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MARCELLO ALVES COSTA
AVALIAÇÃO DOS EVENTOS EXTREMOS DE MARÉ PARA OS ANOS
DE 2002, 2003 E 2004, SEUS IMPACTOS E AS ALTERAÇÕES
TEMPORAIS (1987 – 2007) DOS CENÁRIOS DA PAISAGEM DO
MUNICIPIO DE ITANHAEM - SP – BRASIL.
NÚMERO: 454/2012
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
MARCELLO ALVES COSTA
AVALIAÇÃO DOS EVENTOS EXTREMOS DE MARÉ PARA OS ANOS
DE 2002, 2003 E 2004, SEUS IMPACTOS E AS ALTERAÇÕES
TEMPORAIS (1987 – 2007) DOS CENÁRIOS DA PAISAGEM DO
MUNICIPIO DE ITANHAEM - SP – BRASIL.
ORIENTADORA: PROFA. DRA. SUELI YOSHINAGA PEREIRA
TESE APRESENTADA AO INSTITUTO DE
GEOCIÊNCIAS DA UNICAMP PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE DOUTOR EM CIÊNCIAS, NA ÁREA DE GEOLOGIA E RECURSOS NATURAIS.
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL TESE DEFENDIDA PELO ALUNO MARCELLO ALVES COSA E ORIENTADA PELO PROFA. DRA. SUELI YOSHINAGA PEREIRA
_____________________________ Orientador
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA POR
HELENA FLIPSEN - CRB8/5283 - BIBLIOTECA CENTRAL “CESAR LATTES” DA UNICAMP
C823a
Costa, Marcello Alves.
Avaliação dos eventos extremos de maré para os anos de 2002, 2003 e 2004, seus impactos e as alterações temporais (1987 - 2007) dos cenários da paisagem do município de Itanhaém - SP - Brasil / Marcello Alves Costa. -- Campinas, SP : [s.n.], 2012. Orientador: Sueli Yoshinaga Pereira.
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências.
1. Marés - Itanhaém (SP). 2. Costa - Erosão -
Itanhaém (SP) 3. Itanhaém (SP) - Inundações. I. Pereira, Sueli Yoshinaga, 1961-. II. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Geociências. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital:
Título em Inglês: Evaluation of extreme tidal events for the years 2002, 2003
and 2004, its impacts and temporal changes (1987-2007) of the scenery of the city of Itanhaém - São Paulo - Brazil
Palavras-chave em Inglês:
Tides - Itanhaém (SP)
Beach erosion - Itanhaém (SP) Itanhaém (SP) - Floods
Área de concentração: Geologia e Recursos Naturais
Titulação: Doutor em Ciências Banca examinadora:
Sueli Yoshinaga Pereira [Orientador] Elisabete Caria Moraes
Lindon Fonseca Matias
Evlyn Márcia Leão de Moraes Novo Regina Célia de Oliveira
Data da defesa: 15-08-2012
“Não espere por uma crise para descobrir o que é importante em sua vida. “
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas pelo espaço concedido, pela estrutura e pelo conhecimento e pelo acolhimento durante tantos anos desde meu Mestrado.
Agradeço também ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPQ pela bolsa concedida nesta ocasião e a todas que me concedeu durante minha curta jornada como pesquisador.
A uma pessoa especial, sábia e amiga, a paciência personificada Profª. Drª. Sueli Yoshinaga Pereira que me acolheu e me mostrou tudo. Obrigado professora.
Quero aqui agradecer também aqueles que literalmente me ensinaram a dar os primeiros passos. Ao Prof. Dr. Mario Valerio Filho, meu exemplo. Meus professores da faculdade, Institutos de Pesquisa que passei orientadores, colegas de pesquisa. Cada qual me mostrou um modo de ver as coisas, mas todos me ensinaram a sentir o que estava fazendo de forma intensa e prazerosa. Obrigado;
Prof. Dr Ademir Fernando Morelli.
Prof. Dr Antônio Miguel Vieira Monteiro.
Prof. Dr.Wilson Cabral Junior. Prof. Dr. Marcel Fantin.
Profa. Drª. Elisabete Caria de Moraes. Profa. Drª. Sandra Maria Fonseca da Costa Prof. Dr. João Ricardo de Freitas Oliveira. Profa. Drª. Fresia Ricardi-Branco.
Cada um de vocês fez parte deste processo de formação.
Biografia.
Marcello Alves Costa
Geógrafo de formação, Licenciado e Bacharelado pela Universidade do Vale do Paraíba - UNIVAP, Mestrado em Geociências pela Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP com ênfase em Administração e Política de Recursos Minerais e Doutorando em Ciências com ênfase em Geologia e Recursos Naturais pela Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP. Atuou em diversos Institutos de pesquisa no País, entre eles, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA, Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP. Desenvolve projetos nas áreas de Geohidrologia, Geografia Regional, Análise Espacial, Educação Ambiental e Sustentabilidade, Geoprocessamento, Sensoriamento Remoto, Ecologia da Paisagem, Análise das Desigualdades Socioterritoriais e Sociedade e Meio ambiente.
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PÓS-GRADUAÇÃO GEOCIÊNCIAS
Avaliação dos eventos extremos de maré para os anos de 2002, 2003 e 2004, seus impactos e as alterações temporais (1987 – 2007) dos cenários da paisagem do município de Itanhaém –
São Paulo – Brasil.
RESUMO
As discussões sobre a paisagem, seus cenários através dos tempos, seu comportamento dinâmico e a integração das atividades humanas com o meio físico, no qual estão inseridas são de profundo interesse de diversas ciências buscando assim novas formas de compreender o momento presente. Inundações, enchentes, desmoronamentos, chuvas intensas e marés muito elevadas passaram, nos últimos anos a fazer parte de nosso cotidiano informacional. Sendo assim, este trabalho apresenta uma proposta de análise em escala municipal abordando os eventos denominados de marés extremas que podem ocasionar diversos problemas às infraestruturas como inundações e erosões costeiras, transformando a paisagem. As análises propostas partiram da detecção de eventos de marés extremas para os anos de 2002, 2003, 2004 e a relação com os períodos lunares de quadratura e sizígia. Utilizando-se da técnica estatística de Regressão Linear Múltipla, avaliou-se em escala anual e para semana que antecede os eventos extremos, as relações existentes de Variação de Maré extrema com a Temperatura, a Velocidade do Vento, as Chuvas e a Umidade Relativa. Analisou-se também a transformação da paisagem de forma temporal com um intervalo de 20 anos (1987 – 2007), frente aos parâmetros - Uso da Terra, Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) e as Variações da Temperatura, onde os resultados obtidos nas análises apontaram para supressão de áreas naturais, o adensamento da malha urbana, assim como um aumento da temperatura entre os anos. Os estudos apontaram detectaram que as marés extremas estão relacionadas ao evento do El Nino, em que foram observados marés da ordem de 1,2 a 1,92 metros (exagerei). Os ventos, a umidade e a temperatura, apesar de baixa correlação, são componentes que indicam a presença de sistemas frontais que proporcionam variações extremas. As marés altas provocam inundação e erosão costeiras em áreas vulneráveis, que estão em processo de maior adensamento urbano e os resultados da simulação de maré extrema no município de Itanhaém - São Paulo – Brasil indicou que as áreas mais afetadas são justamente as áreas que mais se adensaram ao longo do período monitorado.
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PÓS-GRADUAÇÃO GEOCIÊNCIAS
Evaluation of extreme tidal events for the years 2002, 2003 and 2004, its impacts and temporal changes (19872007) of the scenery of the city of Itanhaém São Paulo
Brazil.
