Renee Crain ‐ NSF Arctic Research Support & Logistics ‐ Program ManagerPatrick Haggerty ‐ NSF Arctic Research Support & Logistics ‐ Program Manager

Jennifer Mercer, PhD, PMP – contractor to NSF Arctic Research Support & Logistics Program – Projects Manager

GEO DirectorateDivision of Arctic Sciences (PLR)

4201 Arlington Blvd., Arlington, VA 22230

1

2

• An overview of the Arctic Research Support & Logistics Program, what it is, how it works.

• A glimpse at the role technology plays in various parts of the program.

• Highlights of recent workshops and happenings.• A window to International happenings in Polar 

Technology.

Objectives

Arctic Research Support & Logistics (RSL) Program –What is it?The RSL program supports field research by providing planning, transportation, logistics, facilities and infrastructure

RSL in the Beginning – Vision for the RSL program• Improve safe access to the arctic for research

– 1997 Report by the Arctic Research Commission – improve year‐round access, instrumentation capability, safety and communication with communities

• 1999 program created with $25M and Simon Stephenson as the program manager• Rent, lease or buy infrastructure needed for research• Provide expertise in arctic logistics and infrastructure to researchers• Provide training, telemedicine, satellite phones etc. to researchers

• Cost savings through contracts and other agreements– Low overhead of contracts vs universities– Cost savings using pooled equipment and leasing facilities for multiple projects

• Save researcher time and broaden participation in arctic research – RSL provides expertise and training to enable new PIs to work in the Arctic

• Improve communication b/t researchers and arctic communities– Provide travel support to reach out to communities before and after research

• Develop relationships and agreements for improved access/efficiency– Russia, Canada, foreign research vessels, etc. 

RSL Program Currently – Who is it?

2 NSF Program Managers, $50M/yearSupported by Management Services contract ALEX Alternative Experts, LLC (7 people, full‐ and part‐time)

• Prime support contractor 

• Other government agencies – e.g. USCG, DoI, DoD, NASA, NOAA

• Academic institutions – e.g. Scripps Institute of Oceanography, Oregon State University, University of Alaska ‐IAB

• Focus Entities– e.g. ARCUS, SCO, PGC, IDPO/IDDO

RSL Program Currently – Where is it? 

7

RSL Program – Where is it? 

Toolik

Barrow

Summit

Kangerlussuaq

Raven

Thule

8

ARSL Program Portfolios – how is it managed?

Geosciences

Division of Polar Programs

Arctic Sciences Section

ARSL

Vessel Operations

Sustaining Facilities & Systems

Facility Upgrades Program ManagementAir Operations

Environment, Health & Safety

IT & CommunicationsScience Support

NSF Directorate

Division

Section

Program

Organization into 8 portfolios allows managers to define and organize logistics support scope more accurately and specifically

9

RSL Program Functional Responsibility

10

RSL Program – How are logistics dollars used?

Science23%

Sustaining Facilities27%

Facilities Upgrades4%

Air Operations14%

Vessel Operations18%

IT & Comm6%

HSE2%

Program Management

6%

Year 2 

• CPS• NICL

• CPS• UAF• CRREL

• 109th• DODAMD• CPS

• SRI• SPAWAR

• USCG• UNOLS• CCG• STAR

• PLR\ESH• CPS

• CPS• ALEX

• ARCUS• PGC• UNAVCO• CPS

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ARSL Program Portfolios – how is it managed?Geosciences

Division of Polar Programs

Arctic Sciences Section

ARSL

Vessel Operations

Sustaining Facilities & Systems

Facility Upgrades Program ManagementAir Operations

Environment, Health & Safety

IT & CommunicationsScience Support

NSF Directorate

Division

Section

Program

Organization into 8 portfolios allows managers to define and organize logistics support scope more accurately and specifically

Science Support• Activities tied to a particular 

proposal number – Direct to grants, not including ships, 

aircraft and facilities• SETA Awards (Science, 

Engineering & Technical Assistance)– Arctic Research Consortium of the 

US (ARCUS)– Polar Geospatial Center – satellite 

imagery for researchers– Ice Drilling Design and Operations 

(IDDO/IDPO)

• 120‐150 projects/year• 1200 people/year

Science Support ‐ Technology

VARIETY OF SOLUTIONS 13

…

Health, Safety & EnvironmentField Safety Risk Management• Assist with risk management for researchers

– Training: bears, boats, fieldwork– Paramedic at Summit Station– Bear guards for sea ice work

