Delade öden och upplevelser i ett samhälle kan hjälpa det att motstå förändringar i vattentillgången på grund av klimatförändringar, fann en ny studie av Sandia National Laboratories forskare.

"Under vår forskning, ett samhälles förmåga att motstå naturliga och sociala påfrestningar var rutinmässigt fastställda till det faktum att människorna som bor där känner att de är en gemenskap, " Thushara Gunda, sa en miljöingenjör från Sandia och tidningens första författare. "Samhällets sociala struktur, mutualismen, eller känsla av sammanhållning, är en riktigt viktig faktor som bidrar till dess motståndskraft."

Med förändringar i nederbördsmängder, stigande temperaturer och befolkningstillväxt sätter press på vattenresurserna runt om i världen, Sandias studie bidrar till förståelsen och förutsägbarheten för hur samhällen och vattensystem världen över kommer att klara sig under tider av miljömässiga eller sociala förändringar.

Arbetet, en del av Sandias energi-vatten-nexus-program för att hjälpa till att skydda motståndskraftiga och hållbara energi-vattensystem i intresset för nationell och global säkerhet, publicerades nyligen i ett särskilt socio-hydrologinummer av Vattenresursforskning . Forskningen parade ihop en dynamisk systemmodell av en acequia-gemenskap och dess vattensystem med en hydrologimodell av en vattenkälla i höglandet för att studera hur samhället reagerar på förändringar i vattentillgång och flöde.

Studien bygger på ett större sexårigt samarbetsprojekt finansierat av National Science Foundation som studerar sambanden mellan traditionella vattenledningssystem, samhällen och landskap. Förutom Sandia, projektforskningspartner inkluderar New Mexico State University, University of New Mexico och andra.

Studerar motståndskraften hos acequias

Forskarna använde en modell baserad på staden Valdez i norra New Mexico, som är den längsta uppför floden av 11 acequia-system längs Rio Hondo. En acequia är ett dike som avleder vatten för jordbruk och jordbruk från bergsbäckar genom att använda gravitation och huvudportar. Acequia hänvisar också till samhället som använder och styr diket. Det finns cirka 800 acequias i norra New Mexico och södra Colorado. Vissa byggdes ursprungligen av spanska kolonister för mer än tre århundraden sedan.

"Dessa acequias har gått igenom flera förändringar i regeringen, från kolonialtiden till modern tid, och överlevde genom alla dessa sociala förändringar, Gunda sa. "Nu står de inför naturliga förändringar från klimatförändringar och ökande krav från nedströmsanvändare."

Benjamin Turner, en professor vid Texas A&M University – Kingsville och medförfattare till artikeln, byggde samhällsmodellen baserad på forskning utförd av ett tvärvetenskapligt team av kulturantropologer, ekonomer, statsvetare, geografer, sociologer och hydrologer som arbetade för att fånga dynamiken i gemenskapens acequia-system genom månader av workshops, telefonsamtal och möten. När modellen var klar, den skräddarsyddes för att representera Valdez.

Sandia-teamet utvecklade sedan en hydrologisk modell av en vattenkälla i höglandet för att para ihop med samhällsmodellen för att studera hur minskningen av vattentillgången påverkade samhället. Upplandsmodellen inkluderar temperatur- och nederbördsprognoser som minskar mängden tillgängligt vatten och ändrar ankomsten av toppvattenflödet för året.

"Vi ville se hur samhället skulle reagera när strömflödet förändrades baserat på hur vi tror att det sannolikt kommer att påverkas av klimatförändringar i framtiden, ", sa Gunda. "Med klimatförändringar, speciellt i sydväst, vi förväntar oss att se en minskning av det totala strömflödet, men också en förskjutning i när toppflödet inträffar."

Forskargruppen använde de två modellerna för att simulera tre olika förhållanden. De tre scenarierna jämför 30-åriga historiska strömproduktioner från 1969 till 1998 med 30-årsperioder i en nära framtid (2019 till 2048) och en lång framtid (2069 till 2098).

I det första scenariot, Acequian upplever minskade vattennivåer och ett tidigare toppflöde – den månad då Acequia får den största mängden vatten. Samhället avleder vatten lika lång tid som tidigare, och stänger sin port för att låta vattnet fortsätta nedströms cirka 25 procent av tiden. En acequia kommer att stänga sin port för att säkerställa att nedströms samhällen har tillräcklig tillgång till vattnet baserat på stående avtal.

I det andra och tredje scenariot, Acequia upplever fortfarande minskade vattennivåer och tidigare toppflöden, men står också inför ökade portstängningar under hela året, uppgår till 50 procent av året i det andra scenariot, och 75 procent av året i det tredje scenariot. Detta är baserat på det sannolikt ökade trycket från nedströmsanvändare som ber sina uppströmsgrannar att avleda mindre vatten.

Ömsesidighet ökar samhällets och vattensystemets motståndskraft mot klimatförändringar

"Resultaten av studien var överraskande, i den meningen att jordbrukets lönsamhet faktiskt ökade under det första scenariot, ", sa Gunda. "Med förändringen i toppflöden till tidigare på säsongen på grund av klimatförändringar, acequia-medlemmarna kunde använda det tidigare vattnet mer produktivt, och det skapade den här återkopplingscykeln där eftersom de hade mer tillgång till det vattnet, de kunde odla fler grödor, inklusive mer lönsamma grödor, och det motiverade dem att investera i jordbruk, och den tid som spenderades i jordbruket stärkte samhället."

I det andra och tredje scenariot, Gunda säger att jordbrukets lönsamhet minskade, men samhällets storlek växte, eftersom markägare var mer benägna att sälja delar av sina skiften så att nya medlemmar kunde komma in i samhället.

"Vi kan titta på acequias historia och se att de inte är särskilt känsliga för chock, annars skulle de inte ha kapacitet att hålla ihop så länge som de har, ", sa Gunda. "När nykomlingar kommer in i samhället och engagerar sig i jordbruksarbete och hjälper till att upprätthålla acequia, som stärker gemenskapens band. Det ger dem bufferten att kunna hålla ihop tillräckligt länge för att anpassa sig till de nya förhållandena."

Resultaten visar de mekanismer som stärker sammanhållningen i samhället i acequias – tid som ägnas åt jordbruksarbete och underhålla diket tillsammans – hjälpte till att stärka individuella kontakter med samhället, som mildrade effekterna av klimatförändringarna och hjälpte acequia att hålla ihop.

"Genom att ta denna sociologiska blick på systemet, det hjälpte oss att se vissa beteenden och hur dessa sociala system kan mildra faktorer som annars skulle utgöra utmaningar som skulle kunna få dessa system att försvinna, sa Vince Tidwell, Sandia ingenjör och medförfattare till tidningen.

Medan studien fokuserade på acequias på grund av deras historiska motståndskraft, Gunda sa att fynden har bredare konsekvenser för kommunalt hanterade vattensystem över hela världen.

"I Sri Lanka, Samhällssammanhållning är fokuserad på släktskap och att föra över jordskiften till dina barn, som vidmakthåller familjernas anknytning till landet, " sa Gunda. "På Bali, sammanhållningen är fokuserad kring vattentempel och religiösa figurer. Alla dessa olika sätt att sammanhålla samhället finns, och vårt modelleringsarbete visar att vi verkligen behöver förstå hur dessa mekanismer för gemenskapssammanhållning kan lämpa sig för ökad motståndskraft i tider av press. Vi måste förstå den sociala strukturen såväl som den fysiska miljön."