Modelagem colaborativa para avaliação da sustentabilidade de lençóis freáticos em aquíferos costeiros usando otimização de simulação

Resumo A gestão sustentável de lençóis freáticos em aquíferos costeiros é desafiadora devido à intrusão de água salgada, mudanças climáticas e preferências sociais diversas. Isso exige abordagens que sejam tanto rigorosas cientificamente quanto legítimas socialmente. Este estudo introduz uma estrutura de simulação-otimização informada por partes interessadas, que integra diretamente a modelagem colaborativa com as partes interessadas na formulação central do problema de otimização de simulação, ao contrário das abordagens tradicionais que tratam a participação como um passo separado ou posterior. Aplicada ao aquífero de Pearl Harbor em Hawai‘i, a equipe de modelagem e os gestores de água co-desenharam as variáveis de decisão da otimização de simulação, objetivos, restrições e análise de cenários, garantindo que os resultados da pesquisa informassem a tomada de decisões no mundo real. Mais especificamente, a integração incorporou configurações e metas de gestão, valores sociais e limites ecológicos na otimização de simulação para co-definir soluções viáveis, aumentando assim a credibilidade, legitimidade e relevância do modelo. Os resultados mostram que a projeção de mudanças climáticas sob um cenário seco com elevação do nível do mar poderia reduzir a retirada sustentável de água subterrânea em até 46% até meio século devido à intrusão de água salgada. A otimização de simulação informada por partes interessadas mitiga esses impactos, melhorando a disponibilidade de água doce em até 30% em comparação com abordagens não otimizadas. Combinar otimização com soluções baseadas na natureza, como restauração de bacias hidrográficas por meio da proteção de florestas e desenvolvimento de corredores, oferece benefícios sinérgicos, adicionando até 10% a mais de rendimento sustentável. A estrutura também quantifica os principais compromissos políticos, como o equilíbrio entre maximizar a retirada e manter a descarga das nascentes para usos ecológicos e culturais. Ao operacionalizar o conhecimento das partes interessadas dentro da estrutura de otimização de simulação, este trabalho oferece uma estrutura de modelagem colaborativa transferível para promover a sustentabilidade dos lençóis freáticos em regiões costeiras em todo o mundo.