ABSTRACT
Discussions on the landscape, their scenarios through the ages, its dynamic behavior and integration of human activities with the physical environment in which they operate are of deep interest in various sciences thus seeking new ways to understand the present moment. Floods, floods, landslides, heavy rains and high tides have passed much in recent years to be part of our daily informational. Therefore, this work presents a proposal for a municipal scale analysis covering the events called extreme tides that can cause many problems for infrastructure such as flooding and coastal erosion, transforming the landscape. The analyzes proposed departed detection of extreme tidal events for the years 2002, 2003, 2004 and compared with lunar periods of neap and spring tides. Using the statistical technique of multiple linear regression was evaluated on an annual scale and week preceding extreme events, the relations of Variation of Tide with extreme temperature, the speed of the wind, the rain and Relative Humidity. It was also analyzed the transformation of the landscape temporally with an interval of 20 years (1987 - 2007), compared to parameters - Land Use, Vegetation Index (NDVI) and the variations of temperature, where the results in analyzes showed suppression of natural areas, densification of the urban as well as an increase in temperature among years. The studies showed that the detected extreme tides are related to the El Nino event, where tides were observed in the range from 1.2 to 1.92 meters (exaggerated). The winds, humidity and temperature, although low correlation, are components that indicate the presence of frontal systems that deliver extreme variations. The high tides cause flooding and coastal erosion in vulnerable areas, which are in the process of higher urban density and the simulation results of extreme tide in the city of Itanhaém - São Paulo – Brazil indicated that the most affected areas are precisely the areas that most denser over the period monitored.
SUMÁRIO Resumo xv Abstract xvii Introdução 1 2. Objetivo Geral 7 2.1. Objetivos Específicos 7 2.1.1. Parte I 7 2.1.2. Parte II 7 3. A Área de estudo. 9 3.1. Características gerais. 9
4. A Descrição dos Métodos. 17
4.1. Parte I.
4.1.a. Descrição dos métodos utilizados no tratamento e obtenção de informações nas séries temporais (2002, 2003, e 2004) para as variáveis: maré,
temperatura, velocidade do vento, chuva e umidade relativa.
18
4.1.1. 1º passo. Coleta e tratamento prévio dos dados. 19
4.1.2. 2º passo. Padronização das unidades dos dados. 19
4.1.3. 3º passo. Elaboração do intervalo quantitativo para as séries de eventos
de maré. 20
4.1.4. 4º passo. Avaliação do comportamento do El Nino para os anos
estudados. 21
4.1.5. 5º passo. Detecção de eventos extremos de maré para séries 21
4.1.6. 6 º passo. Avaliação dos eventos extremos detectados frente à ocorrência
de sistemas frontais (Ciclones). 22
4.1.7. 7º passo. Análise das correlações estatísticas entre as variáveis
propostas. 22
4.1.8. 8º passo. Análise dos resultados obtidos. 23
4.2. Parte II. 21
4.2.b. Descrição dos métodos utilizados na elaboração e obtenção de
informações referentes às técnicas utilizadas para avaliação da transformação do meio físico para os anos de 1987 e 2007. Sendo: a) Uso da Terra, b) Índice de Vegetação por Diferença Normalizada, c) Temperatura.
23
4.2.1. 1º passo. A escolha das datas 23
4.2.b1 USO DA TERRA (1ª TÉCNICA) 24
4.2.1. 1º passo. A classificação automática 25
4.2.2. 2º passo. O mapa referencial das classes de uso da terra. 25
4.2.3. 3º passo. A escolha das classes de uso da terra. 26
4.2.4. 4º passo. Elaboração de perfis longitudinais de elevação do terreno para o município de Itanhaem utilizando as imagens do ASTER GDEM - Global Digital Elevation Model (2010) de elevação do terreno com resolução horizontal de 30 metros e localização das coberturas vegetais analisadas.
SUMÁRIO (CONTINUAÇÃO)
4.2.5. 5º passo. Cálculo de áreas para análise da transformação do meio físico. 27
4.3.b2. O ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA
(NDVI) (2ª TÉCNICA). 27
4.3.1. 1ºpasso. Contextualização 28
4.3.2. 2º passo. A seleção de imagens orbitais e a correção atmosférica. 29
4.3.3. 3º passo. A aplicação da técnica de elaboração do NDVI para área de
estudo. 29
4.3.4. 4º passo. Elaboração dos intervalos quantitativos e qualitativos. 30
4.3.5. 5º passo. Cálculo dos valores das áreas das diferentes classes
quantitativa e qualitativas consideradas neste trabalho. 30
4.4.b3. TEMPERATURA (3ª TÉCNICA). 31
4.4.1. 1º passo. Contextualização. 31
4.4.2. 2º passo. Seleção de imagem orbital e transformação do sinal digital proveniente do satélite em radiância e conversão em temperatura através do inverso da lei de Planck.
32
4.4.3. 3º passo. Adaptação dos intervalos qualitativos e quantitativos. 33
4.4.4. 4º passo. Avaliação das diferentes classes segundo sua temperatura. 35
4.5. Parte III. 35
4.5.c. Descrição do método utilizado na aplicação e obtenção de resultados da utilização da ferramenta de “elevação das águas” acoplada ao GIS, GLOBAL MAPPER 7 (GLOBAL MAPPER 2012).
35
4.5.1. 1ºpasso. Contextualização 36
4.5.2. 2º passo. Seleção de imagens orbitais. 38
4.5.3. 3º passo. Aplicação da ferramenta de elevação dos níveis das águas
(GLOBAL MAPPER 2012). 39
4.5.4. 4º passo. Avaliação dos resultados obtidos com as imagens do ASTER
GDEM - Global Digital Elevation Model (2010). 39
4.5.4.a. Definição das áreas e indicadores de impermeabilização do Solo
(MARTINS & SANTOS (2001). 39
4.5.4.b. Programa Regional de Identificação e Monitoramento de Áreas Críticas de Inundações, Erosões e Deslizamentos – Primac. Região Metropolitana Da Baixada Santista – RMBS.
40 Parte I (Resultados obtidos)
“A detecção e avaliação das marés extremas” 41
5. Parte I. 43
5.1. DESCRIÇÃO DOS MÉTODOS UTILIZADOS NO TRATAMENTO E OBTENÇÃO DE INFORMAÇÕES NAS SÉRIES TEMPORAIS (2002, 2003, E 2004) PARA AS VARIÁVEIS: MARÉ, TEMPERATURA, VELOCIDADE DO VENTO, CHUVA E UMIDADE RELATIVA
43
5.1.1. 1º. passo. Coleta e tratamento prévio dos dados e 2º passo. Padronização
SUMÁRIO (CONTINUAÇÃO)
5.1.2. 3º. passo. Elaboração do intervalo quantitativo para as séries de eventos
de maré. 43
5.1.3. 4º passo. Avaliação do comportamento do El Nino para os anos
estudados. 45
5.1.4. 5º passo. Detecção de eventos extremos de maré para séries 47
5.1.5. 6 º passo. Avaliação dos eventos extremos detectados frente à
ocorrência de sistemas frontais (Ciclones). 51
5.1.6. 7º passo. Análise das correlações estatísticas entre as variáveis
propostas. 55
5.1.6.a. Análise das correlações das variáveis independentes – Temperatura, Velocidade do Vento e Chuva em contrapartida a variável dependente, Maré. Avaliação para as séries anuais 2002, 2003 e 2004.
55
5.1.6.a1. O ano de 2002. 55
5.1.6.a2. O ano de 2003. 57
5.1.6.a3. O ano de 2004. 58
5.1.7. 7º passo (b). Análise das correlações estatísticas entre as variáveis
propostas. 60
5.1.7b) Análise das correlações das variáveis independentes – temperatura, velocidade do vento e, neste caso a umidade relativa (adotada por conter maior continuidade de dados em um período mais curto), em contrapartida a variável dependente, maré. Avaliação para a serie de 7 dias que antecede os eventos extremos
60
5.1.8. 8º passo. Análise dos resultados obtidos. 62
Parte II
“Avaliação da transformação do meio físico para os anos de 1987 e 2007” 65
6.Parte II (a) 67
6.1. USO DA TERRA (1ª TÉCNICA) 67
6.1.1. 1º passo. A classificação automática, 2 º passo. O mapa referencial das
classes de uso da terra e 3º passo. A escolha das classes de uso da terra. 67 6.1.2. 4º passo. Elaboração de perfis longitudinais de elevação do terreno no
município utilizando as imagens do ASTER GDEM - Global Digital Elevation Model (2010) de elevação do terreno com resolução horizontal de 30 metros e localização das coberturas vegetais analisadas.
