如果目前的消费水平持续下去，到本世纪中叶，人口增长可能导致全球水需求超过供给。但杜克大学的一项研究发现，这并非首次发生这种情况。
研究人员使用一种带有延迟反馈的数学模型，分析历史数据以帮助预测未来趋势，并发现近几个世纪全球用水量呈现出一种反复出现的规律。水需求增长的时期——往往与人口增长或其他重大人口和社会变化同时出现——之后会迎来新型水技术快速创新的阶段，这些技术有助于结束或缓解任何短缺。
基于这一反复出现的规律，模型预测，未来几十年可能出现类似的创新时期。
“其他领域的研究人员此前曾用这一模型预测地震和其他复杂过程，包括金融危机期间股市繁荣与崩盘等事件，但这是首次将其应用于用水研究，”杜克大学土木与环境工程系博士后研究助理 安东尼·帕罗拉里说。他领导了这项新研究。
“模型表明，到21世纪中叶，全球供水系统可能会进入一个新的变革阶段，”帕罗拉里说。
“这可能表现为逐步转向鼓励可持续用水水平的新政策，也可能是技术进步带来新的可用水源。可能性多种多样，”他说。
他说，全球用水数据表明，我们目前正处于增长相对停滞的时期。自1980年以来，人均用水量一直在下降，这主要得益于效率措施的改善，以及公众对保护地球有限淡水资源重要性的认识提高。这有助于抵消近期人口增长带来的影响。
“但如果人口增长趋势持续下去，为了有足够的水满足需求，人均用水量就必须更加大幅地下降，”他说。预计到2050年，世界人口将激增至96亿，高于目前估计的70亿。
“每增加一个新生人口，我们还能多提供多少水？模型表明，我们可能会达到一个临界点：届时效率措施不再足够，水资源短缺要么影响人口增长，要么迫使我们寻找新的水源，”帕罗拉里说。
他说，水回用以及寻找新的、更好的海水脱盐方法，是可能有助于缓解或避免未来水资源短缺的较有希望的技术进展。
帕罗拉里开展这项研究的灵感来自奥地利物理学家兼哲学家海因茨·冯·福尔斯特的研究。1960年，冯·福尔斯特与学生合作，在《科学》杂志发表了一篇戏谑性的研究，预测人类人口特征与技术发展之间的反馈将使人口增长突破有限资源施加的任何限制，并在2026年11月13日——冯·福尔斯特诞辰115周年纪念日——达到无限。这一预测后来被称为“末日方程”。
“从历史上看，许多关于未来人口和资源趋势的假设都很悲观。冯·福尔斯特的假设对这些预测作了戏仿。但他的研究中严肃的部分提出了一种不同而令人振奋的未来图景：人类富有创造力和应变能力，在迫不得已时，我们会找到新办法来增加供给，或更高效地利用现有资源，”帕罗拉里说。“我们的模型支持这种更乐观的展望。水需求会推动我们创新，正如过去一再发生的那样。”
帕罗拉里及其同事本月在同行评审期刊《Wiley Interdisciplinary Reviews: Water》上发表了这项研究。这篇新评论文章的合著者还包括 加布里埃尔·G·卡图尔，杜克大学尼古拉斯环境学院水文学与微气象学西奥多·S·科伊尔教授，以及 阿米尔卡雷·波尔波拉托，尼古拉斯环境学院和杜克大学普拉特工程学院艾迪土木与环境工程学教授。
本文由 杜克大学合作发布。文章的发布并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：蒂姆·卢卡斯为杜克大学撰稿。
图片：云南省广南县某村一处部分干涸池塘的景象。路透社/斯金格
