Simple assessment of spatio-temporal evolution of salt marshes ecological services

A number of previous research studies have addressed the enormous role played by biodiversity and ecosystems in human well-being and have placed particular emphasis on the consequences of the reduction or loss of these services. A handful of studies have implemented practical methodologies to quantify the variability of limiting factors leading to reductions in these ecological services. The aim of this article is to document the limited number of studies that have analyzed coastal ecosystem services and acknowledge the impacts of physical changes in habitat provision. In one example, it is clear that the maintenance of salt marshes depends on sedimentary supply and consequent morphological variability in spite of the fact that there is usually no recurrent integration of habitat time-space dynamics (sediment availability) during the quantification and monetization of marsh services (i.e., monetary valuation of salt marsh services). This means that one key challenge facing the analysis of salt marsh (or other ecosystem) services in a global climate context is to predict future value, based on past trends, while at the same time guaranteeing conservation. Research in this field has been very broad and so the use of long-term evolutionary datasets is proposed here to explain future habitat provision. An empirical approximation is also presented here that accounts for service provision and enables time-space analysis. Although improvements will be required, the equation presented here represents a key first step to enable managers to cope with the constraints of resource limitations and is also applicable to other habitats.PTDC/MAR-EST/1031/2014info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Monitoring land-cover changes in Mediterranean coastal dunes, northwest Tunisia, using remote sensing data

Coastal dune landscapes are subject to morphological and ecological changes. In many parts of the world, coastal dunes are under severe pressure. The present study illustrates an integrated remote sensing and Geographical Information System (GIS) approach, i.e., geospatial techniques for assessing land-cover dynamics in Zouaraa coastal dunes, located in northwest Tunisia. As a main result, the analysis of the situation in the past six decades indicates that the dune area showed a decreasing trend with up to 31% (i.e., 6198 ha) in favour of forest area, which has increased by up to 6485 ha. The geo-spatial analysis revealed that restoration works have positively contributed to stabilize coastal dune systems with a substantial increase in vegetation cover. An increase in drought frequency and intensity was detected during the 1952-2017 period using the SPEI index, which enhanced the vegetation activity and growth in the study area. The SPEI significantly correlated with vegetation greenness on the 12- and 24-months’ time scales. The croplands, water and buildings in the study area have increased respectively by 6% (i.e., 1256 ha), 13% (i.e., 3073 ha) and 3% (i.e., 719 ha). In contrast, land cover like shrub and bare soil has decreased respectively by 13% (i.e., 3073 ha) and 2% (i.e., 1831 ha) during the same period. Furthermore, this study highlights the importance of the revegetation techniques undertaken for conserving coastal dune systems. The findings of this study allow land-use planning decision makers to manage and improve situations in similar coastal regions.This work was supported by the National Research Institute for Rural Engineering, Waters, and Forestry-INRGREF. Laboratory of Management and Valorization of Forest Resources, Tunisia. This research is part of the project: HYDROMED (PID-2019-111332RB-C21)

Assessing the cumulative environmental effects of marine renewable energy developments: establishing common ground

Assessing and managing the cumulative impacts of human activities on the environment remains a major challenge to sustainable development. This challenge is highlighted by the worldwide expansion of marine renewable energy developments (MREDs) in areas already subject to multiple activities and climate change. Cumulative effects assessments in theory provide decision makers with adequate information about how the environment will respond to the incremental effects of licensed activities and are a legal requirement in many nations. In practise, however, such assessments are beset by uncertainties resulting in substantial delays during the licensing process that reduce MRED investor confidence and limit progress towards meeting climate change targets. In light of these targets and ambitions to manage the marine environment sustainably, reducing the uncertainty surrounding MRED effects and cumulative effects assessment are timely and vital. This review investigates the origins and evolution of cumulative effects assessment to identify why the multitude of approaches and pertinent research have emerged, and discusses key considerations and challenges relevant to assessing the cumulative effects of MREDs and other activities on ecosystems. The review recommends a shift away from the current reliance on disparate environmental impact assessments and limited strategic environmental assessments, and a move towards establishing a common system of coordinated data and research relative to ecologically meaningful areas, focussed on the needs of decision makers tasked with protecting and conserving marine ecosystems and services

