Modeling the Interactions between Hydrological Extremes, Water Management and Society | Modellering av Sambandet mellan Hydrologiska Extremer, Vattenförvaltning och Samhälle

Throughout history there has been a close relationship between hydrological and social processes. Most of early civilizations around the world developed thanks to the accessibility to rivers and their water resources. However, traditional hydrological approaches have not been able to capture this observed interaction and have ignored for too long the human-driven impacts in the hydrological system and how they, in turn, shape the hydrological conditions that have been commonly observed. The present research develops a new conceptual model with the intention to capture the two-way interactions between societies and their responses under extreme hydrological events, both floods and droughts. This conceptualization accounts for the observations that societies accumulate memory (increase the level of awareness) after an extreme events. Based on the accumulation of societal memory, the human system (societies) takes decisions about water management, thus impacting the hydrological system (rivers). When no extreme hydrological events are registered, societal memory decays at a certain rate and then new decisions are taken over the water management of the hydrological system. Inspired by the extreme droughts and floods events observed in the three last decades in the catchment of the Brisbane River in Australia, the aforementioned conceptualization is applied. Results indicated that the simple proposed conceptual model is able to capture the interactions between the human and the hydrological system. Additionally, the model exposes that societal memory is the driver of the human system and is the main reason for societies to create impacts on the natural conditions of the catchment. At the same time, this conceptualization demonstrated that water management decisions based on the accumulation of societal memory can actually create an exacerbation of the potential damages associated to extreme hydrological events. Finally, the development of this new approach points out the strong necessity to acquire further insights to improve the understanding of the interplay between hydrological and social processes.

Genom historien har det funnits en nära relation mellan hydrologiska och sociala processer. De flesta tidiga civilisationer runt om i världen utvecklades tack vare tillgången till floder och deras vattenresurser. Traditionella hydrologiska metoder har emellertid inte lyckats fånga denna observerade interaktion och har alltför länge ignorerat de mänskligt drivna effekterna i det hydrologiska systemet och hur de i sin tur formar de hydrologiska förhållandena som ofta observerats. Denna forskning har utvecklat en ny konceptuell modell med avsikt att fånga tvåvägsinteraktionen mellan samhällen och deras respons under extrema hydrologiska händelser, både översvämningar och torka. Denna konceptualisering baseras på observationen att samhällen ackumulerar minne (ökar medvetenheten) efter en extrem händelse. Baserat på ansamling av samhällets minne fattar det mänskliga systemet (samhällen) beslut över vattenhushållning, vilket påverkar det hydrologiska systemet (floder). När inga extrema hydrologiska händelser registreras, avklingar samhällsminnet med en viss hastighet och sedan fattas nya beslut om vattenhushållningen i det hydrologiska systemet. Den konceptuella modellen har tillämpats på Brisbaneflodens avrinningsområde, i Australien, med anledning av den extrema torka och stora översvämningar som observerats under de tre senaste decennierna. Resultaten tyder på att den enkla föreslagna konceptuella modellen kan fånga samspelet mellan människa och hydrologiska system. Dessutom visar den att ett samhälles minne är drivkraften för det mänskliga systemet och är den främsta orsaken till att samhällen gör inverkan på de naturliga förhållandena i avrinningsområdet. Samtidigt visar konceptualiseringen att denna typ av vattenförvaltning, som baseras på samhällsminnet, faktiskt kan förstärka de potentiella skador som kan uppkomma i samband med extrema hydrologiska händelser. Slutligen framhåller utvecklingen av denna nya metod det stora behov som finns för att förbättra förståelsen av samspelet mellan de hydrologiska och sociala processerna.