For at forstå vandmangel, forskere undersøger sammenhænge mellem menneskelige og naturlige systemer

At forstå samspillet mellem natur og mennesker på fint niveau er afgørende for at afgøre, om en region vil lide under vandmangel i fremtiden. Det er et nøgleresultat af en undersøgelse med titlen "Finding af vandknaphed blandt overflod ved hjælp af menneske-naturlige systemmodeller, " offentliggøres i næste uge Proceedings of the National Academy of Sciences .

Op til 2 milliarder mennesker verden over står over for vandmangel nu og i fremtiden, sagde undersøgelsens hovedforfatter, William Jæger, en økonom ved Oregon State University's College of Agricultural Sciences. Nye knapheder er knyttet til faktorer som voksende befolkninger, stigende levestandard og klimaændringer.

"De seneste tørkeperioder i hele Vesten har understreget selv højtudviklede økonomiers sårbarhed over for vandknaphed, " sagde Jaeger. "Og klimaændringer vil kun øge behovet for at forudse vandmangel på verdensplan." Det er en skræmmende opgave, han sagde, fordi vekselvirkningerne mellem naturlig vandforsyning og menneskelige vandbehov er komplekse, og involverer "koblinger og tilbagemeldinger", som er svære at forudse.

Papiret bygger på et stort 6-årigt modelleringsstudie, kaldet Willamette Water 2100, der forventede vandknaphed i Willamette River-bassinet i det vestlige Oregon gennem år 2100. Forskere udviklede en computermodel kaldet Willamette Envision til at repræsentere det fine niveau-interaktion mellem bassinets naturlige vandforsyning og det menneskelige systems vandbehov.

Hvor fint et niveau? "Vi modellerede daglige vandstrømme ned til vandløbets rækkevidde og pakkeniveau, " sagde Jaeger. "Vi modellerede mængden af ​​vand, der blev afledt ned til en given landmands mark på en given dag, afspejler, hvad den landmand havde plantet og hvornår, da det sidst regnede, og under hensyntagen til denne landmands sandsynlige overskud og vandretlige prioritet. Det detaljeringsniveau er sjældent i en model, især at have lignende detaljer for både de naturlige og menneskelige dele af systemet."

Anne Nolin, OSU hydrolog og medforsker på projektet, sagde, "Vi lærte ting fra denne koblede modellering, som vi ikke kunne have lært fra projektioner fra hverken naturlig dynamik eller menneskelige systemer alene."

Willamette Water 2100 modellerede 20 forskellige scenarier baseret på en række forskellige antagelser, herunder antagelser om lav, mellem og høj befolknings- og indkomstvækst, og lav, medium og høj opvarmning fra klimaændringer.

Et centralt resultat af undersøgelsen var vigtigheden af ​​økonomi for at forstå vandknaphed. "Vand er meget rigeligt i bassinet generelt, " sagde Jaeger, "Men på grund af omkostningerne ved at opbevare og transportere vand, knaphed kan forekomme på bestemte steder eller tidspunkter, selvom der kan findes overskydende vand på andre tidspunkter eller andre steder."

Modelleringen viste nogle kontraintuitive fund, sagde Jaeger. Den ene var, at byudvidelse kunne resultere i mindre samlet vandforbrug, snarere end mere - fordi en hektar huse forbruger mindre vand end en hektar kunstvandede marker. "Byvækst og ekspansion betyder øget vandefterspørgsel, " sagde Jaeger, "men vores model viste, at noget af eller hele denne stigning kunne opvejes, når nærliggende kunstvanding fortrænges."

Et andet øjenåbnende fund var, at mængden af ​​vand, der forbruges af skove, og vandet efterladt i vandløbene for at beskytte levesteder for truede fiskearter under føderal lov, langt overstiger de mængder vand, der forbruges i byer og gårde.

Ved at modellere virkningerne af klimaændringer - en åbenlys ekstern faktor i vandknaphed på verdensplan - fandt forskerne, igen, at de menneskelige komponenter i modellen – økonomiske realiteter og samfundets love og institutioner, der kan skabe eller blokere muligheder – gør en stor forskel i, hvor, hvornår og hvor alvorlige påvirkningerne vil kunne mærkes.

"Du ville ikke skelne vigtigheden af ​​disse ting fra en 10, 000 fods udsigt over vandet i Willamette-bassinet, " sagde Jaeger. "Det er derfor, det er så afgørende at se på de fine interaktioner mellem mennesket og det naturlige system."

Jaeger håber, at Willamette Water 2100 vil være en model – i ordets største betydning – for andre regioner, da de forudser og afbøder trusler fra vandknaphed. "Vores projekt er specifikt for Willamette-bassinet, " han sagde, "men vi tror, ​​at mange af vores indsigter kan hjælpe folk i andre dele af verden til at komme til at forstå kompleksiteten af ​​deres egne problemer med vandknaphed."