• Maintain safe working environment for employees• Documentation of environmental compliance

– Meet NSF’s NEPA requirement (National Environmental Policy Act)

– Comply with other applicable laws

• Assist with permitting

Arctic Field Safety and Risk Management Workshop• 4 – 5, February 2014• RSL program managers partnered with NSF's Polar Programs (PLR) 

ESH Section and the risk management team at CH2M Hill Polar Services (CPS) to– explore field safety risk management at other agencies and organizations, – increase engagement from the research community and research 

institution level, – develop a community of practice about Arctic field safety risk management

• Over 50 participants• Workshop report to be published by ARCUS

Interesting anecdote – Culture seems to be shifting from one where there is shame in talking about near misses or incidents to one that embraces a dialogue to learn from these experiences 15

Health, Safety & Environment ‐Technology

VARIETY OF SOLUTIONS 16

From PLBs……to custom Bread Crumb Trackers

IT & Communications

Pooled equipment and services for researchers: • Satellite phones • Real‐time data transmission from the field• Remote power and autonomous instrumentation• Internet connectivity at research hubs• Compliance with federal laws for protection of sensitive information and network integrity, with assistance from NSF IT Security Stakeholder, SPAWAR.

IT&C Technology ‐ Summit

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• Replaced all network bridges & access points

• Computers upgraded to same Win & Office version• Delivered & configured additional laptops• HF: New cable to Greenhouse; fixed BH interference• All BH radios & PCs on UPS• BH sat phone: new base station & cordless handsets

Sustaining FacilitiesBaseline operation and maintenance of current facilities and services• Alaska

– Toolik Field Station, own and UAF/IAB operates jointly – Barrow, lease facilities

• Greenland– Summit Station, own and operate– Kangerlussuaq and Thule, lease facilities– Raven, own and operate– Greenland Inland Traverse (GrIT)

• International– Support services/facilities rental

• National Ice Core Laboratory (NICL)• CPS Sites 

– Denver, Alaska offices

Greenland Inland Traverse (GrIT)1200 Km over snow tractor traverse from Thule Air Base to Summit Station • In development since 2007• Joint development effort with US 

Antarctic Program• Benefits include low emissions and 

ability to haul oversize cargo• Supports research on the ice sheet• First 80 Km heavily crevassed and 

increasing due to melt

2014 Traverse is currently on the Ice Sheet– 158,900 lbs of fuel– 239,300lbs of cargo– Support of SAGE Traverse Science project

Sustaining Facilities TechnologyStrategic Crevasse Avoidance Team (SCAT)

• Ground Penetrating Radar (GPR)

• Real‐time tracking overlain on recent satellite images

• Video:http://www.youtube.com/embed/fl2DwADjBlU

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Facility Upgrades

Redevelopment, new acquisitions and new services• Construct or acquire new facilities, new assets or new systems– Toolik Dining Facility, NEON Lab, Garage– Atmospheric Watch Observatory (AWO) for Greenland– Isi Station Infrastructure for Greenland 

• Refurbish existing infrastructure – Interior work at Thule

• Long‐range planning• Forecasting impact of new facilities on Sustaining Facilities Portfolio

Vision for Summit Observatory, Isi Station…Moving Science Forward with Sustainable Facilities• Current site will become Summit 

Observatory with new facility for continued long‐term climate research.

• Operational activities, infrastructure, runway, and scientific research efforts that don’t require clean site will move 5 Km North to new Isi Station.

• Install efficient facilities to better serve today’s science (originally designed for drilling)

• Buildings will be efficient, safe, scalable, sustainable

• Will employ renewable power capabilities

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Isi means ‘eye’ in 

Greenlandic

Facility Upgrades Technology ‐ AWO• Steel framed structure within 

a highly insulated Glass Reinforced Plastic (GRP) cladding.

• Approximate dimensions: 70’L x 30’W x 20’H

• Elevated 15’ above snow surface on hydraulically operated telescoping legs, which can be retracted or extended to maintain clearance off snow surface.

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Facility Upgrades Technology ‐ ToolikGarage –• Pre‐engineered metal building.• Highly insulated/ventilated floor system 

minimizes downward heat loss.• Automation (DDC) system controls the HVAC.• Consolidates function of six existing structures.Laboratory –• Year‐round, winter capable.• Customizable features to meet users’ needs.• Efficient HVAC system with energy recovery 

features and in‐floor heat.• Heating system compatible with future waste 

heat recovery or renewable (solar thermal) technology.

