11 Minutės
Klimato modeliuotojai įspėja, kad artimiausi dešimtmečiai gali atnešti dramatišką daugiametes sausras, kurios privers vietinius vandens tiekimo tinklus dirbti virš savo galimybių. Naujas tyrimas iš Institute for Basic Science (IBS) rodo, kad taip vadinamos „Day Zero“ sausros — būklės, kai vietinė vandens paklausa viršija su krituliais, upėmis ir rezervuarais gaunamą geriamojo vandens kiekį — gali paveikti šimtus milijonų žmonių visame pasaulyje. Šiame tyrime nagrinėjamas ne tik sausros įsivyravimo laikas, bet ir vietos, kuriose tiekimo ir paklausos disbalansas greičiausiai taps kritiškas.
Ką mokslininkai modeliavo ir kodėl tai svarbu
IBS Klimato fizikos centre dirbę mokslininkai panaudojo pažangias klimato ir hidrologines simuliacijas, kad įvertintų, kada ir kuriuose regionuose „Day Zero“ sausros (DZD) pirmą kartą bus priskiriamos antropogeninei klimato kaitai. Jie derino kritulių deficitą, sumažėjusias upių tėkmes ir augančią vandens paklausą, braižydami pirmojo atsiradimo (Time of First Emergence, ToFE) žemėlapius sausroms visoje sausumoje tarp 1900 ir 2100 metų. Tokia integruota prieiga leidžia ne tik parodyti, kur sausros taps itin rimtos, bet ir kada jos taps statistiškai susietos su žmonių veikla ir globaliu atšilimu.
Tyrimo metu buvo atsižvelgta į vietos tiekimo ir paklausos mechanizmus — įtraukiant tiek paviršinių, tiek gruntinių vandens išteklius, infrastruktūros ribotumą ir sezoninius poreikius. Tai svarbu, nes vien kritulių sumažėjimas ne visuomet reiškia, kad vietinė sistemos negalės patenkinti paklausos; daugelyje vietų problemą sukelia ir prasta valdymo praktika, pralaidžios vandens tiekimo sistemos arba intensyvi žemės ūkio paklausa. Modeliai taip pat analizavo, kaip demografiniai pokyčiai ir urbanizacija dar labiau padidina pažeidžiamumą, ypač miestuose, kurių gyventojai priklauso nuo centralizuoto tiekimo.
Tokie ToFE žemėlapiai yra svarbūs politikos planuotojams, vandens valdytojams ir vietos bendruomenėms, nes jie suteikia laiko langą, per kurį reikia imtis prevencinių priemonių, investuoti į atsargines sistemas ir stiprinti atsparumą. Be to, pateikdami konkrečias ataskaitas pagal dešimtmečius, tyrėjai sukuria pagrindą prioritetams nustatyti ir lėšoms skirstyti.
Modeliavimas taip pat pabrėžia skirtumus tarp trumpalaikių sausų metų ir ilgalaikių, daugiametei stokai prilygstančių reiškinių: DZD yra specialus praktinis kriterijus, kai tiekimo ir paklausos disbalansas peržengia vietinės pasipriešinimo ribas ir tampa tiesiogine humanitarine problema.
IBS tyrėjų komanda papildomai atliko jautrumo analizę, kad įvertintų, kaip skirtingos priemonės — nuo nuotolinio kiekybinio vandens valdymo iki infrastruktūros renovacijos — galėtų atitolinti ToFE ir sumažinti pirmojo DZD riziką. Tai leidžia sukurti veiksmų planus, suderintus su vietos techniniais ir finansiniais gebėjimais.
Analizė remiasi dviem šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų scenarijais, plačiai naudojamais klimato tyrimuose: SSP3-7.0 ir SSP2-4.5. Šie scenarijai apima skirtingus ateities išmetimų kelius ir leidžia mokslininkams išbandyti, kaip jautrūs vandens tiekimo sistemos yra šilimo intensyvumui ir žmonių vandens poreikiui. SSP3-7.0 atspindi aukštesnį emisijų kelią su didesniu globaliu atšilimu ir didesnėmis socialinėmis bei ekonominėmis kliūtimis, tuo tarpu SSP2-4.5 yra vidutinio lygio scenarijus, kuriame priimtos vidutinės politikos priemonės. Naudodami abi trajektorijas, tyrėjai galėjo pateikti platesnį vaizdą apie galimas ateitis ir nubrėžti optimistinius bei pesimistinius scenarijus.