74
SUMÁRIO (CONTINUAÇÃO)
6. Parte II (b) 83
6.2. O ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI)
(2ª TÉCNICA). 83
6.2.1. 1ºpasso. Contextualização, 2º passo. A seleção de imagens orbitais e a correção atmosférica e 3º passo. Elaboração dos intervalos quantitativos e qualitativos.
83
6.2.2. 4º passo. Cálculo dos valores das áreas das diferentes classes
quantitativa e qualitativas consideradas neste trabalho. 85
6.Parte II (c) 91
6.3. TEMPERATURA (3ª TÉCNICA). 91
6.3.1. 1º passo. Contextualização e 2º passo. Seleção de imagem orbital, transformação do sinal digital proveniente do satélite em radiância e conversão em temperatura através do inverso da lei de Planck.
91
6.3.2. 3º passo. Adaptação dos intervalos qualitativos e quantitativos. 91
6.3.3. 4º passo. Avaliação das diferentes classes segundo sua temperatura. 94
6.3.4. 5º passo. Cálculo das áreas das classes para os anos 1987 e 2007. 102 Parte III.
“A elevação das águas” 107
7. Parte III 109
7.1. DESCRIÇÃO DO MÉTODO UTILIZADO NA APLICAÇÃO E OBTENÇÃO DE RESULTADOS DA UTILIZAÇÃO DA FERRAMENTA DE “ELEVAÇÃO DAS ÁGUAS” ACOPLADA AO GIS, GLOBAL MAPPER 7 (GLOBAL MAPPER 2012).
109
7.1.1. 1º passo. Contextualização e 2º passo. Seleção de imagens orbitais. 109
7.1.2. A carta Hipsométrica. 111
7.1.3. 3º passo. Aplicação da ferramenta de elevação dos níveis das águas
(GLOBAL MAPPER 2012). 114
7.1.4. 4º passo. Avaliação dos resultados obtidos com as imagens do ASTER GDEM - Global Digital Elevation Model (2010). Na utilização da ferramenta de “elevação das águas” acoplada ao GIS, GLOBAL MAPPER 7 (GLOBAL MAPPER 2012).
118
7.2.a Definição das áreas e indicadores de impermeabilização do Solo (MARTINS
& SANTOS 2001). 124
7.2.b. Programa Regional de Identificação e Monitoramento de Áreas Críticas de Inundações, Erosões e Deslizamentos – Primac. Região Metropolitana Da Baixada Santista – RMBS.
129
8. Conclusões 139
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Fig. 3.1. Área de Estudo 9
Fig.3.2. Paisagens Naturais da região do Estuário do Rio Itanhaém, representando
assim: a) Vegetação de taboas, b) Mata ciliar natural, c) Mata e d)Vegetação exótica 11 Fig. 3.3. Áreas ocupadas às margens do Rio Itanhaém. Destacando os diferentes níveis
de densidade de ocupação urbana: (1) área em estágio de implantação (2) Área Urbana não Consolidada com Taxa Média de Ocupação (3) Área Urbana Consolidada com Taxa Média de Ocupação (4) Área Urbana Consolidada com Alta Taxa de Ocupação.
14
Fluxograma 4.1.1. Descrição dos métodos utilizados no tratamento e obtenção de
informações nas séries temporais (2002, 2003, e 2004). 18
Fluxograma 4.2.1. Método utilizado para elaboração do Uso da Terra. 25
Fluxograma 4.3.1. Elaboração do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada
(NDVI) 28
Fluxograma 4.4.1. O método utilizado para elaboração do mapa de Temperatura 31
Fluxograma 4.5.1. O método utilizado na aplicação e obtenção de resultados da utilização da ferramenta de “elevação das águas” acoplada ao GIS, GLOBAL MAPPER 7 (GLOBAL MAPPER 2012).
36
Fig.5.1. Imagens representando o aquecimento das águas em ano de ocorrência do fenômeno El Niño (Abril de 2003). Destaque para a variação de correntes quentes e frias que acometeram o Atlântico Sul durante o evento.
46
Fig. 5.2. Representação da direção dos ventos. Destaque para a Zona de influência localizada entre 270º e 360º NW e a localização da Estação Meteorológica. (Fonte da imagem: Google Earth)
54
Fig. 6.a.1 Representação de coleta de amostras para elaboração do mapa de Uso da
terra para 1987 e 2007. 68
Fig. 6.a.2. Mapa de Uso da terra 1987 72
Fig. 6.a.3. Mapa de Uso da terra 2007, 73
Fig. 6.a.4. Traçado dos perfis longitudinais para compreensão da dinâmica do Uso da
Terra e relevo local. 74
Fig. 6.a.5. Perfil longitudinal (A/B) compreensão da dinâmica espacial do Uso da
Terra e do Relevo. 75
Fig. 6.a.6. Perfil longitudinal (C/D) compreensão da dinâmica espacial do Uso da
Terra e do Relevo 77
Fig. 6.a.7. Perfil longitudinal (E/F) compreensão da dinâmica espacial do Uso da Terra
e do Relevo. 79
Fig. 6.b.1. Mapa do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada – NDVI para os
anos de 1987 e 2007. 84
Fig. 6.b.2. Índice de Vegetação por Diferença Normalizada. 1987 /2007. Áreas mais verdes e vegetadas estarão próximas dos valores máximos de níveis de cinza (1); áreas desmatadas, degradadas, afloramentos rochosos e as áreas urbanizadas apresentam níveis de cinza mais baixo (-1).
LISTA DE ILUSTRAÇÕES (CONTINUAÇÃO)
Fig. 6.b.3. Mapa do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (1987 /2007) destaque para a área de costeira ao Sul do Município de Itanhaém. Áreas mais verdes e vegetadas estarão próximas dos valores máximos de níveis de cinza (1); áreas desmatadas, degradadas, afloramentos rochosos e as áreas urbanizadas apresentam níveis de cinza mais baixo (-1).
88
Fig. 6.b.4. Mapa do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (1987 /2007) destaque para a área de costeira próxima a foz do Rio Itanhaém localizado no
Município de Itanhaém. Áreas mais verdes e vegetadas estarão próximas dos valores máximos de níveis de cinza (1); áreas desmatadas, degradadas, afloramentos rochosos e as áreas urbanizadas apresentam níveis de cinza mais baixo (-1).
89
Fig. 6.b.5. Mapa do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (1987 /2007) destaque para a área de costeira próxima a foz do Rio Itanhaém localizado no Município de Itanhaém e o transcurso do Rio, assim como a união dos Rios Preto e Branco. Áreas mais verdes e vegetadas estarão próximas dos valores máximos de níveis de cinza (1); áreas desmatadas, degradadas, afloramentos rochosos e as áreas urbanizadas apresentam níveis de cinza mais baixo (-1).
90
Fig. 6.c1. Grade Numérica de valores de Temperatura para o município de Itanhaém – São Paulo – Brasil no ano de 1987. A cor verde refere-se ao indicador 1 - áreas mais bem preservadas e com menores intensidades de adensamento ocupacional; a cor marrom refere-se a áreas com maior adensamento ocupacional com indicador de nível 6.
92
Fig. 6.c.2. Grade Numérica de valores de Temperatura para o município de Itanhaém – São Paulo – Brasil no ano de 2007. A cor verde refere-se ao indicador 1 - áreas mais bem preservadas e com menores intensidades de adensamento ocupacional; a cor marrom refere-se a áreas com maior adensamento ocupacional com indicador de nível 6.
