I Pacific Northwest, samtalet om vattenkraftsdammar är komplicerat:Dammar hindrar laxens naturliga vandring, ändå är de en viktig källa till billiga, förnybar energi för regionen.

I andra delar av världen, gråzoner finns fortfarande, men samtalet om dammar är väldigt annorlunda, orsakat av ett kritiskt behov av pålitliga livsmedel och energikällor. I tropiska flodsystem som Amazonas, Kongo och Mekong, flod- och sjöfiske ger livsmedelssäkerhet i några av världens fattigaste regioner och skulle påverkas negativt av en anstormning av nya dammar. På samma gång, befintliga och framtida dammar som planeras i dessa floder har löftet om förnybar energi på platser som utan tvekan behöver det mest.

Där, Debatten är över när och hur – inte om – dammar kommer att byggas och drivas.

I Sydostasien, Mekongfloden och dess bifloder stödjer det som sannolikt är det största inlandsfisket i världen, värd mer än 2 miljarder dollar årligen, som över 60 miljoner människor är beroende av för daglig mat och försörjning. Nästan 100 vattenkraftsdammar planeras för byggnation längs bifloderna och huvudstammen av flodens 2, 700 mil sträcka.

I en studie publicerad 8 december in Vetenskap , forskare från University of Washington, Arizona State University och andra institutioner har föreslagit en lösning som gör det möjligt för dammoperatörer att generera kraft på sätt som också skyddar – och möjligen förbättrar – livsmedelsförsörjning och företag i hela Mekongflodens bassäng. Den föreslagna lösningen, den första i sitt slag, kan tillämpas på andra stora flodsystem runt om i världen som står inför liknande kompromisser.

"En av utmaningarna med att hantera dessa system och miljöförändringar är att samtalet till stor del har fastnat i, "bygg inte dammar, ' eller 'ja, bygga dammar, ", sa Gordon Holtgrieve, en UW biträdande professor i vatten- och fiskevetenskap. "Vad detta säger är, låt oss försöka hitta sätt vi kan arbeta tillsammans. Detta kommer inte att lösa alla problem, men låt oss arbeta för att hitta lösningar."

Tidningen representerar ett första steg i en stor, flerårigt projekt som involverar forskare över UW och ASU campus. Finansierat av National Science Foundation's Innovations at the Nexus of Food, Program för energi- och vattensystem, projektet kommer att använda fynden i Mekongflodens bassäng som ett exempel på hur tre kritiska frågor – mata människor, generera energi och upprätthålla fungerande ekosystem – kan åtgärdas eftertänksamt och progressivt i utvecklingsländerna.

Varje sommar i Mekongflodens bassäng, monsunregn svämmar över floden och deltat, ökar med sex gånger det översvämmade området i Kambodjas Tonle Sap Lake, den största sjön i Sydostasien och ofta kallad "hjärtat" av Mekong. Vattnets stigande och slutliga fall utlöser migrationen av dussintals fiskarter, som leker i de övre bifloderna under lågvatten. Fisklarverna återvänder till sjön vid nästa översvämning för att växa och mogna i dess mycket produktiva vatten. Detta årliga mönster ger en kritisk källa till animaliskt protein, och en ekonomi, för folket i Kambodja och andra länder längs Nedre Mekong.

Men med nya dammar som kommer online snart, det finns ingen ansträngning för att samordna hur varje damms utsläpp av vatten kommer att påverka hydrologin i bassängen eller fisken, sa Faisal Hossain, en UW-professor i civil- och miljöteknik och en samarbetspartner i projektet.

Målet med projektet, involverar forskare från fiske, skogsbruk, teknik, folkhälsa och UW:s Freshwater Initiative, är att samla information om hur dammvattenflöde interagerar med fisk, risproduktion och näring i denna region och tillhandahålla den mest användbara informationen till enskilda länder så att de kan bestämma hur de bäst ska driva sina vattenkraftsdammar, han förklarade.

"Vi försöker hitta en sweet spot för de många intressenterna, som ofta konkurrerar om resurser, som kan maximera de totala fördelarna på ett sätt som inte skadar miljön för mycket, fisk och försörjning i regionen, sa Hossain.

Ett lovande alternativ är att använda vattenkraftsdammar för att efterlikna floden av vatten från monsunregn varje vår som för fisk till sjön. Lagets algoritm, beskrivs i Science paper, rekommenderar lång, perioder med lågt flöde som avbryts av snabba översvämningar, vilket skulle göra det möjligt för dammoperatörer att hantera sina kraftgenereringsprioriteringar och samtidigt skydda fiskeekonomierna nedströms.

Forskarna fann att säsongsbetonade perioder av torka före den årliga översvämningen är avgörande för att producera rikligt med fiske i sjön och omgivande vattendrag. När jorden är torr, träd och växter växer, organiskt material produceras och jorden fylls med näringsämnen. När översvämningsvatten rusar in, dessa näringsämnen är suspenderade i vattnet och fiskar kan utnyttja dem – dra fler fiskar till festen, vilket i sin tur gynnar fiskarna.

Holtgrieve, tillsammans med flera UW-kollegor, kommer att studera översvämningscykeln i samband med näringsvärdet av fisk och ris, båda grundämnena i sydostasiatiska dieter, att hjälpa till att prioritera vissa arter och tidpunkten för att skörda den mest näringsrika maten. Specifikt, han kommer att analysera vävnadsprover från 50 olika fiskarter som täcker en rad livsmiljöer i Mekong, mätning av nyttiga fettsyror, vitaminer och mineraler, samt för skadliga ämnen som kvicksilver.

"Vi som samhälle ser fisk som allmänt bra för dig, ", sa Holtgrieve. "Detta projekt inser att inte alla fiskar är desamma när det gäller deras näringsvärde."

Med kunskap om vilken fisk som är nyttigast att äta, forskarna kan arbeta baklänges genom att ta reda på vad dessa fiskar gillar att äta, och sedan vilken översvämnings- och torkaregim är mest sannolikt att producera de växter och organismer – kontrollerade av dammar som släpper ut vatten – som producerar mer fisk med högt näringsvärde.

Liknande, UW-professorerna Rebecca Neumann (byggnads- och miljöteknik) och Soo-Hyung Kim (miljö- och skogsvetenskaper) kommer att titta på nyttiga näringsämnen, såsom zink, och skadliga föroreningar, som arsenik, i ris för att mäta om hur lång tid som risfälten är översvämmade gör skillnad i närvaron av dessa element i grödan. På nytt, vattenutsläpp från vattenkraftsdammar skulle kunna programmeras för att optimera för ris som innehåller mycket zink och lågt innehåll av arsenik.

Hossain har använt satelliter för att omvända designen av dammoperationer på cirka 20 dammar i Mekong-regionen, och hans labb kommer att tillämpa dessa fynd på dussintals av de planerade dammarna för att försöka förutsäga deras sannolika vattenutsläpp och lagringar, och hur de kan påverka det omgivande landskapet.

"Satelliter är immuna mot politiska gränser på marken, " sa han. "Information är nyckeln, och jag tycker att det borde vara en grundläggande rättighet för alla att veta vad som händer med vattnet runt dem, men det är inte fallet här, tyvärr."

I andra delar av projektet, Bart Nijssen (byggnads- och miljöteknik) kommer att hjälpa till att förutsäga framtida översvämningar under vattenkraft och klimatförändringsscenarier, medan Adam Drewnowski (folkhälsa) kommer att integrera näringsämnesdata för fisk och ris med information om lokalbefolkningens näringsbehov.

Projektet kommer att pågå i tre år, och forskarna tänker dela med sig av resultat längs vägen.