Demography. Base demographic data o

Demography. Base demographic data on cities were taken from GRUMP (4, 31). GRUMP urban extents are spatially defined primarily on the basis of satellite imagery of night-time lights. The extents are then linked with information from censuses and gazetteers containing population information on hundreds of thousands of urban settlements, including those with quite small populations. The algorithm that defines urban extents, especially for large urban agglomerations, typically gathers contiguous urban and suburban areas into one urban extent. For our study, we evaluated the water availability and population for the entire urban extent as measured by GRUMP; this assumes water sharing among constituent municipalities that may or may not occur in practice.
Demographic projections for the urban areas to the year 2050 were taken from Balk et al. (5). For these cities, a time series of population at the city level was obtained from the United Nations (UN), using all information available; for most countries this means a series from 1970 onward. Panel-data regression models (with an allowance for city-specific features captured statistically through random or fixed effects) were used to estimate the historical drivers of city growth and to forecast city populations to 2050. We examined two sets of control variables in these regressions. The first set, producing what we term the Basic Demographic scenario, is based solely on national-level urban rates of fertility and child mortality, city size, and some correction factors to account for how the implicit spatial boundaries of a city have changed over time (using the UN's definitions of city proper, urban agglomeration, and metropolitan region). We augment these controls to produce the Ecological Factors scenario, adding multiple categorical variables for ecosystem (using definitions from the Millennium Ecosystem Assessment (32) and a low-elevation coastal zone (33). This scenario allows the population of cities in specific biomes (e.g., arid regions) to grow slower or faster to the extent that observed population dynamics have consistently correlated with biome in the past. Note that these demographic projections—which are attached to a spatial reference for 2000—do not include estimates of how urban spatial extents will change by 2050.

Hydrology. The water balance calculations were carried out at 6' (longitude × latitude) spatial resolution using version 6.01 of the Simulated Topological Network (STN30p), a modestly updated version of the dataset presented in Vörösmarty et al. (6). The water balance/transport model applied in the present study (WBMplus) is an updated version of the global water balance model that was developed by Vörösmarty et al. (7, 8) and subsequently modified by Wisser et al. (9, 10). Input data on precipitation and temperature use are fed into the model, as well as a hydrologic network based on a digital elevation model. Evapotranspiration is calculated as a function of local land use, including consumptive water use by agriculture.
We use four scenarios of future hydrology, based on the four scenarios in the Millennium Ecosystem Assessment: Adaptive Management; Global Orchestration; Order from Strength; and Technogarden. More detail on the assumptions behind these four scenarios can be found in the volume of the Millennium Ecosystem Assessment on their scenarios (11). Importantly, each scenario represents a spatially explicit model of economic development, greenhouse gas (GHG) emissions, and land-use change, including agricultural expansion. For each of the four scenario's GHG emissions timeline, a climate model was used to simulate the climate in 2050. Changes in precipitation or temperature then impact the modeled hydrologic cycle. The variation in hydrology among our four scenarios is thus due to variation in the extent of land-use change and GHG emissions.

We have chosen to use the Millennium Ecosystem Assessment scenarios because of the spatially explicit and logically consistent forecasts of land-use change and GHG emissions embedded with them. However, the most recent GHG forecasts of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) have changed somewhat. To give readers a sense of the assumptions underlying our scenarios, our four scenarios emissions pathways are shown next to the current IPCC scenarios (Fig. S2).

Analysis. Using river network topology, we calculated the available water for each urban extent. Cities on small islands (e.g., Comoros Islands) that were not modeled in our hydrologic network are excluded from the analysis. Available water included local runoff generated within the city extent and water flowing into the city. In one sense, this is a very optimistic number: all water is assumed available for use, even water than ends up falling on rooftops or city streets. Moreover, we are assuming that water use among cities in the same watershed is nonconsumptive and that water can be reused several times as it flows down the river. Urban water use is generally nonconsumptive in this sense, except that water quality issues may make some water unusable for downstream users without expensive treatment plants. Our treatment of urban water use as nonconsumptive is a different perspective from many water availability indices calculated at a watershed level, whereby dividing watershed available water by watershed population water use is implicitly defined as consumptive.
