適應乾旱:衡量水資源短缺的更好方法

適應乾旱:衡量水資源短缺的更好方法

水危機似乎無處不在。 在 燧石,水可能會殺了我們。 在敘利亞, 數百年來最嚴重的干旱 正在加劇內戰。 但是大量乾涸的地方並沒有發生衝突。 對於所有的喧囂,甚至 加利福尼亞州還沒有用完水.

這個星球上有很多水。 地球的可再生淡水總量達到約20% 10萬立方千米。 這個數字很小, 不到百分之一與海洋和冰蓋中的所有水相比,它也很大,就像四萬億 奧林匹克規模的游泳池。 然後,到處都沒有水:跨越太空,有沙漠和沼澤; 隨著時間的推移,雨季和多年的干旱。

此外,水危機並不是說有多少水 - 如果沒有人使用水,沙漠就不會受到水的影響; 這只是一個乾旱的地方。 當我們想要在特定時間比特定地方有更多的水時,就會出現缺水問題。

因此,確定世界某一地區是否有水資源壓力是很複雜的。 但同樣重要的是:我們需要戰略性地管理風險和計劃。 有沒有一種很好的方法來衡量水的可用性,從而確定可能容易受到水資源短缺的地方?

因為它衡量我們是否足夠,所以用水量與用水量之比是量化水資源短缺的好方法。 與一群合作者合作,其中一些人合作 最先進的全球水資源模型 還有一些人 工作 在地上 在水資源稀缺的地方,我量化了我們在全球範圍內使用了多少水。 它聽起來不那麼簡單。

用水量,用水量

我們用水來飲用和清潔,製作衣服和汽車。 然而,大多數情況下,我們用水來種植食物。 百分之七十 我們從河流,溪流和含水層中拉出來 我們“用完”的水幾乎佔90百分比,用於灌溉.

我們使用的水量取決於“使用”的含義。我們從河流,湖泊和含水層中抽取的水對家庭和農場有意義,因為這是通過我們的水龍頭或灑在農田上的水量。

但是,大量的水從排水管流出。 所以它可以,也可能再次使用。 在美國,大多數家庭的廢水流入處理廠。 在清潔後,它被釋放到可能是其他人的水源的河流或湖泊。 我在明尼阿波利斯的自來水來自密西西比河,我沖洗的所有水都經過污水處理廠,然後回到密西西比河,這是城市的飲用水源,一直到新奧爾良。

大多數水“節約”技術,從河流中取出的水更少,但這也意味著 減少水量 進河裡。 這對您的水費有所影響 - 您必須減少水量! 然而,下游小鎮的鄰居並不關心在她到達她之前水是否通過水龍頭。 她只關心溪流中的總水量。 如果你拿出較少但也減少了所以總數沒有改變,這對她沒有任何影響。

所以在我們的分析中,我們決定計算所有不流向下游的水,稱為 用水量。 消耗的水沒有消失,但我們不能在這個轉折點再次使用 水循環.

例如,當農民灌溉田地時,一些水蒸發或通過植物進入大氣層,並且不再可供農場下坡使用。 我們計算了水,而不是徑流(可能會去下游的那個城鎮,或者去 遷徙鳥類!)。

我們的模型計算了世界各地的人和農業用水量。 事實證明,如果在流域消耗大量的水,意味著它被使用並且不能立即重複使用,它就被用於灌溉。 但灌溉農業超集中 - 灌溉用水的75百分比僅佔世界所有流域的6百分比。 因此,在許多流域,根本沒有多少水消耗 - 通常它在使用後被反饋到流域。

在分類帳的另一邊,我們必須跟踪可用的水量。 由於洪峰和旱季,水的供應量會有所波動,所以我們每月計算可用水量,不僅在平均年份,而且在乾濕年份也是如此。 我們統計了地下水以及來自河流,湖泊和濕地的地表水。

在許多地方,降雨和降雪每年都會補充地下水。 但在其他地方,比如 高原含水層 在美國中部,地下水儲備很久以前形成,實際上沒有充電。 這種化石地下水是一種有限的資源,因此使用它基本上是不可持續的; 對於我們的缺水措施,我們只考慮可再生地下水和地表水。

缺水或缺水?

