Trust, Risk, and Power in Transboundary Aquifer Assessment Collaborations

In events and discussions about transboundary aquifer assessment, trust is often cited as an essential component of collaborative efforts. However, there is little discussion of what trust is, how it is built, what diminishes trust, and why it is so important. This study uses ethnographic research carried out between 2019 and 2021 with the Transboundary Aquifer Assessment Program (TAAP) to examine the role and significance of trust in U.S./Mexico TAAP collaborations. This study demonstrates that trust is best understood in relationship to power and risk. It examines the strengths and weaknesses of the TAAP program in managing asymmetrical relationships of power and unequal levels of risk in participation. In TAAP collaborations, the insistence on establishing trust should signal participants to consider and address the underlying issues of risk and power.

Current Status and Future Directions in Modeling a Transboundary Aquifer: A Case Study of Hueco Bolson

The Hueco Bolson aquifer is a binational aquifer shared by the United States of America (USA) and Mexico that is strongly interconnected with the transboundary river, Rio Grande/Rio Bravo. Limited recharge, increasing urbanization, and intensified agriculture have resulted in the over-drafting of groundwater resources and stressed the aquifer, threatening its sustainability if mitigation actions are not taken soon. Research indicates that the aquifer’s hydraulic gradients and flow directions have changed due to the high groundwater withdrawal rates from the two major cities—El Paso (USA) and Ciudad Juarez (Mexico). This paper presents a comprehensive overview of the Hueco Bolson aquifer modeling history and makes a case for future modeling and binational engagement efforts. First, we discuss the evolution of groundwater modeling for Hueco Bolson from the past to recent times. Second, we discuss the main water management issues in the area, including water quality and quantity, stakeholders’ participation, and climate change. To address the challenges of holistic water management, we propose developing a graphical quantitative modeling framework (e.g., system model and Bayesian belief network) to include experts’ opinions and enhance stakeholders’ participation in the model. Though the insights are based on a case study of Hueco Bolson, the approaches discussed in this study can provide new strategies to overcome the challenges of managing a transboundary aquifer.

Modeling as a Tool for Transboundary Aquifer Assessment Prioritization

Transboundary aquifers are critical global water supplies facing unprecedented threats of depletion; existing efforts to assess these resources do not adequately account for the complexities of transboundary human and physical system interactions to the determinant of the impact of assessment outcomes. This study developed a system dynamics model with natural, human, and technical system components for a section of the transboundary Mesilla Basin/Conejos-Médanos aquifer to evaluate the following dynamic hypothesis: how and when information from a transboundary aquifer assessment is reported and perceived, in scenarios where two countries follow identical and different timeframes, dynamically impacts the behaviors of the shared aquifer. Simulation experiments were conducted to quantitatively assess the dynamics of transboundary aquifer assessment information reporting and perception delays. These critical feedbacks have not previously been incorporated practically in simulation and analysis. Simulation results showed that the timing and content of reporting can change the dynamic behavior of natural, human, and technical components of transboundary aquifer systems. This study demonstrates the potential for modeling to assist with prioritization efforts during the data collection and exchange phases to ensure that transboundary aquifer assessments achieve their intended outcomes.

Science and Binational Cooperation: Bidirectionality in the Transboundary Aquifer Assessment Program in the Arizona-Sonora Border Region

Sharing scientific data and information is often cited within academic literature as an initial step of water cooperation, but the transfer of research findings into policy and practice is often slow and inconsistent. Certain attributes—including salience, credibility, and legitimacy of scientific information; iterative information production; and sociocultural factors—may influence how easily scientific information can be used in management and policymaking. However, transnationality usually complicates these sorts of interactions. Accordingly, we argue that the production of scientific information and transboundary water cooperation build upon each other bidirectionally, each informing and enhancing the other. We employ a case-study analysis of the Transboundary Aquifer Assessment Program (TAAP), a binational collaborative effort for scientific assessment of aquifers shared between Mexico and the United States. Here, information sharing was possible only by first completing a formal, jointly agreed-upon cooperative framework in 2009. This framework resulted in a collaborative science production process, suggesting that the relationship between sharing data and information and transboundary groundwater governance is iterative and self-reinforcing. In keeping with the publication of the TAAP’s first binational scientific report in 2016, we demonstrate the bidirectional relationship between science production and water governance in the TAAP and explore remaining challenges after scientific assessment.