93
Fig. 6.c.3. Mapa de variação da Temperatura para os anos de 1987 e 2007. 95
Fig. 6.c.4.. Perfil da variação da Temperatura comparada. Áreas com qualificador:
Muito Crítico (6) / Altamente Crítico (5) 97
Fig. 6.c.5. Perfil da variação da Temperatura comparada. Áreas com qualificador
Muito Crítico (6) / Menos crítico (1). 98
Fig. 6.c.6. Perfil da variação da Temperatura comparada. Áreas com qualificador:
Altamente Crítico (5) / Moderado (2). 99
Fig. 6.c.7. Perfil da variação da Temperatura comparada. Áreas com qualificador:
Altamente Crítico (5) / Crítico (4). 100
Fig. 6.c.8. Perfil da variação da Temperatura comparada. Áreas com qualificador:
Moderado Crítico (3) / Moderado (2). 101
Fig. 6.c.9. Gráfico de barras representando a variação dos intervalos de Temperatura
ºC para a área estudada nos anos de 1987 e 2007 104
Fig. 6.c.10. Gráfico de barras representando a variação dos intervalos de Temperatura
LISTA DE ILUSTRAÇÕES (CONTINUAÇÃO)
Fig. 7.1. Imagens tridimensionais da área de estudo. Município de Itanhaém – São Paulo – Brasil. Modelo de elevação elaborado a partir das Imagens ASTER GDEM -
Global Digital Elevation Model (2010) com sobreposição de Imagens Ikonos
Multiespectral do ano 2008 para área.
110
Fig. 7.2. Carta Hipsométrica de intervalos de altitude para a área estudada. Elaborada a partir das imagens do ASTER GDEM - Global Digital Elevation Model (2010), de elevação do terreno com resolução horizontal de 30 metros.
112
Fig. 7.3. Sobreposição da Carta Hipsométrica elaborada e a Imagens de Alta
Resolução obtida pelo Satélite IKONOS para o ano de 2008 113
Fig. 7.4. Modelo 3D elaborado no GIS Global Mapper 7 (GLOBAl MAPPER 2012)
com representação da elevação das águas em 1,4m. 115
Fig. 7.5. Detalhe das áreas inundadas segundo o GIS Global Mapper 7 (GLOBAl
MAPPER 2012) com representação da elevação das águas em 1,4 m. 116
Fig. 7.6. Detalhe das áreas inundadas segundo aplicativo do GIS Global Mapper 7
(GLOBAl MAPPER 2012) com representação da elevação das águas em 1,4m. 117
Fig. 7.7. Resultado da aplicação do modelo de elevação das águas do GIS Global Mapper 7 (GLOBAL MAPPER 2012). Destaque para as áreas de risco a inundações e a elevação das águas costeiras.
119
Fig. 7.8. Perfil topográfico da área costeira do Município de Itanhaém em relação ao
mapa hipsométrico 121
Fig. 7.9. Perfil topográfico da área costeira do Município de Itanhaém em relação ao
mapa hipsométrico. 123
Fig.7.10. Espacialização dos Indicadores de Permeabilidade do solo ocupado para área
estudada. 125
Fig.7.11. Mapa elaborado pela AGEM (2002) e em destaque os resultados obtidos na aplicação do modelo de elevação das águas do GIS Global Mapper 7 (GLOBAL MAPPER 2012) com fator de elevação de 1,4m.
131
Fig. 7.12. Áreas invadidas pelas águas e o assoreamento de estradas e riscos à
população costeira. Itanhaém, São Paulo – Brasil. 134
Fig.7.13. Centro e Praia do centro invadida pelas águas em ressaca no município de
Itanhaém, São Paulo – Brasil. 136
Fig. 7.14. Imagens de inundações no município de Itanhaém nos anos de 2007, 2009, 2010, 2011. (Imagens Acervo Google – Pesquisa “Inundações e enchentes em
Itanhaém”).
LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1. Intervalos estabelecidos e seus respectivos qualificadores para os
diferentes níveis de Marés para os anos – 2002, 2003 e 2004. 44
Tabela 5.2. Dados estatísticos dos níveis de Marés para os anos 2002, 2003, 2004. 44 Tabela 5.3. Frequência da distribuição e percentual de ocorrência de níveis de Marés
nos Intervalos estabelecidos para os anos 2002, 2003 e 2004. 47
Tabela 5.4. Eventos extremos de Maré para o ano de 2002 e seus respectivos
momentos de Lunação. 49
Tabela 5.5. Eventos extremos de Maré para o ano de 2003 e seus respectivos
momentos de Lunação. 50
Tabela 5.6. Eventos extremos de Maré para o ano de 2004 e seus respectivos
momentos de Lunação. 52
Tabela 5.7. Síntese das análises realizadas com base no Boletim Climanálise / Centro
de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC/INPE (CPTEC/INPE 2011) 55
Tabela 5.8. Tabela síntese do escalonamento qualitativo proposto para o Coeficiente
de correlação. 56
Tabela 5.9. Resultados da aplicação do modelo de Regressão Linear Múltipla para a
série de dados do ano de 2002. 57
Tabela 5.10. Resultados da aplicação do modelo de Regressão Linear Múltipla para a
série de dados do ano de 2003 58
Tabela 5.11. Resultados da aplicação do modelo de Regressão Linear Múltipla para a
série de dados do ano de 2004. 61
Tabela 5.12. Tabela síntese das ocorrências de correlações positivas e negativas para as variáveis analisadas em um período de 7 (sete) dias que antecedem os eventos extremos de Maré.
69
Tabela 6.a.1. Resultados obtidos no treinamento de coleta de amostras para elaboração
do mapa de Uso da Terra para 1987. 70
Tabela 6.a.2. Resultados obtidos no treinamento de coleta de amostras para elaboração
do mapa de Uso da Terra para 2007. 81
Tabela 6.a.3. Valores de áreas obtidas na análise do Uso da Terra para os anos de 1987
e 2007. 85
Tabela 6.b.1. Análise das áreas de ocorrência dos valores escalonados para o Índice de
Vegetação por Diferença Normalizada – NDVI para 1987 e 2007. 102
Tabela 6.c.1. Correlação de valores de ocorrência de área para os intervalos qualitativos propostos, segundo a Temperatura e suas diferenças espaciais para as datas selecionadas.
126
Introdução.
O município de Itanhaém é a área de estudo deste trabalho, que apresenta uma densa ocupação costeira em uma larga região de planície litorânea e estuarina na foz do Rio Itanhaém.
São diversos rios, entre eles o Rio do Poço, o Rio Bicudo, e o Rio Cavuçu que deságuam em apenas um ponto, a foz do Rio Itanhaém, que tornando a drenagem local das águas bastante complicada e naturalmente mais difícil. É natural a ocorrência de maré altas que dificulta ainda mais este escoamento. Estas marés são fatores intrínsecos da complexa relação, entre o Homem e o Ambiente Costeiro.
Marés de amplitude muito acima das médias vêm afetando diretamente a vida no município de Itanhaém – São Paulo – Brasil, provocando sérios prejuízos à economia local, tais como, as erosões costeiras e o problema principal, as inundações que podem acarretar inúmeros outros impactos, inclusive os de saúde pública ligados a epidemiologia.
O assoreamento nas praias é um problema local ligado diretamente aos eventos de maré mais elevadas, e muitas das praias locais, tais como dos Pescadores, Nova Itanhaém e dos Sonhos, que passaram a ser cenário dos efeitos destrutivos das águas oceânicas que atuam nos últimos anos, provocando prejuízos aos comerciantes.
Quanto às inundações, em diversas áreas do município, como Cibratel, Grandesp, Tupi Santa Júlia, Jardim São Fernando, Gaivota e Belas Artes, Umuarama, Chácara das Tâmaras e Iemanjá, Tropical e Jardim Coronel, foram acometidas por estes eventos nos últimos anos o que levou a Prefeitura local a discutir um Plano Emergencial contra enchentes em 2012 (PREFEITURA MUNICIPAL DE TANHAEM 2012).
As inundações no município, segundo a PREFEITURA MUNICIPAL DE ITANHAEM (2012), são ocasionadas por vários fatores decorrentes principalmente pela ausência de planejamento. Trata-se da 2ª cidade mais antiga do Brasil, sendo que já em 1591 é alçada a categoria de Vila, pois apresentava construções grandiosas. Com o passar do tempo e diversos ciclos econômicos atuantes sobre a região, o município hoje reflete a ausência de um planejamento ambiental e espacial que possa minimizar os impactos de grandes inundações.
