Global hållbarhet är viktigare nu än någonsin på grund av den ökande stadsbefolkningen och den därav följande stressen på naturresurserna. Men ökad befolkning i städer kan leda till ökad effektivitet, som ett team av Penn State-forskare upptäckte när de analyserade vattenavtrycket i 65 medelstora till stora amerikanska städer.

"Människans liv på planeten har aldrig varit mer komplext, sa Caitlin Grady, biträdande professor i byggnadsteknik. "Vi är så sammanflätade med så många aspekter av den globala handeln och den globala ekonomin. Människor på landsbygden köper fortfarande mat som bananer från hela världen och på grund av detta behöver vi mer komplexa och rigorösa verktyg för att analysera hur vi ska hantera vår begränsade Resurser."

För att utveckla dessa verktyg, forskare måste först förstå det urbana vattenavtrycket. Grady och hennes kollegor satte sig för att göra just det.

"Vi tittade på den övergripande bilden av vattenförbrukningen, ", sa Grady. "Inte bara vattnet som kommer ur din kran utan också vattnet som går in i maten som varje stad producerar och konsumerar, så det är både den direkta vattenanvändningen och den indirekta vattenanvändningen, som vi kallar ditt vattenfotavtryck."

De analyserade jordbruk, boskaps- och industrivaruflöden, och motsvarande virtuella vatteninnehåll med hjälp av data från U.S.A. Department of Agriculture, US Geological Survey och US Department of Transportation. Teamet använde sedan dessa värden för att beräkna ett övergripande vattenavtryck för varje stad. Deras resultat publicerades i augusti PLOS ETT .

Vad de fann var att i genomsnitt, större städer, för deras befolkning, konsumera mindre vatten.

"När befolkningen ökar, städer förbrukar mindre per capita av vattenresurserna, så de större städerna får ut mer av vattnet som de har baserat på befolkningen, " sa Grady.

Tasnuva Mahjabin, en doktorand i civilingenjör och bidragande forskare i projektet, sade att flera faktorer sannolikt bidrar till dessa resultat.

"Förbrukning och produktion av vattenavtryck är knutna till den förändrade sammansättningen av urbana ekonomiska aktiviteter med stadens storlek, vilket tyder på att stora städer är mer serviceinriktade med mindre förekomst av industrier i sekundärsektorn, ", sade Mahjabin. "Detta tillåter stora städer att få minskade vattenavtryck genom att flytta vattenintensiv ekonomisk verksamhet till mindre befolkade regioner."

Och även om den totala vattenanvändningen minskade i samband med en stads storlek, forskarna noterade att inte alla typer av vattenanvändning gav ett mer effektivt fotavtryck.

Vatten som har hämtats från yt- eller grundvattenresurser speglade huvudsakligen vattenrelaterade vädermönster och visade liten korrelation med befolkningen. Dock, mängden vatten som användes från nederbörd bidrog till konsumtionen både positivt - genom att överföra beroendet av matkonsumtionen av befolkningen till vattenfotavtrycket - och negativt - genom att öka mångfalden.

Flera undantag uppstod. New Orleans, till exempel, har ett mycket större vattenavtryck för sin storlek och sin befolkning jämfört med trenden, medan Las Vegas faller långt under genomsnittet för produktion av vattenavtryck. Teamet spårar komplexiteten i dessa fynd i ett försök att mer exakt dissekera resultaten.

Forskarna hoppas kunna använda sina resultat för att jämföra städer och potentiellt sätta upp realistiska mål för att stödja utvecklingen av strategier för att minska vattenavtrycket. Denna information kan också vara värdefull för beslutsfattare och stadsplanerare som är intresserade av att utforma ekonomiska incitament som stöder vattenhållbarhet.

"En stad i Kalifornien kan ha en mycket stark kampanj för att få människor att ta kortare duschar och minska vattenförbrukningen, men de kan också vara en stor livsmedelsproducent, " sa Grady. "Det är inte nödvändigtvis en dålig sak, men om du tittar på dessa saker tillsammans har du en mer komplett bild av hur du kan hantera de begränsade resurserna du har, och hur du kan prioritera användningen av dessa resurser."

I framtiden, forskarna planerar att göra sina analyser mer robusta genom att införliva fler platser och inkludera den vattenförbrukning som behövs för att tillhandahålla el till olika regioner. De skulle också vilja analysera nätverksresiliens och nätverksrisk. I sista hand, de hoppas kunna skapa en plattform där inte bara allmänheten kan undersöka kopplingar utan även regeringen, också.