Viele Länder des globalen Südens erleben aktuell die doppelte Dynamik von rasanter Urbanisierung und globaler Umweltveränderung. Die Schaffung nachhaltiger und widerstandsfähiger Städte ist ein globales Ziel der UN (SDG11). Die Urbanisierung wird mit zahlreichen Vorteilen auf gesellschaftlicher und individueller Ebene in Verbindung gebracht. Gleichzeitig birgt sie jedoch negative Auswirkungen auf die natürlichen Ressourcen, kann städtische Versorgungssysteme überfordern und neue Verwundbarkeiten schaffen. Da die verschiedenen Herausforderungen miteinander verknüpft sind, bedarf es eines interdisziplinären Forschungsansatzes. Im Laufe des letzten Jahrzehnts hat sich der Food-Water-Energy (FWE)-Nexus für sektorübergreifende Analysen etabliert.
In dieser Dissertation wird ein Beitrag zum Verständnis des FWE-Nexus in schnell urbanisierenden Regionen des globalen Südens geleistet und es werden Defizite in der aktuellen Debatte adressiert. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Millionenstadt Pune in Indien. Um ein umfassendes Systemverständnis zu erlangen, wird in Zusammenarbeit mit lokalen Stakeholdern zunächst eine Sammlung von 22 FWE-Herausforderungen auf verschiedenen Ebenen erstellt. In den anschließenden vertieften Analysen werden ausgewählte urbanisierungsbezogene Herausforderungen untersucht, insbesondere die zukünftige Entwicklung des Stadtwachstums und die Zuwanderung nach Pune. Letztere ist einer der wichtigsten Wachstumstreiber. Zu diesem Zweck wird ein neuartiger Modellierungsansatz vorgestellt, bei dem nationale sozioökonomische Szenarien auf die Stadtebene herunterskaliert, und in räumlich explizite Darstellungen von bebauter Fläche und Bevölkerungsdichte übersetzt werden. Diese erlauben Analysen potenzieller FWE-Nexus-Herausforderungen in Zukunft. Die Untersuchung der Zuwanderung nach Pune basiert auf qualitativen und quantitativen Datenquellen mittels Mixed-Methods-Verfahren.
Das in allen Szenarien erwartete signifikante Stadtwachstum ist mit einer Konzentration des Ressourcenbedarfs in der Stadt, einem erheblichen Verlust an fruchtbarem Land und einer Zunahme von Überschwemmungsrisiken verbunden. In Bezug auf Zuwanderung nach Pune spielt der Klimawandel in Form von Dürren eine signifikante, wenn auch unterbelichtete, Rolle. Neuankömmlinge, die aus dem ländlichen Raum oder aus anderen Bundesländern stammen, sowie jene, die gegenwärtig in informellen Siedlungen leben, waren zum Zeitpunkt der Migrationsentscheidung überproportional stark von Dürren betroffen.
Die Analysen beleuchten die bidirektionalen Verflechtungen zwischen Urbanisierung und FWE-Nexus-Aspekten: Die wachsende Stadt ist bereits heute Treiber und zugleich Leidtragende von FWE-Nexusproblemen. Diese müssen umfassend angegangen werden, um Wege zu einer nachhaltigen und resilienten urbanen Zukunft zu sichern.:1. General Introduction: Context, Approach, and Summary of Results
1.1. Background and Research Motivation
1.2. Case study site Pune
1.3. Knowledge Gaps
1.4. Problem Definition and Research Questions
1.5. Research Approach and Methodological Overview
1.5.1. Identification of the main sustainability challenges related to urbanization
1.5.2. Modeling of future urban growth
1.5.3. In-depth investigation of mobility to Pune
1.5.4. Integration
1.6. Summary and Linking of Results
1.6.1. Results of Paper 1
1.6.2. Results of Paper 2
1.6.3. Results of Paper 3
1.7. Discussion
1.8. Conclusion and Outlook
Paper 1: Capturing Stakeholders’ Challenges of the Food–Water–Energy Nexus— A Participatory Approach for Pune and the Bhima Basin, India
Paper 2: On Farmland and Floodplains – Modeling Urban Growth Impacts Based on Global Population Scenarios in Pune, India
Paper 3: Exploring the Relationship Between Droughts and Rural-to-urban Mobility – a Mixed-Methods Approach for Pune, India
Appendix / Many countries in the global South are experiencing the combined dynamics of rapid urbanization and global environmental change. The provision of sustainable and resilient cities is a declared global goal (SDG11). Urbanization has been associated with multiple benefits on societal and individual level. However, it can also entail adverse impacts on natural resources, overstrain supply systems, and create new vulnerabilities. The interlinked nature of challenges requires an interdisciplinary research approach. Over the last decade, the Food-Water-Energy (FWE) nexus has been popularized for inter-sectoral analyses.
This thesis attempts to add to the understanding of the FWE nexus in rapidly urbanizing regions of the global South and to address shortcomings in the current debate. The work is centered around the emerging megacity of Pune in India. For a comprehensive understanding of the system under investigation, a set of 22 FWE challenges on various levels is co-produced with local stakeholders. Subsequent analyses investigate selected urbanization-related challenges in-depth, namely future trajectories of the city’s growth and in-migration as one of its main drivers. To that end, a novel modeling approach is presented, downscaling established high-level socioeconomic scenarios to the city level and translating them into built-up area mapped by a cellular automaton. Population surfaces are then generated via dasymetric mapping. The resulting spatial configurations of built-up and population scenarios are analyzed in terms of potential FWE nexus challenges. The analysis of in-migration to Pune is based on qualitative and quantitative data sources and their mixed methods analysis.
The significant demographic, economic, and spatial growth expected in all scenarios is associated with a concentration of resource demands in the city, significant loss of fertile land, and an increase in flood-affected population and infrastructure. As to in-migration, climate change has played a role in mobility to Pune in the form of droughts, especially for recent arrivals. Rural-origin migrants, those who came from other states, and who currently live in informal settlements were disproportionately affected by droughts at origin.
The results shed light on the bidirectional interlinkages between urbanization and FWE nexus issues: Today already, the growing city of Pune drives, and suffers from, nexus challenges. These have to be addressed comprehensively in order to secure pathways to a sustainable and resilient urban future.:1. General Introduction: Context, Approach, and Summary of Results
1.1. Background and Research Motivation
1.2. Case study site Pune
1.3. Knowledge Gaps
1.4. Problem Definition and Research Questions
1.5. Research Approach and Methodological Overview
1.5.1. Identification of the main sustainability challenges related to urbanization
1.5.2. Modeling of future urban growth
1.5.3. In-depth investigation of mobility to Pune
1.5.4. Integration
1.6. Summary and Linking of Results
1.6.1. Results of Paper 1
1.6.2. Results of Paper 2
1.6.3. Results of Paper 3
1.7. Discussion
1.8. Conclusion and Outlook
Paper 1: Capturing Stakeholders’ Challenges of the Food–Water–Energy Nexus— A Participatory Approach for Pune and the Bhima Basin, India
Paper 2: On Farmland and Floodplains – Modeling Urban Growth Impacts Based on Global Population Scenarios in Pune, India
Paper 3: Exploring the Relationship Between Droughts and Rural-to-urban Mobility – a Mixed-Methods Approach for Pune, India
Appendix
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:88812 |
| Date | 03 January 2024 |
| Creators | Karutz, Raphael |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English, German |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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