A Method for Assessing Hydrologic Alteration within Ecosystems

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Abstract

Hydrologic regimes play a major role in determining the biotic composition, structure, and function of aquatic, wetland, and riparian ecosystems. But human land and water uses are substantially altering hydrologic regimes around the world. Improved quantitative evaluations of human-induced hydrologic changes are needed to advance research on the biotic implications of hydrologic alteration and to support ecosystem management and restoration plans. We propose a method for assessing the degree of hydrologic alteration attributable to human influence within an ecosystem. This method, referred to as the “Indicators of Hydrologic Alteration,” is based upon an analysis of hydrologic data available either from existing measurement points within an ecosystem (such as at stream gauges or wells) or model-generated data. We use 32 parameters, organized into five groups, to statistically characterize hydrologic variation within each year. These 32 parameters provide information on ecologically significant features of surface and ground water regimes influencing aquatic, wetland, and riparian ecosystems. We then assess the hydrologic perturbations associated with activities such as dam operations, flow diversion, groundwater pumping, or intensive land-use conversion by comparing measures of central tendency and dispersion for each parameter between user-defined “pre-impact” and “post-impact” time frames, generating 64 Indicators of Hydrologic Alteration. This method is intended for use with other ecosystem metrics in inventories of ecosystem integrity, in planning ecosystem management activities, and in setting and measuring progress toward conservation or restoration goals.

Abstract

Los regímenes hidrológicos juegan un papel importante en la determinación de la composición de la biota, la estructura y función de ecosistemas acuáticos inundables y riparios. Sin embargo, el uso de la tierra y agua por parte del hombre está alterando substancialmente regímenes hidrológicos. Se requieren mejores evaluaciones cuantitativas de los cambios hidrológicos inducidos por el hombre para avanzar en la investigación de las implicaciones de la alteración hidrológica sobre la biota y para soportar planes de manejo y restauración del ecosistema. Proponemos un método para evaluar el grado de alteración hidrológica atribuible a impactos humanos dentro de un ecosistema. Este método, denominado Indicadores de Alteración Hidrológica, se basa en el análisis de datos hidrológicos disponibles ya sea de puntos de muestreo dentro de un ecosistema (tales como mediciones de corrientes o pozos) o generados por modelos. Utilizamos 32 parámetros organizados en cinco grupos, para caracterizar estadísticamente la variación hidrológica de cada año. Estos 32 parámetros proporcionan información de rasgos ecológicamente significativos de los regímenes de aguas superficiales y subterráneas que influyen en ecosistemas acuáticos, inundables y riparios. Se evaluaron las perturbaciones hidrológicas asociadas con actividades tales como operación de presas, desviación de flujos, bombeo de agua subterránea o cambios en el uso intensivo del suelo mediante la comparación de medidas de tendencia central y dispersión para cada parámetro, entre rangos de tiempo difinidos como “pre-impacto” y “post-impacto,” lo que generó 64 Indicadores de Alteración Hidrológica. Se pretende que este método sea utilizado en conjunto con ostros en inventarios de integridad de ecosistemas, en la planeación de actividades de manejo de ecosistemas yen la definición y medición de avances en las metas de conservación o restauración.

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