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The Sumida watercress farm near Pu‘uloa (Pearl Harbor), O‘ahu has been in continuous operation since 1928. This family-run farm (Figure 1a) produces 70% of the state’s watercress crop, making it critical to Hawai‘i’s food production. The farm’s watercress relies completely on water from freshwater springs. However, the amount of water flowing from the springs has declined by half over the last century as a result of groundwater pumping, climate change, and other drivers (Oki, 2005). Mo‘olelo (oral histories) published in Hawaiian language newspapers from 1834 to 1948 document the springs’ use for agriculture and recreation by Hawaiian ali‘i (chiefs) for more than 1,000 years (Engels et al., 2020). 

Resumo As iniciativas para a sustentabilidade das águas subterrâneas, incluindo o rendimento sustentável e as políticas de proteção das bacias hidrográficas, estão crescendo globalmente em resposta às mudanças climáticas e ao aumento da demanda humana por águas subterrâneas. Uma melhor compreensão dos impactos da gestão das bacias hidrográficas no rendimento e nos custos de gestão das águas subterrâneas—especialmente no contexto mais amplo da mudança climática e de uso da terra—é fundamental para subsidiar essas iniciativas e facilitar a gestão integrada do território e da água. Este estudo desenvolve uma nova estrutura de serviços ecossistêmicos hidrológicos de águas subterrâneas, espacialmente explícita, ligando cenários de uso da terra definidos pelas partes interessadas, uma otimização da simulação de águas subterrâneas e avaliação econômica, e a aplica ao aquífero mais utilizado do Havaí (EUA). As estimativas de rendimento sustentável e as diferenças resultantes em custos de reposição são estimadas para seis cenários de uso da terra (com níveis variáveis de desenvolvimento urbano e gestão de bacias hidrográficas) cruzados com dois cenários de demanda de água em um contexto de um clima seco futuro (via de concentração representativa [RCP] 8.5 meio-século). A dinâmica do uso da terra é considerada um fator importante, embora menos significativo, de recarga de águas subterrâneas do que a mudança climática. O grau de proteção da bacia hidrográfica, através da prevenção da disseminação de espécies vegetais invasoras não nativas de alto uso de água, é projetado para ser um sinal muito mais forte de alteração da dinâmica do uso da terra do que o desenvolvimento urbano. Especificamente, a proteção florestal completa aumenta o rendimento sustentável em 7–11% (30–45 milhões de litros por dia) e diminui substancialmente os custos de tratamento em comparação com a ausência de proteção florestal. Coletivamente, este documento demonstra o valor hidrológico e econômico da proteção de bacias hidrográficas em um contexto de um clima seco no futuro, fornecendo insights para políticas e gerenciamento integrado da terra e da água no Havaí e em outras regiões, particularmente onde as invasões de espécies ameaçam as bacias hidrográficas de origem.