Analysis of the NDVI temporal dynamics in protected areas: three study cases at different spatial, temporal, and management scales

Las series temporales de imágenes de satélite constituyen una excelente herramienta para analizar los cambios en diferentes aspectos del funcionamiento de la vegetación y, por lo tanto, para el conocimiento y la gestión de áreas protegidas. En este trabajo mostramos tres aproximaciones para evaluar cambios en el promedio anual, la estacionalidad, y la inestabilidad de la dinámica temporal (cambios abruptos) de la capacidad fotosintética de la vegetación en tres zonas de estudio: las áreas protegidas de Sudamérica, los parques nacionales españoles, y dos parques naturales andaluces. Para cada análisis se emplearon sendas bases de datos del Índice de Vegetación de la Diferencia Normalizada (NDVI), un índice espectral estimador de la fracción de la radiación fotosintéticamente activa interceptada por la vegetación. Las áreas protegidas de Sudamérica y los parques nacionales de España mostraron tendencias significativas en la dinámica del NDVI que variaron en magnitud y sentido en función de su situación geopolítica y biogeográfica. Los parques naturales andaluces mostraron de qué manera diferentes manejos históricos han ocasionado una disminución en la estabilidad de la dinámica temporal del NDVI de determinados ecosistemas. En conjunto, estas evaluaciones revelan cómo las políticas de conservación de la biodiversidad en áreas protegidas no pueden basarse en situaciones estáticas o promedio, ya que el funcionamiento de sus ecosistemas varía en diferentes aspectos. Asimismo, estas aproximaciones proporcionan información valiosa para establecer prioridades en conservación, al ser capaces de responder a preguntas tales como ¿qué biomas, países o parques están sufriendo mayores cambios? o ¿qué medidas de manejo proporcionan mayor estabilidad al ecosistema?.Data records of satellite images are a great tool to analyze changes in different aspects of vegetation functioning. Temporal analyses of these images are of great interest for the study and management of protected areas. In this work, we show three approaches that aim to evaluate changes in the mean, seasonality, and instability of the temporal dynamics (abrupt changes) of the photosynthetic capacity of vegetation in three study areas: the South American network of protected areas, the Spanish network of national parks, and two Andalusian natural parks. For each analysis, we used different data records of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), a spectral index related to the fraction of photosynthetically active radiation intercepted by vegetation. The South American protected areas and the Spanish national parks showed significant trends in the NDVI dynamics that varied in magnitude and direction depending on their geopolitical and biogeographical situation. The Andalusian parks showed how different historical managements have led to a decrease in the stability of the NDVI temporal dynamics in particular ecosystems. As a whole, the three evaluations revealed how biodiversity conservation policies in protected areas cannot be based on static or mean situations since the functioning of protected ecosystems is changing in multiple aspects. Additionally, these approaches provide valuable information for the establishment of priorities in conservation, being capable of responding to questions such as, what biomes, countries or parks are experiencing the greatest changes?, or what management practices provide a greater stability to the ecosystem?.Becas postdoctorales del Ministerio de Educación y Ciencia (convocatoria 2005), Organismo Autónomo de Parques Nacionales (proyecto 066/2007), Inter-American Institute for Global Change Research (IAI, CRN II 2031) subvencionado por la US National Science Foundation (Ayuda GEO-0452325), Junta de Andalucía (proyectos de excelencia RNM1288 y RNM1280), Proyecto LUCDEME, Comisionado para Universidades e Investigación del Departamento de Innovación, Universidades y Empresa de la Generalitat de Catalunya y del Fondo Social Europeo