Kåresdotter E, Destouni G, Ghajarnia N et al. (2022) Distinguishing direct human-driven effects on the global terrestrial water cycle. Earth’s Future 10(8), e2022EF002848 – https://doi.org/10.1029/2022EF002848 – open access article pdf – CC BY

Abstract (Povzetek):

Rast prebivalstva povečuje pritisk na razpoložljivost vodnih virov. Za uporabno oceno in načrtovanje vplivov na razpoložljivost vode v družbi je nujno ločiti neposredne vplive človekovih dejavnosti v pokrajini od zunanjih podnebnih vplivov na vodne tokove ter njihovo nihanje in spreminjanje. V tej študiji smo uporabili model vodne bilance, mrežni globalni hidrološki model, da bi količinsko opredelili in ločili komponente sprememb, ki jih povzroča človek, spremenjene zaradi posegov, kot so jezovi, rezervoarji in odvzemi vode za namakanje, industrijo in gospodinjstva, od komponent sprememb, ki jih povzroča podnebje, na štirih ključnih spremenljivkah vodne bilance v kopenskem hidrološkem sistemu (evapotranspiracija, odtok, vlaga tal, sprememba zalog). Analizirali smo tudi pojavne vzorce učinkov v različnih delih sveta in med njimi, kar je omogočilo raziskovanje prostorske spremenljivosti in regionalnih vzorcev na več prostorskih lestvicah, od piksla do globalne, vključno s prej neraziskanimi deli sveta. Naši rezultati kažejo, da človekove dejavnosti povzročajo spremembe vseh hidroloških spremenljivk, ki se glede na geografsko lego razlikujejo po obsegu in smeri. Razlike med modelskimi scenariji s človekovimi dejavnostmi in brez njih so bile največje v regijah z največjo gostoto prebivalstva. V takšnih regijah, ki imajo tudi razmeroma veliko število jezov za namakanje, se voda v veliki meri izloči iz skladišč in gre kot vir povečanega odtoka in evapotranspiracijskih tokov. Naša analiza upošteva popolnejši nabor hidroloških spremenljivk kot prejšnje študije in lahko usmerja nadaljnje raziskave in načrtovanje upravljanja prihodnjih hidroloških trendov in razpoložljivosti vode, tudi v delih sveta, ki so razmeroma revni s podatki.

Key points (Ključne točke):

• Človekove dejavnosti so vplivale na vse štiri preučevane hidrološke spremenljivke (odtok, evapotranspiracijo, vlago v tleh in spremembo skladiščenja).
• Hidrološki učinki, ki jih je povzročil človek, so se pokazali kot pomembni v severnih tropskih do zmernih geografskih širinah, kjer živi večina ljudi.
• Večji odtok je bil opazen na območjih z različnimi vrstami jezov, pri čemer so bili dodatni hidrološki učinki odvisni od vrste jezov

Plain Language Summary (Povzetek v enostavnem jeziku):

Svetovno prebivalstvo narašča, kar povečuje potrebe po porabi vode. Znanje o vplivu človekovih dejavnosti na vodne vire je na voljo za nekatera območja in sestavine vodnega kroga, vendar je potrebnih več podatkov za trdno znanstveno razumevanje podnebnih in človekovih vplivov na vodne vire v preteklosti in sedanjosti ter za utemeljitev pristopov upravljanja prihodnjih trendov v hidrologiji in razpoložljivosti vode. Ta študija je preučevala učinke človekovih dejavnosti na različne sestavine kopenskega vodnega kroga, ki se razlikujejo od učinkov podnebnih sprememb. Rezultati so pokazali, da človekove dejavnosti spreminjajo gibanje vode po vsem svetu, pri čemer so spremembe, velikosti in smeri odvisne od svetovne regije. Največje spremembe, ki jih je povzročil človek, so se pojavile v regijah z največjo gostoto prebivalstva, ki imajo tudi razmeroma veliko število jezov, ki zagotavljajo vodo za kmetijsko rabo. Na splošno spremembe vode v teh regijah običajno vključujejo odvzem vode iz akumulacij, ki se uporabljajo za povečano evapotranspiracijo in/ali odtekanje. Regije s takšnimi trendi sprememb bodo potrebovale rešitve za odpravo prihodnjih negativnih vplivov na družbo in ekosisteme. Ta študija je pokazala, kako so spremembe človekovih dejavnosti vplivale na različne sestavine vodnega kroga in kopenske regije, ugotovitve pa lahko usmerjajo raziskave in načrtovanje upravljanja za hidrološke razmere in razpoložljivost vode v prihodnjih letih.

