Coastal Louisiana Ecosystem Assessment &
Restoration (CLEAR) Program
‘Planning and decision-making can be improved by access to reliable forecasts of
ecosystem state, ecosystem services, and natural capital. Availability of new data
sets, together with progress in computation and statistics, will increase our ability to
forecast ecosystem change.’
• Diversity of Modeling
Approaches
• Transition in this
Sequence of Model
Development;
• ‘Concept to
Construction’
Verification of
Experimental
Results
• Integrates scientific
knowledge for
decision-making;
• Identify, confirm cause
and effect
relationships;
• Formulate and verify
predictive models;
• Document
assumptions of how
the System Works;
CLEAR Program
• Coordinate modeling efforts from variety of
sources into an integrated analytical framework;
• Support a variety of modeling, data collection, and
reporting needs in integrated network;
• Stimulate collaboration among variety of research
groups with variety of modeling tools that will
support research and restoration planning efforts;
• Network information needs - monitoring, modeling,
and evaluation (grids, model formulation,
verification)
Proposed CLEAR Development Group
CLEAR Development Group
Conceptual
Models
FVCOM Model Development
LSU-others
CPRA-IPT; LaCPRA; LCA;
Science Community
Standard Data Formats
Environmental Benefits
POM-FVCOM Models
UNO-others
CLEAR
Integrated Modeling
Module
•Desktop
•GIS
•Clusters
H3D-River model
UL Lafayette-others
Box models
Nuttle-LSU-others
Output Statistics
Maps
ADCIRC Models
LSU-UNO-others
SWAMP Monitoring
Module - DNR/USGS
CHL-ERDCHydro-WQ models
Uncertainty Assessment
Module/ UL-LSU
http://www.lacpra.org/
http://www.louisianaspeaks.org/
CLEAR Land Change Algorithm
Salinity
Reduction
River
Sediment Load
Distance
from diversion
Cell
Year 0
Nourishment
Factor
water
land
Land Loss Rate
Current Models
Future Models
Driven by physical
processes
Combine physical
and biological
processes
Calibrated with
extent of land
% River Discharge
Diverted
Calibrated with
extent of habitats
Diverted Sediment
Land Creation
Dredged Sediment
Cell
Year 5
water
land
Projections of Landscape Change
at Year 50 with restoration plan
Build a
comprehensive data
inventory for
modeling groups
• GIS inventories/DEM;
• CLEAR modeling data in
multiple scale resolution;
• Elevation data of
landscape; GEOMETRY
• Model output for linked
modular models;
Coastal Processes
Modeled (physical,
geomorphology,
ecological) in 0.25
km2 cells across
coastal landscape
http://maps.clear.lsu.edu/public/data/
start/home.html
DELTA Ecosystem Forecasting System - Northern Gulf Institute
Dubravko Justic, Kenny Rose, Chunyan Li, and Masamichi Inoue
Department of Oceanography and Coastal Sciences, Louisiana State University
NGI Project File Number: 06-LSU-01
P
E
ET
Lake
Cataouache
8
Lake Salvador
ET
6, 7
P
ET
9,5
P E
Bayou Perot
Bayou Rigolettes
P ET
24
P
P ET
Little
Lake
P
E
22, 23
29
OPEN WATER BOX
CONNECTING CHANNEL
MARSH BOX
MARSH:OPEN WATER EXCHANGE
MISSISSIPPI RIVER WATER INPUT
FRESHWATER INPUT/OUTPUT
Point a la Hache
Naomi
E
31, 32, 36
37, 38, 41
40
Gulf of Mexico
Barataria
Bay
Mississippi
River
Plume
Marsh Habitat
200m
200m
4
4
4
4
4 4
4 4
4
4
4
4
4
4
4
4
4 4
4 4
4
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4
4
4
4
4
4
4
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4 4
4 4
4
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4
4
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4 4
4 4
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4
4
4
4
4 4
4 3
3
3
3
2
3
2
3
2
3 4
3 3
4
4
4
4
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4
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4 4
4 4
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4 4
4 4
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3
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3
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4 4
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3 2
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2
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5 5
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5
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5
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5 5
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5
5
5
5
5
3 3
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5
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5
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5 5
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2 2
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15, 26
o
11
ET
T ( C)
10
P
P
3, 4
P E
GIWW
2
2
Lac des
Allemands
Davis Pond
P E
Prey (#/m )
• We will develop and apply a series
of linked simulation models that will
allow tracking the effects of pulsed
freshwater inputs through
hydrodynamics, biogeochemical
cycling, primary production,
zooplankton dynamics, fish growth,
and landscape dynamics.
