On climate change, hydrological extremes and water security in a globalized world

Abstract

There is growing empirical evidence that the length of the return periods of extreme hydrological events, such as floods and droughts, is decreasing, i.e. the frequency, or the probability of extreme events, is increasing yielding more frequent disasters at both ends of the hydrological spectrum. Furthermore, it is observed that the 100-year flood occurs nowadays every 20 years or so in many parts of the world. Together with the ever-increasing world population these drivers cause a decreased water security. Also, the question of what caused the change in the hydrological cycle that seems to accelerate or intensify is being asked? Some argue that it is basically due to the large planetary cycles, such as the Milanković-Bacsák cycle, while others attribute it to the increasing green house concentration ever since the industrial revolution. However, the acceleration of the hydrological cycle has been observed quite recently at a decadal time scale, which is by orders of magnitude much smaller when compared to geological time scales of the MB-cycle. The hypothesis that is being tested, and has already yielded quite important affirmative answers, is that the intensification of the hydrological cycle is due to anthropogenic changes observable since the industrial revolution. On the one hand, new design methodologies and standards are needed to properly take into account the non-sta-tionarity of hydrological processes as the current design methodologies, such as the concept of T-year design floods, developed under the hypothesis of stationary hydrological processes, is not valid anymore. On the other hand, these global drivers might lead to some serious reductions in water security if not to water conflicts. Both mitigation and adaptation measures are equally needed. It is argued that the re-examination of some of the structural measures, such as the need for more water storage, is necessary at all scales.

A cikk a vízbiztonság szempontjából áttekinti a vízgazdálkodás jelenlegi főbb globális kihívásait és a lehetséges meg- oldások körvonalait, ideértve az ENSZ Fenntartható Fejlesztési Céljait (SDG). A globális népességdinamikai előre-jelzések és a várható klímaváltozás tükrében a jelenlegi vízgazdálkodási gyakorlat nem tartható fenn a XXI. században, ami a vízbiztonság csökkenését, illetve súlyos konfliktusok kialakulását eredményezheti. Ezért paradigmaváltás szükséges. A víz a XXI. század egyik legnagyobb, ha nem a legnagyobb kihívása lesz. A XX. századi népességrobbanás következtében – amikor is egy évszázad alatt a Föld népessége 2 milliárdról 6 milliárdra háromszorozódott, miközben a vízkivételek globálisan meghatszorozódtak – az egy főre jutó éves vízkészlet 1975 óta drámain lecsökkent: 12 000 m3/fő/évről a mostani 5000 m3/fő/év vízmennyiségre. A vízkészletek csökkenésére azonban nem lehet olyan lineáris előrejelzést adni, mely szerint a következő 35 éven belül az emberiség „kifut” vízkészletéből, hiszen a hidrológiai ciklus állandóan megújítja a vízkészleteket, ám kétségtelen, hogy további csökkenés várható. Ma a Föld édesvízkészlete épp annyi, mint a holocén klímaoptimum idején volt. Ugyanakkor a felhasználók száma háromszoros exponencialitással növekedett, bár már felismerhetően egy logisztikai görbe felé tart, és a száz év múlva várható 12 milliárdos népesség eléri azt az aszimptotát, ami a fenntarthatóság határa. Azt meghaladva (humán és ökológiai) rendszereink irreverzibilis állapotba kerülnek, és gyorsuló sebességgel az összeesés felé tartanak. A vízkészletek egy főre jutó csökkenése elsősorban a fejlődő országokban jelentősen növelheti a vízkészletekkel kapcsolatos konfliktus- potenciált, mivel a klímaváltozás primer módon a víz által manifesztálódik. A szélsőségek előfordulási valószínűsége várhatóan tovább növekszik, azaz több árvíz várható, ám ugyanakkor az aszályosság mértéke térben és időben is növekedni fog. A távérzékelés és a számítási korlátok voltaképpeni megszűnése azonban új lehetőségeket nyitott a numerikus hidrológiai modellezésben a lokálistól a globális szintig a Big Data algoritmusok, a mesterséges intelligencia és a blokklánc-technológiák alkalmazásával. A digitális technológiák teljesen új lehetőségeket teremtenek. Globális változás és adaptáció szükséges a vízgazdálkodás minden szintjén, az integrált vízgazdálkodástól kezdve az intézményes felépítésen át az oktatásig és kutatásig. A megállapítás egyaránt érvényes a fejlődő és az iparosodott országokra. Különösen érvényes ez Magyarországot illetően, ahol az elmúlt évtizedek a dezintegrált vízgazdálkodási intézmények sajnálatos példáját mutatták.