Various standards have been used for the minimum amount of water for daily needs, depending on what needs are considered in the estimate (14). We define water shortage as

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เฟนฮอว์ ข้อมูลพื้นฐานทางประชากรในเมืองได้มาจาก GRUMP (4, 31) ขอบเขตโดยรวมเมือง GRUMP spatially กำหนดหลักโดยใช้ภาพถ่ายดาวเทียมของไฟยามค่ำคืน จัดสรรแล้วเชื่อมโยงกับข้อมูลจาก censuses และ gazetteers ประกอบด้วยข้อมูลประชากรหลายร้อยหลายพันของการชำระเงินเมือง รวมทั้งผู้ที่ มีประชากรน้อย อัลกอริทึมที่กำหนดเมืองขอบเขตโดยรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ agglomerations เมืองใหญ่ รวบรวมพื้นที่เขตเมือง และชานเมืองที่อยู่ติดกันโดยทั่วไปในขอบเขตเมืองหนึ่ง การศึกษาของเรา เราประเมินพร้อมน้ำและประชากรในขอบเขตเมืองทั้งวัดโดย GRUMP นี้ถือว่าน้ำที่ใช้ร่วมกันระหว่างอำเภอธาตุที่อาจ หรืออาจไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติประมาณการประชากรในพื้นที่เขตเมืองปี 2050 ที่ถ่ายจาก Balk et al. (5) เมืองเหล่านี้ ชุดเวลาของประชากรในระดับเมืองกล่าวจากสหประชาชาติ (UN), ใช้ข้อมูลทั้งหมดที่มี สำหรับประเทศส่วนใหญ่ นี้หมายถึง ชุดจากปี 1970 เป็นต้นไป แบบจำลองถดถอยข้อมูลแผง (มีเบี้ยเลี้ยงสำหรับคุณลักษณะเฉพาะของเมืองที่ได้รับทางสถิติผ่านผลสุ่ม หรือถาวร) ถูกใช้ เพื่อประเมินควบคุมประวัติศาสตร์ของเมืองเติบโต และการคาดการณ์ประชากรเมืองถึง 2050 เราตรวจสอบชุดที่สองของตัวแปรควบคุมใน regressions เหล่านี้ ชุดแรก ผลิตสิ่งที่เราระยะสถานการณ์ประชากรพื้นฐาน ตั้งอยู่แยกจากราคาเมืองแห่งชาติระดับความอุดมสมบูรณ์และเด็กตาย ขนาดห้อง และปัจจัยการแก้ไขบางอย่างให้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงขอบเขตพื้นที่นัยเมืองช่วงเวลา (ใช้ของสหประชาชาตินิยามของเมืองที่เหมาะสม urban agglomeration และปริมณฑล) เราเพิ่มตัวควบคุมเหล่านี้เพื่อสร้างสถานการณ์จำลองระบบนิเวศปัจจัย การเพิ่มตัวแปรที่แน่ชัดหลายในระบบนิเวศ (ใช้ข้อกำหนดจากการประเมินระบบนิเวศมิลเลนเนียม (32) และระดับต่ำชายฝั่งโซน (33) สถานการณ์นี้ทำให้ประชากรของเมืองใน biomes เฉพาะ (เช่น ภูมิภาคแห้งแล้ง) จะเติบโตช้า หรือเร็วกว่าเท่าที่สังเกตพลศาสตร์ประชากรได้อย่างต่อเนื่อง correlated กับชีวนิเวศในอดีต หมายเหตุว่า ประมาณประชากรเหล่านี้ — ที่แนบกับการอ้างอิงพื้นที่ 2000 — รวมประเมินขอบเขตโดยรวมพื้นที่การเมืองจะเปลี่ยนแปลงภายในปี 2050อุทกวิทยา การคำนวณสมดุลน้ำได้ดำเนินการออกที่ 6 (ลองจิจูด×ละติจูด) ปริภูมิละเอียดใช้รุ่น 6.01 จำลอง Topological เครือข่าย (STN30p), ปรับทั้งของชุดข้อมูลที่นำเสนอใน Vörösmarty et al. (6) แบบดุล/ขนส่งน้ำที่ใช้ในการศึกษาปัจจุบัน (WBMplus) เป็นรุ่นปรับปรุงแบบจำลองสมดุลของน้ำส่วนกลางที่ถูกพัฒนาโดย Vörösmarty et al. (7, 8) และต่อมาปรับเปลี่ยนโดย Wisser et al. (9, 10) ข้อมูลป้อนเข้าบนใช้ฝนและอุณหภูมิจะเลี้ยงในรูปแบบ ตลอดจนเครือข่ายอุทกวิทยาแบบจำลองความสูงดิจิตอล Evapotranspiration จะคำนวณเป็นฟังก์ชันของการใช้ที่ดินท้องถิ่น รวมทั้งใช้น้ำ consumptive โดยเกษตรเราใช้สี่สถานการณ์ของอุทกวิทยาในอนาคต ตามสี่สถานการณ์ในการประเมินระบบนิเวศมิลเลนเนียม: การจัดการที่เหมาะสม ข่าวโลก สั่งจากแรง และ Technogarden