P
Upland
Runoff
Stage
• Our research setting is unique in
that we can manipulate the duration
and magnitude of water pulses at the
landscape scale in two of the coastal
basins (Breton Sound and Barataria
Basin), and examine biogeochemical
and ecological patterns over broad
biological, temporal and spatial scales.
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4
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4
DO (mg/l)
4
4 4
4 4
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4
4
Spatially-Explicit Design
and Analysis for Simulating
Individual-Level Processes
within a Tidal Marsh
Community
T (oC)
4 4
4
4
4
4
4
Prey (#/m2)
4
4
4
LINK WITH
ECOSIM (Carl Walters)
S.E. Sable and K. A. Rose
Department of Oceanography and
Coastal Sciences
Louisiana State University
4
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Stage
4
Time
Interior Marsh
Marsh Edge
Bay Channel
Tidal Creek
Marsh Pool
Coastal Louisiana Ecosystem Assessment and Restoration (CLEAR) Research
Facility: Ecosystem Forecasting System Using Barataria Basin as Test Domain
Task 3.5: Box Model/ Water Quality Development
Dubravko Justic1,2, William Nuttle3, Erick Swenson1, Victor RiveraMonroy4
Srikanth Singam1 and Anindita Das2
1 - Coastal Ecology Institute, LSU
2 - Department of Oceanography and Coastal Sciences, LSU
3 – Consultant
4 - Wetland Biogeochemistry Institute, LSU
Allemands
2
1
Q1, X1
Salvador/ Cataouatche
3
(S08)
(S05, S06,
S07)
New Orleans
4
Little/Perot/ Rigolettes
Lac des Allemands
1
Q5, X5
Q3, X3
5
(S22)
Salvador/Cataouatche
Barataria
Q4, X4
M
1/3
Little Lake
is s
(S31)
is s
ip
4/5
Perot/Rigolettes
6
Barataria
Rainfall Station
Salinity Station
6
Q7, X7
pi
Ri
ve
r
SB2
(S40)
Physical and Numerical Modeling of River and Sediment Diversions in the Lower
Mississippi River Delta
LSU, Department of Civil & Environmental Engineering
PI: Clinton S. Willson, Ph.D., P.E.
Vincent A. Forte Coastal and River
Engineering Research Laboratory
Physical and Numerical Modeling - complimentary
tools
Pointe-a-la-Hache
Empire (hypothetical diversion)
Uncertainty Analysis of the CLEAR Model
IT Glue
Hurricanes on the Grid
• SCOOP: SURA (NOAA/ONR) project
to automate & collect together
different operational data sources and
models around the SE
• Partners: LSU, GoMOOS, Texas
A&M, UaH, UNC/MCNC, U. Florida,
U. Miami, VIMS
• Grid data archive and portal at CCT
provides wind, surge, wave etc data.
• Automating operational ensembles of
models on the SCOOP Grid providing
GIS images and verification services.
Data Driven Modeling
• DynaCode: New NSF project to develop “dynamic data driven”
infrastructure for coastal and environmental modeling
• Partners: Center for Computation & Technology, LSU Hurricane Center,
Coastal Studies Institute LSU, University of Notre Dame
• Coupling coastal models with realtime sensor data
• Adapting algorithms to current conditions.
• Incorporating new Grid capabilities e.g. notification, workflow, steering.
• CCT technologies: Grid Application Toolkit, Cactus Code, Triana,
GridSphere Portal.
Model Calibrations/ Verification (QA/QC)
Calibration / Verification
Little/Perot/Rigolettes
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2
Salinity
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Salvador/ Cataouatche
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(S05, S06,
S07)
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2004
2002
2004
Q5, X5
4
Little/Perot/ Rigolettes
Q3, X3
Barataria
5
(S22)
35.0
Barataria
30.0
25.0
6
Salinity
Q4, X4
(S31)
Q7, X7
SB2
(S40)
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
1994
1996
1998
2000
Coastal Louisiana Ecosystem Assessment and Restoration
(CLEAR) Program
Funding
DNR
CREST
NSF
CLEAR Program
Ecosystem Forecasting
Systems:
1) Conceptual Models
2) Numerical Models
3) Observation Systems
4) Data Management
Systems
Performance - Connectivity Provide dialogue among
modelers, monitoring,
science, and agencies
Models
CELS
H3D
POM
TABS
CLEAR
Science Modules
Benefits
Water Quality
Habitat Use
Land Building
Hydrodynamics
Monitoring/Data
DEQ
USGS
GOOS
WAVCIS
CRMS
Coastal Louisiana Ecosystem Assessment &
Restoration (CLEAR) Program
www.clear.lsu.edu