Innovativt værktøj tillader kontinentalt vand, energi, og modellering af landsystemer

En ny storstilet hydroøkonomisk model, udviklet af vandprogrammet på IIASA, vil give forskere mulighed for at studere vandsystemer på tværs af hele kontinenter, ser på bæredygtig forsyning og virkningerne af vandforvaltning på energi- og landbrugssektoren.

Hydroøkonomiske modeller bliver i stigende grad et vigtigt redskab til planlægning af vandressourcer i vandløbsoplande. Taher Kahil, IIASA-forskeren, der ledede udviklingen af ​​modellen Extended Continental-scale Hydroeconomic Optimization (ECHO), forklarer, at hydroøkonomisk modellering sjældent bruges over skalaer større end et bassin, og især ikke på kontinentalt plan. ECHO er en af ​​de første store modeller, der integrerer hydrologiske, miljø, økonomisk, og institutionelle aspekter.

Efterhånden som den stigende globale befolkning og klimaændringer øger presset yderligere på vandressourcesystemer, samt energi- og landsystemer, den såkaldte vand-energi-land-forbindelse, politikere bliver nødt til at blive bedre informeret, når det kommer til at tilpasse ledelsespraksis for at sikre bæredygtighed.

"ECHO kan bruges til at simulere en række forskellige vandforvaltningsinterventioner, herunder effektivitetsforbedringer, ressourceudtrækninger, reservoir opbevaring, interbasin overførsler, og ikke-konventionelle vandressourcer blandt mange andre. Modellen bør give nyttig beslutning til beslutningstagere om den optimale kombination af ledelsesinterventioner for at løse udfordringer i vandmangel samt afvejninger og synergier mellem disse forskellige interventioner, "siger Kahil.

En vigtig fordel ved ECHO, ifølge forskerne, er, at den kan overveje lokale hydrologiske og teknologiske begrænsninger, sammen med regionale og globale politikker, på flere rumlige skalaer, overvinde grænserne for andre modeller, der har forsøgt dette på mindre rumlige skalaer.

"Dette er i stigende grad nødvendigt, da de lokale forhold begrænser vandforsyningssystemet, mens nogle politiske indgreb såsom international handel og grænseoverskridende aftaler kun kan vurderes på større rumlige skalaer, "siger Kahil." Desuden, løsninger, der er identificeret i stor skala, skal valideres i den regionale kontekst, da ledelse, politik, og investeringsbeslutninger træffes på regionalt og subnationalt plan. "

Selve modellen er en bottom-up optimeringsmodel med forskellige mulige output. Mellemliggende modeller genererer inputdata, herunder forbindelser mellem forskellige vandsystemer, vandtilgængelighed og fremtidige klimaforandringer og konsekvenserne heraf. Muligheder for håndtering af vandforbrug, såsom grundvandspumpning, afsaltning, brug af reservoirer, og genbrug af spildevand er også inkluderet, ved siden af ​​elforbruget for hver mulighed og de tilhørende omkostninger og ydelse. Elproduktionsteknologier, der bruger vand, overvejes også.

Forskerne anvendte modellen på Afrika som et casestudie som en del af en bredere undersøgelse af vand, energi og mad (med finansiering fra Global Environment Facility). Kontinentet blev valgt på grund af dets hurtigt voksende vandbehov og mangel på infrastruktur, gør det muligt at vise ECHO -modellens kapacitet og fordelene ved den integrerede hydroøkonomiske modelleringsramme. Kahil og teamet undersøgte en række forskellige scenarier frem mod 2050. De opnåede resultater er i overensstemmelse med tidligere fund om omkostningerne ved vandforvaltning og tilpasning til globale ændringer i Afrika. Imidlertid, modellen giver desuden en vurdering af nødvendige investeringer i vandforvaltning og de økonomiske konsekvenser af forskellige socioøkonomiske tilpasninger og klimaforandringer.

Det næste trin i udviklingen af ​​ECHO vil være at anvende modelleringsrammen for alle bassiner og grundvandsmagasiner rundt om i verden og bruge den til at studere udfordrende globale vandrelaterede spørgsmål, herunder udledning af grundvand. Modellen vil også overveje vandkvalitet og tilhørende tilpasningsmuligheder for at håndtere vandmangel på verdensplan.

ECHO vil også blive brugt i det igangværende Food-water-energy for Urban Sustainable Environment (FUSE) projekt, et fælles bestræbelse på IIASA, Stanford University, OS, Helmholtz Center for Miljøforskning i Tyskland, og den østrigske fond for udviklingsforskning. Projektet vil studere politik og forvaltning for at imødegå konkurrence om knappe ressourcer i stressede by-mad-vand-energisystemer, især i Amman, Jordan og Pune, Indien. Her, modellen vil blive anvendt på megabyer for at finde bæredygtige løsninger til byboere.

"ECHO er et modelleringsværktøj, der kan bruges til at besvare udfordrende spørgsmål, der er vigtige for det menneskelige samfund, såsom konsekvenserne af kontrasterende socioøkonomiske og klimatiske scenarier for vandforsyningens bæredygtighed, og virkningerne af vandforvaltning på energi- og fødevaresektoren og omvendt. Indsigten kan være vejledende for udformningen af ​​bedre forvaltningspolitikker og en mere effektiv udnyttelse af knappe ressourcer, "siger Yoshihide Wada, Water Programs vicedirektør og en af ​​medforfatterne til undersøgelsen.