit​ ​deiner​ ​Mentorin/deinem​ ​Mentor[Bearbeiten]

Die Zusammenarbeit mit meiner Mentorin Katja Mayer sowie Co-Fellow Nate Breznau funktioniert unkompliziert und reibungslos. Derzeit treffen wir uns einmal im Monat in Form einer Skype-Gesprächsrunde. Die Möglichkeit, zwischendurch Ratschläge einzuholen, ist zudem immer gegeben. Ich konnte dadurch bereits von Tipps und Kontakten zu ehemaligen Fellows profitieren und habe hilfreiche Hinweise zur Umsetzung meines Online-Projekts erhalten. Der künftigen Zusammenarbeit sehe ich positiv entgegen.

B. Austausch​ ​mit​ ​anderen​ ​Fellows[Bearbeiten]

Was wünschst du dir für die künftige Zusammenarbeit? Während des Auftaktseminars gab es gute Gelegenheiten zum Kennenlernen und Austausch mit den anderen Fellows sowie Alumnis. Dadurch konnte ich einen Einblick in die große fachliche Bandbreite und der oft doch sehr ähnlichen Herausforderungen der Open Science-Praxis gewinnen. Zu Beginn meiner Projektphase lag der Schwerpunkt eher in der Konzeptionierung. Daher gab es noch nicht sehr viel Austausch mit den anderen Fellows. Ich denke, dass sich das nach dem Zwischenseminar ändern wird, wenn die ersten Projektideen am Laufen sind.
Im Rahmen der regelmäßigen Gespräche mit meiner Mentorin tausche ich mich regelmäßig mit Co-Fellow Nate Breznau aus, was ich als hilfreich für mein Forschungsvorhaben empfinde. Durch die ähnlichen Herangehensweise und Methodik der Online-Veröffentlichung der Daten in unseren beiden Projekten können wir voneinander lernen. Der Austausch bringt oft gute Ideen hervor.
Für die zukünftige Zusammenarbeit wünsche ich mir, mehr mit den anderen Fellows zu kommunizieren und ein gemeinsames Netzwerk auszubilden.

III. Kommunikation​ ​und​ ​Vernetzung​ ​(max.​ ​3000​ ​Zeichen)[Bearbeiten]

A. Kommunikationsaktivitäten​ ​mit​ ​Bezug​ ​zum​ ​Fellow-Programm[Bearbeiten]

Ich schreibe seit Herbst einen eigenen Blog mit dem Titel "Land Change Stories" zu meinem Forschungsvorhaben, den ich langfristig mit Blogposts, Videobeiträgen sowie einer interaktiven Kartenanwendung zum Thema Globale Landnutzung für ein interdisziplinäres Publikum verbinden möchte. Bisher habe ich einen Blogpost und eine Beschreibung der Projektidee veröffentlicht. Ich plane, in Zukunft weitere Blogposts und Videos zu erstellen sowie "Story Maps" (Karten, die Geschichten erzählen) auf der Webseite einzubinden.
Gleichzeitig arbeite ich am Entwurf des Manuskripts meines ersten Papers im Rahmen meiner PhD, die mit der Öffnung der Daten und der Programm-Codes einhergeht.

B. Weitergabe von Wissen[Bearbeiten]

Am KIT Campus Alpin (Institut für Meteorologie und Klimaforschung IMK-IFU) habe ich bisher noch keine eigene Veranstaltung zum Thema Offene Wissenschaft initiiert, da das Thema schon indirekt in bereits anlaufenden Aktionsprojekten steckt. Ich bin (Gründungs-)Mitglied von zwei neuen, lokalen Gruppierungen, deren Ziele den Open Science-Gedanken einschließen (siehe Neue Inititaiven).
Bei beiden Aktionsprojekten sehe ich große Anknüpfungspunkte an das Thema Offene Wissenschaft. Eine Unterstützung von Wikimedia durch Materialien bzw. zur Bewerbung in größeren Netzwerken wäre bei feststehenden Veranstaltungen sehr hilfreich.

C. Neue Kontakte Offene Wissenschaft[Bearbeiten]

Leider noch keine.

D. Neue Kontakte Wikimedia-Communities[Bearbeiten]

Leider noch keine.