Rezultatas yra globalus naujų sausros židinių žemėlapis ir numatomas jų pirmojo klimato sukeltų įvykių laikas — tai leidžia identifikuoti tiek nedelsiant veikti reikalingas sritis, tiek tas, kuriose dar yra laiko pasiruošti.
Pirmojo atsiradimo laikas (Time of First Emergence, ToFE) Day Zero sausros (DZD) sąlygų ir pasaulinių židinių atvaizdavimui. (a) Erdvinis ToFE dešimtmečių pasiskirstymas DZD įvykiams per pasaulį nuo 1900 iki 2100 metų. Spalvų gradacija nurodo pirmąjį dešimtmetį, kuriuo DZD tampa statistiškai priskiriama antropogeninei klimato kaitai — tai apibrėžiama kaip pirmasis dešimtmetis, kai priskiramumo rizikos frakcija (Fraction of Attributable Risk, FAR) yra didesnė nei 0,99 (FAR ≥ 0,99). Pilkos sritys žymi tinklelius, kuriuose nėra projektuojama jokio DZD įvykio, priskiriamo antropogeninei klimato kaitai iki 2100 m. (b) Apskritimo diagrama iliustruoja ToFE laikinį pasiskirstymą pagal dešimtmečius. Spalvų skalė nurodo procentinę DZD tinklelių (sausumos plotų) dalį, kuri patiria savo ToFE kiekviename dešimtmetyje nuo 1900 iki 2100 metų. Tai suteikia laikinę apžvalgą, kaip ToFE pasiskirsto per laiką ir rodo DZD atsiradimo tendencijas. Credit: Institute for Basic Science
Kur ir kas yra labiausiai rizikos zonoje?
Simuliacijos rodo, kad DZD židiniai yra susitelkę Viduržemio jūros baseine, didelėje Pietų Afrikos dalyje bei svarbiose Šiaurės Amerikos ir Azijos teritorijose. Ypač didelis poveikis prognozuojamas Viduržemio jūros regiono miestams, kurių priklausomybė nuo sezoninių kritulių ir ribotų rezervuarų yra didelė. Tuo tarpu atokios ir kaimiškos gyvenvietės Šiaurės ir Pietų Afrikoje bei kai kuriose Azijos dalyse gali patirti griežčiausias pasekmes dėl mažesnio infrastruktūros pajėgumo ir didesnės priklausomybės nuo natūralių vandens šaltinių.
Tyrimo projekcijos rodo, kad per artimiausius 15 metų maždaug 35 % identifikuotų pažeidžiamų regionų gali patirti pirmąsias DZD sąlygas. Iki 2100 metų mokslininkai prognozuoja, kad DZD galėtų grėsti apie 750 milijonų žmonių visame pasaulyje — maždaug 470 milijonų miestų gyventojų ir apie 290 milijonų kaimo vietovių gyventojų. Šie skaičiai atspindi ne tik klimato poveikį, bet ir demografinius pokyčius, urbanizaciją bei vietinių vandens valdymo spragų įtaką.
Be to, pažeidžiamumą stiprina kiti veiksniai: priklausomybė nuo intensyvios žemdirbystės, priklausomybė nuo vieno arba kelių kritinių vandens šaltinių, prasta infrastruktūra ir ribotos investicijos į vandens saugojimą bei atkūrimą. Miestai, kuriuose vandens tiekimo sistemos yra pasenusios arba kuriuose nėra gerai valdomos vandens paskirstymo tinklų, susiduria su didesne rizika greitai pasiekti Day Zero ribas.
Socialiniai veiksniai taip pat lemia poveikį: žemesnės pajamos, mažesnis pasiekiamumas prie alternatyvių vandens šaltinių ir ribotesnės galimybės pirkti brangų vandens tiekimą ar technologijas dar labiau padidina tam tikrų bendruomenių pažeidžiamumą. Be to, politinis nestabilumas ir silpnas valdymas gali trukdyti greitai ir koordinuotai reaguoti į atsirandančias vandens krizes.