รายละเอียดเพิ่มเติมบนสมมติฐานที่อยู่เบื้องหลังสถานการณ์สี่เหล่านี้สามารถพบได้ในระดับการประเมินระบบนิเวศมิลเลนเนียมในสถานการณ์ของพวกเขา (11) สำคัญ แต่ละสถานการณ์จำลองแสดงถึงแบบ spatially ชัดเจนพัฒนาเศรษฐกิจ ปล่อยก๊าซเรือนกระจก (GHG) ก๊าซ และใช้ที่ดิน เปลี่ยน รวมถึงการขยายตัวทางการเกษตร สำหรับแต่ละเส้นเวลาการปล่อย GHG ของสถานการณ์สมมติ 4 แบบจำลองสภาพภูมิอากาศถูกใช้ในการจำลองสภาพภูมิอากาศใน 2050 ฝนหรืออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงแล้วส่งผลกระทบรอบ hydrologic สร้างแบบจำลอง ความผันแปรในอุทกวิทยาระหว่างสี่สถานการณ์ของเราจึงได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและการปล่อย GHGเราเลือกที่จะใช้สถานการณ์ประเมินระบบนิเวศมิลเลนเนียมเนื่องจากคาดการณ์ spatially ชัดเจน และสอดคล้องกันทางตรรกะของการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและการปล่อยก๊าซ GHG ที่ฝังตัวอยู่กับพวกเขา อย่างไรก็ตาม การคาดการณ์ปริมาณล่าสุดแผงว่าด้วยในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) มีการเปลี่ยนแปลงค่อนข้าง เพื่อให้ผู้อ่านรู้สึกสมมติฐานต้นสถานการณ์ของเรา ของเราสถานการณ์สี่ปล่อยมนต์จะแสดงถัดจาก IPCC สถานการณ์ปัจจุบัน (ฟิก S2)วิเคราะห์ เราใช้โทโพโลยีเครือข่ายแม่น้ำ คำนวณน้ำมีขอบเขตแต่ละเมือง เมืองบนเกาะเล็ก ๆ (เช่น เกาะคอโมโรส) ที่ได้สร้างแบบจำลองในเครือข่ายของอุทกวิทยาจะถูกแยกออกจากการวิเคราะห์ น้ำใช้รวมไหลบ่าท้องถิ่นถูกสร้างขึ้นภายในขอบเขตเมืองและน้ำที่ไหลเข้าเมือง ในแง่หนึ่ง เป็นตัวเลขในเชิงบวกมาก: น้ำทั้งหมดจะถือว่าใช้งาน แม้น้ำกว่าปลายขึ้นอยู่บนหลังคาหรือถนนในเมือง นอกจากนี้ เราจะสมมติว่า ใช้น้ำระหว่างเมืองในลุ่มน้ำเดียวกันคือ nonconsumptive และที่น้ำสามารถถูกใช้หลายครั้งมันไหลลงแม่น้ำ ใช้น้ำเมืองเป็น nonconsumptive โดยทั่วไปในความรู้สึกนี้ ยกเว้นว่าปัญหาคุณภาพน้ำอาจทำให้น้ำไม่สามารถใช้งานสำหรับผู้ใช้ปลายน้ำพืชรักษาแพง รักษาน้ำเมืองใช้เป็น nonconsumptive เป็นมุมมองที่แตกต่างจากดัชนีพร้อมน้ำหลายที่คำนวณในระดับลุ่มน้ำ โดยแบ่งพื้นที่ลุ่มน้ำมีน้ำใช้น้ำของประชากรลุ่มน้ำนัยไว้เป็น consumptiveมีการใช้มาตรฐานต่าง ๆ สำหรับยอดเงินต่ำสุดของน้ำต้อง ขึ้นอยู่กับความต้องการอะไรจะพิจารณาในการประเมิน (14) เรากำหนดขาดแคลนน้ำเป็น < L 100 บาทต่อวัน ต่อคำนิยามขององค์การอนามัยโลกน้ำ "เหมาะสม" สำหรับทุกประเทศ ดื่ม ทำอาหาร อาบน้ำ ทำความสะอาด และสุขาภิบาล (15) ถ้าว่างน้ำเฉลี่ยของเมืองน้อยกว่ามาตรฐานนี้ มันถูกกำหนดว่ามีข้อขาดแคลนน้ำ เมืองที่ไม่เป็นไปตามความต้องการน้ำของตนภายในขอบเขตโดยรวมของเมือง ใช้ชุดของข้อมูลในกระบวนการซ้ำ (ฟิก S1) ก่อน ใช้บัฟเฟอร์ 10 กม. และถ้าไม่สำเร็จขาดแคลนน้ำมาตรฐาน แล้วบัฟเฟอร์ของ 30 km, 60 กม. และ 100 กิโลเมตรใช้ เนื่องจากประชากรของขอบเขตเมืองได้เปลี่ยนแปลงในระหว่างนี้บัฟเฟอร์กระบวนการ ต่อหัวเป็นว่างน้ำยังคงเหมือนเดิม หรือเพิ่มเป็นบัฟเฟอร์ระยะทางเพิ่มขึ้นเนื่องจากแบบจำลองอุทกวิทยาของเราแสดงผลข้อมูลในขั้นตอนเวลารายเดือน ซึ่งค่อนข้างง่ายต่อการรวมสำหรับความผันผวนตามฤดูกาลเป็นการวิเคราะห์ของเรา กำหนดขอบเขตตัวเมืองมีตามฤดูกาลขาดแคลนถ้ามีหมอน้อย 1 ปีซึ่งไม่มี 100 L บาทต่อวัน หมายเหตุว่า หลายเมืองตามเงื่อนไขนี้สำหรับฤดูกาลขาดแคลน