An Approach to Developing a Spatio-Temporal Composite Measure of Climate Change-Related Human Health Impacts in Urban Environments

Introduction: Rapid population growth along with an increase in the frequency and intensity of climate change-related impacts in costal urban environments emphasize the need for the development of new tools to help disaster planners and policy makers select and prioritize mitigation and adaptation measures. Using the concept of the resilience of a community, which is a measure of how rapidly the community can recover to its previous level of functionality following a disruptive event is still a relatively new concept for many engineers, planners and policy makers, but is becoming recognized as an increasingly important and some would argue, essential component for the development and subsequent assessment of adaptation plans being considered for communities at risk of climate change-related events. The holistic approach which is the cornerstone of resilience is designed to integrate physical, economic, health, social and organizational impacts of climate change in urban environments. This research presents a methodology for the development of a quantitative spatial and temporal composite measure for assessing climate change-related health impacts in urban environments. Methods: The proposed method is capable of considering spatial and temporal data from multiple inputs, relating to both physical and social parameters. This approach uses inputs such as the total population density and densities of various demographics, burden of diseases conditions, flood inundation mapping, and land use change for both historical and current conditions. The research has demonstrated that the methodology presented generates sufficiently accurate information to be useful for planning adaptive strategies. To assemble all inputs into a single measure of health impacts, a weighting system was assigned to apply various priorities to the spatio-temporal data sources. Weights may be varied to assess how they impact the final results. Finally, using spatio-temporal extrapolation methods the future behavior of the same key spatial variables can be projected. Although this method was developed for application to any coastal mega-city, this thesis demonstrates the results obtained for Metro Vancouver, British Columbia, Canada. The data was collected for the years 1981, 1986, 1991, 1996, 2001, 2006 and 2011, as information was readily available for these years. Fine resolution spatial data for these years was used in order to give a dynamic simulation of possible health impacts for future projections. Linear and auto-regressive spatio-temporal extrapolations were used for projecting a 2050’s Metro Vancouver health impact map (HIM). Conclusion: Results of this work show that the approach provides a more fully integrated view of the resilience of the city which incorporates aspects of population health. The approach would be useful in the development of more targeted adaptation and risk reduction strategies at a local level. In addition, this methodology can be used to generate inputs for further resilience simulations. The overall value of this approach is that it allows for a more integrated assessment of the city vulnerability and could lead to more effective adaptive strategies

An objective framework to test the quality of candidate indicators of good environmental status

Large efforts are on-going within the EU to prepare the Marine Strategy Framework Directive's (MSFD) assessment of the environmental status of the European seas. This assessment will only be as good as the indicators chosen to monitor the 11 descriptors of good environmental status (GEnS). An objective and transparent framework to determine whether chosen indicators actually support the aims of this policy is, however, not yet in place. Such frameworks are needed to ensure that the limited resources available to this assessment optimize the likelihood of achieving GEnS within collaborating states. Here, we developed a hypothesis-based protocol to evaluate whether candidate indicators meet quality criteria explicit to the MSFD, which the assessment community aspires to. Eight quality criteria are distilled from existing initiatives, and a testing and scoring protocol for each of them is presented. We exemplify its application in three worked examples, covering indicators for three GEnS descriptors (1, 5, and 6), various habitat components (seaweeds, seagrasses, benthic macrofauna, and plankton), and assessment regions (Danish, Lithuanian, and UK waters). We argue that this framework provides a necessary, transparent and standardized structure to support the comparison of candidate indicators, and the decision-making process leading to indicator selection. Its application could help identify potential limitations in currently available candidate metrics and, in such cases, help focus the development of more adequate indicators. Use of such standardized approaches will facilitate the sharing of knowledge gained across the MSFD parties despite context-specificity across assessment regions, and support the evidence-based management of European seas

