Новая крупномасштабная гидроэкономическая модель, разработанная Водной программой IIASA, позволит исследователям изучать водные системы на целых континентах, анализируя устойчивость водоснабжения и влияние управления водными ресурсами на энергетический и сельскохозяйственный секторы.
Гидроэкономические модели все чаще становятся важным инструментом планирования водных ресурсов в речных бассейнах. Тахер Кахил, исследователь IIASA, руководивший разработкой модели расширенной гидроэкономической оптимизации (ECHO) в континентальном масштабе, объясняет, что гидроэкономическое моделирование редко используется в масштабах, превышающих бассейн, и особенно в континентальном масштабе. ECHO - одна из первых крупномасштабных моделей, объединяющая гидрологические, экологические, экономические и институциональные аспекты.
Поскольку рост мирового населения и изменение климата еще больше увеличивают нагрузку на системы водных ресурсов, а также на энергетические и земельные системы, так называемую связь вода-энергия-земля, директивные органы должны быть лучше информированы, когда это произойдет к адаптации методов управления для обеспечения устойчивости.
ECHO можно использовать для моделирования различных вмешательств в управление водными ресурсами, включая повышение эффективности, добычу ресурсов, хранение в водохранилищах, межбассейновые переброски и нетрадиционные водные ресурсы, среди многих других. Модель должна предоставлять полезную информацию для политиков. об оптимальном сочетании управленческих мер для решения проблем нехватки воды, а также о компромиссах и синергии между этими различными вмешательствами», - говорит Кахил.
Важным преимуществом ECHO, по мнению исследователей, является то, что он может учитывать локальные гидрологические и технологические ограничения, наряду с региональной и глобальной политикой, в нескольких пространственных масштабах, преодолевая ограничения других моделей, которые пытались это сделать в меньшие пространственные масштабы.
«Это становится все более необходимым, учитывая, что местные условия ограничивают систему водоснабжения, а некоторые меры политики, такие как международная торговля и трансграничные соглашения, могут быть оценены только в более крупных пространственных масштабах», - говорит Кахил. «Более того, решения, определенные в крупном масштабе, должны быть проверены в региональном контексте, учитывая, что управленческие, политические и инвестиционные решения принимаются на региональном и субнациональном уровнях».
Сама модель представляет собой модель восходящей оптимизации с различными возможными результатами. Промежуточные модели генерируют входные данные, включая связи между различными водными системами, наличием воды и будущим изменением климата и его последствиями. Также включены варианты управления водопользованием, такие как откачка грунтовых вод, опреснение, использование резервуаров и переработка сточных вод, наряду с потреблением электроэнергии по каждому варианту и связанными с этим затратами и производительностью. Также рассмотрены технологии производства электроэнергии с использованием воды.
Исследователи применили модель к Африке в качестве тематического исследования в рамках более широкого исследования воды, энергии и продуктов питания (при финансовой поддержке Глобального экологического фонда). Континент был выбран из-за его быстро растущего спроса на воду и отсутствия инфраструктуры, что позволило продемонстрировать возможности модели ECHO и преимущества интегрированной системы гидроэкономического моделирования. Кахил и его команда изучили ряд различных сценариев до 2050 года. Полученные ими результаты согласуются с предыдущими выводами о стоимости управления водными ресурсами и адаптации к глобальным изменениям в Африке. Однако модель дополнительно обеспечивает оценку необходимых инвестиций в управление водными ресурсами и экономических последствий различных социально-экономических изменений и адаптации к изменению климата.
Следующим шагом в разработке ECHO будет применение модели моделирования ко всем бассейнам и подземным водоносным горизонтам по всему миру и использование ее для изучения сложных глобальных проблем, связанных с водой, включая истощение подземных вод. Модель также будет учитывать качество воды и связанные с ним варианты адаптации для решения проблемы нехватки воды во всем мире.
ECHO также будет использоваться в текущем проекте Food-water-energy for Urban Sustainable Environment (FUSE), который является совместным проектом IIASA, Стэнфордского университета, США, Центра экологических исследований им. Гельмгольца в Германии и Австрийского Фонд исследований в области развития. В рамках проекта будут изучаться политика и управление для решения проблемы конкуренции за скудные ресурсы в городских системах питания, воды и энергии, особенно в Аммане, Иордания и Пуне, Индия. Здесь модель будет применяться к мегаполисам для поиска устойчивых решений для городских жителей.
ECHO - это инструмент моделирования, который можно использовать для ответа на сложные вопросы, важные для человеческого общества, такие как влияние контрастных социально-экономических и климатических сценариев на устойчивость водоснабжения и влияние управления водными ресурсами на энергетическая и пищевая отрасли и наоборот. Полученные данные могут помочь в разработке более эффективной политики управления и более эффективного использования ограниченных ресурсов», - говорит Ёсихидэ Вада, заместитель директора водной программы и один из соавторов исследования.