Skip to main content

Currently Skimming:

Review of the National ScienceFoundation's Division on Atmosphericand Geospace Sciences Draft Goalsand Objectives Document
Pages 1-14

The Chapter Skim interface presents what we've algorithmically identified as the most significant single chunk of text within every page in the chapter.
Select key terms on the right to highlight them within pages of the chapter.


From page 1...
...             Board on Atmospheric Sciences and Climate    www.national‐academies.org/basc    500 Fifth Street, N.W., Keck W603    Washington, D.C. 20001    Phone: 202‐334‐3512    Fax: 202‐334‐3825  July 16, 2014    Dr. Scott G. Borg  Acting Division Director  Atmospheric and Geospace Sciences  National Science Foundation  4201 Wilson Boulevard  Arlington, VA 22230    Dear Dr. Borg:    In the summer of 2013, Michael Morgan, Director of the National Science Foundation's (NSF)  Division  of Atmospheric and Geospace Sciences (AGS)
From page 2...
... 2  Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document      The committee also considered information gained in discussions with AGS leadership and from the  relevant literature when writing this report. The committee had two meetings (including the workshop)   to deliberate and review the goals and objectives document (hereafter referred to as "the Document")
From page 3...
... Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document  3  (GEO)  Strategic Plan. An AGS strategic document would need to be forward‐ looking and provide a  timeline for accomplishing the goals and a means for assessing progress. It would also help AGS  achieve its overall vision and mission. The committee recognizes that undertaking such a task would  require a significant investment of human resources and time.    The Document states that the purpose is to provide input to the GEO Strategic Plan. However, AGS  also identified several additional disparate purposes at the community workshop: as a communication  tool to orient potential and new investigators; as guidance for the new AGS director; as planning  guidance to the National Center for Atmosphere Research (NCAR)
From page 4...
... 4  Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document    Mission of AGS  To extend intellectual frontiers in atmospheric and geospace sciences by making responsible  investments in fundamental research, technology development, and education that enable discoveries,  nurture a vibrant, diverse scientific workforce, and help attain a prosperous and sustainable future.    Vision of AGS  To excel at being the "home" for support of curiosity‐driven research in the atmospheric and geospace  sciences while also being responsive to community‐vetted, national science priorities.  Including the vision of AGS in the introductory section of the Document would help establish the  motivation for the goals. Additional background information about the structure of AGS and the  various ways in which it funds and supports research and education is also needed, especially if the  Document will be used to orient new investigators.   The Document does not provide sufficient context about the range of research supported by AGS and  why it is important. AGS is unique among other Federal agencies that support atmospheric research. As  articulated in the mission and vision above, AGS is focused on the discoveries that transform our  understanding of the atmosphere. Other Federal agencies that support atmospheric research, such as  the Department of Energy (DOE) , the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
From page 5...
... Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document  5  NCAR's Role within AGS  A significant part of AGS's budget is allocated for the Federally Funded Research and Development  Center (FFRDC)  called the National Center for Atmospheric Research (NCAR)
From page 6...
... 6  Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document     key current and near‐future investments   anticipated future areas of emphasis    discussion of partners and coordinating mechanisms      SPECIFIC COMMENTS ON AGS GOALS    In general, goals are broad statements about desired achievements. Objectives are specific supporting  achievements that can be accomplished within the plan timeline.     The six main goals that serve as the section headers are not formulated as goals that can be achieved in  a four year window, but as research, educational or capability development themes5 under which  multiple goals can be articulated. They reflect activities supported by AGS and the degree to which  research priorities arise from the research community rather than simply being dictated by AGS staff.     Some questions that could be asked of more specific goals include:     Why are the goals relevant to the period 2014‐2018?  Are these goals different from AGS goals  heretofore?
From page 7...
... Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document  7  Expanding the four science goals to reflect their cross cutting integration of major efforts within  AGS would reflect a more forward‐looking, integrative approach that unifies research activities  across the Division.     The following sections are comments about the appropriateness and clarity of each goal put forth in the  Document as well as missing content.    Goal: Observe, Understand, and Model Extreme Events and Associated Relevant High Impact Events   This goal clearly engages multiple AGS and other NSF programs. However, its Implementation  subsection is very uneven. Some bullets encapsulate large amounts of general research, while others  identify very specific items that do not seem to rise to the level of high priorities. Lake‐effect snow  research is highlighted even though other topics such as tropical cyclones, analysis of data from the  Verification of the Origins of Rotation in Tornadoes Experiment 2 (VORTEX2) , and analysis of cases of  hazardous geospace events are not adequately addressed. Other items that appear overly specific to  the topic of hazards include gravity waves, the Thermosphere Ionosphere Electrodynamic General  Circulation Model (TIE‐GCM)
From page 8...
... 8  Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document    sea ice and glacial ice sheets, the geospace environment, and solar radiation, all of which influence  climate change. There should also be an acknowledgment of the critical dependence of the climate  modeling enterprise on software development, visualization, documentation and maintenance, as well  as high‐end computational resources.   Although there are several important activities and programs mentioned as examples of AGS  investments, there are several aspects of fundamental research on climate that have not been included  in the Document. Such research includes:      the importance of paleoclimate studies, both for providing a better understanding of Earth  history and as context for climate variability and change;   the challenge of measuring and modeling the water cycle;   the relevance of and potential role that is played by the Arctic in both amplifying global climate  change and interacting with weather and climate in the lower latitudes (NRC, 2014; links  directly to Polar Programs division of GEO) ;   important unresolved climate change questions (e.g., the causes of the current global warming  hiatus and whether the probability distribution of climate variables is shifting or changing  shape)
From page 9...
... Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document  9  transport mechanisms. The Document calls appropriately for analysis of results from recent field  programs.     To make this an AGS‐wide goal, the title should be revised and the subsequent discussion should be  expanded to include investigating the processes that influence the composition of the Earth's  atmosphere, including the mesosphere, thermosphere, and geospace.    The discussion of the goal would be strengthened if it included:      The utility of field data for model evaluation and development, or of models for interpreting  field data in a larger context. Models are hardly mentioned in the context of this goal, even  though they are used to integrate understanding of the mechanisms affecting atmospheric  composition and how it has changed and may change in the future.    The two‐way nature of the interaction between atmospheric composition and climate. There is  no mention of chemistry‐climate modeling, the interdisciplinary research field that investigates  this two‐way coupling. For example, the frequency and severity of pollution episodes are  affected by climate, and changes in stratospheric ozone affect large‐scale circulation (Jacob  and Winner, 2009; WMO, 2010) .    Goal: Understand the Sun and Geospace Environment as a Coupled System.    The goal is appropriate, however the title should reflect the need to investigate the Sun, geospace, and  the atmosphere environments as coupled systems. The description of this goal does an excellent job of  integrating the objectives of the Geospace Section. As written, the goal explains how the various  programs within the Geospace Section work together to study a complex coupled system. It also has an  appropriate level of detail and is a suitable length.    The discussion of the goal would be strengthened if it included a description of how the work of the  Geospace Section is coupled to and integrated with the rest of AGS. Currently one bullet in the  Implementation focuses on the coupling of the lower atmosphere to the geospace system. The two‐ way coupling between the lower atmosphere and the near geospace environment as well as the  coupling between the Sun and geospace system should be included in the broader descriptions of this  goal that appear in the Rationale and Future Investment sections.     Goal: Build a Competent and Diverse Scientific Workforce   This goal represents long‐standing and important portions of the AGS portfolio. The educational  challenge of ensuring the coming generations of researchers in AGS fields are both highly competent  and represent the full range of our nation's diverse population are NSF‐wide charges to all research  areas supported by the Foundation. US geoscientists have historically been well trained and highly  productive; however women and most minorities have not been adequately represented, presenting  AGS with a serious challenge.  The Rationale for this goal is clear. The Implementation is mainly focused on existing programs  supported by AGS. Overall these are quite comprehensive, and aimed at expanding the workforce to  include women and under‐represented minorities and advancing the development of researchers at  many stages of their careers. Some of the Implementation items require further detail. For example, 
