Världen såg med en känsla av skräck 2018 som Kapstaden, Sydafrika, räknade ner dagarna tills staden skulle ta slut. Regionens ytreservoarer höll på att torka mitt i den värsta torkan någonsin, och den offentliga nedräkningen var en vädjan om hjälp.

Genom att drastiskt minska deras vattenanvändning, Kapstadsbor och bönder kunde trycka tillbaka "Day Zero" tills regnet kom, men det nära samtalet visade hur osäkra vattensäkerheten kan vara. Kalifornien stod också inför svåra vattenbegränsningar under sin senaste fleråriga torka. Och Mexico City står nu inför vattenrestriktioner efter ett år med lite regn.

Det finns en växande oro för att många regioner i världen kommer att möta vattenkriser som dessa under de kommande decennierna eftersom stigande temperaturer förvärrar torkan.

För att förstå riskerna framöver måste man titta på hela landskapet av landbaserad vattenlagring – inte bara floderna, men också vattnet som lagras i jordar, grundvatten, snöpack, skogstak, våtmarker, sjöar och magasin.

Vi studerar förändringar i det terrestra vattnets kretslopp som ingenjörer och hydrologer. I en ny studie publicerad 11 januari, vi och ett team av kollegor från universitet och institut runt om i världen visade för första gången hur klimatförändringar sannolikt kommer att påverka vattentillgången på land från alla vattenlagringskällor under loppet av detta århundrade.

Vi fann att summan av denna markbaserade vattenlagring är på väg att minska över två tredjedelar av jorden på planeten. De värsta effekterna kommer att vara i områden på södra halvklotet där vattenbrist redan hotar livsmedelssäkerheten och leder till mänsklig migration och konflikter. Globalt sett en av 12 personer kan möta extrem torka relaterad till vattenlagring varje år i slutet av detta århundrade, jämfört med ett genomsnitt på cirka en av 33 i slutet av 1900-talet.

Dessa fynd har konsekvenser för vattentillgången, inte bara för mänskliga behov, men också för träd, växter och jordbrukets hållbarhet.

Där riskerna är störst

Vattnet som håller land friskt, grödor som växer och mänskliga behov tillgodoses kommer från en mängd olika källor. Bergsnö och nederbörd matar strömmar som påverkar samhällets vattenförsörjning. Markens vatteninnehåll påverkar växternas tillväxt direkt. Grundvattenresurser är avgörande för både dricksvattenförsörjning och grödors produktivitet i bevattnade regioner.

Medan studier ofta fokuserar bara på flodflöde som en indikator på vattentillgång och torka, vår studie ger istället en helhetsbild av förändringarna i det totala vattnet tillgängligt på land. Det gör att vi kan fånga nyanser, som skogarnas förmåga att hämta vatten från djupa grundvattenkällor under år då de övre marknivåerna är torrare.

Nedgångarna vi hittade i lagring av landvatten är särskilt alarmerande i Amazonas flodbassäng, Australien, södra Afrika, Medelhavsområdet och delar av USA. I dessa regioner, nederbörden förväntas minska kraftigt med klimatförändringarna, och stigande temperaturer ökar avdunstningen. På samma gång, vissa andra regioner kommer att bli blötare, en process som redan sett idag.

Våra fynd för Amazonasbassängen bidrar till den långvariga debatten om regnskogens öde i en varmare värld. Många studier som använder klimatmodellprojektioner har varnat för omfattande skogsdöende i framtiden eftersom mindre nederbörd och varmare temperaturer leder till högre värme- och fuktstress i kombination med skogsbränder.

I en tidigare studie, vi fann att de djupt rotade regnskogarna kan vara mer motståndskraftiga mot kortvarig torka än de verkar eftersom de kan tappvatten lagrat i jordar djupare i marken som inte beaktas i typiska klimatmodellprojektioner. Dock, våra nya rön, använder flera modeller, indikerar att minskningarna av den totala vattenlagringen, inklusive djupa grundvattenförråd, kan leda till mer vattenbrist under torra årstider när träd behöver lagrat vatten som mest och förvärra framtida torka. Allt försvagar regnskogarnas motståndskraft.

Ett nytt sätt att se på torka

Vår studie ger också ett nytt perspektiv på framtida torka.

Det finns olika sorters torka. Meteorologiska torkar orsakas av brist på nederbörd. Jordbrukstorka orsakas av brist på vatten i marken. Hydrologiska torkar innebär brist på vatten i floder och grundvatten. Vi gav ett nytt perspektiv på torka genom att titta på den totala vattenlagringen.

Vi fann att måttliga till svåra torka med vattenlagring skulle öka fram till mitten av 2000 -talet och sedan förbli stabila under framtida scenarier där länder minskar sina utsläpp, men extrem till exceptionell vattenlagringstorka kunde fortsätta att öka fram till slutet av århundradet.

Det skulle ytterligare hota vattentillgången i regioner där vattenlagringen förväntas minska.

Förändringar drivna av global uppvärmning

Dessa minskningar av vattenlagring och ökningar av framtida torka drivs främst av klimatförändringar, inte landvattenhanteringsaktiviteter såsom bevattning och grundvattenpumpning. Detta blev tydligt när vi undersökte simuleringar av hur framtiden skulle se ut om klimatförhållandena var oförändrade från förindustriell tid. Utan de ökade utsläppen av växthusgaser, lagring av landvatten skulle förbli generellt stabil i de flesta regioner.

Om framtida ökningar av grundvattenanvändningen för bevattning och andra behov också övervägs, den förväntade minskningen av vattenlagringen och ökningen av torkan kan bli ännu allvarligare.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.