Poveikis rezervuarams ir žmonių pragyvenimui
Be gyventojų skaičiaus, tyrimas atkreipia dėmesį į infrastruktūros pažeidžiamumą. Modeliai rodo, kad 14 % didelių vandens rezervuarų gali išdžiūti per pirmuosius savo DZD įvykius, o tai dar labiau padidina riziką žemės ūkiui, miesto tiekimui ir pramonėms, kurios priklauso nuo patikimų gėlo vandens atsargų. Tokie rezervuarų išsekimai gali turėti ilgalaikį poveikį žemės ūkiui (ypač drėkinimui), maisto saugumui ir vietos ekonomikoms.
Toks scenarijus reiškia, kad maisto gamintojai susidurs su ribotais vandens kiekiais, derliaus mažėjimu ir didesnėmis kainomis. Miestų vandens tiekimo operatoriai gali būti priversti taikyti griežtesnes suvartojimo apribojimo priemones, o pramonėms gali tekti riboti veiklą arba perkelti gamybą į zonas su patikimesne prieiga prie vandens. Be to, vandens trūkumas padidina sveikatos rizikas, mažina higienos galimybes ir didina ligų plitimo pavojų.
„Mūsų tyrimas rodo, kad globalus atšilimas sukelia ir spartina Day Zero sausros sąlygas visame pasaulyje. Net jei pasieksime 1,5 °C tikslą, šimtai milijonų žmonių vis tiek susidurs su precedento neturinčiu vandens trūkumu,“ sakė daktarantė Ravinandrasana, straipsnio pirmoji autorė. Pranešime bendradarbiaujantis autorius prof. Christian Frankze pridūrė: „Dėl didėjančio hidrologinio streso 14 % svarbių vandens rezervuarų gali išdžiūti jau per pirmuosius savo DZD įvykius, turėdami rimtų pasekmių gyventojų pragyvenimui.“
Šios prognozės taip pat kelia klausimus apie socialinę apsaugą ir skubios pagalbos sistemas: kaip miesto ir šalies valdžios institucijos pasiruošusios tvarkyti masinį vandens tiekimo sutrikimą? Kaip užtikrinti, kad pažeidžiamos grupės, ypač mažas pajamas gaunančios šeimos, netaptų dar labiau marginalizuotos per tokias krizes?
Mokslas už prognozių
Norint nustatyti DZD atsiradimą, tyrėjų komanda apskaičiavo priskiriamumo rizikos dalį (Fraction of Attributable Risk, FAR) kiekviename tinklelio plote dešimtmečiais, identifikuodama pirmąjį dešimtmetį, kai FAR ≥ 0,99. Šis statistinis slenkstis rodo aukštą pasitikėjimo laipsnį, kad pastebėtos sausros sąlygos susijusios su žmogaus veiklos sukeltu klimato atšilimu, o ne vien tik su natūralia kintamumu. Kitaip tariant, tai reiškia labai stiprias įrodymų grandines, jog klimato kaita ženkliai padidina tikimybę tokiems tiekimo ir paklausos šokams.
Tyrėjai taip pat susiejo hidrologinį stresą (tiekimo trūkumą) su socioekonominiais paklausos scenarijais — tai leidžia pateikti operatyviai naudingesnius prognozių rezultatus negu modeliai, kurie vertina tik kritulių pokyčius. Susiejus paklausą su tiekimu galima modeliuoti realius streso scenarijus, kuriuose net ir vidutiniai kritulių pokyčiai kartu su didėjančia paklausa sukelia katastrofiškas vietines sąlygas.
Techniniu požiūriu šie skaičiavimai apima kelių klimato modelių (klimatinių projekcijų) ansamblių naudojimą, hidrologinių modelių parametrizaciją vietos mastu ir scenarijų analizę paklausai, grindžiamą demografiniais bei ekonominiais trajektorijomis. Tyrime taip pat vertinamos modelių neapibrėžtys — pvz., reakcija į kritulių intensyvumą, grunto vandens perleidžiamumo pokyčiai, bei žemės ūkio technologijų ir suvartojimo įpročių pokyčiai. Autoriai pabrėžia, kad nors FAR ≥ 0,99 suteikia aukštą priskiriamumo pasitikėjimą, egzistuoja vietinės priemonių ir adaptacijos galimybės, kurios gali sumažinti realų poveikį žmonėms.
