Een recent voltooid onderzoeksproject onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Wyoming maakte nieuwe sociaal-economische analyses mogelijk om te achterhalen of ecologische infrastructuurinvesteringen in verschillende scenario's haalbaar zijn om de betrouwbaarheid van het Panamakanaal te verbeteren.

Fred Ogden, een professor in UW's Department of Civil and Architectural Engineering en de Haub School of Environment and Natural Resources, was de hoofdonderzoeker van het onderzoek. Hij is momenteel een visiting senior scientist en academic-in-residence bij het Office of Water Prediction van het U.S. National Water Centre in Tuscaloosa, ala.

"Onze studie creëerde een groot team met hydrologen, botanici, bos ecologen, bodem wetenschappers, geochemici, geofysici, civiele ingenieurs, sociale wetenschappers en economen - allemaal met als doel ons begrip te verbeteren van hoe mensen beslissingen nemen over landbeheer die tropische stroomgebieden beïnvloeden, " zegt Ogden. "In het bijzonder, we hebben ons gericht op wenselijke resultaten van verhoogde stroomstroom tijdens langdurige droge perioden en verminderde erosie. Dit document vertegenwoordigt een samenvatting van de resultaten van onze uitgebreide studie om beslissingen over landbeheer te informeren en te verbeteren, wat hydrologische voordelen biedt in de tropen."

Ogden heeft bijgedragen aan het papier, getiteld "Beoordeling van investeringen in ecologische infrastructuur, " dat werd gepubliceerd op 7 januari in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ). Het tijdschrift is een van 's werelds meest prestigieuze multidisciplinaire wetenschappelijke tijdschriften, met een dekking die de biologische, fysische en sociale wetenschappen.

Het project maakte gebruik van de bestaande onderzoeksinfrastructuur van het Agua Salud-project van het Smithsonian Tropical Research Institute, die een experimentele setting bood voor het testen van hypothesen met betrekking tot de effecten van landbedekking en landgebruik op de hydrologische respons in het stroomgebied dat zorgt voor alle rivierstroming die het Panamakanaal aandrijft. Overzeese handel tussen de Verenigde Staten en andere landen vertegenwoordigt het dominante gebruik van het Panamakanaal.

"Tropische stroomgebieden over de hele wereld staan ​​onder druk omdat kleine stroomgebieden normaal gesproken grote hoeveelheden water leveren aan grote populaties en het risico lopen op droogte of andere klimaatstress, " zegt Ogden. "Het stroomgebied van het Panamakanaal is erg belangrijk voor de Amerikaanse handel en is een van de weinige plaatsen in de tropen die zowel een langdurig hydrologisch record heeft als en een actief systeem van op grondbeheer gebaseerde besluitvorming waarbij landeigenaren en partijen betrokken zijn die geïnteresseerd zijn in het maximaliseren van hydrologische voordelen."

Dit nieuwe artikel synthetiseert de resultaten van een groot meerjarig, meerdere instellingen, multidisciplinair project. Het bereikte niveau van synthese om conclusies te trekken zou onmogelijk zijn geweest zonder de significante bijdragen van elke persoon die bij het onderzoek betrokken was, zegt Ogden.

Andere bijdragen aan het artikel waren afkomstig van de Universiteit van Alberta, Yale universiteit, Universiteit van Saskatchewan, het watermissiegebied van de U.S. Geological Survey in Boulder, kleur; en het Smithsonian Tropical Research Institute. Jason Regine, een UW Ph.D. student uit Kansas City, Mo., hielp bij het verzamelen en analyseren van hydrologische gegevens.

Cijfers kraken

Het onderzoeksproject heeft zijn doelen bereikt om het hydrologisch begrip in de steile vochtige tropen te vergroten; factoren begrijpen die van invloed zijn op beslissingen van landeigenaren met betrekking tot betaalde landbeheerplannen; en deze bevindingen combineren tot een geïntegreerde beoordeling van het potentieel van langetermijnbetalingen voor hydrologische ecosysteemdiensten in het stroomgebied van het Panamakanaal.

De economische analyse, gebaseerd op jarenlang intensief hydrologisch en gedragsonderzoek, werd geleid door onderzoekers van Yale, de Universiteit van Alberta, Canada, en de Universiteit van Saskatchewan, Canada.