我們分析了我們正在消耗的流域中有多少可用的可再生水 在全球範圍內的15,000流域 在潮濕和乾燥的年份每個月。 有了這些數據,我和我的同事們開始嘗試解讀它。 我們想要確定世界上一直面臨水資源壓力的地區,乾旱季節或乾旱年份。

但事實證明,識別和定義水資源壓力也很困難。 僅僅因為一個地方耗盡了大量的水 - 也許一個城市每年夏天將大部分的水從河流中拉出來 - 這並不一定意味著它會受到水的壓力。 文化,治理和基礎設施決定了對水供應的限制是否存在問題。 而且這種背景會影響消耗55可用水的百分比是否明顯比使用50百分比更差,或者兩個短缺的水短缺是否是兩倍。 劃分水資源短缺將水資源短缺轉變為對水資源壓力的價值評估。

2016-08-12 12:30:29使用乾旱季節和乾旱年份數據的淡水稀缺風險的更詳細和局部測量的一個例子。 藍色地區的風險最低,因為它們每年使用的可再生水不到5%。 最黑暗的地區使用超過100百分比的可再生淡水,因為他們利用未補充的地下水。 凱特布勞門, 作者提供

為了評估流域是否受到壓力,我們考慮了共同使用的可用性 20百分比和40百分比的閾值 定義中度和嚴重的水資源短缺。 這些水平通常歸因於 馬林法爾肯馬克誰做了開創性的工作,為人們評估水資源。 在進行我們的研究時,我們進行了一些挖掘和發現 Waclaw Balcerski但是。 他在戰後歐洲進行的1964研究(發表在匈牙利水資源雜誌上)顯示,在退出超過其可用水的20百分比的國家,建設水基礎設施的成本增加。 有趣,但幾乎不是水壓力的普遍定義。

細緻入微的畫面

最後,我們迴避了壓力的定義,並選擇了描述性的。 在我們的研究中,我們決定 報告 人們每年,季節性和乾旱年份使用的可再生水的比例。

該指標揭示了什麼? 如果你的100百分比用水量甚至是75百分比,你可能會遇到麻煩,因為在乾旱的年份裡沒有錯誤的餘地,你的河裡沒有水,魚或船或游泳者。 但只有當地環境可以說明這一點。

我們發現全球, 只有2%的流域 每年使用的可再生水總量超過75%。 這些地方大多數依靠化石地下水和大量灌溉; 他們將耗盡水。

更多的 我們認為有限的地方 季節性枯竭(9%的流域),面臨著經常缺水的時期。 世界上21%的流域在乾旱年份已經枯竭; 在這些地方,我們很容易相信有足夠的水可以做我們喜歡的事情,但是人們在短暫的時期內經常半月掙扎。

我們還發現68的流域百分比具有非常低的耗盡; 當這些流域經歷水資源壓力時,這是由於獲取,平等和治理。

令我們驚訝的是,我們發現沒有流域被適度耗盡,定義為流域,平均每年耗水量減半。 但事實證明,所有這些流域有時都會嚴重耗盡 - 他們有幾個月幾乎所有的水都被消耗掉了幾個月,而幾乎沒有使用過幾個月。

管理水以滿足當前和未來的需求至關重要。 生物物理指標,例如我們所看到的指標,無法告訴我們缺水對社會或生態系統造成的壓力,但良好的生物物理指標可以幫助我們進行有用的比較,目標干預,評估風險和 全球看 找到可能在家工作的管理模式。

關於作者

明尼蘇達大學環境研究所首席科學家Kate Brauman。

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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