Sociohydrologie - Socio-hydrology

Socio-hydrologie; socio (z latinského slova socius, což znamená „společník“ a hydrologie (z řečtiny: ὕδωρ, „hýdōr“, což znamená „voda“; a λόγος, „lógos“, což znamená „studie“)[1]) je interdisciplinární obor studující dynamické interakce a zpětné vazby mezi vodou a lidmi. Mezi oblasti výzkumu v socio-hydrologii patří historické studium souhry mezi hydrologickými a sociálními procesy, komparativní analýza společný vývoj a sebeorganizace lidských a vodních systémů v různých kulturách a procesní modelování spojených systémů člověk-voda.[2] Kromě toho byla socio-hydrologie prezentována jako jedna z nejdůležitějších výzev pro Antropocen, ve vztahu k jeho cílům odhalit dynamické mezioborové interakce a zpětné vazby mezi přírodními a lidskými procesy, které vedou k mnoha výzvám udržitelnosti vody.[3] Předpovídá se také, že důležitou licencí bude socio-hydrologie modeláři.[4]

Socio-hydrologie: souhra mezi sociálními a hydrologickými procesy

Přehled

V tradičním hydrologie, lidské činnosti jsou obvykle popisovány jako okrajové podmínky nebo vnější působení na vodní systémy (scénářový přístup). Tento tradiční přístup má tendenci dělat dlouhodobé předpovědi nereálnými, protože nelze zachytit interakce a obousměrné zpětné vazby mezi lidským a vodním systémem.[4]

V návaznosti na zvýšené hydrologické výzvy způsobené změnami vyvolanými člověkem začali hydrologové překonávat omezení tradiční hydrologie vysvětlením vzájemných interakcí mezi vodou a společností a prosazováním většího propojení mezi sociální vědou a hydrologií.[5]

Sociohydrologové tvrdí, že vodní a lidské systémy se mění vzájemně závisle i ve vzájemných souvislostech a že jejich vzájemné přetváření pokračuje a vyvíjí se v čase. Na jedné straně společnost významně mění hydrologický režim. Upravuje četnost a závažnost povodní a sucha prostřednictvím nepřetržitého odběru vody, výstavby přehrad a nádrží, protipovodňových opatření, urbanizace atd. Upravené vodní režimy a hydrologické extrémy zase formují společnosti, které reagují a přizpůsobují se spontánně nebo prostřednictvím kolektivních strategií.[6]

Aby se vysvětlila společná evoluce lidských a vodních systémů, měla by socio-hydrologie obecně vycházet z různých oborů a zahrnovat historické studie, srovnávací analýzu a modelování založené na procesech. Většina dosavadního socio-hydrologického úsilí se zaměřila na zkoumání opakujícího se sociálního chování a společenského vývoje vyplývajícího z jejich koevoluce s hydrologickými systémy. Většina těchto studií vysvětlila spojené lidské a vodní systémy prostřednictvím kvantitativních přístupů a vyhrazeného úsilí o zachycení interakcí člověka a vody a zpětné vazby prostřednictvím matematického modelu, většinou jako nelineárních diferenciálních rovnic.[7]

Případ přehrad a nádrže

Budova přehrady a nádrže je jedním z nejběžnějších přístupů k řešení sucha a nedostatku vody. Cíl je přímočarý: nádrže mohou uchovávat vodu ve vlhkém období a poté ji během suchého období uvolňovat. Jako takové mohou stabilizovat dostupnost vody, čímž uspokojí potřebu vody a zmírní ji nedostatek vody. Zvyšování skladovací kapacity nádrže však může také dlouhodobě vést k nezamýšleným účinkům a paradoxně se zhoršit nedostatek vody.[8]

Cyklus nabídky a poptávky

Cyklus nabídky a poptávky: nedostatek vody

Důkazy ukázaly, že dodávka vody vede k vyšší poptávce po vodě, což může rychle vyrovnat počáteční výhody nádrží. Tyto cykly lze považovat za rebound efekt, známý také v ekonomii životního prostředí jako Jevonův paradox: jelikož je k dispozici více vody, její spotřeba má tendenci se zvyšovat. To může vyústit v začarovaný kruh: nový nedostatek vody lze řešit dalším rozšiřováním zásobníku, aby se zvýšil dostupnost vody, což umožňuje větší spotřebu vody, což může potenciálně vést k podmínkám vody nedostatek. Cyklus nabídky a poptávky jako takový může vyvolat zrychlující se spirálu směrem k neudržitelnému využívání vodních zdrojů a zhoršování životního prostředí.[9]

