För ranchsamhällen på östra sidan av Baja California-halvön är grundvattenkällor deras primära sötvattenkälla. Den ekonomiska försörjningen för ungefär 4 000 människor, som kallar sig Choyeros, är nära knutna till källorna och brunnarna, som ger vatten till deras familjer och deras boskap. Sådana samhällen, stora som små, finns i hela västvärlden, där vatten är liv. Sociala system är sammanflätade med vattensystem, så vattenförsörjningsutmaningar är sociala utmaningar.

För att förstå hur sambandet mellan dessa system påverkar samhällens motståndskraft mot vattenförsörjning, har University of Utah ("U") forskare och deras kollegor utvecklat ett nytt ramverk för att tänka på social vattenresiliens. Vattenförsörjningsfrågor kan vara lokala eller regionala, skriver de, och kan ske snabbt eller långsamt. Ett mycket motståndskraftigt samhälle kan svara på samma skalor av tid eller rum, medan ett samhälle som kanske inte kan hamna i problem. Studien är publicerad i Sustainability Science . Vad betyder detta ramverk för motståndskraft för Choyeros?

Spänst i tids- och rumsskalor

Berättelsen börjar vid en fakultets "tankesmedja" organiserad av U:s Global Change and Sustainability Center (GCSC). Brenda Bowen, GCSC-direktör och professor i geologi och geofysik, lyssnade på antropologen Shane Macfarlan som presenterade det arbete han och hans kollegor hade utfört med Choyeros, och dokumenterade hur och när medlemmar i deras samhälle lär sig om växter, djur och andra delar av den naturliga världen runt dem. Forskargruppen hade under flera år byggt upp en förtroenderelation med Choyeros, såväl som en förståelse för samhället och de problem som det står inför. Bowen skapade kopplingen mellan det fjädermatade samhället Choyeros och det arbete U-examen Jory Lerback, nu vid UCLA, hade utfört om källors geologi och hydrologi. "Samhället bor nära vattnet, marken och ekosystemet", säger Bowen, "och gav därför en unik möjlighet att utforska kopplingarna mellan människor, vatten och plats." Inspired sammansatte Bowen, Lerback och Macfarlan ett tvärvetenskapligt forskarlag, med hjälp av såddfinansiering från GCSC, U's Society, Water &Climate fakultetsgrupp och NEXUS Institute, en tvärvetenskaplig forskargrupp vid College of Social and Behavioral Science . I teamet ingick även Eric Schniter från California State University Fullerton, Juan Jose Garcia från Salt Lake Community College och Liliana Caughman från Arizona State University.

Men teamet av sociala och fysikaliska forskare behövde hitta ett gemensamt språk för att prata om hydrologiska och sociala system. "Vi behövde ett sätt att ta ett steg tillbaka från elfenbenstornets silade discipliner och tänka mer på gemensamma mål," säger Lerback. När vi tittade på tillgänglig data och forskningsfrågorna de ville ställa fokuserade teamet på teman som rum och tid. Du kommer att se det i konturerna av ramarna. Båda systemen – sociala och hydrologiska – har dimensioner av rum (på den horisontella axeln) och tid (på den vertikala axeln).

Låt oss använda ett par exempel för att illustrera detta ramverk. Man kan vara en förort till ett stort storstadsområde som upplever en kortvarig förorening av sin vattenförsörjning. Tidsskalan för problemet är relativt kort, kanske några dagar, och begränsad i rymden, i storleksordningen några kvadratkilometer (tiotals kvadratkilometer). I det hydrologiska ramverket kan du representera denna sårbarhet som en liten fyrkant i det nedre vänstra hörnet. Det mänskliga svaret kan också vara begränsat i tid och rum, och kan inkludera att använda sociala kanaler för att kommunicera en kokorder till de drabbade kvarteren eller åka lastbil i rent vatten till en central plats. I ramverket för mänskligt beteende skulle svaret också vara en liten fyrkant i det nedre vänstra hörnet. Rutorna överlappar varandra. Samhället är motståndskraftigt.

Men vad händer när dessa rutor inte överlappar varandra? Som om den hydrologiska utmaningen är i skalan av regionala eller till och med globala klimatförändringar? Lastbil i vatten i några dagar kommer inte att skära det. "När de mänskliga och "icke-mänskliga" eller vattensystem fungerar på mycket olika rumsliga och/eller tidsmässiga skalor, är det en möjlighet att utveckla politik just för att överbrygga dessa klyftor, säger Bowen. Som ett annat exempel, om klimatförändringar är ett globalt problem och politiken för att stävja klimatförändringarna är lokal, så kanske samordning mellan lokala samhällen kan bredda omfattningen av det mänskliga svaret för att matcha problemets omfattning. "Vi hoppas att detta är ett sätt att se på hur idéer passar ihop och representerar ett första ordningens tillvägagångssätt för att definiera gemensamma mål", säger Macfarlan. "Vi ser detta ramverk som ett verktyg för att skapa samtal mellan många grupper och mindre ett föreskrivande policyverktyg."

