Nella seconda città più grande del Kenya, Mombasa, la domanda di acqua dovrebbe raddoppiare entro il 2035 a circa 300, 000 metri cubi al giorno. Nell'attuale clima caldo e umido di Mombasa, che l'acqua proviene da un notevole volume di precipitazioni che potrebbe anche cambiare in modo significativo man mano che la regione si riscalda nei prossimi decenni, in linea con le proiezioni del modello climatico globale.

Ciò che non è chiaro dalle proiezioni, però, è se i livelli delle precipitazioni aumenteranno o diminuiranno insieme a quel riscaldamento.

La direzione finale e l'entità del cambiamento delle precipitazioni è una delle principali preoccupazioni per i progettisti di un sistema proposto di dighe e serbatoi che catturerà il deflusso nel fiume Mwache, che attualmente ammonta a circa 310, 000 metri cubi al giorno. La sostanziale incertezza nel deflusso futuro rende difficile determinare la capacità del serbatoio necessaria per soddisfare la domanda idrica di Mombasa durante la sua vita stimata di 100 anni. Gli urbanisti si trovano quindi a dover decidere se investire in un costoso, diga su larga scala per fornire un approvvigionamento idrico costante nel clima futuro più secco previsto dai modelli, una diga più piccola che possa soddisfare le esigenze attuali, o iniziare in piccolo e costruire la capacità secondo necessità.

Per aiutare città come Mombasa a prendere decisioni così consequenziali, un team di ricercatori del Joint Program del MIT sulla scienza e la politica del cambiamento globale ha sviluppato un nuovo, approccio sistematico alla progettazione di infrastrutture idriche a lungo termine in un contesto di incertezza sui cambiamenti climatici. Il loro quadro di pianificazione valuta il potenziale per conoscere i cambiamenti climatici regionali nel tempo man mano che diventano disponibili nuove osservazioni, e quindi valutare l'idoneità di approcci flessibili che aggiungono capacità di stoccaggio dell'acqua in modo incrementale se il clima diventa più caldo e più secco.

I ricercatori descrivono il framework e la sua applicazione a Mombasa nella rivista Comunicazioni sulla natura .

Un nuovo quadro per la progettazione delle infrastrutture idriche

Utilizzando il framework per confrontare i probabili costi a vita di un approccio flessibile con quelli di due statici, opzioni irreversibili per la proposta diga di Mombasa, progettata per i più aridi, clima più caldo, l'altro per il clima odierno:il team di ricerca ha riscontrato che l'approccio flessibile è il più conveniente, pur mantenendo un approvvigionamento idrico affidabile a Mombasa.

"Abbiamo scoperto che l'opzione adattativa flessibile, che consente di aumentare progressivamente l'altezza della diga, riduce sostanzialmente il rischio di sovraccaricare le infrastrutture di cui non hai bisogno, e mantiene un livello simile di affidabilità dell'approvvigionamento idrico rispetto ad avere una diga più grande fin dall'inizio, "dice Sarah Fletcher, l'autore principale dello studio, un borsista post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale del MIT.

Il lavoro di Fletcher sullo studio è stato in gran parte completato come dottorato di ricerca. studente presso l'Institute for Data del MIT, Sistemi e società sotto la supervisione del coautore e ricercatore del programma congiunto del MIT Kenneth Strzepek, e in collaborazione con Megan Lickley, co-autrice ed ex ricercatrice associata al Joint Program, ora un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Terra, Scienze dell'atmosfera e planetarie.

Il governo keniano è ora nelle fasi finali della progettazione della diga di Mwache.

"Grazie agli sforzi del Programma congiunto per rendere la ricerca climatica all'avanguardia disponibile per l'uso a livello globale, i risultati di questo studio hanno informato il processo di progettazione e pianificazione generale in corso, " dice Strzepek. "È una perfetta illustrazione della missione del Global MIT:'Of the World. Nel mondo. Per il mondo.'"

Individuando le opportunità per applicare in modo affidabile approcci flessibili piuttosto che statici alla progettazione delle infrastrutture idriche, il nuovo quadro di pianificazione potrebbe liberare miliardi di dollari di risparmi in investimenti per l'adattamento climatico, risparmi che potrebbero essere trasferiti per fornire soluzioni di infrastrutture idriche a molte più comunità con risorse limitate che affrontano un rischio climatico sostanziale.

Incorporare l'apprendimento nel processo decisionale di grandi infrastrutture

Lo studio potrebbe essere il primo ad affrontare una limitazione nell'attuale pianificazione delle infrastrutture idriche, che tradizionalmente presuppone che le stime odierne di incertezza sui cambiamenti climatici persistano durante l'intera tempistica di pianificazione, uno che in genere abbraccia più decenni. In molti casi questa ipotesi provoca flessibilità, opzioni di pianificazione adattiva per apparire meno convenienti rispetto agli approcci statici. Stimando in anticipo quanto i pianificatori possono aspettarsi di conoscere i cambiamenti climatici in futuro, il nuovo quadro può consentire ai responsabili delle decisioni di valutare se è probabile che gli approcci adattivi siano affidabili e convenienti.

"I modelli climatici possono fornirci un'utile gamma di potenziali traiettorie del sistema climatico, " dice Lickley. "C'è una notevole incertezza in termini di grandezza e tempi di questi cambiamenti nei prossimi 50-100 anni. In questo lavoro mostriamo come incorporare l'apprendimento in queste grandi decisioni infrastrutturali man mano che acquisiamo nuove conoscenze sulla traiettoria climatica nei prossimi decenni".

Utilizzando questo strumento di pianificazione, un urbanista potrebbe determinare se ha senso scegliere un approccio progettuale statico o flessibile per un sistema di infrastrutture idriche proposto basato sulle attuali proiezioni della temperatura massima e del cambiamento delle precipitazioni durante la vita del sistema, insieme alle informazioni che alla fine arriveranno da future osservazioni sulla temperatura e sul cambiamento delle precipitazioni. Nello studio, i ricercatori hanno eseguito questa analisi per la proposta diga di Mombasa nell'ambito di migliaia di future simulazioni climatiche regionali che coprono un'ampia gamma di potenziali tendenze di temperatura e precipitazioni.

"Per esempio, se hai iniziato su una traiettoria ad alta temperatura e tra 40 anni rimani su quella traiettoria, sapresti che nessuna delle opzioni di progettazione a bassa temperatura è più fattibile, "dice Fletcher. "A quel punto avresti superato una certa quantità di riscaldamento, e potrebbe quindi escludere l'opzione di pianificazione a bassa temperatura, e sfruttare un approccio adattivo per aumentare la capacità."

Lo sviluppo futuro del quadro di pianificazione può comprendere l'analisi del potenziale per conoscere altre fonti di incertezza, come la crescita della domanda di risorse idriche, durante la vita di un progetto di infrastrutture idriche.