Un nuovo modello idroeconomico su larga scala, sviluppato dal Programma Acqua presso IIASA, consentirà ai ricercatori di studiare i sistemi idrici in interi continenti, guardando alla sostenibilità dell'approvvigionamento e agli impatti della gestione dell'acqua sui settori energetico e agricolo.
I modelli idroeconomici stanno diventando sempre più uno strumento importante per la pianificazione delle risorse idriche nei bacini fluviali. Taher Kahil, il ricercatore IIASA che ha guidato lo sviluppo del modello Extended Continental-scale Hydroeconomic Optimization (ECHO), spiega che la modellazione idroeconomica è usata raramente su scale più grandi di un bacino, e soprattutto non su scala continentale. ECHO è uno dei primi modelli su larga scala che integra idrologico, ambientale, economico, e aspetti istituzionali.
Poiché l'aumento della popolazione globale e il cambiamento climatico aumentano ulteriormente la pressione sui sistemi di risorse idriche, così come i sistemi energetici e del suolo, il cosiddetto nesso acqua-energia-terra, i responsabili delle politiche dovranno essere meglio informati quando si tratta di adattare le pratiche di gestione per garantire la sostenibilità.
"ECHO può essere utilizzato per simulare una varietà di interventi di gestione dell'acqua inclusi miglioramenti dell'efficienza, estrazioni di risorse, stoccaggio del serbatoio, trasferimenti interbacino, e risorse idriche non convenzionali, tra molti altri. Il modello dovrebbe fornire informazioni utili ai responsabili politici sulla combinazione ottimale di interventi di gestione per affrontare le sfide della scarsità d'acqua, nonché i compromessi e le sinergie tra questi vari interventi, "dice Kahil.
Un importante vantaggio di ECHO, secondo i ricercatori, è che può considerare i vincoli idrologici e tecnologici locali, insieme alle politiche regionali e globali, a più scale spaziali, superando i limiti di altri modelli che hanno tentato questo a scale spaziali più piccole.
"Ciò è sempre più necessario dato che le condizioni locali vincolano il sistema di approvvigionamento idrico, mentre alcuni interventi politici come il commercio internazionale e gli accordi transfrontalieri possono essere valutati solo su scale spaziali più ampie, " dice Kahil. "Inoltre, le soluzioni individuate su larga scala necessitano di essere validate nel contesto regionale dato che la gestione, politica, e le decisioni di investimento sono prese a livello regionale e subnazionale".
Il modello stesso è un modello di ottimizzazione dal basso verso l'alto con vari possibili output. I modelli intermedi generano dati di input, compresi i collegamenti tra i diversi sistemi idrici, disponibilità di acqua e futuri cambiamenti climatici e relativi impatti. Opzioni di gestione dell'uso dell'acqua come il pompaggio delle acque sotterranee, desalinizzazione, uso del serbatoio, e il riciclaggio delle acque reflue sono inclusi anche, insieme al consumo di elettricità di ciascuna opzione e ai relativi costi e prestazioni. Sono inoltre prese in considerazione le tecnologie di generazione di energia elettrica che utilizzano l'acqua.
I ricercatori hanno applicato il modello all'Africa come caso di studio nell'ambito di uno studio più ampio sull'acqua, energia e cibo (con il finanziamento del Global Environment Facility). Il continente è stato selezionato a causa della sua domanda idrica in rapida crescita e della mancanza di infrastrutture, consentendo di mostrare la capacità del modello ECHO e i vantaggi del quadro di modellizzazione idroeconomica integrata. Kahil e il team hanno esaminato una serie di scenari diversi verso il 2050. I risultati ottenuti sono in linea con le precedenti scoperte sul costo della gestione dell'acqua e dell'adattamento ai cambiamenti globali in Africa. Però, il modello fornisce inoltre una valutazione degli investimenti necessari nella gestione dell'acqua e delle implicazioni economiche dei vari adattamenti socioeconomici e ai cambiamenti climatici.
Il prossimo passo nello sviluppo di ECHO sarà applicare il quadro di modellizzazione a tutti i bacini e le falde acquifere di tutto il mondo e utilizzarlo per studiare problematiche globali legate all'acqua, compreso l'esaurimento delle acque sotterranee. Il modello prenderà in considerazione anche la qualità dell'acqua e le opzioni di adattamento associate per affrontare la scarsità d'acqua in tutto il mondo.
ECHO sarà utilizzato anche nel progetto in corso Food-water-energy for Urban Sustainable Environment (FUSE), uno sforzo congiunto di IIASA, Università di Stanford, NOI, il Centro Helmholtz per la ricerca ambientale in Germania, e la Fondazione austriaca per la ricerca sullo sviluppo. Il progetto studierà la politica e la governance per affrontare la concorrenza per le risorse scarse nei sistemi urbani di cibo-acqua-energia stressati, in particolare ad Amman, Giordania e Pune, India. Qui, il modello sarà applicato alle megalopoli per trovare soluzioni sostenibili per gli abitanti delle città.
"ECHO è uno strumento di modellazione che può essere utilizzato per rispondere a domande impegnative importanti per la società umana, quali le implicazioni di scenari socioeconomici e climatici contrastanti sulla sostenibilità dell'approvvigionamento idrico, e gli impatti della gestione dell'acqua sui settori energetico e alimentare e viceversa. Le intuizioni potrebbero guidare la progettazione di migliori politiche di gestione e un uso più efficiente delle risorse scarse, " dice Yoshihide Wada, Vicedirettore del Water Program e uno dei coautori dello studio.
