Sumber daya air
Diperkirakan 69% penggunaan air di seluruh dunia untuk irigasi. Di beberapa wilayah irigasi dilakukan terhadap semua tanaman pertanian, sedangkan di wilayah lainnya irigasi hanya dilakukan untuk tanaman pertanian yang menguntungkan, atau untuk meningkatkan hasil. Berbagai metode irigasi melibatkan perhitungan antara hasil pertanian, konsumsi air, biaya produksi, penggunaan
peralatan dan bangunan. Metode irigasi seperti irigasi beralur ("furrow") dan sprinkler umumnya tidak terlalu mahal namun kurang efisien karena banyak air yang mengalami evaporasi, mengalir atau terserap ke area di bawah atau di luar wilayah akar. Metode irigasi lainnya seperti irigasi tetes, irigasi banjir, dan irigasi sistem sprinkler dimana sprinkler dioperasikan dekat dengan
tanah, dikatakan lebih efisien dan meminimalisasikan aliran air dan penguapan meski lebih mahal. Setiap sistem yang tidak diatur dengan benar dapat menyia-nyiakan sumber daya air, sedangkan setiap metode memiliki potensi untuk efisiensi yang lebih tinggi pada kondisi tertentu di bawah pengaturan waktu dan manajemen yang tepat.
Saat populasi dunia meningkat, dan permintaan terhadap bahan pangan juga meningkat dengan suplai air yang tetap, terdapat dorongan untuk mempelajari bagaimana memproduksi bahan pangan dengan sedikit air, melalui peningkatan metode dan teknologi irigasi, manajemen air pertanian, tipe tanaman pertanian, dan pemantauan air.
Diperkirakan bahwa 15% air di seluruh dunia dipergunakan untuk industri. Banyak pengguna industri yang menggunakan air, termasuk pembangkit listrik yang menggunakan air untuk pendingin atau sumber energi, pemurnian bahan tambang dan minyak bumi yang menggunakan air untuk proses kimia, hingga industri manufaktur yang menggunakan air sebagai pelarut. Porsi penggunaan air untuk industri bervariasi di setiap negara, namun selalu lebih rendah dibandingkan penggunaan untuk pertanian.
Air juga digunakan untuk membangkitkan energi. Pembangkit listrik tenaga air mendapatkan listrik dari air yang menggerakkan turbin air yang dihubungkan dengan generator. Pembangkit listrik tenaga air adalah pembangkit listrik yang rendah biaya produksi, tidak menghasilkan polusi, dan dapat diperbarui. Energi ini pada dasarnya disuplai oleh matahari; matahari menguapkan air di permukaan, yang lalu mengalami pengembunan
di udara, turun sebagai hujan, dan air hujan mensuplai air bagi sungai yang mengaliri pembangkit listrik tenaga air. Bendungan Three Gorges merupakan bendungan pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia.
Penggunaan industrial lainnya adalah turbin uap dan penukar panas, juga sebagai pelarut bahan kimia. Keluarnya air dari industri tanpa dilakukan pengolahan terlbih dahulu dapat disebut sebagai polusi. Polusi meliputi pelepasan larutan kimia (polusi kimia) atau pelepasan air sisa penukaran panas (polusi termal). Industri membutuhkan air murni untuk berbagai aplikasi dan menggunakan berbagai tehnik pemurnian untuk suplai air maupun limbahnya.
Diperkirakan 15% penggunaan air di seluruh dunia adalah di rumah tangga. Hal ini meliputi air minum, mandi, memasak, sanitasi, dan berkebun. Kebutuhan minimum air yang dibutuhkan dalam rumah tangga menurut Peter Gleick adalah sekitar 50 liter per individu per hari, belum termasuk kebutuhan berkebun. Air minum haruslah air yang berkualitas tinggi sehingga dapat langsung dikonsumsi
tanpa risiko bahaya. Di sebagian besar negara-negara berkembang, air yang disuplai untuk rumah tangga dan industri adalah air minum standar meski dalam proporsi yang sangat kecil digunakan untuk dikonsumsi langsung atau pengolahan makanan.
Penggunaan air untuk rekreasi sangatlah kecil, namun terus berkembang. Air yang digunakan untuk rekreasi biasanya merupakan air yang ditampung dalam bentuk reservoir, dan jika air yang ditampung melebihi jumlah yang biasa ditampung dalam reservoir tersebut, maka kelebihannya dikatakan digunakan untuk kebutuhan rekreasional. Pelepasan sejumlah air dari reservoir untuk kebutuhan arung jeram atau
kegiatan sejenis juga disebut sebagai kebutuhan rekreasional. Hal lainnya misalnya air yang ditampung dalam reservoir buatan (misalnya kolam renang).