Dormitory• Space frame foundation to protect the 

structure from potential pad settlement. • Building automation (DDC) system controls the 

HVAC systems to save energy. 25

Arctic Research Support and Logistics Workshop“Increasing Arctic Accessibility Over the Next 20 Years”

7 – 9 October, 2013• Sixty‐two participants attended from a diverse range of 

disciplines and perspectives. • Workshop themes and recommendations to be published 

in pending ARCUS Report:– Science must drive logistics needs– Research, and therefore logistics, needs to be Arctic‐wide and 

year‐round– Logistics capabilities need to be flexible and agile, and we need 

to take full advantage of existing capabilities.– Need to ensure a transparent process for communication 

between NSF, other agencies, the Arctic research community, and logistics providers.

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To Summarize the Technology Role in RSL Program

• Technology enables scientific research to push the boundaries. e.g., electric snowmobiles, remote autonomous power systems

• Standard power system solutions exist, but there is usually at least some level of customization for a given project.

• The trend seems to be for year‐round data collection, higher power instrumentation and greater data throughput.

• Energy in the Arctic tends to be very expensive. Efficiency, conservation and renewable energy are key strategies to reduce operating costs.

• At times it is difficult to differentiate between the science and the technology, as the two are intrinsically tied.– There are no hard lines between science and operations, the research 

community and those who support it. – We are all in this together and are working towards a common goal.

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What About Technology in Other Polar Programs?

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• Polar Technology & Innovation Session held at Arctic Observing Summit, Helsinki, Finland 10‐April, 2014

• Organized by the Forum of Arctic Research Operators (FARO) in collaboration with the European Polar Board (EPB) and the International Arctic Science Committee (IASC).

• Aimed to address ways to improve and promote dialogue and cooperation between the arctic research community and those engaged in the innovation and development of environmental observing technologies. 

Session consisted of 4 main speakers• Current Issues and the Future of Polar Technology, Simon Stephenson, NSF, USA • New Frontiers for Remotely Operated and Unmanned Aerial Vehicles, Rune Storvold, 

Northern Research Institute Tromsö, Norway • Reducing the Environmental Footprint of Data Collection in the Field, Kim Holmén, 

Norwegian Polar Institute • State‐of‐the‐art in Deep Field Communications, Matthew Lazzara, University of 

Wisconsin‐Madison, USA

And a panel discussion consisting of the  4 speakers, plus: Hyoung Chul Shin, Korean Polar Research Institute, South Korea; Aaron Fisk, Ocean Tracking Network, Canada; Jennifer Mercer, National Science Foundation, USA Panelists were to address barriers to sharing technology in Arctic research, and thetechnologies that need to be developed to advance knowledge 

Existing venues focusing on polar technology– US – Polar Technology Conference– Europe – EGU Polar Technology Session– Aimed at the technology itself (e.g. 

hardware, batteries, data storage)– Most other meetings focus on science 

results, but not the technology (rarely discuss setbacks and challenges of technology)

Broadening International network of technologists

– LinkedIn Group – Polar Technology Experts

Reaching the next level– AOS session: ‘Management Issues in Polar 

Technology’ 

State of Affairs for Focus on Polar Technology

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• Finances – Competition with increasing operational costs, aging infrastructure

• Nature – State‐of‐the‐art rapidly advances, but new gadgets don’t necessarily function in extreme environments 

• Language barriers – Expertise exists, but knowledge transfer doesn’t necessarily occur in wider community of practice

• Trusting the technology – Advances in technology may make operations more efficient, but its difficult to trust performance when compared to a human

• Policy (as well as permits) – Regulations vary in different countries, can dictate types of components used (frequency transmissions, batteries, releases to environment, etc.)

• Integral with fundamental scientific research or separate?– Chicken and egg problem: Fund science and the technology development is 

included within project, or fund technology as standalone?– Professional credit: Scientific results achieve promotion/tenure– Advancements in technology lead to scientific success, but not necessarily 

to professional advancement30

Barriers in Polar Technology

Future of Technology in Polar Programs – RSL and beyond

• Science and Technology will continue to be intrinsically tied. 

• Technology will continue to enable scientific research, as well as operations supporting science, to push the boundaries

• Greater emphasis on International collaboration, increased dialogue on technology development

• More interest from outside entities (FARO, USARC, etc.)• Culture of discussing ‘near misses and incidents’ in technology needs to expand

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