Modelo SimLucia

O modelo SimLucia foi desenvolvido por White e Engelen (WHITE e ENGELEN, 1997; ENGELEN et al., 1997) como parte de um projeto do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente relacionado às alterações globais do clima. O principal objetivo do modelo era explorar através de modelagem e simulação computacional os impactos geográficos locais potenciais produzidos pelo processo global de mudança do clima. Este projeto buscava integrar um processo global e sua manifestação local.

A área de estudo, ilha de Santa Lucia, representa uma típica ilha tropical do Caribe. Os níveis global e local são inter-relacionados por processos econômicos, sociodemográficos e geográficos.

Em nível global (macro-escala), o subsistema natural consiste em uma série de relações que expressam a mudança ao longo do tempo da temperatura e nível do mar, e os efeitos destes na precipitação, freqüência de tempestades e demandas externas de produtos e serviços de fora de Santa Lucia. O subsistema social descreve a demografia e o bem estar social da sua população. E a economia de Santa Lucia é modelada através de um modelo de input-output agregado, que funciona conjuntamente com os subsistemas natural e social.

O nível local do modelo (micro-escala), representado pelo subsistema Uso do Solo, é responsável pela alocação dos diversos usos do solo presentes na ilha. Esse submodelo localiza geograficamente as demandas dos diversos usos do solo de acordo com a situação econômica social da área de estudo, definidos pelos submodelos globais. Consiste em um modelo baseado em autômato celular que considera a distribuição atual dos usos do solo, a

adequação locacional para cada uso, assim como efeitos de complementaridade /incompatibilidade entre usos na vizinhança. A estrutura do modelo SimLucia é apresentada na Figura 3.4.

Figura 3.4: Estrutura do Modelo SimLucia Modelo de sistemas de macro-escala

Sub-sistema economico

Uso do Solo Subsistema Social

Clima

Perda de solo

Demanda socio- economica por solo

Uso do solo Residencial Economico Natural

Demanda economica Externa Domestica

Inter-setorial

Trabalho Importação

Riqueza Natalidade

migração mortalidade População Sub-sistema natural

Modelo celular de micro-escala

Alocação de macro-escala

Alocação de mcro-escala

Adequabilidade

SIG ou base de dados geográficos

Fatores físicos

Fatores ambientais

Fatores instituc ionais

Infra-estrutura

Fonte: Engelen et al (1997).

O módulo de uso do solo do modelo SimLucia considera quatorze categorias de uso do solo, sendo seis classes de cobertura do solo (mar, praias, mangues, florestas, reserva florestal e campo) e oito classes de ocupação humana do solo (agricultura, indústria e mineração, comércio e serviços, turismo, residencial urbano, residencial rural, porto e aeroporto,

estradas). Essas categorias de uso do solo representam os ‘estados’ das células da malha que forma a área de estudo.

Um conjunto de ‘regras de transição’ coordenam o processo de mudança de usos do solo na ilha ao longo do tempo. O modelo utiliza uma vizinhança circular com raio de seis células no entorno da célula central. Essas regras são baseadas em:

a) Adequação locacional para cada uso do solo: mapas com atributos entre 0 e 1 informando quais células são mais ou menos adequadas para um determinado uso do solo. Por exemplo, áreas mais adequadas para uso residencial estarão em sítios próximos de áreas previamente urbanizadas, próximas de estradas e com declividade baixa.

b) Relações de complementaridade /incompatibilidade entre usos do solo na vizinhança: o modelo utiliza gráficos que descrevem a influência de todos os usos do solo sobre os demais ao longo da distância da vizinhança (raio de seis células). A influência da praia sobre a localização de atividades turísticas é mostrada na Figura 3.5. A função apresentada no gráfico abaixo indica que a proximidade de praias tem grande efeito positivo sobre a localização de atividades turísticas. Esse efeito, porém, decai exponencialmente com a distância.

Figura 3.5: SimLucia: Influência do comércio e serviços sobre a localização residencial urbana

Fonte: Engelen et al (1997).

A simulação do modelo produz padrões de uso do solo para cada ano para um período de 40 anos, do presente ao futuro. A Figura 3.6 ilustra os padrões de uso do solo na ilha de Santa Lucia para o ano 0 (início da simulação) e ano 40 (final da simulação), respectivamente. Houve uma

pequena expansão da área urbana (em cinza) e do comércio e serviços (em azul) sobre a área agrícola e de floresta em decorrência do aumento populacional causado pelo crescimento da economia e conseqüente crescimento demográfico na ilha. Os mapas em raster neste estudo têm uma resolução espacial de 250 x 250 metros.

Figura 3.6: SimLucia: Padrões de uso do solo simulados

Fonte: Modelo SimLucia.

A simulação indica ainda uma forte concentração de atividades na zona costeira da ilha, que resulta em conflitos de interesse e competição pelo espaço, e causa danos potenciais ao frágil ecossistema marinho/terrestre presente nesta área.

Este modelo traz muitas contribuições ao estudo das mudanças de usos do solo em regiões de interesse ambiental. Relaciona explicitamente atividades humanas e seus reflexos sobre o meio ambiente, combinando diferentes escalas de análise. Além disso, em termos metodológicos, faz uso de recentes avanços no campo da modelagem dinâmica, utilizando um modelo de autômatos celulares para a alocação da distribuição de usos do solo.

A principal limitação do modelo SimLucia está na sua demasiada demanda de dados, não disponíveis no nível de detalhamento exigido na maioria das localidades. A simulação em Santa Lucia exigiu o uso de diversas suposições e estimativas na carência de dados para calibração real. Além disso, apesar do modelo estar disponível para acesso gratuito via Web, ele permite apenas que o usuário faça variações sobre a base de dados do estudo de caso da ilha de Santa Lucia. Não permite a inclusão de dados de outras áreas de estudo.