År 2030, den globala uppvärmningen ensam kan driva Chicago att producera 12% mer el per person varje månad på sommaren.

Allt mindre än så, och staden skulle riskera en strömbrist som kan kräva drastiska åtgärder för att undvika oavbrutna strömavbrott, enligt prognoser från en modell designad av forskare vid Purdue University.

Den beräknade ökningen är större än tidigare prognoser eftersom den tar hänsyn till hur konsumenter använder el och vatten samtidigt. Modellen tar också hänsyn till ett större utbud av klimatfunktioner som påverkar denna blandade användning, såsom luftfuktighet och vindhastighet, göra förutsägelser mer exakta.

Konsumenter använder både el och vatten när de kör en diskmaskin, uppvärmning av vatten eller landskapsarkitektur. Städer använder också vatten för att generera el, och el för att behandla och distribuera vatten.

För en blåsig stad som Chicago, vindhastighet spelar roll vid uppskattning av el- och vattenanvändning. Temperaturen kan spela en större roll i sydväst där torka uppstår.

"Vanligtvis arbetar el- och vattenföretag i silor. Men om vi exakt vill fånga klimatkänslig efterfrågan, vi måste titta på el och vatten tillsammans, "sa Roshanak" Roshi "Nateghi, en Purdue biträdande professor i industriteknik och miljö- och ekologisk teknik.

Nateghis team samarbetade med Rohini Kumar, en postdoktor vid Helmholtz Center for Environmental Research — UFZ i Leipzig, Tyskland, att utveckla modellen.

I en studie publicering den 5 mars i tidskriften Klimatförändring , samarbetsteamet tillämpade denna modell på fem andra städer i USA:s Midwest:Cleveland, Columbus, Indianapolis, Madison och Minneapolis.

Som helhet, modellen beräknade att Midwest kommer att använda 19% mer el och 7% mer vatten. Och det är bara under sommaren.

Forskarna började med Mellanvästern eftersom regionen vanligtvis upplever olika säsonger, men modellen kan tillämpas på vilken region som helst.

Även om modellens prognoser ännu inte tar hänsyn till befolkningstillväxt eller tekniska förändringar, till exempel ökad användning av elfordon, en gemensam basmodell som verktyg för närvarande använder för att förutsäga klimatpåverkan tar endast hänsyn till hur temperatur och nederbörd påverkar el- och vattenanvändning.

Modellen som utvecklats av Nateghis laboratorium tar hänsyn till dessa variabler, liksom relativ luftfuktighet, vindhastighet och storskaliga klimatfenomen, som El Niño, vilket ofta leder till mer milda vintrar i Mellanvästern.

"Att lägga till dessa andra variabler gör modellen mer representativ för framtida klimatförändringsscenarier, "sa Renee Obringer, den första författaren på denna studie och en doktorsexamen kandidat i miljö- och ekologisk teknik vid Purdue.

Modellen använder artificiell intelligens för att förutsäga klimatpåverkan. Som inlärningsalgoritm, modellen matas med åratal med data från en regions verktyg och vädertjänster och tränas sedan i att förutsäga förändringar i el- och vattenanvändning med tanke på vissa klimatförändringsscenarier.

Dessa scenarier är när jordens temperatur ökar med 1,5 eller 2,0 grader Celsius över dess medeltemperatur under den förindustriella perioden, cirka 1881-1910.

Klimatforskare har förutspått att den globala uppvärmningen kan passera 1,5 C -tröskeln 2030 och 2,0 C -tröskeln 2055.

Det betyder att för Chicago, det bästa fallet är att elanvändningen ökar med 12% och vattenanvändningen ökar med 4% om den globala uppvärmningen överskrider 1,5 C -tröskeln. Men om en tröskel på 2,0 C uppnås, då är det värsta scenariot en 20% ökning av elanvändningen och en 6% ökning av vattenanvändningen.

"Sådana scenarier är grundläggande för att förstå el- och vattenanvändningens gemensamma reaktion på framtida klimatförändringar för att förstå i vilken grad vår nuvarande ledning och tekniska strategier behöver anpassa sig till framtida förändringar." Sa Kumar.

Forskarna fann att i genomsnitt för varje stad som analyserats i denna studie, det kan bli en 10% -20% ökning av el och 2% -5% ökning av vatten under sommaren på grund av ett uppvärmande klimat.

"En basmodell som bara tittar på temperatur och nederbörd används om och om igen för att utveckla policyer. I framtiden, det kan finnas betydande brist på vatten- och elförsörjning eftersom dessa modeller har underskattat avsevärt vad den faktiska efterfrågan skulle vara, "Sa Obringer.

Även om det alltid finns utrymme för mer noggrannhet, forskarna tror att den noggrannhet som uppnås med denna modell borde motivera att den nu används av verktyg och stadsplanerare för att skapa en mer effektiv politik.

"Denna modell ger en mycket bättre känsla av potentiell risk för variationer och förändringar, "Sa Nateghi.