Efekt rezervoáru

Nadměrné spoléhání se na nádrže může zvýšit potenciální škody způsobené suchem a nedostatkem vody. Expanze nádrží často snižuje pobídky pro připravenost jednotlivců a adaptivní akce, čímž se zvyšují negativní dopady nedostatku vody. Navíc, delší období hojné zdroj vody, podporované nádržemi, může generovat vyšší závislost na vodních zdrojích, což se zase zvyšuje sociální zranitelnost a ekonomické škody, když nakonec dojde k nedostatku vody.[8]

Ukázalo se, že jsou snahy o zvýšení dodávek vody, které by se vyrovnaly s rostoucí poptávkou po vodě, která je poháněna zvýšením nabídky. neudržitelný. Výskyt sucha může vyvolat dočasné snížení dostupnosti vody, což často vede k jejímu nedostatku, když poptávka po vodě nemůže být uspokojena dostupnou vodou.[10]

Příklady efektů rezervoárů a cyklů poptávky a poptávky

V Aténách přetečení přehrady Mornos z roku 1985 vedlo k novému zákonu z roku 1987, který deklaroval vodu jako „přirozený dar“ a „nepopiratelné právo“ pro každého občana. O dva roky později těžké sucho došlo k posunutí systému na hranici jeho možností a vládní reakce byly pomalé kvůli nedostatku zachování přijatá opatření.[11]

Lake Mead byl postaven ve třicátých letech 20. století, aby poskytoval vodu Kalifornii, Arizoně a Nevadě. V té době se předpokládalo, že do konce století vyroste Las Vegas až 400 000 obyvatel. Populace Las Vegas přesto rostla mnohem rychleji, než se očekávalo, a do konce století to bylo zhruba čtyřikrát více, než se očekávalo. Tento neočekávaný růst populace byl umožněn zvýšeným přívodem vody zajištěným stále více strukturami odběru z jezera Mead. V roce 2000 se město v reakci na těžká sucha přiblížilo nedostatku vody a v důsledku toho byla postavena další struktura odběru vody.[12]

V Melbourne se v reakci na těžká sucha v 80. letech zvýšila dodávka vody. Ukázalo se však, že toto zvýšení kapacity vody zabrání pouze nedostatku vody během menších období sucha.[13] Nárůst využívání lidské vody v Melbourne ve skutečnosti zdvojnásobil závažnost proudy Během Miléniové sucho [13] a také mělo za následek zvětšení oblasti zranitelný k prodlouženému suchu v důsledku zvýšení závislosti na nádržích.

Dřívější příklad je v rámci Mayská civilizace. Zde další skladování vody zpočátku přineslo mnoho výhod a umožnilo růst zemědělství za normálních a drobných podmínek sucha. Tím se také zvýšila závislost na vodních zdrojích, což způsobilo, že obyvatelstvo bylo zranitelnější vůči extrémním podmínkám sucha, a mohlo by to pravděpodobně přispět ke zhroucení mayské civilizace “ [14]

Vlivy

Sociální hydrologie může souviset integrované řízení vodních zdrojů (IWRM). Zejména, zatímco IWRM se zaměřuje na ovládání vodního systému, aby bylo dosaženo požadovaných výsledků pro životní prostředí a společnost, socio-hydrologie se zaměřuje na pozorování, porozumění a předpovídání dynamiky spojených systémů člověk-voda.[15]Sociohydrologii lze tedy považovat za základní vědu podporující praxi IWRM. Sociální hydrologie může být také atraktivní pro sociální vědce, když se zaměřuje na širší témata, jako je udržitelnost, odolnost a adaptivní správa. Socio-hydrologové budou těžit z širší účasti sociálních vědců na porozumění a začlenění složitých sociálních procesů do hydrologických modelů.[16]

Řízení povodňových rizik

Levee efekt

Povodně mohou být mírné, silné nebo katastrofické. Lidské společnosti se s povodněmi vyrovnávají kombinací strukturálních (např. Hráze) a nestrukturálních opatření (např. Přesídlení). Strukturální opatření, jako jsou hráze, mění frekvenci a rozsah povodní. Například v oblastech chráněných hrázemi je frekvence záplav nižší, což však často vede k falešnému pocitu bezpečí, což zvyšuje expozici a zranitelnost vůči vzácným a katastrofickým povodním.[17]