"Ik denk dat onze resultaten de locatie ondersteunen waar de Panama Canal Authority heeft gewerkt, dus het geeft een aantal solide hydrologisch-economische analyses aan die beslissing, " zegt Eli Fenichel, universitair hoofddocent bio-economie en ecosysteembeheer aan Yale, en de corresponderende auteur van het artikel. "Het geeft ook een idee van hoe ver de Panama Canal Authority kan gaan met ecologische infrastructuur. We bieden een paar verschillende opties die afhangen van wat hun doelen precies zijn en waarschijnlijk enkele niet-economische uitdagingen waarmee ze te maken kunnen krijgen. We laten zien dat de Panama Canal Authority staat voor echte uitdagingen om in het droge seizoen meer water in het kanaal te krijgen."

Volgens het blad, de Panama Canal Authority zou contracten kunnen aanbieden aan particuliere boeren om het landgebruik te veranderen om de waterstroom in het droge seizoen te vergroten en sedimentatie te verminderen. Fysieke en sociale beperkingen beperken het marktaanbod en de schaalbaarheid. vertragingen, vanaf het moment dat betalingen aan landeigenaren moeten worden gedaan tot het moment waarop de diensten worden gerealiseerd, optreden vanwege vertragingen in ecologische verandering die de haalbaarheid van het programma belemmeren.

Haalbare ecologische investeringen zijn afhankelijk van de waarde en de vraag naar de diensten die de ecologische infrastructuur levert; het vermogen om een ​​ecosysteem te veranderen om een ​​hoger serviceniveau te produceren; en het vermogen, right and willingness for an entity to make changes to an ecosystem.

In many instances, the beneficiaries of ecosystem services lack the ability to implement changes to supply, necessitating a voluntary contracting system that enables payments from water user to water supplier.

These systems are called "payments for ecosystem services" or PES. This is a system of agreed-to monetary or in-kind payments made to land holders, who agree to manage their land in an agreed-upon way, such that the land provides benefits to the person making the payment for some kind of service provided by the landscape. This service could include reduced nutrient, sediment or contaminant runoff; more river flow during droughts or nonrainy periods; and habitat for wildlife.

Vic Adamowicz, one of the paper's co-authors and a professor in the Department of Resource Economics and Environmental Sociology at the University of Alberta, says his role was to help design and implement the survey of landowners in the Panama Canal Watershed.

The study collected a variety of information on landowners, including demographics, land area and farming systems. Echter, he adds the most important element was the determination of landowners' willingness to accept payments in exchange for changing their land use and providing hydrological benefits.

This identified the cost for these people to provide hydrological services. The survey design provided cost information for different land-use changes for land that is currently pasture, but could be changed into a silvopastoral (wood pasture) regime or used to grow coffee or timber. The survey also included a number of ways to ensure the responses were valid and realistic.

"We feel this helps the Panama Canal Authority in assessing the costs of payments for ecosystem services programs and the benefits, in terms of transit revenue, of PES programs, " Adamowicz says. "This is a challenging natural and social science issue that requires understanding of the natural and social systems, and how they interact. We also have described the importance of targeting spatially and landowner preferences for technical assistance and insurance."

Fenichel says that the team figured out what a centimeter of water in Gatun Lake was worth to the Panama Canal Authority. Gatun Lake is a large artificial lake located to the south of Colon, Panama. It forms a major part of the Panama Canal, carrying ships for 33 kilometers of their trip across the Isthmus of Panama.

In a market where supply equals demand—known as a market clearing equilibrium—a quantity-price pair is experienced. Fenichel used the analogy of a bakery making cookies at a certain price to explain this concept.

Bijvoorbeeld, if a bakery charges $5 per cookie, it might sell 10. However, if the bakery charges $4 per cookie, it might sell a dozen. Putting these price-quantity pairs together creates the demand curve. Anderzijds, it might cost the bakery $3 to make the 10th cookie, but $4 to make the 12th cookie. This is the supply curve.

The bakery would certainly choose to make the 10th cookie because it would net $2 on that cookie, Fenichel says. The bakery likely would continue making up to the 12th cookie because it breaks even on that cookie and makes money on every cookie made before that.

"In our analysis, we find a constant amount that the Panama Canal Authority would be willing to pay for a centimeter of water in Gutan Lake but that every centimeter costs more in contracted land-use change, " Fenichel explains. "We order the hectares that could be contracted to make a supply curve. The market clearing equilibrium is the quantity of land that the Panama Canal Authority would contract with at the price that is exactly equal to the willingness to pay for the additional water that adding a hectare provides."

"As a synthesis paper, it builds on our hydrology research results and uses them to place values on different land management decisions, " Ogden says.