水弥补了世界地表的71％。蒸发、凝结和降水的持续循环意味着地球上的储水可能会改变形状，但永远不会消失。尽管水资源如此丰富，但可供人类使用的水资源是另一回事。对水日益增长的需求以及由此对我们有限的可用水资源造成的压力，共同构成了世界许多地区水的不确定性的威胁。
供水的不确定性和对水需求的增加
水是一种必不可少的资源，也是不可再生的。如果管理不当，清洁水的供应将会减少。随着全球气温的逐年上升和城市人口的膨胀，饮用水的缺乏导致了全球范围内的水资源短缺。
世界十四岁20大城市在过去的几年中经历了水资源短缺。2018年，拥有400多万居民的南非开普敦(Cape Town)危险地接近用水供水。其他城市，如墨西哥城、São巴西的保罗和西班牙的巴塞罗那，也经历了类似的短缺。印度可能只有5年的时间来解决日益严重的水危机，以免它变得严重到危及公民的生命。在美国，加州经历了长时间的干旱，因此必须定量供水，并呼吁采取个人节约措施。
如果水覆盖了地球这么多地方，为什么干净的水供应如此短缺?地球上大部分的水是海水，因为太咸而不能饮用或灌溉。只有占世界水资源的3%是新鲜的。其中淡水，很多不可用。约68％的淡水在冰川和冰盖中冷冻固体，另外30％是地下水可能无法从地球表面易于访问的地下水。供应世界大部分水域的河流和湖泊仅占地球总水量的1/150的1/150。
相对而言，可供人类使用的淡水很少，因此我们必须谨慎保存和分配这种资源。然而，随着世界人口的膨胀和气候变化导致气温飙升，对水资源的需求继续增长。缺水很可能是不可避免的结果。
什么是水资源短缺?
缺水被定义为在某一点上，水的供应不能满足每个依赖它的人的需要。这一问题已经影响到每一个大洲，在过去的一个世纪里，水资源短缺的增长速度已经达到了顶峰两倍多人口增长率。
水资源短缺的现状
联合国（联合国）量化水资源稀缺作为下面的年度供水量每人1000立方米。这相当于每人每天大约723加仑的水。这个数字可能看起来很多，但它必须包括饮用、洗澡、做饭、清洁，以及一个人间接用于电力、工业和农业需求的水。联合国将绝对缺水定义为每人每年500立方米的限制。如果一个地区正在接近缺水，但还没有达到阈值，那么它就会面临缺水压力。
目前关于世界各地水资源稀缺的统计数据绘制了一个令人担忧的画面。根据联合国，截至2018年，截至2018年20亿人住在高水力高的地区，43个国家的7亿人体验水资源稀缺。关于40亿人全球一半以上的人口每年至少有一个月经历极端缺水。
水资源短缺的预测和影响
预测表明，到2025年，有18亿人民居住在体验绝对水资源稀缺的地区，最多三分之二的全球人口可能会遇到水分压力的条件。联合国预测也表明，到2030年，如果气候变化的速度继续监禁，世界上几乎一半的人口将生活在极端水分压力的领域，水资源稀缺将在全球2400万和700万人之间取代。
缺水造成许多全球性挑战，包括干旱、饥荒、营养不良、荒漠化，以及由于缺乏清洁的卫生用水而导致疾病蔓延。社区必须努力平衡他们的水需求，因为快速的城市发展使当地的水供应紧张。
为什么对水的需求增加了
世界目前正经历着比以往任何时候都更多的缺水问题。以下是对水需求不断增长的几个原因:
1.不断上涨的食品需求
在过去几十年里，全球人口稳步增长，从1950年的约25亿人增长到2020年的约78亿人。皮尤研究中心(Pew Research Center)对联合国数据进行分析后建立的一个当前模型显示，全球人口可能在2100年达到峰值约109亿。
随着人口的增长，人们越来越多的人需要越来越多的食物。世界银行报告称，随着全球人口增加到100亿，并与发达国家的人们消耗更多的卡路里和复杂的食物，农业生产将需要增长70%到2050年为世界上每个人提供足够的食物。
农业灌溉需要数千加仑的水。目前，世界上大约70%的淡水用于农业生产。随着对粮食需求的增加，世界水供应的压力也将增加，可能会耗尽社区赖以饮用和其他个人需要的关键水资源。
2.能源需求增加
能源需求也可能在我们有限的水资源中占有越来越大的份额。联合国报告称世界上90％的发电依赖于密集的、不可重复使用的、不可持续的水模型。预测还表明，到2050年，全球水需求将增加55%，主要是由于制造业，这可能会增加其水需求400%。
全球大部分能源供应来自化石燃料的生产，这是一个非常耗水的过程。开采石油需要大量的水来润滑、冷却钻头，并清除工作现场的碎片。提炼过程也需要水。煤矿使用水冷却设备表面，防止煤尘着火，降低爆炸风险。发电厂用水冷却，甚至生物燃料也需要水来种植最初的作物。水力压裂、水力压裂，通过将大量的水和化学物质注入地面，以产生用于进入油气和气体的裂缝。
为了在满足能源需求的同时最小化用水量，世界各国可能需要转向太阳能、风能和地热能等替代能源。
