Svält och svält hotar idag över 20 miljoner människor i fyra länder – Syrien, Jemen, Sydsudan och Somalia – världens största humanitära kris på över ett halvt sekel, enligt FN. Även om denna kris främst är resultatet av inbördeskrig och våldsamma konflikter, ytterligare livsmedelssäkerhetsrisker för hela världen gömmer sig i vattenanvändningsmetoderna i stora livsmedelsproducerande nationer.

Under de senaste åren har forskare har avslöjat att vi utarmar våra globala grundvattenreserver i en alarmerande hastighet. I vissa fall, dessa akvifervatten kommer inte att fyllas på under detta århundrade, eller någonsin. Nu har forskare från USA och Europa visat att en betydande del av denna ohållbara vattenanvändning driver den globala livsmedelshandeln, vilket innebär att vattenutmattning i leverantörsländer kan krusa utåt, orsakar matkriser halvvägs över världen.

Forskningen, publicerad i Natur i slutet av mars, identifierade de länder som exporterar och importerar mest mat producerad med icke-förnybart grundvatten och de specifika grödor som är mest beroende av överexploaterade akviferer. "Vi vill inse att utarmning av grundvatten inte är en lokal fråga, sa Michael Puma, en av författarna på tidningen och en forskare knuten till Columbia Universitys Center for Climate Systems Research, Center for Climate and Life och NASA:s Goddard Institute for Spaces Studies. "Det representerar en stress på vår globala livsmedelsförsörjning."

Övergripande, cirka 11 procent av det icke-förnybara grundvattnet som används vid bevattning är inbäddat i internationell livsmedelshandel. (De övriga 89 procenten går till inhemsk livsmedelsproduktion.) De största exportörerna av mat producerad med icke-förnybart grundvatten är Pakistan, Indien och USA, står för två tredjedelar av all sådan export. De största importörerna av sådan mat är Kina, USA., Iran, Mexiko, Japan, Saudiarabien, Kanada, Bangladesh, Storbritannien och Irak. De grödor som är mest beroende av icke-förnybart grundvatten är viktiga basvaror som vete, ris, socker, bomull och majs.

Forskarna lyfte också fram de handelsrelationer som är mest sårbara för produkter producerade med icke-förnybart grundvatten. Till exempel, Pakistans risexport har mer än fyrdubblats från 1990 till 2010 och drog till sig en fjärdedel av landets icke-förnybara grundvatten 2010. Denna export går främst till Kenya, Bangladesh och Iran. Pakistans risexport har sannolikt spelat en stor roll i att utarma landets akviferer, forskarna skriver, en process som borde accelerera om befolkningstillväxten stiger enligt prognosen hemma och bland importerande partner under de kommande tre decennierna.

Puma säger att han var chockad över omfattningen av problemet som avslöjades i resultaten. Många av de länder som är mest beroende av överexploaterade akvifärer råkar också vara världens största livsmedelsproducenter:USA, Mexiko, Kina, Indien. Och förhållandet mellan utbud och efterfrågan i den globala livsmedelshandeln är redan snäv. "Så det är verkligen oroande att titta på det här, utöver alla utmaningar vi står inför för den globala livsmedelsförsörjningen, " han sa.

Icke-förnybart grundvatten definierades som den mängd grundvatten som tas ut för bevattning utöver naturliga påfyllningshastigheter och bevattningsreturflöden, en beräkning som har gjorts enklare på grund av de senaste framstegen inom vattencykelmodellering. Forskarna förlitade sig på PCR-GLOBWB-modellen, en öppen källkod, storskalig hydrologisk modell avsedd för globala och regionala studier utvecklad vid institutionen för fysisk geografi vid Utrecht University i Nederländerna.

Det finns en viss osäkerhet i modellen, sa Puma, eftersom bevattningstakten, regn, ladda om, akvifermättnad, är alla uppskattningar. Men själva modellen har verifierats med hjälp av flera datamängder från både NASA och U.S. Geological Survey, så forskarna har förtroende för sina resultat.

Tidningen rekommenderar åtgärder för att ta itu med problemet för både importörer och exportörer. Livsmedelsproducerande länder skulle kunna implementera vattenbesparande strategier som förbättringar av bevattningseffektiviteten och en övergång till mer torkatåliga grödor, tillsammans med bevattningsmätning och reglering av grundvattenpumpning. Importerande länder skulle kunna stödja hållbara bevattningsmetoder hos sina handelspartner. Men mer analys behöver göras på lokal nivå för att förstå det socioekonomiska, kulturella och miljömässiga förhållanden som kan forma politiska svar.

"Det är något som är dåligt förstådd, " sa Puma. "Vi har inte många mekanismer, policy eller annat, att ta itu med detta."

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University:blogs.ei.columbia.edu .