Povodňová paměť

V socio-hydrologii se často předpokládá, že společnosti si po extrémních událostech budují povodňovou paměť. Povodňová paměť je považována za primární mechanismus vysvětlující vznik hráze. Předpokládá se, že bude postaven po zaplavení a úměrný souvisejícím ztrátám. Povodňová paměť se časem rozpadá. Je velmi obtížné to pozorovat, proto se používají proxy proměnné, jako je pojistné krytí proti povodním.[18]

Socio-hydrologické modelování

Cílem socio-hydrologického modelování je popsat interakce a zpětnou vazbu mezi sociálními a hydrologickými systémy. Existují tři hlavní oblasti, kde se používá socio-hydrologické modelování; porozumění systému, předpovídání a predikce a politika a rozhodování.[19]

V socio-hydrologickém modelování je hlavním cílem holistické porozumění úplnému systému. Socio-hydrologické modely by mohly být použity k předvídání toho, jaké trajektorie by mohly nastat v nadcházejících desetiletích, v závislosti na současném stavu systému člověk-voda. Modely lze později použít při formování politiky a rozhodování, zatímco by to mohlo být opravdu užitečné.[19]

Klasifikace modelu

Modelování zdola nahoru se zaměřuje na procesy rozvíjející chování systému, zatímco modelování shora dolů se zaměřuje na výsledky systému a snaží se hledat korelace k určení chování systému.[19]

Mezi modely mohou být i jiné rozdíly. Modely mohou být fyzikální, datové nebo koncepční. Další rozdíl mezi modely je, pokud jsou distribuovány nebo soustředěny, kde soustředěné modely zahrnují dynamiku, která se liší pouze v čase a distribuované modely zahrnují prostorovou a časovou heterogenitu.[19]