A maior parte dos bairros no município foi loteada quando não havia o Código Florestal, o que proibiria as construções em áreas até 30 metros do leito dos rios. Estas áreas residenciais foram devidamente regularizadas, pois foram erguidas antes do Código Florestal. Isto vem promovendo a contínua ocupação destas áreas e consequentemente seu adensamento.
Estes problemas desencadearam um conjunto de questões a serem analisadas e que serviram de balizador para elaboração deste trabalho, sendo: a) Como se comportam os eventos de maré para o município (especificamente)?; b) Quando ocorrem os eventos de marés mais altos?; c) Como se comportam em geral outras variáveis meteorológicas diante destes eventos?; d) Existe um padrão de comportamento possível de se detectar?; e) Existem dados disponíveis para estas análises? E do meio físico? Como foram as alterações do Uso da Terra para os últimos anos?
As diversas questões levantadas referentes aos problemas apontaram as dificuldades de realização de uma análise ambiental local, isto pela carência de dados contínuos para analise. A falta de uma rede de monitoramento preciso e com capacidade de gerar diagnósticos regionais de clima no Brasil dificulta a realização de estudos com integração múltipla de variáveis meteorológicas e do meio físico em diversos locais.
Por exemplo, segundo, ZONNEVELD (1995) um dos maiores desafios no planejamento e no gerenciamento do uso das terras está no manejo sustentável dos elementos que compõe o ambiente, este manejo deve estar embasado em uma dinâmica de transformação de igual ênfase, tanto para as dimensões ambientais quanto das humanas numa paisagem, e em um intervalo temporal que abranja diferentes gerações humanas.
Sendo assim, um conjunto de dados coletados sistematicamente em diversos locais é fator importante de registro das transformações, pois descreve os cenários e suas interações e possibilita uma análise mais detalhada de diversos problemas em escalas espaciais reduzidas.
O Porto de Santos localiza-se na cidade de Santos – São Paulo – Brasil, efica ao norte do município de Itanhaém. Este local possui uma das mais completas séries históricas de eventos de maré e de outras diversas variáveis meteorológicas. No entanto esta análise estaria comprometida, pois através dos anos um conjunto de fatores antrópicos atuou e segue atuando sobre as condições do canal de Santos, onde se realizam as coletas tornando os resultados muito específicos para o ambiente de coleta dos dados.
Porém, durante 3 anos uma estação meteorológica modelo Campbell Parâmetro I CAMPBELL SCIENTIFIC (2012) com medidor de ondulações/ maré acoplado esteve ativa e coletando dados diversos, no Centro de Pesquisas do Estuário do Rio Itanhaém (CePeRio), bem próximo da foz do Rio Itanhaem. As informações coletadas dão as dimensões dos eventos de maré para o município durante esses anos, assim como uma série de dados meteorológicos, como
também em especial refletem as condições do meio físico local, isto devido sua instalação em meio à área urbanizada o que tornam as análises mais direcionadas às características do município.
A opção de escolha das variáveis analisadas neste trabalho está diretamente ligada a diversos fatores ambientais que se interrelacionam às mudanças no meio físico local. Por exemplo, sabe-se que as densas áreas urbanizadas, assim como as áreas desmatadas e degradadas ou fortemente ocupadas contribuem com o aumento da temperatura e, por conseguinte com a formação de fortes rajadas de ventos (BORNSTEIN 1968; WENG 2001; WENG 2004; OWEN et
al. 1998; LOMBARDO 1985). Sem contar que historicamente a região estudada é acometida por
fortes chuvas que são de caráter orográfico, decorrente das altas umidades que vêm do oceano Atlântico e encontra a barreira da Serra do Mar..
De acordo com MONTEIRO (1973) o relevo exerce forte influencia para região estudada pelo fato de coincidir com a atuação dos sistemas frontais, onde "graças a influência orográfica esta região atinge os maiores índices pluviométricos do Brasil.
Este fator é marcante na região, onde as marés de ressaca são contatadas há anos e são em geral ligadas a perturbações atmosféricas, tais como entradas de frentes frias.
SANTA"ANNA NETO (1990) estudou os ritmos climáticos da zona costeira paulista e enfatizou a posição latitudinal e seu território de localização zonal como uma área de atuação de sistemas atmosféricos com o confronto entre climas controlados pelos sistemas tropicais e pelos extratropicais alem dos fenômenos frontologicos.
Ainda segundo o autor na porção situada o litoral central entre Maresias e Itanhaém ocorre o controle de sistemas tropicais e polares com a participação de massas polares próximas a costa aliada ao fato da direção oponente às correntes perturbadoras do Sul.
De acordo com a AGEM (2002) quanto às inundações, as ocorrências em áreas urbanas são provocadas por chuvas e deficiências da rede coletora, em todos os municípios com menor ou maior número de áreas afetadas. As áreas urbanas dos nove municípios que compõem a UGRH nº 7 são assoladas pela alta vulnerabilidade de enchentes, devido a chuvas convectivas e orográficas, persistentes, chuvas de intensidades moderadas com durações prolongadas e combinadas com o efeito das marés.
CAMPOS et.al. (2010) objetivaram identificar a influência atmosférica em escala sinótica sobre o oceano, para eventos extremos de maré meteorológica na costa sudeste brasileira. Para
isso foram utilizados dados de elevação do nível do mar do Porto de Santos-SP, campos de vento e pressão em superfície das reanálises do modelo do NCEP fornecidos pelo National Center for
Environmental Prediction – NCEP (KALNAY et. al., 1996) abrangendo o Atlântico Sul, no
período de 1951 a 1990. Segundo os autores foi possível identificar a variabilidade sazonal e o padrão de evolução dos sistemas atmosféricos associados aos eventos extremos, de grande relevância para aplicações em prognósticos e alertas a autoridades.
CAMPOS et.al. (2009) ainda relatam que os resultados mostram que os casos mais importantes de sobre-elevação do nível do mar ocorrem com a evolução e persistência de sistemas de baixa pressão sobre o oceano, com ventos de sudoeste acima de 8 m/s, juntamente com o anticiclone da retaguarda posicionado sobre o continente.
Assim, diante deste cenário tornou-se importante realizar uma análise mais aprofundada dos eventos de maré mais elevada considerando também as ações dos sistemas frontais (Ciclones) sobre a região durante os eventos. Também se deve considerar que a intensidade destes sistemas frontais pode ser variada devido à ocorrência de fenômenos de escala sinóptica como El Niño que costuma aumentar os índices pluviométricos e o regime de entrada de frentes.
Neste sentido, este trabalho se divide em duas partes distintas, onde primeiramente se propõe avaliar se ocorreram marés elevadas para o período analisado e, em seguida avaliar se existe alguma relação direta ou indireta dos eventos de marés que denominaremos neste trabalho como “Eventos Extremos” e, diversas variáveis independentes neste caso as variáveis meteorológicas.
Neste sentido, com base nesta série de dados coletados localmente, este trabalho busca, detectar e compreender a dinâmica do comportamento das marés mais elevadas no intervalo de tempo de 3 (três) anos (2002, 2003, 2004), onde juntamente selecionaram-se 4 (quatro) variáveis meteorológicas - Temperatura, Chuva, Velocidade do Vento e Umidade Relativa do Ar que foram analisados de forma integrada à variável dependente proposta na análise, neste caso as variações das Marés.
Para uma melhor compreensão do comportamento das variáveis foi utilizada a técnica estatística de Regressão Linear Múltipla.
Segundo ANDERSON (1984), sua aplicação é especialmente importante, pois permite que se estime o valor de uma variável com base num conjunto de outras variáveis. Quanto mais significativo for o peso de uma variável isolada, ou de um conjunto de variáveis explicativas,
tanto mais se poderá afirmar que alguns fatores afetam mais o comportamento de uma variável de resposta.
