APLICAÇÃO DE MÉTODOS ACÚSTICOS NA INTERPRETAÇÃO DE ZONAS SUBMERSAS NO LITORAL SETENTRIONAL DO RN.
Werner Farkatt Tabosa1; Helenice Vital1,2; Venerando Eustáquio Amaro1,2; Francisco S. Neto2 1PPGG, UFRN([email protected] / [email protected]); 2Depto. Geologia, UFRN.
Abstract. This work characterizes the coastal and marine environment morphology of the São Bento do Norte area (NE Brazil) based on underwater sound as a tool and applying digital image processing techniques. The recognition of the features as sandwaves, beachrocks and submerged reefs, was only possible due to the high transparency of the water in the area that makes possible the mapping of the bottom morphology up to 25m depth. Thus, the with combination of techniques bathymetry and side scan sonars (underwater acoustics), joined the orbital images have been used with success in the mapping of the inner shelf of Northeast Brazil.
Palavras-chave: shelf, remote sensing Northeastern Brazilian. 1. Introdução
Uma das principais descobertas tecnológicas da história moderna foi o implemento dos meios de comunicação e transmissão de informação em longas distâncias (telefone, rádio, televisão, etc). As implicações sociais e culturais deste desenvolvimento são enormes e de longo alcance. A maior parte destes sistemas utiliza os princípios de propagação das ondas eletromagnéticas. As propriedades destas ondas foram descobertas em meados do século 19, e os primeiros registros da sua utilização foram estimados no início do século 20. Desde de então, sua aplicabilidade vem crescendo e se revelaram como um vetor formidável para a transmissão de informação, sendo empregados em sistemas de radar, como uma ferramenta poderosa para a exploração e monitorando do meio ambiente (Lurton 2002).
Devido a grande a extensão geográfica do litoral, é extremamente difícil definir precisamente este ambiente. Geralmente, eles compreendem áreas do solo oceânico pertinente a zonas mais rasas, razoavelmente
próximas da costa, e disponibilizado devido a uma extensa gama de ambientes hidrográficos. Estes são responsáveis por rápidas mudanças na dinâmica costeira (principalmente nas correntes), que influenciam e são influenciadas diretamente pelos ambientes lacustre, fluvial e estuarinos (Milkert and Hühnerbach 1997).
Em plataformas marinhas rasas (ambiente comum ao NE brasileiro), a hidrodinâmica e os ambientes geológicos geralmente controlam o padrão de distribuição dos sedimentos, que por sua vez refletem a sua composição e distribuição no litoral; esta complexidade sedimentar resulta diretamente da heterogeneidade do solo oceânico (Milkert and Hühnerbach 1997).
Conhecer a complexidades dos oceanos é uma tarefa árdua, mas extremamente gratificante para qualquer pesquisador, no momento em que ele consegue por em pratica seus anseios de forma clara e objetiva. Pensando desta forma, é que se buscou com a apresentação deste trabalho mostrar a aplicabilidade de diferentes técnicas de investigação dos oceanos. Onde o emprego de métodos acústicos (sonografia e batimetria), combinado com técnicas do processamento digital de imagens (PDI),
mostraram–se eficientes para caracterização da morfologia de fundo marinho.
1.1. Localização da Área
A região de São Bento do Norte e Caiçara do Norte, está localizadas no litoral setentrional do Estado do Rio Grande do Norte, inseridas em uma zona costeira, com cerca de 15 km praias arenosas, interrompida por linhas de beachrocks e campos de dunas (IDEMA 1999a, 1999b e Tabosa 2002). A área em estudo abrange as coordenadas 9460000 KmN_840000 KmE, 9460000 KmN_820000 KmE, 9440000 KmN_840000 KmE e 9435000 KmN_820000 KmE, como observado na figura 1.
2. Métodos e Técnicas
A base de informações coletada neste trabalho foram adquiridas entre os anos de 2002 e 2005. Durante este período inúmeros perfis batimétricos e sonográficos (sísmica de reflexão), foram levantados sistematicamente ao longo da zona marinha de São Bento do Norte e Caiçara do Norte (Fig. 2). Paralelamente, a este trabalho foram avaliadas e interpretadas as diversas unidades geoambientais presentes na região de investigação. Estas unidades foram delineadas, tomando por base as imagens digitais do sistema Landsat 7-ETM+ (Tabosa et al. submetido).
As coletas de dados de ecossonda e sonografia (métodos acústicos), foram realizadas em diversas etapas, recobrindo cerca de 250 km2 da área marítima dos
municípios de São Bento do Norte e Caiçara do Norte (Fig. 2). Todas as campanhas de mar utilizaram como meio flutuante barcos pesqueiros adaptados ao trabalho científico, de baixo calado, apropriada para águas rasas comum na plataforma norte do RN.
