Højopløsningsmodellering vurderer byernes indvirkning på flodøkosystemer

Nye kortlægningsmetoder udviklet af forskere ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory kan hjælpe byplanlæggere med at minimere miljøpåvirkningen af ​​byers vand- og energikrav på omgivende vandløb økologier.

I en analyse offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences , et ORNL-ledet team brugte geospatial modellering i høj opløsning til at kvantificere virkningerne af jord, energi, og vandinfrastrukturer på landets floder og vandløb.

Ved at bruge strømstrømsdata fra U.S. Geological Survey, forskerne kortlagde ændringer i naturlig hydrologi for at vurdere, hvordan infrastrukturudvikling og konkurrence om vandressourcer påvirker miljøet på nationalt plan. Deres datadrevne tilgang kaster lys over, i hvilket omfang vandressourcer og akvatiske arter påvirkes af byinfrastrukturer og kan hjælpe byer med at begrænse deres byrde på regionale økosystemer.

Resultaterne indikerer, at transformation af byjord og elproduktion tilsammen påvirker syv procent af de amerikanske vandløb, som påvirker levesteder for mere end 60 procent af alle nordamerikanske ferskvandsfisk, musling, og krebsearter.

"Når man tænker på, at de fleste af disse vandløb omfatter store floder og deres store bifloder med rigelige arter, miljøpåvirkningen er svimlende, " sagde hovedforfatter Ryan McManamay, en akvatisk økolog med ORNL's Environmental Sciences Division og Urban Dynamics Institute. Undersøgelsen beregnede effekter på 1. 223 fisk, musling, og krebsarter. Mindst 260 af disse er allerede lokalt uddøde, med mange af de resterende klassificeret som truede.

Derudover forskerne udførte casestudier på fem amerikanske byer, Atlanta; Knoxville, Tennessee; Phoenix og Tucson, Arizona; og Las Vegas ved at skabe regionsspecifikke modeller til at karakterisere geografiske variabler og isolere byernes jord-energi-vand fodspor fra det omgivende landskab.

"Byer har overlappende virkninger på miljøet, og vi ønsker at forstå, hvor meget energi en enkelt by bruger, eller hvordan dens arealdækning og elproduktion bidrager til det samlede billede, " sagde McManamay.

I de fem byer, transformationer af byområder påvirkede mere vandløbslængde overordnet negativt end nogen anden faktor, der blev taget i betragtning, herunder elproduktion. Indførelse af veje, bygninger, og andre uigennemtrængelige overflader ændrer den naturlige vandcyklus, fortrænger vandforsyninger til nedstrøms samfund og kan true tabet af rige og forskelligartede akvatiske arter.

"Omdannelse af byjord og elproduktion er vigtige spørgsmål for byer, fordi deres indvirkning vil vokse, efterhånden som byer fortsætter med at udvikle deres infrastruktur, " sagde ORNL medforfatter og Urban Dynamics Institute-direktør Budhendra Bhaduri.

Analysen afslørede, at økosystempåvirkningerne ikke var direkte proportionale med befolkningsstørrelsen, indikerer, at større byer ikke nødvendigvis har større indflydelse på vandlevende organismer. Forfatterne understreger vigtigheden af ​​samarbejder mellem byer for at udvikle lokale politikker og bedre styre deres indflydelse på regionale økosystemer, fordi mange jorder, energi, og vandinfrastrukturer kontrolleres af lokale myndigheder og forsyningsselskaber.

"Både kilden og løsningen på globale miljøudfordringer kan ligge i byernes hænder. Desværre, de ændringer, vi diskuterer, er meget transformative, ikke billigt, "Sagde McManamay." Vores mål her er at give byerne en måde at se på det store billede, så at sige, og at generere målinger, der vil hjælpe dem med at bevæge sig mod mere miljørigtige politikker, efterhånden som de fortsætter med at udvikle sig."