New preprint: “The food-water-climate nexus of green infrastructure: Examining ecosystem services trade-offs of peri-urban agriculture”

A new paper led by Ricard Segura Barrero has been submitted to the journal Science of the Total Environment and has now been announced as a preprint in the Social Science Research Network (SSRN).

See full article/ Veure l’article complet

English:

Emission reduction, heat mitigation, and improved access to water and food provision are increasingly critical challenges for urban areas in the context of global climate change adaptation and mitigation. The revival of local agricultural production is often lauded as a potential nature-based solution. However, an expansion of peri-urban agriculture (peri-UA) may entail significant ecosystem trade-offs. This study explores the impacts on the food-water-climate nexus of different scenarios of peri-urban agricultural expansion in a semi-arid, Mediterranean climate, addressing local food provision, freshwater use, local temperature regulation, global climate change mitigation, and the trade-offs thereof. Examining four theoretical land-use scenarios in the Metropolitan Area of Barcelona, the study integrates estimates of food provision and irrigation water requirements based on a georeferenced urban metabolism approach with the local climate and biogenic carbon balance simulated with an atmospheric model.

Our study reveals that a 31% (+17.27 km2) and 115% (+64.25 km2) increase in the current peri-UA in the AMB results in an increase in local food production of 24% (+16,503 tons year-1) and 86% (+58,940 tons year-1), and irrigation water requirements by 10% (+3.2 hm3) and 44% (+14.1 hm3), respectively. The expansion of irrigated peri-UA can potentially reduce near-surface temperatures by 0.7°C, albeit temperature reductions in the densest urban areas are minimal. Since the additional peri-UA is achieved by replacing natural non-forested and forest areas, the simulations predict reductions in the net ecosystem productivity of up to 18.5% and total carbon stocks by 3.3%. This integrated approach combining urban metabolism and atmospheric modelling to determine the trade-offs appears to be a promising tool for informing land-use decision-making in the context of urban climate adaptation and mitigation.

Català:

La reducció d’emissions, la mitigació de la calor i la millora de l’accés a l’aigua i al subministrament d’aliments són desafiaments cada vegada més crítics per a les àrees urbanes en el context de l’adaptació i mitigació del canvi climàtic global. La revitalització de la producció agrícola local sovint és elogiada com una possible solució. No obstant això, una expansió de l’agricultura periurbana (peri-UA) pot comportar importants compensacions ecosistèmiques. Aquest estudi explora els impactes en el nexe aliment-aigua-clima de diferents escenaris d’expansió agrícola periurbana en un clima semiàrid mediterrani, abordant el subministrament d’aliments local, l’ús d’aigua dolça, la regulació de la temperatura local, la mitigació del canvi climàtic global i els compromisos associats. Examinant quatre escenaris teòrics d’ús del sòl a l’Àrea Metropolitana de Barcelona, l’estudi integra estimacions del subministrament d’aliments i els requeriments d’irrigació basats en un enfocament de metabolisme urbà georeferenciat amb el clima local i el balanç de carboni biogènic simulat amb un model atmosfèric.

El nostre estudi revela que un augment del 31% (+17,27 km2) i del 115% (+64,25 km2) en la actual peri-UA a l’AMB es tradueix en un augment de la producció local d’aliments del 24% (+16.503 tones any-1) i del 86% (+58.940 tones any-1), i dels requeriments d’irrigació en un 10% (+3,2 hm3) i un 44% (+14,1 hm3), respectivament. L’expansió de la peri-UA irrigada pot reduir potencialment les temperatures a prop de la superfície en 0,7°C, tot i que les reduccions de temperatura en les àrees urbanes més densament poblades són mínimes. Com que la peri-UA addicional s’aconsegueix substituint àrees naturals no forestals i forestals, les simulacions preveuen reduccions en la productivitat ecosistèmica neta de fins a un 18,5% i en els stocks de carboni total en un 3,3%. Aquest enfocament integrat que combina el metabolisme urbà i la modelització atmosfèrica per determinar els compromisos sembla ser una eina prometedora per informar la presa de decisions sobre l’ús del sòl en el context de l’adaptació i la mitigació del clima urbà.

Graphical abstract