3.更频繁的干旱
随着地球气候变暖，一个后果就是天气模式的改变。严重的风暴在许多地区更为常见，而气温上升和降雨稀少使干旱在其他地区更为常见。
气候变化如何促进干旱？较高的温度提高了土壤中的水蒸发速度，因此低降水的时期甚至比它们更干燥。一个称为积极的反馈会导致干旱持续。当干旱的土壤和耗尽的植物覆盖层没有水分可以蒸发时，就会出现正反馈，因此该地区接收到的雨水比标准气候条件下要少。
气候变化还通过干扰大气中狭窄的水汽流，即所谓的大气河流，扰乱降水模式，而大气河流会产生降雨和降雪。大气河流在30%到40%之间例如，典型的塞拉尼达斯诺克，这又转过身来差不多三分之一加州的水。中断的大气河流和变暖的温度可能会影响内华达山脉的积雪，减少可用的水供应。
在世界各地，类似的事件正在发生。美国国家航空航天局(NASA)预测干旱和洪水将持续循环。他们的17个预测模型都表明更持久、更广泛的干旱整个下个世纪。美国西南部可能会经历持续三个多世纪的大地震。
更频繁的干旱意味着社区必须依靠储水来满足其用水需求，包括个人家庭用水和工农业用水。对水供应的需求将增加，水储备将更容易枯竭，而持续的干旱可能使这些枯竭的资源更难恢复。
4.不可持续的地下水泵送
过度抽取地下水会导致现有水源的危险枯竭。许多地区从地下蓄水层抽水的速度比蓄水层自然补充的速度要快。
在美国，最大的地下水源是ogallala含水层，位于内布拉斯加州的大部分下方，延伸到南达科他州，怀俄明州，科罗拉多州，堪萨斯州，俄克拉荷马州，德克萨斯州和新墨西哥州。它如此之大，如果它遍布整个国家，它将涵盖所有50个州一只脚和一半的水。它供应的30%全国的地下水灌溉。
过度使用已经使奥加拉拉含水层迅速消失，除非我们找到替代水源，否则它可能在50年内消失。自然地填满它需要6000年的时间，所以它的损失对于我们国家三分之一中部地区的用水需求来说是灾难性的。
5.水利基础设施不足
水基础设施不足，每年有助于数十万加仑的水。在美国，管道和其他水基础设施的泄漏花费了我们2.1万亿加仑每年的水。
为什么会发生这些泄漏?美国的许多管道和水管老化不良。寒冷的天气对老旧的供水基础设施尤其不利，因此在中西部和东北部，严酷的冬季使管道破裂，然后一整年都在缓慢渗漏。即使在较温和的温度下，旧水管和水管的裂缝也很常见。2014年，在洛杉矶，一个93年的总水管爆裂并导致加州大学洛杉矶分校(UCLA)校园大面积洪水。
如何打击水资源稀缺
幸运的是，有一些不同的解决方案来对抗水资源短缺。虽然这些解决方案没有一个是完美的，但每一个都代表着为我们日益增长的需求提供足够的清洁水的重要一步。
1.海水淡化
海水淡化去除海水中的盐分，留下可饮用的淡水。这一过程需要强大的水泵，迫使水通过一系列的膜。这些半透膜阻止盐和许多其他矿物质通过。由此产生的河流是干净的、可饮用的水。然而，也产生了含盐量非常高的废水。
海水淡化厂的主要缺点之一是成本——最初的尝试代价高昂。海水淡化厂也会污染空气，而将剩下的盐水释放回海洋会造成污染扰乱鱼群。然而，持续的进步使海水淡化成为未来一个有希望的选择。
2.含水层充电
含水层回灌为快速排水地下水供应提供了一个潜在的解决方案。通常情况下，当雨水或融化的雪通过地球的裂缝渗进这些天然地下储存库时，含水层的补充速度很慢。蓄水层回灌通过从大坝、湖泊或水库中注入额外的地表水(在第一次处理后多次注入)来加速这一过程，在那里它仍然可供人类使用。这种再补给的优点之一是，含水层中的水不太容易受到地表径流的污染和蒸发或泄漏造成的损失。
3.分散的治疗
分散处理解决方案包括开发更小的、分散的水处理站，可以处理当地的水。依靠当地的处理解决方案而不是一个集中的处理厂意味着需要维护的水基础设施更少，因为处理后的水将更少的运输距离。偏远的社区可以从当地的水源获得干净的水，而不是通过可能泄漏或破裂的管道泵送数英里。
4.基础设施监察及维修
解决老旧、漏水的基础设施问题的一个简单方法是投资基础设施的维护和维修。制定并实施一个监控、报告、维护和维修的时间表，可以帮助解决管道中的微小弱点，避免它们发展成代价高昂的泄漏和破裂。将这样的程序与智能阀门和无线泄漏检测设备等新技术相结合也可以提高水安全。
5.节约用水
令人兴奋的新技术可能为未来带来希望，但在我们实现这些目标之前，基本的水资源保护方法有助于对抗水资源短缺。我们可以从减少草坪浇水、缩短淋浴时间、安装低流量浴室设备和少吃肉开始水密集型农业实践。所有这些步骤都有助于保护水和防止水资源稀缺，特别是在持续人口增长的领域。
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