Hydrodynamic and hydrochemical investigation of the transboundary aquifer system in Prespa-Ohrid watershed

Οι διασυνοριακοί υδροφορείς των λιμνών της Οχρίδας και της Πρέσπας μοιράζονται την Αλβανία, την Ελλάδα και τη Βόρεια Μακεδονία. Αυτές οι λίμνες είναι από τις παλαιότερες λίμνες του κόσμου, με τεκτονική προέλευση, που ανήκουν στην εποχή του Πλειόκαινου ή στο ανώτερο Μειόκαινου. Αυτές οι δύο λίμνες έχουν απασχολήσει ερευνητικά τους ειδικούς για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η υδροδυναμική και υδροχημική έρευνα της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποσκοπεί στην κατανόηση των παραγόντων που προκάλεσαν μείωση της στάθμης του νερού της λίμνης Πρέσπας στα χαμηλότερα επίπεδα των τελευταίων χρόνων. Η υδραυλική σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο λιμνών είχε διαπιστωθεί από παλαιότερες έρευνες. Οι αλλαγές της κίνησης του νερού που σημειώθηκαν σε αυτήν τη λεκάνη απορροής, οδήγησαν στην ανάγκη λεπτομερών υδρογεωλογικών ερευνών. Προκειμένου να εξαχθεί ένα επιστημονικό συμπέρασμα σχετικά με την υδροδυναμική και την υδροχημεία του νερού σε αυτόν τον διασυνοριακό υδροφορέα, απαιτείται συνέργεια μεταξύ διαφορετικών επιστημών όπως: υδρογεωλογία, γεωλογία, γεωφυσική και υδροχημεία. Οι περιοχές των λεκανών των λιμνών της Οχρίδας και της Πρέσπας οριοθετούν τον διασυνοριακό σύστημα των υδροφορέων. Από υδρογεωλογική άποψη είναι πολύ ετερογενείς, σχηματίζοντας διαφορετικές υδρογεωλογικές ενότητες. Έτσι, αξιοποιήθηκαν τα αποτελέσματα των γεωφυσικών μεθόδων (ηλεκτρική αντίσταση και ρηχά σεισμικά) και υδροχημικών μεθόδων με κατασκευή διαγραμμάτων Stiff και μεταβολής των ιοντικών λόγων. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης και των δύο επιστημών που αναφέρθηκαν παραπάνω ήταν πολύ σημαντικά. Όπως είχε διαπιστωθεί, η ροή του νερού από τη λίμνη της Πρέσπας προς τη λίμνη της Οχρίδας είναι δυναμική όχι μόνο κατά την ξηρή περίοδο, όπως ήταν αναμενόμενο, αλλά και κατά τη διάρκεια της υγρής περιόδου του υδρολογικού έτους. Η στατιστική ανάλυση (Factor and Cluster analysis) χρησιμοποιήθηκε για την επιβεβαίωση της προαναφερθείσας έρευνας. Ένα από τα κύρια πεδία εφαρμογής των σταθερών ισοτόπων αφορά την προέλευση και την ανάμιξη των υπόγειων υδάτων. Προκειμένου να υποστηριχθεί η πηγή προέλευσης του νερού στην περιοχή, τα σταθερά ισότοπα (δD και δ18O) στο νερό εφαρμόσθηκαν σε αυτήν την έρευνα. Η ανάλυση σταθερών ισοτόπων υποστηρίζει τα αποτελέσματα της γεωφυσικής και υδροχημικής έρευνας. Συμπερασματικά, η υδροδυναμική και υδροχημική διερεύνηση του διασυνοριακού υδροφορέα των λιμνών Οχρίδας και Μεγάλης Πρέσπας φέρνει νέα δεδομένα και αποτελέσματα, τα οποία είναι σημαντικά από υδρογεωλογική άποψη. Τέλος, με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης SWOT (Πλεονεκτήματα, Αδυναμίες, Ευκαιρίες και Απειλές), προτείνεται μια σειρά μέτρων και δράσεων για τη βιωσιμότητα του διασυνοριακού υδροφορέα και των εξαρτώμενων οικοσυστημάτων υπό συνθήκες κλιματικής κρίσης. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να διερευνήσει λεπτομερώς τις κλιματικές αλλαγές και τον αντίκτυπό τους σε αυτόν τον τομέα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί παρακολουθώντας το ισοζύγιο νερού του διασυνοριακού υδροφορέα των λιμνών Οχρίδας και Πρεσπών. Η κατασκευή υδρογεωλογικών χαρτών, στο πρόγραμμα GIS, που σχετίζεται με μια βάση δεδομένων (Παράρτημα Α και Παράρτημα Β), ήταν ένα σημαντικό επίτευγμα που βοήθησε στην αναπαράσταση του τελικού αποτελέσματος όλων των εργασιών που έγιναν. Σε αυτήν τη βάση δεδομένων δίνονται γενικά υδρογεωλογικά και υδροχημικά δεδομένα. Ο χάρτης κατασκευάστηκε σε κλίμακα 1: 50.000 και προσαρτήθηκε στο υλικό. Το Παράρτημα Γ και το Παράρτημα Δ περιέχουν κλιματικά ημερήσια δεδομένα της Περιφέρειας της Οχρίδας, τη στάθμη του νερού της λίμνης της Μεγάλης Πρέσπας και της λίμνης της Οχρίδας, καθώς και της παροχής της πηγής Tushemisht τα τελευταία 10 χρόνια.

Application of DPSIR method for integrated management of the transboundary aquifer in Prespa-Ohrid basin

<p>The transboundary aquifers are of utmost importance to sustain water supply in present days. The exploitation of these aquifers has to be only in a sustainable and rational way, in order to sustain the quantity and quality of the aquifers' groundwater. A transboundary aquifer is developed in karstified limestones between the lakes Great Prespa (shared between North Macedonia, Albania, and Greece ) and Ohrid (shared between North Macedonia and Albania). The karst mountainous area is characterized by the presence of numerous crevices, sinkholes, as surface forms, and caves, canals, etc., as underground forms. The elevation of Prespa Lake is about 153 m higher than that of Ohrid Lake, and the two lakes represent a common hydraulic system, protected by international conventions. Prespa Lake is characterized by a continuous decline in water level during the last decades. The transboundary karstic aquifer is a complex system, discharging through numerous karstic springs (e.g., Saint Naum, Tushemisht, etc.), and operating as a hydrocollector and hydroconductor between the lakes. The aquifer is vulnerable to external pollution, as well as to climate changes affecting the lakes’ ecosystems. Agriculture, livestock, and tourism are the main activities in the wider area.</p><p>The DPSIR (Driver-Pressure-State-Impact-Response) model, adopted by European Environmental Agency, was applied in GIS context, in order to study and analyze the main causes of pressures and to optimize the measures for integrated aquifer management. In addition, the aim of DPSIR technique is the correlation of the driving forces and pressures with the present status of the complex hydraulic system and finally to optimize the aquifer management. The major driving forces that affect the Prespa-Ohrid basin are the irrigated agriculture, the livestock, the tourism development, and population growth. The main pressures are the overexploitation of the aquifer, water pollution, and the decline of the water level of Lake Prespa.</p><p>Based on the results of DPSIR, a set of measures and appropriate policy responses are proposed. Finally, DPSIR is a valuable tool for local authorities and administrators in order to plan and implement strategies for integrated and sustainable management of the transboundary karst aquifer and its dependent ecosystems.</p>