De acordo com MALHOTRA (2004), análise de regressão é um processo poderoso e flexível para a análise de relações associativas entre uma variável métrica dependente e uma ou mais variáveis independentes. O autor ainda destaca que o objetivo da análise de regressão é a natureza e o grau de associação entre variáveis. Neste aspecto, a mesma não implica nem supõe qualquer causalidade.
Busca-se assim avaliar se existe alguma variável, entre as propostas que melhor explica a ocorrência destes fenômenos para região, tornando assim possível uma melhor compreensão destes eventos.
A segunda parte deste trabalho propõe então avaliar as alterações do meio físico local que denominaremos, em alguns casos como “Cenários da Paisagem”, pois reflete um momento estático da paisagem, um instante.
Estas transformações são resultantes de um conjunto de ações registradas e impressas através dos anos nas mais diversas formas de uso e ocupação para o município, outrora como cenário de produção agrícola de bananas, palmito, sem contar o turístico de veraneio e atualmente, como zona de relevância no desenvolvimento do cenário econômico do Petróleo e Gás, com a exploração das reservas da Bacia de Santos, que tende a se intensificar nos próximos anos (SMA-SP 2010).
Então se incorporou a análise a dinâmica temporal do Uso da Terra que foi estudada e subsidiou a compreensão da transformação da paisagem do município em um intervalo temporal de 20 anos (1987 – 2007). Para tanto foram utilizadas 3 (três) técnicas distintas:
(1) o Uso da Terra que tem como proposta avaliar as transformações relativas às classes de Ocupação e Uso entre os anos,
(2) o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada - NDVI que subsidiou as análises de variações de intensidade de ocupação, supressão e regeneração vegetal,
(3) a análise da Temperatura que proporcionou uma relação direta de causa e efeito com as transformações e alterações avaliadas segundo os métodos anteriores.
Por ultimo, diante de todas as informações observou-se também que uma avaliação das áreas vulneráveis na região costeira às inundações faz-se necessário, pois contribuiria para a
compreensão da dimensão do problema em condições extremas perfazendo assim uma melhor compreensão do impacto no meio físico local e consequentemente à população costeira.
Assim, nesta pesquisa, considera-se a hipótese de que os eventos extremos de Marés independem de seus padrões de lunação, e podem também estar relacionados a diversas variáveis atmosféricas, que por sua vez podem modificar seus padrões de comportamento, sendo suas ocorrências intensificadas e amenizadas por fenômenos de escala sinóptica como El Niño e por Sistemas Frontais ou Ciclones, e considerando as transformações da paisagem um maior número de pessoas estaria comprometido com estas ocorrências criando empecilhos à vida cotidiana no município estudado.
2. Objetivo Geral.
O presente estudo apresenta como objetivo geral, detectar, analisar e integrar os eventos de maré considerados extremos para o município, considerando variáveis meteorológicas locais (Temperatura, Velocidade do Vento, Chuva e Umidade Relativa) e variáveis sinópticas, tais como entrada de frentes e ação do El Niño para os anos, para uma série de 3 anos de coleta de dados na foz do Rio Itanhaém. A sequencia propõe-se avaliar as transformações do meio físico em um intervalo de 20 anos (1987 e 2007) utilizando 3 (três) técnicas diferentes, assim como avaliar as áreas passiveis de serem afetadas diante destes eventos.
2.1. Objetivos Específicos. 2.1.1. Parte I
Análise estatística do comportamento da maré local, para os anos 2002, 2003 e 2004. Seleção de eventos de maré considerados para este trabalho como extremos.
Análise do comportamento das marés extremas detectadas, tendo como base as respectivas fases lunares de Maré de Quadratura e de Sizígia, assim como a avaliação da ocorrência do fenômeno atmosférico-oceânico El Niño para os anos estudados.
Análise estatística do comportamento da maré local nas séries anuais frente às variáveis meteorológicas: Temperatura do Ar, Velocidade do Vento e Chuva.
Análise estatística para a semana que antecede o evento extremo detectado, integrada as variáveis meteorológicas: Temperatura do Ar, Velocidade do Vento, e neste caso especificamente para uma maior precisão a utilização da variável, Umidade Relativa do Ar.
Levantamento e caracterização da ocorrência de sistemas frontais (Ciclones) atuantes para a semana que antecede os eventos avaliados como extremos.
2.1.2. Parte II
Elaborar o mapa de Uso da Terra em escala de detalhe em 1:50:000 para 1987 e 2007. Avaliação das alterações entre os anos do meio físico pelo mapa de Uso da Terra para o município estudado
Elaborar o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) para 1987 e 2007 Avaliação das alterações entre os anos do meio físico pelo Índice de Vegetação por Diferença Normalizada – NDVI para o município estudado
Avaliar quantitativamente e qualitativamente a dinâmica espacial da Temperatura no município.
Avaliação das alterações entre os anos do meio físico pela análise da Temperatura para o município estudado
Mapear o avanço das águas devido à elevação dos níveis e/ou, a intensificação dos eventos de maré extremas para o município.
3. A Área de estudo. 3.1. Características gerais.
A área de estudo situa-se na região da Baixada Santista e compreende o município de Itanhaém – SP – Brasil com a sede central nas coordenadas (24º 16' 59" S e 46º 47' 20" W), mostrada na Figura 3.1, a mesma compreende 599.20 Km2 e abrange o município de Itanhaém litoral Sul do Estado de São Paulo, a 110 km da capital.
Fig. 3.1. Área de Estudo
Segundo MARTINS & SANTOS (2001), o local está inserido na província costeira e segue as características dos demais componentes da Baixada Santista, constituindo o rebordo do Planalto Atlântico. O relevo de Itanhaém tem cotas que chegam a ultrapassar os 800 metros com declividades de mais de 30%; já nas planícies as cotas oscilam, entre 200 m e 10 m com declividades entre 20% e 30%. As faixas litorâneas apresentam altitudes baixas que variam nos terraços entre 0 m e 20 m.
Ainda segundo os autores as áreas recobertas pelos Mangues constituem planícies rebaixadas (Planícies de Mangue) e são caracterizados pela extrema interação entre a forma de relevo, os tipos de solo e a cobertura vegetal sob influência diária das marés.
A temperatura média anual de toda a Baixada Litorânea é superior a 20 º C e a precipitação anual varia entre 2.000 a 2.500 mm. Segundo LAMPARELLI et. al. (1999), as maiores precipitações anuais ocorrem durante os meses de verão (Janeiro a Março), sendo as precipitações mais baixas nos meses de Inverno (Julho a Agosto), há ainda uma estação seca bem definida e a presença de altos índices de umidade relativa do ar.
A região possui uma área de manguezal de 3,75 km2 considerada uma das mais bem protegidas do Estado de São Paulo, onde se faz possível o estudo da sua evolução durante o Holoceno. Há também áreas ocupadas e desmatadas as margens do canal principal do Rio Itanhaém, bem próximo a foz, assim como cenários naturais e conservados (Figura 3.2).
Fotos: Marcello Alves.
Fig.3.2. Paisagens Naturais da região do Estuário do Rio Itanhaém, representando assim: a)
Vegetação de taboas, b) Mata ciliar natural, c) Mata e d)Vegetação exótica
À montante da região dos mangues existem inúmeros pontos de exploração de areia, muitos já abandonados formando assim grandes lagos, os quais alteram significativamente o perfil hidrológico devido ao acúmulo de sedimentos. O curso do Rio Itanhaém também fora modificado há mais de cinquenta anos por causa da abertura de um canal ligando os Rios Branco e Preto.
No contexto geológico, a região de Itanhaém está inserida no Embasamento Cristalino, que compõe as Regiões da Serra do Mar, constituindo a base da deposição dos sedimentos do
a
b
Estuário de Itanhaém. O ambiente estuarino é composto por sedimentos de idade Quaternária e Terciária formando a planície Litorânea de Peruíbe e Itanhaém.