Reference

  1. ^ "Online slovník etymologie | Původ, historie a význam anglických slov". www.etymonline.com. Citováno 2019-05-18.
  2. ^ Sivapalan, Murugesu; Savenije, Hubert H. G .; Blöschl, Günter (15.04.2012). „Socio-hydrology: a new science of people and water: INVITED COMMENTARY“. Hydrologické procesy. 26 (8): 1270–1276. doi:10,1002 / hyp. 8426.
  3. ^ Srinivasan, V .; Lambin, E. F .; Gorelick, S. M .; Thompson, B. H .; Rozelle, S. (říjen 2012). „Povaha a příčiny globální vodní krize: Syndromy z metaanalýzy spojených studií člověka a vody: PŘÍRODA A PŘÍČINY GLOBÁLNÍ VODNÍ KRIZE“. Výzkum vodních zdrojů. 48 (10). doi:10.1029 / 2011WR011087.
  4. ^ A b Di Baldassarre, Giuliano; Viglione A .; Carr G .; Kuil L .; Salinas J.L .; Blöschl G. (2013). „Sociohydrologie: konceptualizace interakcí člověk-povodeň“. Hydrologie a vědy o Zemi. 17 (8): 3295–3303. doi:10.5194 / hess-17-3295-2013.
  5. ^ Sivapalan, Murugesu; Blöschl, Günter (2015). „Interakce v časovém měřítku a společná evoluce lidí a vody: ČASOVÉ MĚŘÍCÍ INTERAKCE A SPOLEVOLUCE LIDÍ A VODY“. Výzkum vodních zdrojů. 51 (9): 6988–7022. doi:10.1002 / 2015WR017896.
  6. ^ Baldassarre, Giuliano Di; Nohrstedt, Daniel; Mård, Johanna; Burchardt, Steffi; Albin, Cecilia; Bondesson, Sara; Breinl, Korbinian; Deegan, Frances M .; Fuentes, Diana (2018). „Integrativní výzkumný rámec k odhalení souhry přírodních rizik a zranitelností“. Země budoucnosti. 6 (3): 305–310. doi:10.1002 / 2017EF000764. ISSN  2328-4277.
  7. ^ Wesselink, Anna; Kooy, Michelle; Warner, Jeroen (2017). „Sociohydrologie a hydrosociální analýza: směrem k dialogům napříč obory“. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water. 4 (2): e1196. doi:10,1002 / wat2,1196. ISSN  2049-1948.
  8. ^ A b Hedberg, Therese. „Nežádoucí důsledky přehrad a nádrží - Univerzita v Uppsale, Švédsko“. www.uu.se. Citováno 2019-05-18.
  9. ^ Baldassarre, Giuliano, Di Wanders, Niko AghaKouchak, Amir Kuil, Linda Rangecroft, Sally Veldkamp, ​​Ted I.E. Garcia, Margaret Oel, Pieter R., van Breinl, Korbinian Loon, Anne F., van (2018). Nedostatek vody se zhoršil vlivem nádrže. OCLC  1078144318.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  10. ^ Shiau, J. T. (prosinec 2003). „Dopady politiky uvolňování vody na charakteristiky nedostatku v systému nádrže Shihmen v období sucha“. Řízení vodních zdrojů. 17 (6): 463–480. doi:10.1023 / b: warm.0000004958.93250.8a. ISSN  0920-4741.
  11. ^ Flörke, Martina; Schneider, Christof; McDonald, Robert I. (leden 2018). „Soutěž o vodu mezi městy a zemědělstvím vyvolaná změnou klimatu a růstem měst“. Udržitelnost přírody. 1 (1): 51–58. doi:10.1038 / s41893-017-0006-8. ISSN  2398-9629.
  12. ^ Anderson, R. Ernest; Beard, L. Sue (2010), „Geologie oblasti Lake Mead: Přehled“, Miocénní tektonika regionu Lake Mead, centrální pánve a pohoří, Geologická společnost Ameriky, doi:10.1130/2010.2463(01), ISBN  9780813724638
  13. ^ A b Hemati, Azadeh; Rippy, Megan A .; Grant, Stanley B .; Davis, Kristen; Feldman, David (2016-11-16). „Dekonstrukce poptávky: antropogenní a klimatické faktory spotřeby městské vody“. Věda o životním prostředí a technologie. 50 (23): 12557–12566. doi:10.1021 / acs.est.6b02938. ISSN  0013-936X. PMID  27802028.
  14. ^ Di Baldassarre, Giuliano; Wanders, Niko; AghaKouchak, Amir; Kuil, Linda; Rangecroft, Sally; Veldkamp, ​​Ted I. E .; Garcia, Margaret; van Oel, Pieter R .; Breinl, Korbinian (listopad 2018). „Nedostatek vody se zhoršil vlivem nádrže“. Udržitelnost přírody. 1 (11): 617–622. doi:10.1038 / s41893-018-0159-0. ISSN  2398-9629.
  15. ^ Viglione, Alberto; Di Baldassarre G .; Brandimarte L .; Kuil L .; Carr G .; Salinas J.L .; Scolobig A .; Blöschl G. (2014). „Pohledy ze socio-hydrologického modelování na řešení povodňových rizik - role kolektivní paměti, přístup k riziku a důvěra“. Journal of Hydrology. 518: 71–82. doi:10.1016 / j.jhydrol.2014.01.018.
  16. ^ Xu, Li; Gober, Patricia; Wheater, Howard S .; Kajikawa, Yuya (srpen 2018). „Přepracování socio-hydrologického výzkumu tak, aby zahrnovalo perspektivu společenských věd“. Journal of Hydrology. 563: 76–83. doi:10.1016 / j.jhydrol.2018.05.061.
  17. ^ Hutton, N.S .; Tobin, GA; Montz, B.E. (11.07.2018). „Účinek hráze se vrátil: Procesy a politiky umožňující rozvoj v okrese Yuba v Kalifornii“. Journal of Flood Risk Management. 12 (3): e12469. doi:10.1111 / jfr3.12469. ISSN  1753-318X.
  18. ^ Di Baldassarre, G .; Viglione, A .; Carr, G .; Kuil, L .; Salinas, J.L .; Blöschl, G. (2013-08-21). „Socio-hydrologie: konceptualizace interakcí člověk-povodeň“. Hydrologie a vědy o Zemi. 17 (8): 3295–3303. doi:10.5194 / hess-17-3295-2013. ISSN  1607-7938.
  19. ^ A b C d Blair, P .; Buytaert, W. (2016-01-28). „Socio-hydrologické modelování: recenze s dotazem„ proč, co a jak? ““. Hydrologie a vědy o Zemi. 20 (1): 443–478. doi:10.5194 / hess-20-443-2016. ISSN  1607-7938.

externí odkazy