Os perfis sonográficos e batimétricos, foram coletados com auxílio de um registrador da marca Hydrotac fabricado
pela Odom Hydrographic System com freqüência de 200kHz, com feixe vertical de 0,01m e com portas para side scan sonar e GPS acoplado.
Estes perfis foram integrados a imagens do satélite Landsat 7ETM+ (Tabosa et al.
submetido), resultando na elaboração de um
modelo esquemático contendo as diversas morfologias do fundo oceânico, bem como, a distribuição espacial dos perfis de navegação existente na plataforma interna de São Bento do Norte. Estes perfis foram levantados preferencialmente na direção norte/sul, com linhas de aproximadamente 30 Km de extensão e espaçadas a cada 1 Km. A velocidade de navegação utilizada foi de 6 Km/h e os pontos de coleta de informações/coordenadas (tops), foram registrados a cada 1 min.
Inicialmente, foi gerado um modelo batimétrico com base na Carta Náutica Nº 700 da Diretoria de Hidrografia e Navegação –DHN, num total de 239 pontos. Para a confecção deste modelo utilizou-se a Krigagem, tendo-se como base um semi-variograma (ajustado em cerca de 30% e célula grid de 2 Km), com tendência linear calculado e ajustada segundo o modelo matemático power.
O resultado da combinação de métodos acústicos e processamento digital de imagens propiciou a interpretação das diversas formas de fundo marinho na área de estudo. Estas informações serviram de base para o melhor entendendimento da dinâmica costeira neste litoral.
3. Resultados
3.1. Métodos Acústicos
A utilização de métodos acústicos mostrou-se bastante eficaz na caracterização dos substratos marinhos. Os registros sonográficos mostram em planta, a diferença de textura do fundo marinho, causado principalmente pela diferença de
composição dos substratos de fundo e pela forma do relevo submerso (Fig. 3). Os registros batimétricos mostram morfologia do fundo marinho, ressaltando em perfil o tipo de relevo predominante e as dimensões dos corpos submersos. Ou seja, as informações contidas nos sonogramas possibilitaram delinear o contorno das principais feições submersas, o que facilitou na identificação das principais feições morfológicas (corpos arenosos, sandwaves e demais formas de relevo) do fundo marinho.
Numa avaliação regional a plataforma interna adjacente a São Bento do Norte apresenta diversos domínios morfológicos. Uma das principais feições identificadas na porção offshore foi à presença de grandes bancos arenosos, alocados cerca de 10 km a norte da costa de São Bento do Norte, estes bancos ocorrem normalmente com flancos dispostos assimetricamente (Fig. 3) e orientados obliquamente (cerca de 10º) com relação à linha de costa atual.
Na porção oeste da área destaca-se vários conjuntos de sandwaves de dimensões e orientação bastante variadas (Fig. 3); estas
sandwaves podem apresentar um
comprimento na ordem de grandeza com algumas dezenas de metros até centena metros, em geral, com o eixo principal orientado de nordeste para sudoeste, condizente com o fluxo de massas d’água produzido pela deriva litorânea que na região é de leste para oeste. Também foi possível mapear sandwaves na qual a orientação principal é de norte para sul. Em alguns pontos da área de pesquisa foi observado que estas sandwaves podem ocorre sobrepondo as demais, e com dimensões (comprimento x largura x altura), inferiores as citadas anteriormente. Este fenômeno deve ser decorrente da movimentação cíclica das marés (preá-mar/baixa-mar), que se movimentam na direção de norte para sul e geralmente com uma intensidade inferir ao movimento das correntes costeiras.
Linhas de recifes (beachrocks) alinhados paralelamente à linha de costa atual também podem ser mapeados na área. Estes recifes são encontrados em diversos pontos da plataforma interna de São Bento do Norte e Caiçara do Norte, deste a zona de surfe até a quebra da plataforma. Normalmente, os registros (sonográficos, batimétricos e imagens Landsat ETM+) indicam a presença de corpos levemente alongados e descontínuos, constituídos por algumas dezenas de quilômetros de comprimento (Fig. 4).
O levantamento batimétrico mostrou ainda que a morfologia da zona submersa é relativamente plana, com declividade suave e profundidade variando de 2 a 6 m (plataforma rasa), até a quebra da plataforma. Profundidades maiores da ordem de 20 m são facilmente registradas quando distanciado cerca de 25 a 30 km a norte da costa atual (Tabosa e Vital 2004). Estas zonas mais profundas ocorrem imediatamente após os recifes submersos (Santos et al. submetido), conhecido localmente como “Urca da Conceição” (Fig. 4) e “Urca da Cotia” (Tabosa, 2000 e 2002). Relação inversa é observada na “Coroa das Lavadeiras” (Fig. 4), onde alguns trechos tornam-se emersos durante a preamar (Tabosa et al. 2002).