Človekove dejavnosti spreminjajo globalni vodni cikel, kar vpliva na razpoložljivost vode v različnih regijah. Študija uporablja hidrološki model za kvantificiranje vpliva človeka na evapotranspiracijo, odtok, vlažnost tal in spremembe v skladiščenju vode. Rezultati kažejo, da so človekovi vplivi najizrazitejši v gosto naseljenih območjih, kjer se voda preusmerja za kmetijstvo, industrijo in gospodinjstva. Prisotnost jezov, zlasti namakalnih, je pomemben dejavnik pri spreminjanju hidroloških spremenljivk. Ugotovitve lahko služijo kot podlaga za trajnostno upravljanje z vodami, zlasti v regijah, ki so ranljive za pomanjkanje vode. Raziskava poudarja potrebo po upoštevanju vpliva človeka pri napovedovanju prihodnjih trendov glede razpoložljivosti vode.

Ključne teme v članku:

• Ločevanje vpliva človeka in klime: Študija se osredotoča na ločevanje direktnih vplivov človekovih aktivnosti (npr. jezovi, namakanje, urbanizacija) od vplivov podnebnih sprememb na globalni vodni krog.
• Uporaba modeliranja vodne bilance: Uporabljen je globalni hidrološki model za kvantificiranje in razlikovanje človekovih vplivov od tistih, ki jih povzroča podnebje, na štiri ključne spremenljivke vodne bilance: izhlapevanje (evapotranspiracija), odtok, vlaga v tleh in sprememba zaloge vode.
• Regionalna variabilnost: Analizirani so vzorci vplivov v različnih delih sveta, da bi razumeli prostorsko variabilnost in regionalne posebnosti.
• Vpliv populacije in jezov: Rezultati kažejo, da imajo človekove aktivnosti največji vpliv v regijah z visoko gostoto prebivalstva in veliko jezovi, kjer se voda preusmerja za namakanje in druge namene.
• Spremembe v vodni bilanci: V gosto poseljenih območjih se voda pogosto črpa iz zalog, da bi se povečala izhlapevanje in odtok.

Ključne ugotovitve in ideje v članku:

• Človekov vpliv na vse hidrološke spremenljivke: Človekove dejavnosti vplivajo na vse štiri preučevane hidrološke spremenljivke (odtok, izhlapevanje, vlaga v tleh in sprememba zaloge).
• Največji vpliv v gosto poseljenih regijah: Človekovi vplivi so najbolj opazni na severnih tropskih do zmernih zemljepisnih širinah, kjer živi večina ljudi.
• Vpliv jezov na odtok: Višji odtok je bil opažen na območjih z različnimi vrstami jezov, z dodatnimi hidrološkimi učinki, odvisnimi od vrste jezu.
• Spremembe v shranjevanju vode: V gosto poseljenih regijah se voda pogosto črpa iz zalog, da bi se povečala izhlapevanje in odtok.
• Pomembnost razumevanja vpliva na vodni cikel: Razumevanje teh vplivov je ključnega pomena za razvoj trajnostnih strategij upravljanja z vodo in preprečevanje potencialnih konfliktov glede vode.
• Globalni hidrološki modeli so bili razviti za bolj popolno predstavitev, kako človekove aktivnosti lahko vplivajo na pretoke in razpoložljivost vode, vendar se parametrizacije med modeli razlikujejo in obsežne interakcije med človekom in vodo še vedno niso dovolj dobro razumljene, morda celo manj kot interakcije med podnebjem in vodo.

Metodologija:

• Uporaba modela vodne bilance (WBM) za simulacijo vodnega toka pri dnevnih časovnih korakih z prostorsko ločljivostjo 0,5°.
• Primerjava dveh scenarijev: scenarij s človekovim vplivom (HI) in scenarij brez človekovega vpliva (NHI).
• Analiza razlik med scenariji za oceno vpliva človekovih aktivnosti na hidrološke spremenljivke.
• Statistična analiza (t-test, Spearmanova korelacija) za oceno pomembnosti in povezav med spremembami v hidroloških spremenljivkah in človekovih aktivnostih.

Posledice:

• Rezultati študije lahko služijo kot osnova za načrtovanje upravljanja z vodo in zagotavljanje trajnostne razpoložljivosti vode.
• Poudarja potrebo po izboljšanju razpoložljivosti podatkov visoke ločljivosti, zlasti v območjih, kjer je opazovalnih podatkov malo.
• Poudarja potencialne negativne učinke človekovih aktivnosti na vodni cikel, vključno s posledicami za razpoložljivost vode, zdravje, gospodarstvo in ekosisteme.

URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022EF002848