Urbanization-related sustainability challenges of the emerging megacity of Pune, India: an interdisciplinary analysis

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 Konzentr
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 pla