และอาจในทางปฏิบัติหลีกเลี่ยงปัญหาเพียงแค่การเก็บน้ำเพียงพอเพื่อให้แห้งเดือนหรือเดือนตรวจสอบน้ำเมืองวิธีใช้อาจส่งผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพปลา เราระดับผังเมืองน้ำไม่เพียงพอของเราและแผนที่ของ ecoregions น้ำจืดของโลก Ecoregions น้ำจืดคือ พื้นที่ปริภูมิ ของ นิเวศวิทยาคล้าย มักในเดียวกันระบายน้ำหลักอุทกวิทยา หรือธรณีวิทยาคล้ายคลึงกัน ถ้าเป็นเมืองที่ มีน้ำไม่เพียงพออยู่ใน ecoregion น้ำจืด หมายถึง มีกระแสน้อยหนึ่งใน ecoregion ที่จะเต็มใช้ โดยคน เมื่อขอบเขตตัวเมืองหรือพื้นที่ของถูกบัฟเฟอร์ของน้ำซื้อ ข้ามขอบเขตของสองปลา ecoregions ในการคำนวณของประชากรของเมืองที่มีน้ำไม่เพียงพอถูกกั้นระหว่าง ecoregions สองตามปริมาตรของน้ำที่ใช้ภายในส่วนของ ecoregion แต่ละ ประชากรกับ ecoregion ปลาน้ำไม่เพียงพอมีภาพเกี่ยวข้องกับปลาร่ำรวยและ endemism เนื่องจากปลา taxa ที่มักได้รับผลกระทบ โดยถอนน้ำหนึ่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ประชากรศาสตร์ ฐานข้อมูลประชากรในเมืองที่ถูกนำมาจาก Grump (4, 31) ขอบเขตเมือง Grump มีการกำหนดเชิงพื้นที่ส่วนใหญ่บนพื้นฐานของภาพถ่ายดาวเทียมของไฟในเวลากลางคืน ขอบเขตที่เชื่อมโยงแล้วด้วยข้อมูลจากสำมะโนประชากรและ Gazetteers ที่มีข้อมูลประชากรในหลายร้อยหลายพันของการตั้งถิ่นฐานในเมืองรวมทั้งผู้ที่มีประชากรขนาดเล็กมาก อัลกอริทึมที่กำหนดขอบเขตในเมืองโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเกาะกลุ่มกันในเมืองใหญ่มักจะรวบรวมพื้นที่เขตเมืองและชานเมืองที่อยู่ติดกันในขอบเขตเมืองหนึ่ง สำหรับการศึกษาของเราเรามีการประเมินความพร้อมในน้ำและประชากรขอบเขตเมืองทั้งหมดเป็นวัดโดย Grump; นี้จะถือว่าการแบ่งปันน้ำในเขตเทศบาลที่เป็นส่วนประกอบที่อาจจะหรืออาจจะไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติ.
ประมาณการประชากรสำหรับพื้นที่ในเมืองภายในปี 2050 ที่จะถูกนำมาจากหยุดยั้งและคณะ (5) สำหรับเมืองเหล่านี้อนุกรมเวลาของประชากรในระดับเมืองที่ได้รับจากสหประชาชาติ (UN) โดยใช้ข้อมูลที่มีอยู่ทั้งหมด; สำหรับประเทศส่วนใหญ่ที่นี้หมายถึงชุดจาก 1970 เป็นต้นไป รูปแบบการถดถอยแผงข้อมูล (มีค่าเผื่อคุณลักษณะเฉพาะเมืองจับสถิติผ่านผลกระทบแบบสุ่มหรือคงที่) ถูกนำมาใช้ในการประมาณไดรเวอร์ประวัติศาสตร์ของการเจริญเติบโตของเมืองและการคาดการณ์ประชากรเมืองปี 2050 เราตรวจสอบทั้งสองชุดของตัวแปรในการควบคุมการถดถอยเหล่านี้ . ชุดแรกผลิตสิ่งที่เราคำว่าสถานการณ์ประชากรพื้นฐานจึงถือตามอัตราในเมืองระดับชาติของความอุดมสมบูรณ์และการตายของเด็กขนาดเมืองและปัจจัยการแก้ไขบางส่วนไปยังบัญชีสำหรับวิธีขอบเขตพื้นที่โดยนัยของเมืองที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา (โดยใช้คำจำกัดความของสหประชาชาติของเมืองที่เหมาะสม, การรวมตัวกันในเมืองและปริมณฑล) เราเพิ่มตัวควบคุมเหล่านี้จะสร้างสถานการณ์ปัจจัยเชิงนิเวศน์เพิ่มตัวแปรเด็ดขาดหลายระบบนิเวศ (ใช้คำนิยามจากมิลเลนเนียมประเมินระบบนิเวศ (32) และระดับความสูงต่ำชายฝั่ง (33). สถานการณ์นี้จะช่วยให้ประชากรของเมืองใน biomes เฉพาะ ( เช่นดินแดนแห้งแล้ง) จะเติบโตช้าหรือเร็วเท่าที่สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของประชากรมีความสัมพันธ์อย่างต่อเนื่องกับนิเวศน์วิทยาในอดีตที่ผ่านมา. ทราบว่าประชากรเหล่านี้ประมาณการ-ซึ่งติดอยู่กับการอ้างอิงเชิงพื้นที่สำหรับ 2000 ไม่รวมประมาณการว่าพื้นที่ในเมือง ขอบเขตจะมีการเปลี่ยนแปลงภายในปี 