Choyeros motståndskraft

Tillbaka till Choyeros, med deras lilla samhälle och enda vattenkälla. Detta samhälle, säger Macfarlan, tar bort några av de förvirrande faktorerna som kan uppstå i en studie av, säg, Salt Lake Valley. "Även om att arbeta i ett litet samhälle (cirka 115 personer) betyder att vi har mindre data totalt sett, betyder det att vi har större kunskap om varje datapunkt (som är riktiga människor som vi känner väl) och större förmåga att tolka våra resultat genom att kommunicera direkt med människor i den här studien."

"I en liten region," tillägger Lerback, "är vattenrörelsen mer synlig och inte 'abstrerad' av infrastruktur som i många städer, där mätvärden för vattenanvändning i allmänhet är mer tillgängliga men utan tvekan mindre meningsfulla."

Så teamet började bedöma skalorna för social och hydrologisk motståndskraft. De undersökte Choyeros om deras erfarenheter av och kunskap om våren (Har du någonsin upplevt en vår som torkat under din livstid? Vad är det som gör att källorna existerar?) samt deras sociala system (När boskap försvinner eller du vill sälja hantverk, vem ber du om hjälp från?). Endast en av personerna på de 31 intervjuade rancherna hade hört en berättelse från andra hand om våren som torkade. Men 26 uttryckte oro för att det en dag skulle kunna. Vatten delades mellan rancher, fann de, och delning förekom oftare mellan rancher som låg nära varandra eller hade delat arbete med varandra.

Samtidigt mätte forskarna mängderna kol-14 och tritiumisotoper i vattnet för att bedöma vattnets uppehållstid, eller hur länge det hade legat under jorden innan det återvände till ytan. Detta skulle ge en uppfattning om hur snabbt klimatförhållandena kan påverka våren - och hur lång tid det kan ta att återhämta sig. Vattenåldern fann de varierade från cirka 75 år till 230 år. Detta tyder på att förändringar i nederbördsmängder åtminstone till viss del kan leda till förändringar i vårproduktionen inom mänskliga liv. Så hur kunde deras vattenframtid förändras? Om ökad efterfrågan på brunnsvatten sänker grundvattenytan kan källorna minska sin produktion. På liknande tidsskalor kan ranchägare dela vatten och bygga vatteninfrastruktur för att distribuera i hela samhället. Dessa rutor överlappar varandra, enligt ramverket för motståndskraft. Men klimatförändringar och markanvändningsförändringar kan leda till att minskade mängder vatten kommer in i marken, en process som sker i en skala från tio till hundratals år och sker över större områden. Nuvarande sociala system kanske inte kan svara. Rutorna överlappar varandra något.

Hur är detta ramverk användbart för planering för framtiden? Om Choyeros bestämmer sig för att förbättra sin motståndskraft, kan de se detta ramverk som en plats att börja. Kanske skulle de vilja utöka sitt vattendelningsnät geografiskt eller vidta åtgärder för att säkerställa en långsiktig vattenlagring. Studien belyser en kulturell grupp som har fått lite uppmärksamhet i Mexiko, säger Macfarlan, "men kopplar dem till hydrologiska processer som är relevanta för många globala regioner, inklusive det torra sydvästra USA."

Ramverket är relativt enkelt, säger Lerback, jämfört med vattenanvändningsmodeller som annars skulle kunna användas för att bedöma motståndskraft. "Dessa tar mycket data, lång tid att bygga och testa", säger hon, "och presenteras ofta som en ganska "svart låda" där metoderna är lite ogenomskinliga, där man kan testa scenarier och se förutspådda resultat, men krävde mycket förtroende hos utvecklarna."

Lektioner för Salt Lake Valley

Medan en resiliensanalys av Salt Lake Valley inte var en del av denna studie, säger författarna att ramverket som gällde för det lilla Choyero-samhället också kan tillämpas på den livliga Wasatch Front. "Eftersom vi behöver mer vattenresurser", säger Bowen, "måste vi utöka vår räckvidd i antingen rymden, som att flytta vatten från floder för kommunalt bruk, eller tid, som att fånga säsongsbetonade vattenresurser i reservoarer för att förlänga tillgänglighetsperioden, eller bryta grundvatten som laddades om för tusentals år sedan." Teamet ser fram emot att se hur detta tvärvetenskapliga ramverk kan tillämpas på andra områden, inklusive livsmedelsproduktion och avfallshantering. Upplevelsen, säger de, var fördelaktig för alla inblandade.

"Det är ett sätt för akademiker att ha lite ödmjukhet", säger Macfarlan. "Det måste finnas ett sätt att kommunicera och förstå saker intuitivt - detta kommer att hjälpa till att bygga förtroendefulla relationer och tro på siffrorna."