A review of Australian approaches for monitoring, assessing and reporting estuarine condition: I. International context and evaluation criteria

© 2016 Elsevier Ltd Given the immeasurable value of estuaries and their severe and growing pressures, sound understanding and reporting of estuarine condition is essential for their effective management and sustainable development. In light of this, we aim to provide a timely and comprehensive three-part review of the approaches currently employed for monitoring, assessing and reporting estuarine condition, focussing on Australian systems. Here, in Part 1, we establish the national and international context of our review and define globally-relevant evaluation criteria against which to assess Australian progress. We achieve this by examining effective monitoring, assessment and reporting programs from around the world and characterising ‘best practice’. We then highlight the Australian historical context and consider recent policies, frameworks, guidelines and legislation relating to the monitoring and reporting of estuarine condition nationwide

Identifying hotspots and management of critical ecosystem services in rapidly urbanizing Yangtze River Delta Region, China

Rapid urbanization has altered many ecosystems, causing a decline in many ecosystem services, generating serious ecological crisis. To cope with these challenges, we presented a comprehensive framework comprising five core steps for identifying and managing hotspots of critical ecosystem services in a rapid urbanizing region. This framework was applied in the case study of the Yangtze River Delta (YRD) Region. The study showed that there was large spatial heterogeneity in the hotspots of ecosystem services in the region, hotspots of supporting services and regulating services aggregately distributing in the southwest mountainous areas while hotspots of provisioning services mainly in the northeast plain, and hotspots of cultural services widespread in the waterbodies and southwest mountainous areas. The regionalization of the critical ecosystem services was made through the hotspot analysis. This study provided valuable information for environmental planning and management in a rapid urbanizing region and helped improve China's ecological redlines policy at regional scale

Una evaluación integrada para el apoyo de la toma de decisión y el manejo del Parque Natural de la Bahía de Cádiz (España)

Tanto los enfoques del pensamiento sistémico como de la investigación integrada son ampliamente aplicados dentro de la gestión ambiental, como métodos que facilitan la organización y la utilización de información proveniente desde diferentes niveles de gobernanza y desde diferentes fuentes científicas. En este estudio estos enfoques se aplican para estudiar el Parque Natural de la Bahía de Cádiz tanto desde un punto de vista general, así como para una exploración detallada de cuestiones específicas. Esta zona protegida se caracteriza por extensas áreas de fangos intermareales y por la marisma supralittoral principalmente compuesta de ambientes artificiales destinados a la producción de sal y la acuicultura. A pesar de su carácter artificial, estos hábitats son ecosistemas ricos en biodiversidad y se conforman como importantes áreas de acogida de poblaciones de aves acuáticas invernantes. La primera parte de este estudio consta de: (1) una revisión de los instrumentos políticos, legales y de gestión relevantes a la área de estudio y (2) la identificación de los elementos sociales y naturales que caracterizan a la Bahía de Cádiz. El segundo objetivo se cumple por medio de la aplicación del marco conceptual DPSIR (Drivers-Pressures-States-Impacts-Responses). Este marco pretende organizar varios elementos socio-naturales bajo las categorías de Conductores, Presiones, Estados, Impactos y Respuestas. Los resultados incluyen un primer mapa conceptual que ofrece una visión más amplia del parque, incorporando además elementos que actúan desde fuera de sus fronteras geográficas. Para ello y mediante una consulta con expertos, se destacan en este mapa los elementos que mejor definen los funciones sociales-ambientales y las tendencias más significativas que marcan el área de estudio. Así se destacan los temas prioritarios para la mejora de la gestión del parque. Estos incluyen (i) la definición del estado de conservación actual del parque con respecto a cambios en la legislación, como es el caso del la Ley 2/2013 (anteriormente conocida como la Ley de Costas) (ii) la promoción del desarrollo sostenible, con respecto a los sectores establecidos en el área del parque (i) la conservación de la integridad ecológica del parque (iii) la promoción de la cultura, del uso y la participación del público y (iv) la conservación del sistema hidrológico y de la calidad del agua. Posteriormente se diseñó un segundo mapa conceptual con objeto de ilustrar con mayor detalle, un tema más específico: conocer cómo los sectores de la sal y de la acuicultura dieron lugar a presiones, definidas en este estudio como cambios de cobertura y de uso del suelo, los cuales a su vez impactan en la integridad ecológica del parque. Las 'Respuestas' se discuten por separado, a través de una revisión de las recientes acciones que se han originado a varios niveles y las propuestas más recientes de gestión por parte de la administración del parque, para tratar diversos temas que afectan a la zona. El marco DPSIR resulta ser adecuado para la identificación de elementos tanto relativos a las dimensiones sociales como a las ambientales, aunque se excluyen elementos que operan a una escala más global (presiones como el calentamiento global). Por tanto, el marco espera servir como herramienta de apoyo en todas las futuras iniciativas de investigación y gestión integrada relacionadas con esta zona. A continuación, el estudio se centra en un enfoque más específico, analizando con métodos cuantitativos, como los cambios del paisaje conectados con la evolución de las industrias extractivas, han influido en la biodiversidad del parque. En el segundo trabajo presentado en esta tesis se combinan los métodos de teledetección, técnicas de SIG y otros datos auxiliares, con el objetivo de producir un marco metodológico para el seguimiento de los cambios del paisaje. Mediante la aplicación de imágenes de satélite LANDSAT, las áreas de marisma natural y artificial se clasifican de forma independiente y mediante la fusión de los resultados se crean mapas de cobertura del suelo para los años 1985, 2000 y 2011. A continuación, en SIG se superpone, sobre estos mapas, las capas con datos del uso del suelo, generando así, mapas integrados de cobertura y uso, permitiendo considerar de forma simultánea los dos tipos de datos. Los cambios observados en las áreas naturales son sutiles. Además, debido a que estas zonas son más susceptibles a la variabilidad de factores ambientales, como es el caso de la fluctuación mareal, estos cambios deberían ser estudiados durante espacios temporales más amplios. Sin embargo, los cambios de cobertura observados en la marisma artificial son notables. Estos incluyen un aumento de 800 ha de área inundada en la zona norte del parque, vinculado a la expansión de la industria salinera. Por otro lado cabe destacar la tendencia de revegetación en otras zonas cubriendo una área superior a 2000 ha. Se observa que estos procesos de sucesión de la vegetación son características de aquellas zonas abandonas y sin uso. Esta proliferación de vegetación densa también se encuentra en aquellas zonas de acuicultura extensiva donde el mantenimiento de las fincas no siempre es continuado en el tiempo. La metodología desarrollada es aplicable en el seguimiento de los cambios de cobertura y uso de la zona. Así mismo se considera de suma utilidad para el apoyo en la toma de decisiones relacionadas con las tareas de conservación, restauración y la gestión de los sectores extractivos presentes en el parque. Además el método es aplicable y extrapolable a otras zonas con características similares, ofreciendo opciones de monitorización rápidas, económicas y de gran apoyo al trabajo de campo convencional. Se considera especialmente relevante para áreas de marisma donde predomine el carácter artificial. Además la base de datos digitales producida es flexible y adaptable a la integración de ulteriores capas de información procedentes de la investigación en ciencias naturales y sociales Finalmente este estudio propone una investigación más detallada de las tendencias de factores abióticos y bióticos que acompañan a los cambios de paisaje, así como sus efectos sobre los diferentes servicios que ofrece el Parque Natural de la Bahía de Cádiz. A continuación el estudio evalúa el impacto de los procesos paisajísticos identificados sobre las poblaciones invernantes de aves acuáticas, los cuales se consideran excelentes indicadores de la calidad ambiental de la marisma. Todo ello se conforma como el objetivó general del tercer trabajo presentado en esta tesis. Inicialmente se revisa la relevancia internacional del parque como hábitat de aves acuáticas según los criterios del convenio Ramsar. Después, para las poblaciones de un grupo de especies indicadoras, se analizan las tendencias temporales desde el 1985 hasta el 2015. Estas tendencias locales se comparan con las tendencias poblacionales a escala nacional y global, para así discernir entre cambios localmente inducidos y otros procedentes de procesos a otras escalas. Posteriormente y a través de la aplicación de métodos de análisis multivariante, se analizan las relaciones entre los cambios del paisaje anteriormente identificados y los cambios de distribución de las especies seleccionadas. Los resultados confirman el papel crucial de los humedales artificiales como zona de acogida para las poblaciones invernantes de aves acuáticas cumpliendo los requisitos de zona Ramsar: de hecho la Bahía de Cádiz mantiene poblaciones demás de 20.000 aves de forma constante y numerosas especies superan al 1% de su población global. Por otro lado, los resultados producidos en este estudio revelan como los cambios en la estructura de la comunidad de aves acuáticas se relacionan con la evolución de los sectores extractivos y las alteraciones del paisaje observadas. Esto incluye un importante descenso de las poblaciones de aves ictiófagas asociadas al receso de la industria de la acuicultura. También se observan disminuciones importantes del chorlitejo patinegro (Charadrius alexandrinus) y del correlimos menudo (Calidris minuta). El declive de las poblaciones de estas especies de limícolas se asocia a la degradación de zonas supralitorales, con pérdida de comederos y dormideros. Los resultados muestran además una mayor sensibilidad de estas dos especies a los cambios del paisaje en comparación con otras especies de aves. El estudio de los cambios espacio-temporales revela un mayor uso de las zonas del parque por las especies estudiadas, durante el periodo entre 2000 y 2004, el cual también se caracteriza por un mayor uso extractivo. Esta observación se complementa con un aumento significativo en la diversidad durante este periodo. Además, las áreas de mayor riqueza y densidad de aves se corresponden con zonas caracterizadas por cuerpos de agua de amplia extensión y con profundidades de 0-50 cm. Estas incluyen tanto zonas de salinas industriales como zonas restauradas y manejadas. Otras áreas con valores significativamente elevados de riqueza y densidad de aves, lo conforman el binomio de zonas intermareales junto a zonas supralitorales cercanas. Por eso se aconseja que se tomen medidas de conservación específicas para estos tipos de áreas. Por ejemplo, dentro de las fincas salineras, de diciembre a marzo los niveles de agua se pueden gestionar para mejorar la disponibilidad de recursos tróficos para las aves acuáticas. Estas acciones no entran en conflicto con las labores salineras ya que la preparación de la finca para la producción de sal no comienza hasta abril / mayo. Además se propone el restablecimiento de fincas salineras artesanales o de acuicultura extensiva en zonas próximas a los fangos intermareales. Esta medida puede mejorar la disponibilidad de comederos y dormideros durante las mareas altas, a bajos costes energéticos y con bajos riesgos de depredación. Por la misma razón se sugiere la organización temporal y espacial de los despesques en fincas de acuicultura extensiva, permitiendo una continua disponibilidad de sustratos ricos en macroinvertebrados, de alto valor alimenticio para las aves. Finalmente, se detectan bajos valores de riqueza y abundancia de aves en zonas supralitorales de interior que, por la falta de actividad y de mantenimiento, han sido densamente vegetadas. Debido a que el restablecimiento de la actividad extractiva aquí se considera económicamente inviable, se recomienda que estas áreas se evalúen en términos de otros servicios que pueden ofrecer como: la educación ambiental, el ecoturismo, la investigación, la protección que ofrecen a la franja costera de inundaciones mareales y la regulación de la calidad del agua. Claramente, todas estas consideraciones se deben tomar como un componente más dentro de la estrategia global de la conservación del parque teniendo en cuenta otras prioridades y factores de valor, tanto desde el ámbito ambiental como social.Education Audiovisual and Culture Executive Agency through the Erasmus Mundus Joint Doctorate Program in Marine and Coastal Management (MACOMA) (2011-2014) [specific grant agreement number 2011-1614/001-001 EMJD].220 pagina