2050. อุทกวิทยา. การคำนวณความสมดุลของน้ำได้ดำเนินการที่ 6 '(เส้นแวง×ละติจูด) ความละเอียดเชิงพื้นที่ใช้รุ่น 6.01 ของจำลองทอพอโลยีเครือข่าย (STN30p) ปรับปรุงสุภาพรุ่นของชุดข้อมูลที่นำเสนอในVörösmartyและคณะ (6). ความสมดุลของน้ำ / รุ่นการขนส่งที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ (WBMplus) เป็นรุ่นที่ปรับปรุงแล้วของแบบจำลองสมดุลของน้ำระดับโลกที่ได้รับการพัฒนาโดยVörösmartyและคณะ (7, 8) และการแก้ไขภายหลังจาก Wisser และคณะ (9, 10) ป้อนข้อมูลในการตกตะกอนและการใช้อุณหภูมิที่จะป้อนเข้ารูปแบบเช่นเดียวกับเครือข่ายทางอุทกวิทยาขึ้นอยู่กับรูปแบบความสูงแบบดิจิตอล การคายระเหยน้ำจะถูกคำนวณเป็นฟังก์ชั่นการใช้ประโยชน์ที่ดินในท้องถิ่นรวมทั้งการใช้น้ำบริโภคโดยเกษตร. เราใช้สี่สถานการณ์ของอุทกวิทยาในอนาคตขึ้นอยู่กับสี่สถานการณ์ในมิลเลนเนียมประเมินระบบนิเวศ: การจัดการปรับ; Orchestration ทั่วโลก; สั่งซื้อสินค้าจากแรง; และ Technogarden รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสมมติฐานที่อยู่เบื้องหลังเหล่านี้สี่สถานการณ์สามารถพบได้ในปริมาณของมิลเลนเนียมประเมินระบบนิเวศในสถานการณ์ของพวกเขา (11) ที่สำคัญแต่ละสถานการณ์เป็นแบบจำลองเชิงพื้นที่อย่างชัดเจนของการพัฒนาเศรษฐกิจ, ก๊าซเรือนกระจก (GHG) และการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดินรวมทั้งการขยายตัวทางการเกษตร สำหรับแต่ละเส้น GHG สถานการณ์สี่ของการปล่อยรุ่นสภาพภูมิอากาศที่ถูกใช้ในการจำลองสภาพภูมิอากาศในปี 2050 การเปลี่ยนแปลงในการตกตะกอนหรืออุณหภูมิแล้วส่งผลกระทบต่อวงจรอุทกวิทยาจำลอง การเปลี่ยนแปลงทางอุทกวิทยาในหมู่สี่สถานการณ์ของเราจึงเกิดจากการเปลี่ยนแปลงในขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก. เราได้เลือกที่จะใช้การประเมินสถานการณ์ที่มิลเลนเนียมระบบนิเวศเนื่องจากการคาดการณ์ที่ชัดเจนเชิงพื้นที่และสอดคล้องเหตุผลของการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดินและ ปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ฝังอยู่กับพวกเขา อย่างไรก็ตามการคาดการณ์เรือนกระจกที่ผ่านมาส่วนใหญ่ของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) มีการเปลี่ยนแปลงค่อนข้าง เพื่อให้ผู้อ่านความรู้สึกของสมมติฐานพื้นฐานสถานการณ์ของเราสี่เดินปล่อยสถานการณ์ของเราจะแสดงถัดจากสถานการณ์ปัจจุบัน IPCC (รูป. S2). การวิเคราะห์ การใช้โครงสร้างเครือข่ายแม่น้ำเราคำนวณน้ำที่มีอยู่สำหรับขอบเขตเมืองแต่ละ เมืองบนเกาะเล็ก ๆ (เช่นเกาะคอโมโรส) ที่ไม่ได้อยู่ในเครือข่ายแบบจำลองทางอุทกวิทยาของเราได้รับการยกเว้นจากการวิเคราะห์ น้ำที่ไหลบ่ามาจำหน่ายรวมในประเทศที่สร้างขึ้นภายในขอบเขตเมืองและน้ำที่ไหลเข้ามาในเมือง ในความรู้สึกนี้เป็นจำนวนมากในแง่ดี: น้ำทั้งหมดจะถูกสันนิษฐานว่าสามารถใช้งานได้แม้น้ำมากกว่าลงท้ายตกบนหลังคาหรือถนนในเมือง นอกจากนี้เราจะสมมติว่าการใช้น้ำว่าในเมืองในลุ่มน้ำเดียวกัน nonconsumptive และน้ำที่สามารถนำกลับมาใช้หลายครั้งขณะที่มันไหลลงไปในแม่น้ำ การใช้น้ำในเขตเมืองโดยทั่วไป nonconsumptive ในความหมายนี้ยกเว้นว่าปัญหาคุณภาพน้ำอาจทำให้น้ำบางส่วนไม่สามารถใช้งานสำหรับผู้ใช้ต่อเนื่องโดยไม่ต้องรักษาต้นไม้ที่มีราคาแพง การรักษาของเราในการใช้น้ำในเขตเมืองเป็น nonconsumptive