Vattenbrist uppfattas ofta som ett problem för regioner som upplever torka, men en ny studie som leds av forskare från Tufts University finner att inte bara lokaliserad vattenbrist kan påverka den globala ekonomin, men förändringar i den globala efterfrågan kan ha positiva och negativa ringeffekter i flodområden över hela världen.

Förutom Tufts ingenjörer, teamet inkluderade experter från Joint Global Change Research Institute vid Pacific Northwest National Laboratory, och Cornell University.

"Vi upptäcker att dynamik i vattenbrist är mer komplicerad än traditionellt erkänt, sa Flannery Dolan, en doktorand vid Tufts University och huvudförfattare till studien. "Ändra vattenförsörjning på grund av klimatförändringar är bara en del av historien. Regional vattenbrist drivs också av förändringar i globala vattenbehov som ofta är svåra att förutse."

Studien, "Utvärdera den ekonomiska effekten av vattenbrist i en föränderlig värld, " publicerades 26 mars i Naturkommunikation , och fångar unikt de beroende effekterna av global handel, befolkning och teknisk tillväxt, klimatförändring, och markförvaltningsbeslut om regionala avrinningsområdens vattenbrist och ekonomiska kapacitet att anpassa sig till denna brist.

Forskarna använde en datormodell för att simulera tusentals scenarier som speglar ett brett spektrum av potentiella klimat, socioekonomiska, och hydrologiska (jordvattnets kretslopp och hantering) förhållanden i 235 stora flodbassänger för att bättre förstå hur regional vattenbrist kan ha långtgående effekter på den globala ekonomin. Dessa effekter kan innefatta att förändra globala handels- och konsumtionsmönster inom industrier som jordbruk, energi, transport, och tillverkning.

"Vi ser på vattenbrist som ett globalt sammankopplat och multisektorfenomen, sa Jonathan Lamontagne, biträdande professor i civil- och miljöteknik vid Tufts University och motsvarande författare till studien. "Som ett resultat, studien avslöjar några intressanta och ibland oväntade insikter om hur lokala förhållanden kan få efterklang över hela världen."

Forskningen fann att global handelsdynamik och marknadsanpassningar till regional vattenbrist kan resultera i positiva eller negativa ekonomiska resultat i varje regionalt avrinningsområde som beaktas i studien, beroende på både vattenförsörjning (regn, snösmältning, och grundvatten), och faktorer på efterfrågesidan som jordbruksproduktion, kraftproduktion, och kommunal användning.

Till exempel, i nedre Coloradofloden, de värsta ekonomiska resultaten uppstår från begränsad tillgång på grundvatten och hög befolkningstillväxt, men att hög befolkningstillväxt också kan visa sig fördelaktigt under vissa hydrologiska förhållanden. I kontrast, de framtida ekonomiska resultaten i Indusbassängen beror till stor del på global markanvändningspolitik som motverkar koldioxidutsläpp som kan, i tur och ordning, uppmuntra till överanvändning av grundvattenförsörjningen.

"Vad som händer på andra håll i världen genom skillnader i regionala val relaterade till energiomställningar, hur marken sköts, såväl som olika regionala vattenbehov och anpassningsbara val, kan forma relativa fördelar och nackdelar med en regions vattenintensiva ekonomiska verksamhet, sa Patrick Reed, Joseph C. Ford professor i civil- och miljöteknik vid Cornell.

Restriktioner i vattentillgången leder vanligtvis till en negativ regional ekonomisk påverkan, men forskningen visade att vissa regioner kan uppleva en positiv ekonomisk inverkan om de har en fördel gentemot andra vattenbassänger och blir en virtuell exportör av vatten. Orinoco-bassängen i Venezuela, till exempel, har vanligtvis en pålitlig vattenförsörjning och är ofta i en relativ position som kan gynnas när andra regioner är under stress, enligt forskarna.

Studien fann också att små skillnader i prognoser för framtida klimatförhållanden kan ge mycket stora skillnader i de ekonomiska utfallen för vattenbrist.

"Mänskliga aktiviteter och marknadsresponser kan kraftigt förstärka de ekonomiska effekterna av vattenbrist, men förhållandena som leder till denna förstärkning varierar mycket från ett bassäng till det andra, sa Lamontagne.

Ett avrinningsområde kan anses vara ekonomiskt robust om det kan anpassa sig till torka med alternativa vattenkällor eller anpassa ekonomisk aktivitet för att begränsa användningen. Om en bassäng inte kan anpassa sina försörjningsalternativ och om långvarig vattenbrist leder till ihållande ekonomisk nedgång, sedan beskriver forskarna att förlusten i vattenbassängens anpassningsförmåga har nått en "ekonomisk tipppunkt".

Till exempel, i Indus-regionen i södra Asien, vattenförsörjningen är under stress på grund av tung jordbruksanvändning och bevattning som leder till ohållbar konsumtion av grundvatten, som placerar den nära tipppunkten.

Förhållandena som leder till dessa tipppunkter är mycket varierande från bassäng till bassäng, beroende på en kombination av lokala faktorer och globala förhållanden. In the Arabian Peninsula, low groundwater availability and pricing of carbon emissions are key factors. In the lower Colorado River basin, a mixture of low groundwater availability, low agricultural productivity, and strong economic demands from the U.S. and Europe lead to tipping points.

"It is noteworthy that the lower Colorado River basin has some of the most uncertain and widely divergent economic outcomes of water scarcity of the basins analyzed in this study, " said Reed. "This implies that assumed differences in regional, national and global human activities as well as the intensity of climate change can dramatically amplify the uncertainty in the basin's outcomes."

As climate change makes the physical and economic effects of water scarcity more challenging for policy makers to understand, the researchers hope their work will provide the basis for similar analyses and draw attention to the importance of expanded data collection to improve modeling and decision making.