Понимание взаимодействий между природой и людьми на тонком уровне имеет важное значение для определения того, будет ли регион страдать от нехватки воды в будущем. Это ключевой вывод исследования под названием «Выявление дефицита воды на фоне изобилия с использованием моделей человека и природы», которое будет опубликовано на следующей неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.
До 2 миллиардов человек во всем мире сталкиваются с нехваткой воды сейчас и в будущем, сказал ведущий автор исследования Уильям Джагер, экономист Колледжа сельскохозяйственных наук Орегонского государственного университета. Возникающий дефицит связан с такими факторами, как рост населения, повышение уровня жизни и изменение климата.
«Недавние засухи на Западе подчеркнули уязвимость даже высокоразвитых экономик к нехватке воды», - сказал Джагер. «А изменение климата только усилит необходимость прогнозирования нехватки воды во всем мире». По его словам, это сложная задача, потому что взаимодействие между естественным водоснабжением и потребностями человека в воде носит сложный характер и включает в себя «связи и обратные связи», которые трудно предвидеть.
Доклад основан на большом 6-летнем исследовании моделирования под названием Willamette Water 2100, в котором прогнозируется нехватка воды в бассейне реки Уилламетт в западном Орегоне до 2100 года. Исследователи разработали компьютерную модель под названием Willamette Envision для представления взаимодействия на тонком уровне между естественным водоснабжением бассейна и потребностями человеческой системы в воде.
Насколько хорош уровень? «Мы смоделировали ежедневные потоки воды до уровня ручья и участка», - сказал Джагер.«Мы смоделировали количество воды, отведенной на поле данного фермера в определенный день, отражая, что этот фермер посадил и когда, когда шел последний дождь, а также принимая во внимание вероятную прибыль этого фермера и приоритет права на воду. Такой уровень детализации редко встречается в модели, особенно имея схожие детали как для естественной, так и для человеческой части системы».
Энн Нолин, гидролог OSU и соавтор проекта, сказала: «Из этого совместного моделирования мы узнали то, чего не смогли бы узнать из проекций ни естественной динамики, ни человеческих систем».
Willamette Water 2100 смоделировала 20 различных сценариев, основанных на различных предположениях, включая предположения о низком, среднем и высоком росте населения и доходов, а также о низком, среднем и высоком потеплении в результате изменения климата.
Ключевым выводом исследования была важность экономики для понимания нехватки воды. «Воды в бассейне в целом очень много, - сказал Джагер, - но из-за затрат на хранение и транспортировку воды может возникнуть нехватка воды в определенных местах или в определенное время, даже если избыток воды может быть обнаружен в другое время или в других местах."
Моделирование выявило некоторые парадоксальные результаты, сказал Джагер. Один из них заключался в том, что расширение городов может привести к меньшему общему потреблению воды, а не к большему, потому что акр домов потребляет меньше воды, чем акр орошаемых полей. «Рост и расширение городов означает увеличение потребности в воде, - сказал Джагер, - но наша модель показала, что часть или все это увеличение может быть компенсировано замещением близлежащих ирригационных систем».
Другим поучительным открытием стало то, что количество воды, потребляемой лесами, и воды, оставляемой в ручьях для защиты среды обитания исчезающих видов рыб в соответствии с федеральным законом, намного превышает количество воды, потребляемой в городах и на фермах.
При моделировании последствий изменения климата - очевидного внешнего фактора нехватки воды во всем мире - исследователи снова обнаружили, что человеческие компоненты модели - экономические реалии, законы и институты общества, которые могут создавать или блокировать возможности - имеют большое значение в том, где, когда и насколько сильно будут ощущаться последствия.
«Вы не различите важность этих вещей, глядя на воду в бассейне Уилламетт с высоты 10 000 футов», - сказал Джагер. «Вот почему так важно наблюдать за взаимодействием человека с природной системой на тонком уровне».
Джегер надеется, что Willamette Water 2100 станет образцом - в самом широком смысле этого слова - для других регионов, поскольку они предвидят и смягчают угрозы нехватки воды. «Наш проект касается бассейна Уилламетт, - сказал он, - но мы думаем, что многие из наших идей могут помочь людям в других частях мира справиться со сложностью собственных проблем с нехваткой воды».