Development of a framework for the sustainable management of protected and touristic beaches incorporating coastal vulnerability and carrying capacity

Abstract

The escalating stresses on coastal systems – climate change, uncontrolled tourism, and fractured governance – have turned sustainable beach management into a crucial and urgent challenge particularly in Mediterranean countries such as Greece. Coastal areas are unique fields of ecological and social value, and yet one of the most disputed and fragile interfaces between human activity and natural processes. This academic thesis responds with the demands for an integrated and actionable toolkit for the evaluation, communication and the assessment of how to balance environmental vulnerability with tourism development and social capacity. It brings together theoretical adaptation, empirical work and digital innovation to establish a conceptual model describing the sustainable management of protected and touristic beaches together with the application of Carrying Capacity and coastal vulnerability approaches within a decision-support system. This research aims to fill the gap between academic assessment models and real-world coastal governance. By harmonizing ecological, legal, and social considerations the research provides a new multi-level model for the evaluation of both physical thresholds and the socio-political environment which drives sustainable coastal use by the integration of ecological, legal, and social theory.This objective is pursued in four research questions (RQs), all corresponding to key thematic/methodological parts of the thesis. Chapter 2 (RQ1) discusses the study’s theoretical underpinning and it inquires whether the freshwater ecosystem service framework (DESSIN) can be effectively implemented in coastal, high-tourism settings. Based on Kamari Beach, Santorini as a pilot site, the chapter demonstrates the first adaptation of DESSIN to a coastal setting, to which we apply ecosystem service valuation, coastal vulnerability indicators, and socio-economic forces, in integrated measure. Adapted framework brings together ecological state to human well-being through DPSIR logic and introduces scenario-based modeling accounting for both environmental risks and trade-offs between tourism development. This innovative adaptation demonstrates how hybrid models are able to support resilience-oriented planning, moving away from static indices towards dynamic multi-criteria evaluation.Chapter 3 (RQ2) carries on this theoretical work and develops the idea of legal and environmental carrying capacity. It examines twelve beaches within Greece’s Natura 2000 network in the western Peloponnese, thereby extending our theoretical background to practical field studies. This chapter formalizes and embeds the abstract concept of carrying capacity among the national legislation, in particular Law 2971/2001 on the seashore and beach zone, and environmental sensitivities such as the presence of Caretta caretta nesting and Pancratium maritimum habitats. The proposed Tourism Carrying Capacity (TCC) model has developed as follows: Physical, Real, and Effective Carrying Capacity. At each layer we develop an approach in which spatial limitation, ecological constraint, and management capacity indicators are progressively incorporated to establish locally-adapted limit levels. The study effectively demonstrates that this hybrid approach can translate complex legislative and ecological information into practical, site-based management advice for protected coastal areas.Chapter 4 (RQ3) moves the attention to the social component, examining the impact on the social sustainability of coastal management from visitor’s awareness, perceptions and behavioral intentions. Based on large-scale survey data collected in Peloponnese and Lemnos and Categorical Principal Component Analysis (CATPCA) and cluster analysis, these different visitor typologies reflect varying levels of eco-literacy, empathy, and willingness to engage in conservation measures. This paper also presents Social Carrying Capacity (SCC) in addition to environmental and legal aspects, suggesting that the sustainability of protected beaches rests as much on the behavioral level and on local involvement as on biophysical boundaries. Results emphasize the need for sustainable tourism education programs and communication plans to cultivate responsible tourism practices and long-term maintenance systems in natural ecosystems.The work presented in Chapter 5 (RQ4) concluded with the build and deployment of the BlueCoast Platform, a new public-facing, digital decision-support tool to operationalize the methodologies and insights developed across the dissertation. The platform, which contains three analytical modules, namely the Tourism Carrying Capacity (TCC), Coastal Vulnerability Index (CVI), and Socioeconomic Vulnerability Index (SocCVI), is capable of offering an integrated spatial analysis of the coastal conditions. Multi-source geospatial datasets (EMODnet, Copernicus, OSM, CORINE) were used to construct each module, and ecological, infrastructural, and social components were integrated into automated map-based analyses. The architecture of the tool is a WordPress–Elementor front-end hosted on the University of the Aegean server with the back-end engine built on R Shiny, augmented by Leaflet for dynamic mapping and HTML/CSS to add interactivity. Although it is currently calibrated for the Greek coastline, which includes all the Natura 2000 sites and beaches designated as “untouched” under national law, the platform is modular in nature and can be expanded to other coastlines and datasets. Through the visualization of sophisticated data at an approachable interface, BlueCoast serves as not just a scientific approach, but also a way of reaching academia, governments, and the general public through communication.Chapter 6 puts together the findings, summarizing and considering what they mean for the development of Integrated Coastal Zone Management (ICZM). Together, the results indicate that there is no one general model for sustainable coastal management; the successful implementation should be built on the ability to bring the scientific, legal, and social knowledge systems together within a coherent dynamic framework. This dissertation has the potential to both methodologically and practically advance efforts in the field to make a reproducible pipeline for coastal assessment and an open-access digital prototype that reflects what we value above and beyond transparency, modularity, and participatory governance.Through conceptual development, empirical accuracy, and social utility, this study pushes the horizon of coastal management from static assessment into dynamic, data-led approaches and socially sensitive practices. The BlueCoast Platform is one concrete result of this endeavor, a working mechanism that translates theoretical knowledge from academic research to popular empowerment and policy significance. Its growth signifies the result of this doctoral quest as well as a move towards an empowered and participative model of coastal governance in Greece and elsewhere which would be less fragile than this one.

