Урбанизация привела миллиарды людей из сельской местности в городские центры, что увеличило нагрузку на существующие водные ресурсы. Многие города полагаются на возобновляемую пресную воду, регулярно пополняемую осадками, а не на грунтовые или опресненные воды.
Исследование, проведенное Университетом штата Колорадо, показало, что 19 из 29 крупнейших городов мира зависят от испарения с окружающих земель более чем на одну треть своих запасов воды. Исследователи также обнаружили, что зависимость от этого водоснабжения выше в засушливые годы. Выводы имеют значение для землеустроителей и политиков, которые контролируют водную безопасность городов.
Научный сотрудник CSU Пэт Кейс является частью команды, которая ранее ввела термин «осады», водораздел неба, который определяет происхождение осадков, выпадающих в данном регионе. В журнале PLOS опубликовано новое исследование «Осадки мегаполисов раскрывают связанные с телекоммуникациями проблемы водной безопасности».
Одним из основных выводов исследования является то, как рециркуляция влаги связана с водоснабжением города, сказал Киз. Города, которые больше всего зависят от этого типа переработки, включают Карачи, Пакистан и три города в Китае: Шанхай, Ухань и Чунцин. На противоположном конце шкалы исследовательская группа обнаружила, что города с наименее уязвимой рециркуляцией влаги включают Каир, Египет; Париж, Франция; Сан-Паулу, Бразилия; и Чикаго, США.
«Во многих этих городах действуют сложные и важные процессы управления водными ресурсами и водоснабжением», - сказал Киз, исследователь Школы глобальной экологической устойчивости CSU.«Такие города, как Чикаго, в прошлом сталкивались с нехваткой воды, но они хорошо защищены за счет управления водными ресурсами. С другой стороны, многие мегаполисы не в состоянии защитить себя от колебаний климата и сезонных погодных условий, таких как Лагос в Нигерии, или Рио-де-Жанейро в Бразилии», - сказал он.
Рециркуляция влаги происходит, когда вода испаряется с земли и поднимается в атмосферу. Затем эта влага течет через атмосферу вместе с преобладающими ветровыми потоками, выпадая в виде осадков в других местах.
«То, что вы делаете на земле, влияет на всю эту ветвь водного цикла», - сказал Киз. «Если вы посадите лес или пахотные земли там, где раньше были кустарники или пустыня, они, вероятно, не просуществуют без существенного орошения. Если вы измените количество воды или измените время, когда она испаряется и попадает в атмосферу, это может иметь влияние на другие места и людей."
Отслеживание влажности для атмосферных осадков
Исследователи оценили источники муниципальной воды в 29 городах, в которых проживает более 450 миллионов человек по всему миру, и обнаружили, что в большинстве этих городов используются поверхностные воды. Затем команда использовала модель отслеживания влажности для расчета количества осадков для этих источников поверхностных вод.
Таким образом, Киз и его команда исследовали различные изменения, происходящие в атмосферных осадках 29 городов, и рассчитали соответствующие уязвимости.
Результаты исследования не предназначены для того, чтобы вызывать беспокойство, а для того, чтобы выявить уязвимости, о которых люди могли не знать.
"Города и страны имеют ограниченные ресурсы", сказал он. «Если бы я был в одном из этих очень уязвимых городов, я бы хотел посмотреть на это дополнительное измерение уязвимости для водоснабжения».
Кроме того, очень немногие из городов, выделенных в исследовании, уменьшатся в размерах, и к списку добавятся новые «мегаполисы».
"Как города буферизуют изменения?" - сказал Киз. Резервуары, очистные и опреснительные установки являются потенциальными средствами защиты от изменений.
Исследователи не изучали изменение климата в рамках исследования, что имело бы дополнительное значение. Саид Киз: «В условиях изменения климата, а также демографических колебаний и колебаний землепользования важно понимать, где существуют уязвимые места, и иметь полную картину».