Penggunaan rekreasional umumnya non-konsumtif, karena air yang dilepaskan dapat digunakan kembali. Pengecualian terdapat pada penggunaan air di lapangan golf, yang umumnya sering menggunakan air dalam jumlah berlebihan terutama di daerah kering. Namun masih belum jelas apakah penggunaan ini dikategorikan sebagai penggunaan rekreasional atau irigasi, namun tetap memberikan efek yang cukup besar bagi sumber daya air setempat.
Sebagai tambahan, penggunaan rekreasional mungkin akan mengurangi ketersediaan air bagi kebutuhan lainnya di suatu tempat pada suatu waktu tertentu.
Penggunaan bagi lingkungan dan ekologi secara eksplisit juga sangat kecil namun terus berkembang. Penggunaan air untuk lingkungan dan ekologi meliputi lahan basah buatan, danau buatan yang ditujukan untuk habitat alam liar, konservasi satwa ikan, dan pelepasan air dari reservoir untuk membantu ikan bertelur.
Seperti penggunaan untuk rekreasi, penggunaan untuk lingkungan dan ekologi juga termasuk penggunaan non konsumtif, namun juga mengurangi ketersediaan air untuk kebutuhan lainnya di suatu tempat pada suatu waktu tertentu.
Konsep stres air dan krisis air sesungguhnya sangatlah sederhana. Menurut World Business Council for Sustainable Development, hal ini adalah situasi dimana tidak cukup air untuk semua kebutuhan, baik itu untuk pertanian, industri, atau yang lainnya. Mendefinisikan masalah ini dalam bentuk per kapita lebih rumit, namun mendatangkan asumsi yang lebih baik untuk penggunaan air dan penghematannya. Namun
telah diperkirakan bahwa ketika ketersediaan air yang dapat diperbarui di bawah 1700 meter kubik per kapita per tahun, maka negara tersebut akan mengalami stres air secara periodik, di bawah 1000 maka kelangkaan air akan terjadi dan merintangi pertumbuhan ekonomi dan kesehatan manusia.
Pada tahun 2000, dunia berpopulasi 6.2 miliar. PBB memperkirakan bahwa pada tahun 2050, dunia akan mendapatkan tambahan penduduk sekitar 3.5 miliar dengan pertumbuhan terbesar ada di negara-negara berkembang yang telah mengalami stres air. Hal itu akan menyebabkan peningkatan permintaan air kecuali negara melakukan konservasi air dan mendaur ulang sumber daya yang vital ini.
Tingkat kesejahteraan terus meningkat terutama di negara dengan dua populasi terbanyak di dunia, yaitu Cina dan India. Namun, peningkatan kesejahteraan ini berarti juga peningkatan penggunaan air: air bersih untuk kebutuhan dasar dan sanitasi, berkebun dan membersihkan kendaraan, kolam renang pribadi, dan sebagainya.
Aktivitas bisnis berkisar dari industri hingga jasa seperti pariwisata dan hiburan terus berkembang dengan cepat. Ekspansi ini membutuhkan peningkatan pelayanan terhadap kebutuhan air seperti suplai dan sanitasi, yang memicu tekanan terhadap sumber daya air dan ekosistem alam.
Perubahan iklim dapat memberikan efek yang signifikan terhadap sumber daya air di seluruh dunia karena hubungan yang erat antara iklim dan daur hidrologi. Peningkatan temperatur akan meningkatkan penguapan dan memicu peningkatan presipitasi. Secara keseluruhan akan terjadi peningkatan suplai air tawar dunia. Banjir dan kekeringan akan terjadi lebih sering di beberapa wilayah dalam waktu
yang berbeda-beda, akan terjadi perubahan yang drastis pada hujan salju dan proses pelelehan salju di pegunungan akan meningkat. Temperatur yang meningkat juga akan memengaruhi kualitas air, namun belum dipahami dengan baik. Dampak yang paling mungkin adalah eutrofikasi, yaitu peningkatan populasi tumbuhan air (alga, eceng gondok, dll) secara cepat. Perubahan iklim juga akan meningkatkan permintaan suplai air untuk irigasi, dan mungkin air untuk kolam renang.