Analysis of the interconnections between diets, global changes, human migrations and conflicts

Fast-growing populations, dietary shifts, adverse impacts of hydroclimatic alterations, poor governance are hindering a sustainable human development in many developing countries. Access to and availability of food are crucial for human development, poverty reduction and protection against human insecurity. However, water and agricultural land are limited resources, that support livelihoods and food security worldwide and are increasingly affected by demographic and hydroclimatic pressure. In the scientific community there is large consensus on the necessity to find alternative strategies to meet the growing human dietary demand without further exploiting the current availability of natural resource, with the risk of exacerbating competition over scarce resources. Poverty and fragile social contexts might, indeed, favor negative forms of adaptation to environmental stress, leading to social tensions and human insecurity. Hence, first, there is the need to deepen the understanding of the phenomena underlying the nexus between hydrological extremes and coping mechanisms such as human conflicts and mobility. Second, it is necessary to identify strategies that promote the transition to a more sustainable water-food system, that also promotes human health with the adoption of healthy dietary guidelines. This Thesis, first, contributes to an improvement in the exploration of the interlinkages between hydroclimatic extremes, human conflicts and human mobility, focusing on the role of the water-food nexus analyzing the biophysical effects of droughts on the water-food system. Bayesian econometric regression and gravity model have been used to detect dynamic and spatial associations between agro-hydrological indicators and social variables. Analyzing the role of food security in the water-conflict and -human mobility nexuses contributed to address root causes of social tensions and the choice of migration, which is fundamental to build policies for conflict prevention and to provide the needed support to displaced people. Second, a cropland optimization approach has been developed with the aim of enhancing countries’ food production within a sustainable food system, which might facilitate the implementation of strategies for the development of the agricultural sector, at different spatial scales. To this end, a linear optimization algorithm has been coupled to spatially distributed hydrological modelling to minimize the irrigation water requirement and promote the diffusion of healthy dietary needs, under different crops layouts. Attention has been paid to the existing agricultural, nutritional and trade governmental policies in reshaping the current water-food system. By using a nexus approach, it is possible to reduce the pressure on water and agricultural land and feed a higher portion of population with healthy food, reducing the irrigation water both at the national (8%), regional (50%), and global (78%) scales.

La rapida crescita della popolazione, i cambiamenti nella dieta, gli impatti negativi delle alterazioni idroclimatiche, la cattiva governance stanno ostacolando uno sviluppo umano sostenibile in molti paesi in via di sviluppo. L'accesso e la disponibilità di cibo sono fondamentali per lo sviluppo umano, la riduzione della povertà e la protezione contro l'insicurezza umana. Tuttavia, l'acqua e i terreni agricoli sono risorse limitate, che sostengono i mezzi di sussistenza e la sicurezza alimentare in tutto il mondo e sono sempre più colpiti dalla pressione demografica e idroclimatica. Nella comunità scientifica c'è un ampio consenso sulla necessità di trovare strategie alternative per soddisfare la crescente domanda alimentare umana senza sfruttare ulteriormente l'attuale disponibilità di risorse naturali, con il rischio di esacerbare la competizione per le scarse risorse. La povertà e la fragilità dei contesti sociali potrebbero, infatti, favorire forme negative di adattamento allo stress ambientale, portando a tensioni sociali e insicurezza umana. Da qui, in primo luogo, c'è la necessità di approfondire la comprensione dei fenomeni alla base del nesso tra estremi idrologici e meccanismi di coping come i conflitti umani e la mobilità. In secondo luogo, è necessario individuare strategie che favoriscano la transizione verso un sistema idrico-alimentare più sostenibile, che promuova anche la salute umana con l'adozione di linee guida alimentari sane. Questa tesi, in primo luogo, contribuisce a migliorare l'esplorazione delle interconnessioni tra estremi idroclimatici, conflitti umani e mobilità umana, concentrandosi sul ruolo del nesso acqua-cibo analizzando gli effetti biofisici della siccità sul sistema acqua-cibo. La regressione econometrica bayesiana e il modello gravitazionale sono stati utilizzati per rilevare associazioni dinamiche e spaziali tra indicatori agro-idrologici e variabili sociali. L'analisi del ruolo della sicurezza alimentare nei nessi acqua-conflitto e mobilità umana ha contribuito ad affrontare le cause profonde delle tensioni sociali e la scelta della migrazione, fondamentale per costruire politiche di prevenzione dei conflitti e per fornire il supporto necessario agli sfollati. In secondo luogo, è stato sviluppato un approccio di ottimizzazione delle terre coltivate con l'obiettivo di migliorare la produzione alimentare dei paesi all'interno di un sistema alimentare sostenibile, che potrebbe facilitare l'attuazione di strategie per lo sviluppo del settore agricolo, a diverse scale spaziali. A tal fine, un algoritmo di ottimizzazione lineare è stato accoppiato a modelli idrologici spazialmente distribuiti per minimizzare il fabbisogno di acqua per l'irrigazione e promuovere la diffusione di esigenze alimentari sane, in diversi layout colturali. L'attenzione è stata rivolta alle attuali politiche governative agricole, nutrizionali e commerciali nel rimodellare l'attuale sistema idrico-alimentare. Utilizzando un approccio nexus, è possibile ridurre la pressione sull'acqua e sui terreni agricoli e nutrire una porzione più alta della popolazione con cibo sano, riducendo l'acqua di irrigazione sia a livello nazionale (8%), regionale (50%) che globale (78%).