Be to, tyrimas aptaria stebėsenos ir ankstyvojo įspėjimo sistemų svarbą: nuolatinis rezervuarų lygio, upių tėkmės ir gruntinio vandens monitoringo palaikymas leidžia greičiau identifikuoti artėjančius DZD įvykius bei paleisti reagavimo planus. Tokios sistemos gali būti integruotos su klimatiniais modeliais, kad būtų gauti veiksmingi trumpalaikiai ir vidutinės trukmės perspėjimai.
Ką gali daryti miestai ir šalys?
Ekspertai pabrėžia, kad būtina derinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų mažinimo priemones su praktinėmis adaptacijos priemonėmis vandenų valdyme. Emisijų mažinimas išlieka esminis siekiant riboti DZD atsiradimo mastą ir spartą: kuo mažesnis globalus atšilimas, tuo lėčiau ir mažiau išplitusios taps kritinės vandens krizės. Tačiau tuo pat metu reikia ir skubių vietinių priemonių, kurios sumažintų poveikį gyventojams ir ekonomikai.
Tarp praktinių vandens valdymo priemonių yra: nuotolinis nuotėkio kontrolės stiprinimas, tiekimo portfelių diversifikavimas (vandens pakartotinis naudojimas, kur įmanoma — jūros vandens desalinacija), paklausos valdymas per apribojimus sausros laikotarpiais, investicijos į žemiau gabenamo vandens saugojimą ir gruntinio vandens atstatymą. Taip pat labai svarbu kurti skaidrias vandens paskirstymo ir kainodaros sistemas, kurios skatina efektyvų naudojimą ir leidžia nukreipti subsidijas pažeidžiamiems gyventojams.
- Prioritizuokite ankstyvo įspėjimo ir stebėsenos sistemas, susietas su rezervuarų lygiais ir upių tėkme — tai leidžia operatyviai reaguoti ir įgyvendinti suvartojimo ribojimus bei perkėlimus.
- Investuokite į efektyvų laistymą ir miesto vandens perdirbimą bei pakartotinį naudojimą, kad padidintumėte esamų išteklių naudojimo efektyvumą ir pratęstumėte tiekimo galimybes ekstremaliose sąlygose.
- Planuokite socialinį ir ekonominį poveikį — ypač maisto sistemų, žemės ūkio sektoriaus ir mažas pajamas gaunančių bendruomenių atžvilgiu — parengiant saugumo tinklus ir humanitarines reagavimo schemas.
Ekspertų įžvalga
„Day Zero koncepcija pavertė abstraktų sausros idėją akivaizdi ir vietine problema,“ sako dr. Lena Ortiz, vandens išteklių mokslininkė, nedalyvavusi šiame tyrime. „Šis darbas prideda laiko aspektą: jis rodo, kur tos DZD ribos greičiausiai pasirodys pirmiausiai, o tai yra gyvybiškai svarbu planavimui. Net sėkmingai mažinant klimato kaitą, kai kurios sritys turės greitai prisitaikyti, kad išvengtų humanitarinių krizių.“
Kaip šyla planeta, šis tyrimas pabrėžia nerimą keliančią realybę: Day Zero sausros nėra tik hipotetinė ateitis — tai jau formuojantys įvykiai, kurie išbandys vandentvarkos sistemas, institucijas ir bendruomenes. Ateinančios dešimtmečio sprendimai dėl emisijų mažinimo, infrastruktūros atnaujinimo ir vietinio vandens valdymo nustatys, kiek žmonių patirs rimtą vandens trūkumą ir kiek veiksmingai visuomenės sugebės prisitaikyti.
Galiausiai, norint sumažinti DZD riziką, reikalingas tarptautinis bendradarbiavimas, technologijų perdavimas ir finansavimas, skirtas tiek prevencijai, tiek reagavimui. Investicijos į tvarius vandens sprendimus, grindžiamus vietos poreikiais ir klimato prognozėmis, gali ženkliai sumažinti ilgalaikę riziką ir padidinti bendrą atsparumą.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą