Publication:
Spatial and temporal patterns of diffuse attenuation coefficient in Guánica, Puerto Rico: 15 years after development of a watershed management plan

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Authors
Guzmán Morales, Alba L.
Embargoed Until
Advisor
Armstrong, Roy A.
College
College of Arts and Sciences - Sciences
Department
Department of Marine Sciences
Degree Level
M.S.
Publisher
Date
2024-05-07
Abstract
Decreased water quality in coastal environments due to land alterations by human activities has caused stressed and degraded coral reefs worldwide. The consequences of decreased water quality are not limited to coral reefs but also affect the quality of people’s lives by increasing the incidence of diseases, so areas highly impacted have been prioritized for management. The Guánica Bay Watershed Management Plan was developed to reduce the non-point sources of pollution that arrive at the bay and to protect adjacent coral reefs, however, 15 years have passed since its creation and management actions have not been evaluated. The purpose of this study was to evaluate the effectiveness of the management actions implemented in the Guánica Bay watershed. Therefore, the objective of this study was to describe temporal trends (2002-2008 and 2016-2022) of remotely sensed diffuse attenuation coefficient at 490 nm (Kd490), a water quality indicator, in one managed (Guánica Bay) and three non-managed (Guayanilla Bay, Descalabrado River, and Guanajibo River) estuaries in south and southwest Puerto Rico. This was achieved by integrating ocean-color satellite imagery from MERIS-Envisat and OLCI-Sentinel-3 sensors that were sampled using a beyond-Before-After-Control-Impact approach. An additional oceanic site was selected to evaluate continuity between sensors estimates. The imagery was processed using SNAP to extract Kd490 values in the estuaries. The analysis for the beyond-BACI found significant differences between periods (before and after) but the changes were unique to each location within estuary. The lowest Kd490 values and variability within estuary was observed in Guánica (range 0.05–0.1 m-1) and the highest Kd490 values were observed in Guayanilla (0.35 m-1). The southern estuaries showed similar temporal trends, all having a peak in 2018 and a trough in 2020. Kd490 did not decrease in Guánica after the implementation of management actions, which can be related to the passage of several hurricanes during the after period. Further analysis should be done as new data is available and after the implementation of the last management actions suggested in the plan.

La disminución de la calidad del agua en los entornos costeros debido a las alteraciones de la tierra por las actividades humanas ha causado estrés y degradación de los arrecifes de coral en todo el mundo. Las consecuencias no se limitan a los arrecifes de coral, sino que también afectan la calidad de vida de las personas al aumentar la incidencia de enfermedades, por lo que se ha priorizado la gestión de las zonas más afectadas. El Plan de Manejo de la Cuenca de la Bahía de Guánica fue desarrollado para reducir las fuentes no puntuales de contaminación que llegan a la bahía y para proteger los arrecifes de coral adyacentes, sin embargo, han pasado 15 años desde su creación y no se han evaluado las acciones de manejo. El propósito de este estudio fue evaluar la efectividad de las acciones de manejo implementadas en la cuenca de la Bahía de Guánica. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue describir las tendencias temporales (2002-2008 y 2016-2022) del coeficiente de atenuación difusa teledetectado a 490 nm (Kd490), un indicador de calidad del agua, en un estuario manejado (Bahía de Guánica) y tres no manejados (Bahía de Guayanilla, Río Descalabrado y Río Guanajibo) en el sur y suroeste de Puerto Rico. Esto se logró mediante la integración de imágenes satelitales de color oceánico de los sensores MERIS-Envisat y OLCI-Sentinel-3 que se muestrearon utilizando un enfoque BACI. Se seleccionó un sitio oceánico adicional para evaluar la continuidad entre las estimaciones de los sensores. Las imágenes se procesaron utilizando SNAP para extraer los valores de Kd490 en los estuarios. El análisis para el BACI encontró diferencias significativas entre los períodos (antes y después), pero los cambios fueron únicos para cada ubicación dentro del estuario. Los valores más bajos de Kd490 y variabilidad dentro del estuario se observaron en Guánica (rango 0.05 – 0.1 m-1) y los valores más altos de Kd490 se observaron en Guayanilla (0.35 m-1). Los estuarios del sur mostraron tendencias temporales similares, todos con un pico en 2018 y un valle en 2020. Kd490 no disminuyó en Guánica después de la implementación de acciones de manejo, lo que puede estar relacionado al paso de varios huracanes durante el periodo posterior. A medida que se disponga de nuevos datos y después de la implementación de las últimas medidas de gestión sugeridas en el plan, se deben realizar análisis más detallados.
Keywords
Guánica Bay,
Beyond-BACI,
Kd,
OLCI,
MERIS,
Ocean Color,
Remote Sensing
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Cite
Guzmán Morales, A. L. (2024). Spatial and temporal patterns of diffuse attenuation coefficient in Guánica, Puerto Rico: 15 years after development of a watershed management plan [Thesis]. Retrieved from https://hdl.handle.net/20.500.11801/3715