เป็นมุมมองที่แตกต่างกันจากดัชนีความพร้อมน้ำหลายคำนวณในระดับลุ่มน้ำโดยหารลุ่มน้ำน้ำพร้อมใช้งานโดยการใช้น้ำลุ่มน้ำประชากรถูกกำหนดโดยปริยายบริโภคเป็น. มาตรฐานต่าง ๆ ได้ถูกนำมาใช้สำหรับจำนวนเงินขั้นต่ำของน้ำ สำหรับความต้องการในชีวิตประจำวันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ต้องการได้รับการพิจารณาในการประมาณการ (14) เรากำหนดปัญหาการขาดแคลนน้ำเป็น <100 ลิตรต่อคนต่อวันตามคำนิยามขององค์การอนามัยโลกของน้ำ "ที่ดีที่สุด" สำหรับความต้องการภายในประเทศทั้งหมดรวมทั้งการดื่ม, การทำอาหาร, การอาบน้ำทำความสะอาดและสุขอนามัย (15) ถ้ามีน้ำเฉลี่ยเมืองน้อยกว่ามาตรฐานนี้มีการกำหนดว่ามีการขาดแคลนน้ำเสมอ สำหรับเมืองที่ไม่ได้ตอบสนองความต้องการน้ำของพวกเขาภายในขอบเขตเมืองของพวกเขาชุดของบัฟเฟอร์ที่ใช้ในกระบวนการซ้ำ (รูป. S1) แรกบัฟเฟอร์ 10 กิโลเมตรถูกนำมาใช้และถ้ามาตรฐานการขาดแคลนน้ำก็ไม่ได้ประสบความสำเร็จแล้วบัฟเฟอร์ 30 กม., 60 กม. และ 100 กมถูกนำมาใช้ เพราะประชากรของขอบเขตในเมืองไม่ได้เปลี่ยนในระหว่างขั้นตอนการกำหนดบัฟเฟอร์นี้น้ำที่มีต่อหัวโดยความจำเป็นอยู่เดิมหรือเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มระยะบัฟเฟอร์. เพราะรูปแบบข้อมูลผลทางอุทกวิทยาของเราในขั้นตอนเวลารายเดือนมันค่อนข้างง่ายที่จะรวมตามฤดูกาล ความแปรปรวนในการวิเคราะห์ของเรา ขอบเขตเมืองถูกกำหนดให้เป็นที่มีปัญหาการขาดแคลนตามฤดูกาลถ้ามีอย่างน้อย 1 เดือนต่อปีในการที่จะไม่ได้ 100 ลิตรต่อคนต่อวัน โปรดทราบว่าหลาย ๆ เมืองตรงตามเกณฑ์นี้สำหรับปัญหาการขาดแคลนตามฤดูกาลและในทางปฏิบัติอาจจะหลีกเลี่ยงปัญหาเพียงโดยมีการจัดเก็บน้ำเพียงพอที่จะทำให้มันผ่านเดือนแห้งหรือเดือน. ในการตรวจสอบว่าการใช้น้ำในเมืองอาจจะส่งผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพน้ำจืดที่เรา intersected แผนที่ของเราเมืองที่มี น้ำไม่เพียงพอและแผนที่น้ำจืด ecoregions ของโลก ecoregions น้ำจืดเป็นพื้นที่เชิงพื้นที่ของระบบนิเวศที่คล้ายกันมักจะอยู่ในการระบายน้ำเดียวกันที่สำคัญอุทกวิทยาหรือธรณีวิทยาที่คล้ายกัน ถ้าเมืองที่มีน้ำเพียงพอที่จะอยู่ในอีโครีเจียนน้ำจืดที่นี้หมายความว่ามีอย่างน้อยหนึ่งในกระแสอีโครีเจียนที่จะถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่โดยที่อาศัยอยู่ในเมือง เมื่อขอบเขตในเมืองหรือพื้นที่บัฟเฟอร์ของการเข้าซื้อกิจการน้ำข้ามเขตแดนของทั้งสอง ecoregions น้ำจืดในการคำนวณของเราประชากรของเมืองที่มีน้ำเพียงพอที่กั้นระหว่างสอง ecoregions ตามปริมาณของน้ำที่มีอยู่ในส่วนหนึ่งของอีโครีเจียนแต่ละที่ ประชากรที่มีน้ำไม่เพียงพอโดยน้ำจืดอีโครีเจียนเกี่ยวข้องกราฟิกเพื่อความร่ำรวยน้ำจืดปลาและถิ่นเพราะปลาน้ำจืดเป็นหนึ่งในแท็กซ่าส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากการถอนน้ำ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ประชากรศาสตร์ ข้อมูลพื้นฐานประชากรในเมืองถ่ายจาก Grump ( 4 , 31 ) จะเปลี่ยนนิยามขอบเขต Grump เมืองเป็นหลักบนพื้นฐานของภาพถ่ายดาวเทียมของไฟกลางคืน มีขอบเขตจะเชื่อมโยงกับข้อมูลจากสำมะโนประชากร และหนังสือพิมพ์ที่มีประชากรข้อมูลนับร้อยนับพันของการตั้งถิ่นฐานชุมชนเมือง รวมทั้งมีประชากรค่อนข้างเล็กชุดคำสั่งที่กำหนดในขอบเขต โดยเฉพาะ agglomerations เมืองใหญ่มักจะรวบรวมติดกันพื้นที่เมืองและชานเมืองเป็นหนึ่งในเมืองที่มีขอบเขต สำหรับการศึกษาของเรา เราประเมินปริมาณน้ําและประชากรในเขตเมืองทั้งหมดขอบเขตการวัด Grump นี้ถือว่า น้ำที่ใช้ร่วมกันระหว่างเทศบาลฯ ที่อาจ หรืออาจไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติ
ประมาณการประชากรในเขตเมืองถึงปี 2050 ถ่ายจากความผิดหวัง et al . ( 5 ) สำหรับเมืองนี้ อนุกรมเวลาของประชากรในระดับเมืองที่ได้รับจากสหประชาชาติ ( ยูเอ็น ) โดยใช้ข้อมูลที่มีอยู่ทั้งหมด สำหรับประเทศส่วนใหญ่ซึ่งหมายความว่าชุดจาก 1970 เป็นต้นไปแผงการถดถอยแบบจำลองข้อมูล ( มีเบี้ยเลี้ยงสำหรับเมืองคุณลักษณะเฉพาะจับสถิติผ่านผลแบบสุ่มหรือคงที่ ) ใช้เพื่อประเมินประวัติศาสตร์ไดรเวอร์ของการเจริญเติบโตของเมืองและการประมาณการประชากรเมือง 2050 . เราตรวจสอบสองชุดของตัวแปรควบคุมในสมการถดถอยเหล่านี้ ชุดแรก การผลิตสิ่งที่เราในระยะสถานการณ์ประชากรพื้นฐานขึ้นอยู่แต่เพียงผู้เดียวในระดับชาติระดับเมืองอัตราภาวะเจริญพันธุ์และภาวะการตาย , เด็กขนาดเมืองและบางปัจจัยการแก้ไขบัญชีสำหรับวิธีการพื้นที่เขตแดนนัยของเมืองมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ( ใช้ของสหประชาชาตินิยามของเมืองที่เหมาะสม เขตปริมณฑล และกรุงเทพมหานคร ) เราเพิ่มการควบคุมเหล่านี้ผลิตปัจจัยทางนิเวศวิทยาที่สถานการณ์เพิ่มตัวแปรอย่างแท้จริงหลายระบบนิเวศ ( ใช้คำนิยามจากสหัสวรรษระบบนิเวศการประเมิน ( 32 ) และระดับความสูงต่ำชายฝั่งโซน ( 33 ) สถานการณ์นี้จะช่วยให้ประชากรของเมืองในเฉพาะบิมสเทค ( เช่นภูมิภาคแห้งแล้ง ) เติบโตช้าลงหรือเร็วขึ้นจนสังเกตการเปลี่ยนแปลงประชากรมีความสัมพันธ์กับระบบนิเวศอย่างในอดีตโปรดทราบว่าเหล่านี้ประมาณการประชากรที่แนบอ้างอิงพื้นที่ 2000 ไม่รวมประมาณการว่าเมืองพื้นที่ extents จะเปลี่ยนโดย 2050 .

อุทกวิทยา น้ำการคำนวณดุลทดลองที่ 6 ' ' ( ละติจูดลองจิจูด× ) ความละเอียดเชิงพื้นที่โดยใช้เวอร์ชั่น 6.01 ของทอพอโลยีเครือข่ายจำลอง ( stn30p )การปรับปรุงเจียมรุ่นของข้อมูลที่นำเสนอใน V ö r ö Smarty et al . ( 6 ) สมดุลของน้ำ / การขนส่งแบบประยุกต์ในการศึกษา ( wbmplus ) เป็นรุ่นปรับปรุงของโลกสมดุลน้ำแบบจำลองที่ถูกพัฒนาขึ้น โดย V ö r ö Smarty et al . ( 7 , 8 ) และต่อมาแก้ไขโดย wisser et al . ( 9 , 10 ) ข้อมูลเกี่ยวกับการใช้ อุณหภูมิ อาหาร เป็น โมเดลรวมทั้งเครือข่ายอุทกวิทยาตามแบบจำลองระดับความสูงแบบดิจิตอล และคำนวณเป็นฟังก์ชันของการใช้ที่ดินในท้องถิ่น รวมถึงการบริโภคน้ำใช้จากการเกษตร
เราใช้สี่สถานการณ์อุทกวิทยาในอนาคต ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ในสหัสวรรษที่ 4 การประเมินการจัดการระบบนิเวศปรับตัว ; ) ผู้ประพันธ์ ใบสั่งจากความแข็งแรง และ technogarden .รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสมมติฐานที่อยู่เบื้องหลังเหล่านี้สี่สถานการณ์ สามารถพบได้ในหมวดของสหัสวรรษระบบนิเวศการประเมินสถานการณ์ของพวกเขา ( 11 ) ที่สำคัญ แต่ละสถานการณ์ แสดงถึงความแตกต่างที่ชัดเจนของรูปแบบการพัฒนาทางเศรษฐกิจ การปล่อยก๊าซเรือนกระจก ( GHG ) และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินรวมทั้งการขยายการเกษตร สำหรับแต่ละสี่ฉากของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเส้นเวลาบรรยากาศได้ใช้แบบ จำลองบรรยากาศในเบื้องต้น การเปลี่ยนแปลงในการตกตะกอนหรืออุณหภูมิแล้วผลกระทบแบบจำลองอุทกวิทยาวัฏจักร การเปลี่ยนแปลงในอุทกวิทยาระหว่างสี่ของเราสถานการณ์คือเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก .

เราได้เลือกที่จะใช้ในการประเมินสถานการณ์ เพราะระบบนิเวศสหัสวรรษของความแตกต่างอย่างชัดเจนและมีเหตุผลที่สอดคล้องกันของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและฝังตัวอยู่กับพวกเขา อย่างไรก็ตาม ล่าสุดคาดการณ์ก๊าซเรือนกระจกของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ( IPCC ) เปลี่ยนไปนะครับ เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจสมมติฐานพื้นฐาน สถานการณ์ของเราสี่สถานการณ์มลพิษทางของเราแสดงถัดจากสถานการณ์รุนแรงในปัจจุบัน ( รูป S2 )

การวิเคราะห์ การใช้โครงสร้างเครือข่ายแม่น้ำ เราคำนวณน้ำที่ใช้ได้สำหรับแต่ละเมืองขนาดนี้ เมืองบนเกาะเล็กๆ เช่น หมู่เกาะคอโมโรส ) ที่ไม่ได้ถูกสร้างในเครือข่ายสาขาของเราจะแยกออกจากการวิเคราะห์ของน้ำประกอบด้วยน้ำท่าในท้องถิ่นสร้างขึ้นภายในเมืองขอบเขตและน้ำไหลเข้าไปในเมือง ในแง่หนึ่ง นี่เป็นจํานวนมาก มองโลกในแง่ดี น้ำทั้งหมดจะถือว่าใช้งานแม้น้ำกว่าจบที่ตกบนหลังคา หรือ ถนนในเมือง นอกจากนี้เราจะสมมติว่าใช้น้ำระหว่างเมืองในลุ่มน้ำเดียวกัน nonconsumptive และน้ำสามารถใช้ได้อีกหลายครั้ง ขณะที่มันไหลลงแม่น้ำ เมืองน้ำที่ใช้โดยทั่วไป nonconsumptive ในความรู้สึกนี้ , ยกเว้นว่าคุณภาพน้ำปัญหาอาจทำให้น้ำไม่สามารถใช้งานสำหรับผู้ใช้ปลายน้ำโดยไม่พืชรักษาแพงของเรารักษาเมืองน้ำใช้เป็น nonconsumptive เป็นมุมมองที่แตกต่างจากหลายๆ เครื่อง คำนวณดัชนีในระดับลุ่มน้ำ โดยแบ่งน้ำจากลุ่มน้ำของลุ่มน้ำประชากรน้ำใช้โดยปริยาย เช่น การบริโภค .
มาตรฐานต่าง ๆได้ถูกใช้สำหรับจำนวนเงินขั้นต่ำของน้ำสำหรับความต้องการในแต่ละวันขึ้นอยู่กับว่าต้องการจะพิจารณาในการประเมิน ( 14 ) เรานิยามการขาดแคลนน้ำเป็น < 100 ลิตรต่อคนต่อวัน ตามองค์การอนามัยโลกนิยามของ " น้ำที่เหมาะสมสำหรับความต้องการภายในประเทศ รวมทั้งการดื่ม , อาหาร , อาบน้ำ , ทำความสะอาดและสุขาภิบาล ( 15 ) ถ้าใช้น้ำเฉลี่ยของเมืองน้อยกว่ามาตรฐานนี้มันหมายถึงการมีะขาดน้ำ .สำหรับเมืองที่ไม่ตอบสนองความต้องการน้ำของพวกเขาภายในเมือง extents , ชุดของบัฟเฟอร์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตซ้ำ ( ภาพที่ S1 ) แรกเป็นบัฟเฟอร์ 10 km มาใช้ และถ้าขาดน้ำก็ไม่ได้มาตรฐานแล้วบัฟเฟอร์ของ 30 กม. 60 กม. และ 100 กม. ได้ใช้ เนื่องจากประชากรของขอบเขตเมืองไม่ได้เปลี่ยนแปลงในบัฟเฟอร์นี้ กระบวนการของน้ำต่อหัวโดยความจำเป็นอยู่เพิ่มเดียวกันหรือเป็น buffer เพิ่มระยะห่าง

เพราะของเราแบบจำลองอุทกวิทยาเอาต์พุตข้อมูลในขั้นตอนเวลารายเดือน มันค่อนข้างง่ายที่จะรวมความผันแปรตามฤดูกาลในการวิเคราะห์ของเรา ขอบเขตการเมือง เช่นมีการขาดแคลนฤดูกาลถ้ามีอย่างน้อย 1 โมต่อปี ซึ่งมันไม่ได้มี 100 ลิตรต่อคนต่อวันทราบว่าหลายเมืองพบกับเกณฑ์ขาดแคลนตามฤดูกาล และอาจหลีกเลี่ยงปัญหาในการปฏิบัติ โดยมีเพียงพอน้ำกระเป๋าเพื่อให้ผ่านเดือนแห้งหรือเดือน

เพื่อตรวจสอบว่าใช้น้ำจืด เมืองอาจส่งผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพ เรา intersected ของเราแผนที่เมืองที่มีน้ำไม่เพียงพอ และแผนที่ของ ecoregions น้ำจืดของโลก .ในพื้นที่น้ำจืดมีพื้นที่ระบบนิเวศที่คล้ายกัน มักจะอยู่ในสาขาธรณีวิทยาอุทกวิทยาน้ำเดียวกันหรือคล้ายกัน ถ้าเป็นเมืองที่มีน้ำไม่เพียงพอ ตั้งอยู่ใน ecoregion น้ำจืด ซึ่งหมายความว่า มีอย่างน้อยหนึ่งใน ecoregion กระแสที่ถูกใช้โดยคนเต็มเมืองเมื่อขอบเขตของพื้นที่ในเขตเมือง หรือจัดหาน้ำข้ามเขตแดนของทั้งสองน้ำจืด ecoregions ในการคำนวณของเรา ประชากรของเมืองที่มีน้ำไม่เพียงพอก็แบ่งระหว่างสองดินแดนตามปริมาณของน้ำที่ใช้ในส่วนของแต่ละ ecoregion .ประชากรที่มีน้ำไม่เพียงพอ โดย ecoregion น้ำจืดเป็นกราฟิกที่เกี่ยวข้องกับความอุดมสมบูรณ์ของปลา และถิ่น เพราะปลาน้ำจืดเป็นหนึ่งของและส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากน้ำ ถอน