Aerial river management for future water in the context of land use change in Amazonia
Creators: name: Weng, Wei
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2020
Subjects: subject: Feuchtigkeitsrecycling
subject: naturbasierte Lösungsansätze
subject: Wasserknappheit
subject: Telekopplung
subject: Übergangspfade
subject: moisture recycling
subject: nature-based solutions
subject: water scarcity
subject: telecoupling
subject: transition pathways
subject: 900 Geschichte und Geografie
subject: RW 60429
subject: RW 60672

description: Diese Arbeit beschäftigt sich mit Aerial Rivers („luftgetragenen Flüssen“), den bevorzugten Wegen des Flusses von Feuchte in der Atmosphäre. Ziel ist es, die Voraussetzung für deren Integration in aktuelle Paradigmen der Wasserwirtschaft zu schaffen. Im Mittelpunkt der Arbeit stehen Amazonien und die angrenzenden Gebiete, also Regionen der Erde, in denen sich derzeit der Landnutzungswandel mit am schnellsten vollzieht. Aus theoretischer Sicht wird das Wissen über die Verbindung zwischen Aerial Rivers und Oberflächenflüssen erweitert. Mit Hilfe eines Algorithmus zur Verfolgung des atmosphärischen Feuchtigkeitstransports werden die Auswirkungen von entferntem Landnutzungswandel in Windrichtung auf die Niederschlagsmenge einer Zielregion quantifiziert. Die räumliche Heterogenität des Einflusses der gesamten Quellevapotranspirationsfläche (precipitationsehed) auf die/den empfangene/n Niederschlagsmenge/Oberflächenabfluss der Zielregion wird untersucht und führt zur Identifizierung der „Most Influential Precipitationshed“ (MIP), der für Managementzwecke relevantesten Teilfläche. Ein Aerial River-Managementbeispiel für Santa Cruz (Bolivien) zeigt, dass die strategische Wiederaufforstung im MIP sowohl die Niederschlagsmenge als auch den empfangenen Oberflächenabfluss erhöht und 22%-59% des zukünftigen Wasserbedarfszuwachses einer schnell wachsenden Stadt decken kann. Weiterhin werden sozio-technische Regime entlang von Aerial Rivers, die zu Extremereignissen wie Megadürren beitragen können, mit Hilfe der sozialwissenschaftlichen Methode der Multi-Level-Perspektive (MLP) untersucht. Ursachen wie Bodenpolitik und Marktinterventionen in Brasilien und Bolivien steuern weit entfernte kolumbianische Energieregime und deren Wandel. Aerial Rivers sind also zentral für zukünftiges Gewässermangement einschließlich Wasserkraft; ihr Management erfordert jedoch eine ganzheitliche Betrachtung der gesellschaftlichen Schnittstellen über administrative Grenzen und Sektoren hinweg.
description: Aerial rivers are the preferential pathways of moisture flows in the atmosphere. They connect the atmosphere, the water system, and the land system. This thesis aims to provide knowledge for integration of aerial rivers into management of these systems. It focuses on Amazonia and adjacent areas, which collectively experience some of the most rapid land use change on the planet. This thesis further develops three key aspects (theoretical, technical, and societal) of knowledge concerning aerial rivers. From a theoretical aspect, it advances the knowledge of connection between aerial rivers and surface rivers. Using a moisture tracking algorithm, the impact from upwind land use change via aerial rivers on target regions’ runoff reception is quantified. Spatial heterogeneity in the influence of the precipitationshed on runoff reception of the target region is found, implying a need to determine the most influential precipitationshed (MIP) for management purposes. From a technical aspect, the work demonstrates an aerial river management example for a rapidly growing city. It is shown that strategic reforestation in the MIP can increase both rainfall and runoff reception and secure 22%-59% of a rapidly growing city’s future water needs. Finally, the work explores the societal aspect of aerial river management. Socio-technical regimes along aerial rivers contributing to extreme events of mega-drought were traced through the social scientific method of multi-level perspective. It reveals that the source regimes such as land policy and market interventions in Brazil and Bolivia govern remote Colombian energy regimes and their transitions through aerial rivers. These findings show that aerial rivers are relevant and viable options for the development of future water resources - including hydropower - but their management will require a holistic consideration of the various societal interfaces as they cross jurisdictional boundaries and sectors.