Η αυξανόμενη πίεση στα παράκτια συστήματα λόγω της κλιματικής αλλαγής, του ανεξέλεγκτου τουρισμού και της πολυεπίπεδης θεσμικής πολυπλοκότητας έχει μετατρέψει τη βιώσιμη διαχείριση των παραλιών σε ένα κρίσιμο και επείγον ζήτημα, ιδίως στις μεσογειακές χώρες όπως η Ελλάδα. Οι παράκτιες περιοχές αποτελούν χώρο υψηλής οικολογικής σημασίας και έντονου κοινωνικού ενδιαφέροντος, καθώς λειτουργούν ταυτόχρονα ως ευαίσθητα οικοσυστήματα και ως κοινόχρηστοι χώροι αναψυχής και οικονομικής δραστηριότητας. Παράλληλα, συγκεντρώνουν ανταγωνιστικές χρήσεις και πιέσεις, γεγονός που τις καθιστά πεδίο συχνών συγκρούσεων μεταξύ ανθρώπινης αξιοποίησης και φυσικών διεργασιών. Η παρούσα διδακτορική διατριβή ανταποκρίνεται στην ανάγκη για την ανάπτυξη ενός ενιαίου και εφαρμόσιμου πλαισίου αξιολόγησης, επικοινωνίας και τεκμηριωμένης λήψης αποφάσεων, το οποίο να συνδυάζει την παράκτια τρωτότητα με την εκτίμηση της τουριστικής φέρουσας ικανότητας.Συνδυάζοντας θεωρητικές προσαρμογές, εμπειρική έρευνα και ψηφιακή καινοτομία, αναπτύσσεται ένα εννοιολογικό μοντέλο για τη βιώσιμη διαχείριση προστατευόμενων και τουριστικών παραλιών, το οποίο ενσωματώνει τις προσεγγίσεις της φέρουσας ικανότητας και της παράκτιας τρωτότητας μέσα σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα υποστήριξης αποφάσεων. Στόχος της διατριβής είναι να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ των ακαδημαϊκών προσεγγίσεων και της πραγματικής διακυβέρνησης των ακτών. Μέσω της εναρμόνισης οικολογικών, νομικών και κοινωνικών παραμέτρων, προτείνεται ένα νέο πολυεπίπεδο μοντέλο που αξιολογεί τόσο τα φυσικά όρια, όσο και το κοινωνικοπολιτικό πλαίσιο που επηρεάζει την παράκτια χρήση.Αυτός ο στόχος υλοποιείται μέσα από τέσσερα ερευνητικά ερωτήματα (RQs), τα οποία δομούν θεματικά και μεθοδολογικά τη διατριβή:Το Κεφάλαιο 2 (RQ1) διερευνά το θεωρητικό υπόβαθρο και θέτει το ερώτημα εάν το πλαίσιο οικοσυστημικών υπηρεσιών (DESSIN), που αρχικά αναπτύχθηκε για γλυκά νερά, μπορεί να εφαρμοστεί σε παράκτια περιβάλλοντα με έντονο τουρισμό. Χρησιμοποιώντας ως πιλοτική περιοχή την παραλία Καμάρι στη Σαντορίνη, παρουσιάζεται η πρώτη προσαρμογή του DESSIN σε παράκτιο πλαίσιο, μέσω της ενσωμάτωσης δεικτών τρωτότητας, οικοσυστημικής αποτίμησης και κοινωνικοοικονομικών πιέσεων. Το πλαίσιο αυτό συνδέει την οικολογική κατάσταση με την ανθρώπινη ευημερία μέσω του μοντέλου DPSIR και ενσωματώνει σενάρια για την πρόβλεψη περιβαλλοντικών κινδύνων και συμβιβασμών από την τουριστική ανάπτυξη. Αυτή η καινοτόμα προσέγγιση επιδεικνύει πώς τα υβριδικά μοντέλα μπορούν να υποστηρίξουν τον σχεδιασμό με στόχο την ανθεκτικότητα, ξεφεύγοντας από στατικούς δείκτες προς μια δυναμική πολυκριτηριακή αξιολόγηση.Το Κεφάλαιο 3 (RQ2) συνεχίζει την ανάλυση αναπτύσσοντας την έννοια της τουριστικής φέρουσας ικανότητας, μέσα από τη μελέτη δώδεκα παραλιών του δικτύου Natura 2000 στη Δυτική ακτή της Πελοποννήσου. Η έννοια της φέρουσας ικανότητας αποτυπώνεται με αναφορά στο ελληνικό νομικό πλαίσιο (Ν. 2971/2001) και σε ευαίσθητα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά όπως οι φωλιές της Caretta caretta και οι οικότοποι του Pancratium maritimum. Το μοντέλο Τουριστικής Φέρουσας Ικανότητας (TCC) που προτείνεται, περιλαμβάνει τρία επίπεδα: Φυσική, Πραγματική και Αποτελεσματική Φέρουσα Ικανότητα. Σε κάθε επίπεδο, ενσωματώνονται αντίστοιχα οι χωρικοί περιορισμοί, οι οικολογικές δεσμεύσεις και η διαχειριστική ικανότητα, καταλήγοντας σε τοπικά προσαρμοσμένα όρια χρήσης. Η προσέγγιση αυτή αποδεικνύει ότι πολύπλοκες νομικές και περιβαλλοντικές πληροφορίες μπορούν να μεταφραστούν σε πρακτικές κατευθύνσεις διαχείρισης για ευαίσθητες παραλίες.