Segundo SUGUIO & MARTINS (1978), as rochas que circundam a área de estudo são compostas por embasamento Cristalino e são importantes fontes de sedimento estuarino; as mesmas se dividem em 4 grupos litológicos:
1. Granitos, com granulação fina a média com contatos concordantes.
2. Xistos variados: quartzo-mica, biotita-quartzo, xisto, muscovita-quartzo xisto, clorita e sericita, do grupo Açungui.
3. Migmatitos heterogêneos com estruturas variadas e paleossoma xistosa o Complexo Embu.
4. Migmatitos de estruturas variadas, paleossoma xistosa e/ou gnáissico do Complexo Costeiro.
Para ULBRICH & GOMES (1981) há presença de rochas metassedimentares do Grupo Açungui na fronteira nordeste da planície Peruíbe – Itanhaém. Assim como, diques de tinguaíto, que são contemporâneas às demais intrusões alcalinas carbonáticas da região, como Juquiá e Jacupiranga, a exceção do maciço de Cananéia, pois este pertence ao segundo episódio magmático, com Idade de 82 milhões de anos.
De acordo com de ALMEIDA & CARNEIRO (1998), a Zona de Cisalhamento de Lancinha-Cubatão, ou simplesmente Falha do Cubatão, aproxima-se da região costeira, achando-se coberta pelas aluviões da drenagem do rio Preto a noroeste de Itanhaém.
A demanda hídrica da área é estimada em 63,66% em relação à disponibilidade, sendo considerada região crítica pelos dados do Comitê de Bacias Hidrográficas da Baixada Santista e o Departamento de Águas e Energia do Estado de São Paulo (CBH – BS 1999 & DAEE 2007). No entanto, mesmo com os números críticos apontados de disponibilidade hídrica, a ocupação no município de Itanhaém – São Paulo - Brasil vem sendo impulsionada há décadas pelo apelo turístico e empresarial que cresce em larga escala e condiciona a interdependência humana com estas áreas, tornando-as foco de análises de vulnerabilidades ambientais.
Neste caso observa-se o uso e ocupação irregular às margens dos rios com destaque a propriedades de veraneio próximas as margens e áreas de criação de animais. Os rios que formam o rio principal têm sua paisagem natural alterada por portos de areia desativados deixando as cicatrizes na paisagem. São constatadas também ao longo do Rio Itanhaém e as margens do Rio
Preto e Branco, diversas propriedades agrícolas e empreendimentos imobiliários em diversos estágios de ocupação.
Alguns trechos das margens do Rio Itanhaém e seus afluentes são ocupados pela densa mata de restinga, em sua maior parte em condições primárias de conservação. Ao longo da área de estudo, tendo seu inicio na faixa litorânea e adentrando a planície em direção aos costões da serra do Mar.
Há uma ocupação urbana na faixa costeira que apresenta níveis consolidados de adensamento e que já demonstra sinais de verticalização, considerando também a interiorização, a abertura de lotes em implantação e pequenos núcleos de casas de veraneio.
A ocupação urbana na região estuarina do Rio Itanhaém no município de Itanhaém – São Paulo - Brasil, já é caracterizada em alguns pontos por estágios consolidados de adensamento, o que dificulta a infiltração das chuvas e em alguns casos as inundações naturais dos leitos dos rios. Essas características provocam diversas zonas de alagamento.
Destaque para GELLIS et. al. (2003) que afirmam que os sedimento são os elementos mais potenciais conduzidos pelo escoamento pluvial, o seu acúmulo provoca danos pela obstrução das canalizações, assim como o assoreamento dos corpos receptores. Em alguns casos os processos iniciais de ocupação aumentam o nível de sedimentos carreados, estes provenientes dos lotes ainda em implantação, transportando com as chuvas uma carga maior de sedimentos para os leitos.
Assim essa sedimentação pode contribuir com a elevação dos fundos de canais e potencializar o alcance das águas durantes as marés meteorológicas, muito comuns na região. A AGEM (2002) ainda constata que no município diversos bairros já sofrem com inundações devido ao fator assoreamento dos canais.
A Figura 3.3 apresenta os diferentes níveis de ocupação com base nos indicadores propostos por Valerio Filho et al. (2005) estes adaptados para a área estudada.
Fig. 3.3. Áreas ocupadas às margens do Rio Itanhaém. Destacando os diferentes níveis de
densidade de ocupação urbana: (1) área em estágio de implantação (2) Área Urbana não Consolidada com Taxa Média de Ocupação (3) Área Urbana Consolidada com Taxa Média de Ocupação (4) Área Urbana Consolidada com Alta Taxa de Ocupação.
Corroborando as análises, ZÜNDT et al. (2006) afirmam que do ponto de vista urbanístico, a região é densamente urbanizada na faixa mais próxima do mar, tendo áreas de preservação de Mata Atlântica nos trechos mais próximos a serra e nas escarpas.
Como unidade espacial, em função de suas características políticas, socioeconômicas e urbanísticas, a região que em que o município está inserido veio a se constituir na segunda Região Metropolitana do estado de São Paulo, embora, tenha sido a primeira, em âmbito
1 2
nacional, a ser constituída sob a égide da Constituição Federal de 1988 e pela Constituição Estadual de São Paulo, de 1989.
De acordo com o documento encomendado pela Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo, este denominado “Avaliação Ambiental Estratégica - Dimensão Portuária, Industrial, Naval e Offshore no Litoral Paulista (SMA-SP 2010)” para os próximos anos o município vai receber diversas e novas funções e, consequentemente fortes modificações estruturais em sua paisagem.
No geral, segundo a SMA-SP (2010) dezenas de empreendimentos, projetos e intenções de investimentos, distribuídos principalmente pela Baixada Santista e Litoral Norte com previsão de implantação e operação até 2025, totalizam a magnitude de R$ 209 bilhões com cerca de 200 mil empregos diretos, quando em operação plena.
Ainda segundo a SMA-SP (2010), o processo de transformação inaugurará um novo ciclo de crescimento econômico e demográfico de médio e longo prazo, como também apropriação de recursos.
4. A Descrição dos Métodos.
Os métodos utilizados neste trabalho foram divididos em três partes, propondo assim uma melhor compreensão dos passos utilizados na obtenção dos resultados finais e, por conseguinte explicar e dar confiabilidade à análise. Sendo assim propõe-se:
a) Descrição dos métodos utilizados no tratamento e obtenção de informações nas séries temporais (2002, 2003, e 2004) para as variáveis: maré, temperatura, velocidade do vento, chuva e umidade relativa.
b) Descrição dos métodos utilizados na elaboração e obtenção de informações referentes às técnicas utilizadas para avaliação da transformação do meio físico para os anos de 1987 e 2007. Sendo: b1) Uso da Terra, b2) Índice de Vegetação por Diferença Normalizada, b3) Temperatura.
c) Descrição do método utilizado na aplicação e obtenção de resultados da utilização da ferramenta de “Elevação das águas” acoplada ao GIS, Global Mapper 7 (GLOBAL MAPPER 2012).
4.1. Parte I.
4.1.a. Descrição dos métodos utilizados no tratamento e obtenção de informações nas séries temporais (2002, 2003, e 2004) para as variáveis: maré, temperatura, velocidade do vento, chuva e umidade relativa.
Os métodos propostos e utilizados nesta fase de elaboração do trabalho são apresentados em um fluxograma de atividades, seguido das descrições sequenciais dessas atividades, para uma melhor compreensão dos passos adotados na aquisição dos resultados (Fluxograma 4.1.1)
Fluxograma 4.1.1. Descrição dos métodos utilizados no tratamento e obtenção de
informações nas séries temporais (2002, 2003, e 2004).
DESCRIÇÃO DOS MÉTODOS UTILIZADOS NO TRATAMENTO E OBTENÇÃO DE INFORMAÇÕES NAS SÉRIES TEMPORAIS (2002, 2003, E 2004) PARA AS VARIÁVEIS: MARÉ, TEMPERATURA, VELOCIDADE DO VENTO, CHUVA E UMIDADE RELATIVA.
3º passo. Elaboração do intervalo quantitativo para as séries de eventos de maré 1º passo. Coleta e tratamento prévio dos dados.