IV.​ ​Förderung​ ​von​ ​Offener​ ​Wissenschaft​ ​(max.​ ​4000​ ​Zeichen)[Bearbeiten]

A. Neue Initiativen zur Förderung Offener Wissenschaft[Bearbeiten]

Es sind zwei neue Initiativen an meinem Forschungsinstitut entstanden:

  • "Alpine Data Lovers": Das ist eine Gruppe aus Daten-Interessierten und -Wisenschaftler*innen, die sich regelmäßig trifft und bei abendlichen Workshops über Datenanalyse und -visualisierung mithilfe von Open Source-Tools diskutiert. Gerade erst in der Anfangsphase, bietet sich hier die Möglichkeit, über Open Science-Themen, vor allem in Bezug auf Offene Daten und Methodiken auch über das eigene Forschungsinstitut hinaus in Austausch zu treten.
  • "Scientists4Future Garmisch-Partenkirchen": Als Gründungsmitglied unserer Scientists4Future-Regionalgruppe in Garmisch-Partenkirchen, habe ich gemeinsam mit anderen Wissenschaftler*innen aus unserem Institut viele Ideen entwickelt, wissenschaftliche Beiträge zum Thema Klima- und Umweltschutz in die Gesellschaft zu tragen und als Brückenbauer*innen durch fachliche Beiträge den Dialog zu fördern. Wir planen derzeit: Aktionen und Vorträge in Schulen, Videobeiträge und Podiumsdiskussionen zum Thema nachhaltige Ortsentwicklung, Klima- und Energiepolitik.

B. Initiativen zur Förderung Offener Wissenschaften[Bearbeiten]

Im Rahmen der oben genannten Gruppen, der "Alpine Data Lovers" sowie "Scientists4Future", sowie im Intitutsseminar bietet sich die Möglichkeit, eigene Beiträge anzustoßen. Hier habe ich an einen Vortrag in einem Workshop zu meinem Open Science-Projekt, Kurz-Videobeiträge für ein nicht-wissenschaftliches Publikum zum Thema Klima, sowie Planung von öffentlichen Aktionen gedacht. Außerdem wird in diesem Jahr ein "Tag der Offenen Tür" an meinem Forschungsinstitut stattfinden. Dieser soll als große öffentliche Veranstaltung beworben werden. Hier möchte ich mich gerne aktiv einbringen und Führungen und Aktionen mit interessierten Besucher*innen durchführen.
An meinem Forschungsinstitut sehe ich viele Chancen, das Thema Offene Wissenschaft sichtbarer zu machen. Durch die geringe Größe des Instituts und der räumlichen Abgelegenheit vom KIT in Karlsruhe gelingt es oft gut, Initiativen zu ergreifen und ganz unbürokratisch Projekte im Haus anzustoßen. Als Hürden sehe ich das Thema interne Kommunikation und die große Eigenständigkeit der Arbeitsgruppen. Gerade im Bereich der digitalen Kommunikation (Intranet etc.) gibt es noch Dinge zu verbessern, um Gruppen aus verschiedenen Fachbereichen in Austausch zu bringen. Ich denke, hier sind wir bereits auf einem guten Weg.


Referenzen[Bearbeiten]

  1. Luyssaert, S. et al. Land management and land-cover change have impacts of similar magnitude on surface temperature. Nature Climate Change 4, 389–393 (2014). url
  2. Le Quéré, C. et al. The global carbon budget 1959–2011. Earth System Science Data 5, 165–185 (2013). url
  3. Heistermann, M., Müller, C. & Ronneberger, K. Land in sight? Achievements, deficits and potentials of continental to global scale land-use modeling. Agriculture, Ecosystems & Environment 114, 141–158 (2006). url
  4. Liu, T. & Yang, X. Land Change Modeling: Status and Challenges. in Monitoring and Modeling of Global Changes: A Geomatics Perspective (eds. Li, J. & Yang, X.) 3–16 (Springer Netherlands, 2015). url
  5. Bayer, A. D. et al. Uncertainties in the land-use flux resulting from land-use change reconstructions and gross land transitions. Earth System Dynamics 8, 91–111 (2017). url
  6. Fuchs, R., Herold, M. & Verburg, P. H. A high-resolution and harmonized model approach for reconstructing and analysing historic land changes in Europe. Biogeosciences 10, 1543–1559 (2013). url
  7. Pongratz, J. et al. Models meet data: Challenges and opportunities in implementing land management in Earth system models. Global Change Biology 24, 1470–1487 (2018). url
  8. Yang, Y. et al. A review of historical reconstruction methods of land use/land cover. Journal of Geographical Sciences 24, 746–766 (2014). url
  9. Fuchs, R., Herold, M. & Verburg, P. H. A high-resolution and harmonized model approach for reconstructing and analysing historic land changes in Europe. Biogeosciences 10, 1543–1559 (2013). url