From page 10...
... 10  Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document    "Identify and remedy bottlenecks and ‘leaky pipeline' issues" ‐ how does AGS intend to do this?  The  section on Competent and Diverse Workforce is largely a repetition of the prior Implementation list,  and it is not clear what this adds to the Document. Finally, the section on Future Investment is focused  mainly on undergraduate education, though it is not articulated why this is the priority for future  investment over the other areas of career development.   This goal is quite comprehensive, with a long list of ongoing activities. However, the discussion of the  goal would be strengthened if it included:      An assessment of the effectiveness of the different existing programs including those that were  designed to broaden participation by women and under‐represented minorities.    A description of AGS activities and priorities in the context of growing needs for a scientific  workforce with capabilities in new model development, new instrument development, the use  of large datasets (analysis and visualization)
From page 11...
... Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document  11    Each goal description (except for the one on workforce)  simply lists other agencies that may cooperate  with AGS to attain identified goals. Such a list does not give adequate specificity to be actionable in an  AGS planning document. The goal to "understand the sun and geospace environment as a coupled  system" is the most comprehensive of all the goals in describing coordination mechanisms. It includes a  description of the interdisciplinary and interagency aspects of solar‐terrestrial research and space  weather efforts that will be needed in the future, as described in the 2013‐2022 Decadal Survey in Solar  and Space Physics (NRC, 2012)
From page 12...
... 12  Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document    coordination is also addressed in NRC (2011) , the Document should include a summary of principles  that guide leveraging international opportunities in a coordinated way.   Interagency and interdivisional collaboration is crucial to future AGS success and clear examples of  collaboration modes should be cited for each goal in the Document.    FUTURE DIRECTIONS OF AGS    There are a number of areas where AGS can provide leadership on future integrated research  challenges, but where potential roles for AGS are not articulated in the Document. The future  challenges not only cut across sections within AGS, but also link with other parts of NSF and other  federal agencies. Box 1 includes examples of the cross‐cutting and/or high‐level issues that might be  included in the Document. These examples are illustrative and not intended to be representative of all  the research AGS supports. They reflect just a few of the cross‐cutting issues that were discussed at the  workshop6.     As noted in NRC 2007, AGS is operating in a research environment that is ever more multi‐disciplinary,  interagency, and international, making a more strategic approach necessary to manage activities in a  way that actively engages the atmospheric sciences community. Since the beginning of basic research  programs in atmospheric and geospace science, the science has evolved dramatically from single  process studies to the examination of the Sun and Earth as an interconnected system. This has been  enabled by enhanced observations and informatics techniques in addition to advances in complex  numerical simulations. The goals and objectives document has the potential to reflect a more forward‐ looking, integrative approach that captures the future research challenges and unifies the Division.    Sincerely,  Susan K. Avery, Chair  On behalf of the Committee to Review the NSF AGS Draft Science Goals and Objectives   6  Other cross‐cutting issues that were raised at the workshop are included in the recap which was provided to AGS.   
From page 13...
... Review of the NSF AGS Draft Goals and Objectives Document  13    BOX 1  Cross‐Cutting Issues    Science at interfaces: It was clear from the workshop discussions that a large number of the science  questions facing the community involve multiple components of the Earth‐Sun system (e.g. air‐sea  interaction, exchanges between the land surface and atmosphere, interactions between the  atmosphere and the cryosphere, and influences of the Sun on the Earth's atmosphere and surface) . The  Document does not articulate the role of AGS in ongoing and future research at these critical  interfaces. AGS is in a unique position to take a "systems" approach to addressing some of these issues,  and the committee encourages AGS to adopt this approach when describing the Division's goals and  objectives.    Weather and climate across time and space scales: A recent well documented trend is the recognition  that the same processes, observing systems, and modeling methods are relevant to both weather and  climate research (e.g., Palmer and Webster, 1995; WCRP, 2005; Hurrell et al., 2009; NRC, 2010;  Hoskins, 2013)

Key Terms



This material may be derived from roughly machine-read images, and so is provided only to facilitate research.
More information on Chapter Skim is available.