Nieuwe kaartmethoden ontwikkeld door onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy kunnen stadsplanners helpen om de milieueffecten van de water- en energiebehoefte van steden op de omliggende beekecologieën te minimaliseren.

In een analyse gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences , een door ORNL geleid team gebruikte geospatiale modellering met hoge resolutie om de effecten van land te kwantificeren, energie, en waterinfrastructuur op de rivieren en beken van het land.

Met behulp van stroomstroomgegevens van de U.S. Geological Survey, de onderzoekers brachten veranderingen in natuurlijke hydrologie in kaart om te beoordelen hoe infrastructuurontwikkeling en concurrentie over watervoorraden het milieu op nationale schaal beïnvloeden. Hun datagestuurde aanpak werpt licht op de mate waarin watervoorraden en aquatische soorten worden beïnvloed door stedelijke infrastructuur en kan steden helpen hun belasting van regionale ecosystemen te verminderen.

De resultaten geven aan dat stedelijke landtransformatie en elektriciteitsproductie samen zeven procent van de Amerikaanse stromen beïnvloeden, die habitats beïnvloeden voor meer dan 60 procent van alle Noord-Amerikaanse zoetwatervissen, mossel, en rivierkreeftsoorten.

"Als je bedenkt dat de meeste van deze stromen grote rivieren en hun belangrijkste zijrivieren met overvloedige soorten omvatten, de gevolgen voor het milieu zijn enorm, " zei hoofdauteur Ryan McManamay, een aquatisch ecoloog bij ORNL's Environmental Sciences Division en Urban Dynamics Institute. De studie berekende effecten op 1, 223 vissen, mossel, en rivierkreeftsoorten. Minstens 260 hiervan zijn al lokaal uitgestorven, met veel van de resterende geclassificeerd als bedreigd.

Aanvullend, de onderzoekers hebben casestudies uitgevoerd in vijf Amerikaanse steden, Atlanta; Knoxville, Tennessee; Feniks en Tucson, Arizona; en Las Vegas door regiospecifieke modellen te creëren om geografische variabelen te karakteriseren en de land-energie-watervoetafdrukken van de steden te isoleren van het omringende landschap.

"Steden hebben overlappende effecten op het milieu, en we willen begrijpen hoeveel energie een enkele stad verbruikt of hoe haar landbedekking en elektriciteitsproductie bijdragen aan het algemene beeld, ' zei McManamay.

In de vijf steden stedelijke landtransformaties hadden een negatieve invloed op meer stroomlengte in het algemeen dan enige andere overwogen factor, inclusief elektriciteitsproductie. De introductie van wegen, gebouwen, en andere ondoordringbare oppervlakken verandert de natuurlijke waterkringloop, verdringt de watervoorziening voor stroomafwaartse gemeenschappen en kan het verlies van rijke en diverse aquatische soorten bedreigen.

"Stedelijke landtransformatie en elektriciteitsproductie zijn belangrijke kwesties voor steden omdat hun impact zal toenemen naarmate steden hun infrastructuur blijven ontwikkelen, " zei ORNL-co-auteur en directeur van het Urban Dynamics Institute Budhendra Bhaduri.

Uit de analyse bleek dat de impact op het ecosysteem niet recht evenredig was met de populatieomvang, wat aangeeft dat grotere steden niet noodzakelijkerwijs een grotere impact hebben op het waterleven. De auteurs benadrukken het belang van samenwerking tussen steden om lokaal beleid te ontwikkelen en hun invloed op regionale ecosystemen beter te beheersen, omdat veel land, energie, en waterinfrastructuren worden gecontroleerd door lokale overheden en nutsbedrijven.

"Zowel de bron als de oplossing voor wereldwijde milieu-uitdagingen kan in de handen van steden liggen. Helaas, de veranderingen die we bespreken zijn zeer transformatief, niet goedkoop, "Zei McManamay. "Ons doel hier is om steden een manier te geven om naar het grote geheel te kijken, bij wijze van spreken, en om statistieken te genereren die hen zullen helpen om naar een milieuvriendelijker beleid te evolueren terwijl ze zich blijven ontwikkelen."