3.2. Processamento Digital de Imagens Alguns trabalhos anteriores já relatam feições morfológicas na plataforma interna desta região (Costa Neto 1997; Testa e Bosence 1999; Tabosa 2000; Hustedt 2000; Riedel 2000; Caldas 2002, Tabosa 2002; Vital et al. 2003; Lima 2004; dentre outros). Em geral, estes pesquisadores descrevem feições submersas como sandwaves, bancos arenosos, linhas de beachrocks e recifes, normalmente, distribuídos irregularmente ao longo de toda a plataforma. Com intuito de se caracterizar melhor estas feições, foram utilizadas neste trabalho imagens Landsat
7-ETM+ (12/06/00) nas bandas do visível-infravermelho que melhor apresentassem resultados nas combinações RGB, HSI e NDWI (Lima 2004, Tabosa et al submetido).
Com o auxílio das imagens(Fig. 4) foi possível uma visualização regional das feições submersas já caracterizadas com os perfis batimétricos e sonográficos. Na porção oeste das imagens, é identificada inúmera sandwaves, de dimensões bastante expressivas, com cerca de 30 km de extensão. Na porção leste das imagens, outras sandwaves são identificadas, sendo que neste caso, o padrão de orientação sofre uma mudança, gerando duas direções preferenciais uma de leste/oeste e outra de norte/sul.
Um grande corpo subaquoso destaca-se na porção central da imagem. Este corpo estende-se desde o extremo leste da imagem e assume uma feição curvada na zona central da imagem. De acordo com os estudos batimétricos e sedimentológicos, trata-se de um corpo arenoso, com cerca de 400 m de largura, tendo seus flancos marcados por uma topografia mais suave na porção interna (sul) da feição e uma topografia mais acentuada com caimento abrupto na porção externa (norte) em direção a quebra da plataforma (Tabosa et al submetido).
Na zona marinha, faixas de recifes foram detectadas em diversos pontos da plataforma, estes recifes (beachrocks) ocorrem deslocados da costa atual cerca de 10 a 20 km. Normalmente são compostos por longas faixas retilíneas com algumas dezenas de metros de largura e dezenas de quilômetros de extensão(Fig. 4).
4. Conclusões
De acordo com a interpretação dos perfis batimétricos, dos sonogramas e das imagens Landsat (7ETM+ de 12/06/00), pode-se determinar à presença de mega estruturas, constituídas por sandwaves, de dimensões quilométricas, compostas por
cristas normalmente sinuosas e de flancos assimétricos, orientados preferencialmente para oeste. Entretanto, sandwaves de pequeno porte também são mapeadas nesta mesma área, em geral, estas sandwaves ocorrem sobrepondo a essas mega
sandwaves.
5. Agradecimentos
Agradecimentos são devidos ao PRH-ANP 22 – Programa de Formação em Geologia, Geofísica e Informática para o Setor Petróleo e Gás (ANP) pela concessão d abolsa de doutorado ao primeiro autor; aos projetos de pesquisa PETRORISCO – REDE 05 “Monitoramento Ambiental de Áreas de Riscos a Derrames de Petróleo e seus Derivados” (FINEP/CNPq /CTPETRO/ PETROBRAS), MAR-RN – Grupo de Pesquisa em Ciências do Mar e Ambientais
(FINEP/CTINFRA), convênio de
cooperação entre Brasil e Alemanha (PROBRAL 150-02 e UNIBRAL 21-04), entre a UFRN e a Christian Albrechts Universität zü Kiel (CAPES/DAAD), pelo apoio financeiro, e aos integrantes dos grupos de pesquisa GGEMMA e GEOPRO da UFRN, pelo auxilio na coleta de dados em campo.
6. Referências
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Figura 1: Mapa com a localização geográfica da área de estudo
Figura 2 – Bloco diagrama esquemático com a distribuição dos perfis batimétricos.
Figura 3 – Trecho de um perfil sonográfico realizado ao longo da costa de São Bento do Norte/Caiçara do Norte.
Figura 4 - Composição colorida no sistema HSI-PC6-4-2 do Landsat- 7ETM+ de 12/06/2000. 1 - linha de beachrocks, 2 – estrutura recifal circular, 3 – sandwaves (norte/nordeste), 4 - sandwaves (leste/oeste e norte/sul), 5 - corpo arenoso subaquoso (Tabosa et al. Submetido).