Το Κεφάλαιο 4 (RQ3) μετατοπίζει το επίκεντρο στο κοινωνικό σκέλος, εξετάζοντας τη συμβολή της κοινωνικής βιωσιμότητας στη διαχείριση των παραλιών, μέσα από τις αντιλήψεις, τη συμπεριφορά και την οικολογική ενσυναίσθηση των επισκεπτών. Μέσα από εκτεταμένη με χρήση ερωτηματολογίων στην Πελοπόννησο και στη Λήμνο και ανάλυση με CATPCA και ιεραρχική ομαδοποίηση, σκιαγραφούνται διαφορετικοί τύποι επισκεπτών με βάση την οικολογική τους γνώση και την προθυμία τους να συμβάλουν στη διατήρηση των ακτών. Παράλληλα, το κεφάλαιο αναδεικνύει ότι οι προστατευόμενες παραλίες Natura 2000 συχνά αντιμετωπίζουν περιορισμένη δημόσια ενημέρωση και ανεπαρκή διαχειριστική υποστήριξη, γεγονός που καθιστά κρίσιμη την ενίσχυση της περιβαλλοντικής επικοινωνίας και της συμμετοχής των επισκεπτών στη διαδικασία προστασίας. Τα αποτελέσματα ενισχύουν την ανάγκη για εκπαιδευτικά προγράμματα βιώσιμου τουρισμού και στοχευμένες επικοινωνιακές στρατηγικές.Το Κεφάλαιο 5 (RQ4) ολοκληρώνει τη μεθοδολογική πρόταση με την ανάπτυξη της πλατφόρμας BlueCoast ενός ανοιχτής πρόσβασης ψηφιακού εργαλείου υποστήριξης αποφάσεων, το οποίο ενσωματώνει όλα τα ευρήματα της διατριβής σε ένα λειτουργικό περιβάλλον. Η πλατφόρμα περιλαμβάνει τρεις αναλυτικές ενότητες: TCC (Τουριστική Φέρουσα Ικανότητα), CVI (Δείκτης Παράκτιας Τρωτότητας) και SocCVI (Κοινωνικοοικονομικός Δείκτης Τρωτότητας). Βασισμένη σε γεωχωρικά δεδομένα από EMODnet, Copernicus, CORINE και OSM, προσφέρει αυτοματοποιημένες χωρικές αναλύσεις που συνδυάζουν περιβαλλοντικά, κοινωνικά και διαχειριστικά χαρακτηριστικά. Η αρχιτεκτονική της βασίζεται σε WordPress–Elementor (frontend) και R Shiny – Leaflet (backend), με διαδραστικά στοιχεία HTML/CSS. Αν και σχεδιάστηκε για τον ελληνικό παράκτιο χώρο (περιλαμβάνοντας Natura 2000 και τις “Απάτητες Παραλίες”), η πλατφόρμα έχει αρθρωτό σχεδιασμό και μπορεί να επεκταθεί και σε άλλα γεωγραφικά πλαίσια. Μέσα από την οπτικοποίηση σύνθετων δεδομένων σε φιλικό περιβάλλον, το BlueCoast λειτουργεί όχι μόνο ως επιστημονικό εργαλείο, αλλά και ως δίαυλος επικοινωνίας με την κοινωνία και τη δημόσια διοίκηση.Το Κεφάλαιο 6 συνθέτει τα ευρήματα, αναδεικνύοντας τη συμβολή της διατριβής στην ανάπτυξη της Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Παράκτιας Ζώνης (ΟΔΠΖ). Συνολικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι δεν υπάρχει ένα γενικό μοντέλο για τη βιώσιμη διαχείριση ακτών. Αντίθετα, η επιτυχία έγκειται στην ικανότητα συνδυασμού επιστημονικής γνώσης, νομικής τεκμηρίωσης και κοινωνικής συμμετοχής μέσα σε ένα συνεκτικό, δυναμικό πλαίσιο. Η παρούσα διατριβή συμβάλλει τόσο μεθοδολογικά όσο και πρακτικά στην ανάπτυξη ενός αναπαραγώγιμου πλαισίου αξιολόγησης και ενός πρωτοτύπου ανοικτής πρόσβασης που δίνει έμφαση στη περιβαλλοντική ενσυναίσθηση και τη συμμετοχική διακυβέρνηση.