2º passo. Padronização das unidades dos dados
6 º passo. Avaliação dos eventos extremos detectados frente à ocorrência de
sistemas frontais (Ciclones).
7º passo. Análise das correlações estatísticas entre as variáveis propostas. 4º passo. Avaliação do comportamento do El Nino para os anos estudados.
5º passo. Detecção de eventos extremos de maré para séries
4.1.1. 1º passo. Coleta e tratamento prévio dos dados.
Consistiu na análise de um conjunto de dados coletados pelo Centro de Pesquisas do Estuário do Rio Itanhaém – Ceperio (CEPERIO 2011) que se localiza na foz do Rio Itanhaém, no município de Itanhaém – São Paulo – Brasil, no período entre 2002 a 2004. Os dados foram coletados através da estação meteorológica modelo Campbell (Parâmetro 1) (CAMPBELL SCIENTIFIC 2012) com sistema de medição de maré/ondulação acoplado.
A estação forneceu os dados de variação de marés e os dados das variáveis meteorológicas - temperatura do ar, velocidade do vento, umidade relativa e chuva (registrados a cada 15 minutos diariamente).
Primeiramente foram eliminados os valores incompletos das séries, que são comuns e facilmente detectáveis, pois geralmente ocorrem com a mudança de dia nas estações, quando se dá o inicio de um novo ciclo de 24 horas; soma-se também a estes dados um conjunto de dados que não continham informações ou estavam em branco nas séries. Os dados de caráter extremo foram mantidos, os “Outliers”, pois eles são o contexto de análise deste trabalho.
Foram também eliminados os outros tipos de problemas que requerem limpeza de dados, tais como os registros duplicados e dados incompletos.
4.1.2. 2º passo. Padronização das unidades dos dados.
As unidades de medida do conjunto de dados a serem integradas possuem diferentes unidades escalares, tais como, Temperatura º C, Velocidade do Vento (m/s), Chuva (mm) e Marés (m), e poderiam apresentar comprometimento nos resultados.
Neste sentido a realização das análises das correlações entre as variáveis, tais como a aplicação do modelo de Regressão Linear Múltipla exigia a padronização dos dados. No entanto, as estatísticas descritivas para as séries (Média, Desvio Padrão e Valores Máximos e Valores Mínimos) foram calculadas com os dados preservando suas unidades de medida, pois não houve necessidade de correlacionar estas informações e, por conseguinte padronizá-las.
A padronização, neste caso faz com que as variáveis transformadas passem a ter média, zero e variância unitária, o que é conseguido pela a transformação “z”. A (Equação 1) define essa padronização. Os dados foram Padronizados utilizando a fórmula de transformação, onde qualquer variável aleatória normal X é convertida em uma variável normal padronizada Z:
(Equação 1).
σ. desvio padrão μ. média aritmética
4.1.3. 3º passo. Elaboração do intervalo quantitativo para as séries de eventos de maré.
Utilizando o limite superior e inferior dos dados de Marés, estes coletados para as séries, adotou-se um conjunto de intervalos numéricos no intuito de subsidiar as análises. Os critérios explicativos deste escalonamento basearam-se, propriamente dito, nas variações de grandezas do próprio dado. Para tanto foram estabelecidos 6 intervalos com 0,37 m de variação entre as classes estabelecido entre os valores mínimos e máximos das séries.
Em seguida a determinação dos intervalos numéricos de ocorrência foi estabelecida as classes qualitativas. As mesmas foram determinadas segundo o grau de intensidade dos eventos de maré para os anos selecionados – 2002, 2003 e 2004, segundo o escalonamento proposto.
Calculou-se também o Coeficiente de Variação dos eventos de maré para os anos selecionados, onde a razão do Desvio Padrão pela Média, multiplicada por 100% (cem por cento) nos fornece um valor que caso supere os 10% caracteriza uma dispersão acentuada dos valores das médias, evidenciado assim presença de eventos extremos nas séries estudadas.
Considerou-se nesta análise, durante a elaboração dos intervalos quantitativos e qualitativos, as informações da Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN) da Marinha em relato ao Boletim Oficial da Prefeitura Municipal de Itanhaém (PREFEITURA MUNICIPAL DE ITANHAÉM 2012). A mesma destaca que os picos de maré para região giram em torno de 1 e 1,4 metros.
Contribuindo com esta análise, os estudos realizados por BATISTA FILHO (2006) relatam o comportamento dos aquíferos livres e confinados em situações de maré anômalas relatadas como as de acima de 1,3 metros. Baseando-se nas análises nos dados coletados em 8 poços de monitoramento instalados na região do Estuário do Rio Itanhaém, o autor demonstra em seus estudos que as ocorrências de variações nos níveis de maré para região podem afetar os níveis das águas dos aquíferos.
Z
=X
- µ σDurante um dia normal de ocorrência de maré, BATISTA FILHO (2006) relata que os níveis das águas dos poços de monitoramento variaram na escala de 83m3 em uma área monitorada de 670 m2 para os aquíferos livres (poços de 6 metros de profundidade) e valores insignificantes para os aquíferos profundos (poços com profundidades que variavam de 12,5 m a 20 m). Já nos dias de eventos de maré anômalas as oscilações nos níveis das águas nos poços chegaram a 190m3 para os aquíferos livres e 290 m3 para os aquíferos profundos, sendo que estes apresentaram variações em uma área de 1500m2 englobando todos os poços estudados para região.
Adotou-se então para este trabalho o valor de 1,4 metros como referencial de níveis de maré extrema, tendo como base os prejuízos causados na zona costeira estudada diante de um evento desta magnitude, tais como a destruição de unidades do corpo de bombeiros, queda de postes de energia e iluminação pública, destruição das estruturas esportivas e ornamentais, o comprometimento dos alicerces dos quiosques e a queda de calçadas e estradas (PREFEITURA MUNICIPAL DE ITANHAÉM 2012).
4.1.4. 4º passo. Avaliação do comportamento do El Nino para os anos estudados.
A ocorrência e a intensidade de fenômenos atmosférico-oceânicos, neste caso o El Niño pode influenciar a dinâmica das chuvas e consequentemente podem alterar os níveis das marés locais, assim como o aumento da entrada de frentes frias para região.
Neste sentido fez-se necessário a descrição dos eventos de El Niño para os anos estudados, buscando-se assim possíveis correspondências entre os eventos extremos de maré e a intensidade de atuação do fenômeno El Niño para o período analisado.
4.1.5. 5º passo. Detecção de eventos extremos de maré para séries.
Todas as datas de eventos de maré que continham os valores maiores que 1,4 metros foram selecionados e analisados segundo sua lunação, a fim de se constatar eventuais comportamentos anômalos frente ao calendário lunar com referência as marés de quadratura (lua minguante e crescente) e maré de sizígia (Lua Cheia e Lua Nova). Neste caso somente os eventos extremos que se caracterizaram como marés de quadratura foram selecionados, isto devido a não correlação de marés elevadas nestes períodos.
4.1.6. 6 º passo. Avaliação dos eventos extremos detectados frente à ocorrência de sistemas frontais (Ciclones).
Os eventos extremos foram avaliados frente à ocorrência de sistemas frontais (Ciclones). Para tanto se selecionou para análise a semana que os antecede. As informações foram coletadas no Boletim Climanálise / Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC/INPE (CPTEC/INPE 2011). Esta análise visa verificar de forma detalhada o comportamento e a possível influência dos sistemas frontais (Ciclones) diante da ocorrência dos eventos extremos.
4.1.7. 7º passo. Análise das correlações estatísticas entre as variáveis propostas.
Com os valores das séries então padronizados foi possível aplicar a técnica estatística de Regressão linear Múltipla. A mesma foi usada em duas escalas de análise, sendo:
a) Análise das correlações das variáveis independentes – temperatura, velocidade do vento e chuva em contrapartida a variável dependente, maré. Avaliação para as séries anuais (2002, 2003 e 2004).
b) Análise das correlações das variáveis independentes – temperatura, velocidade do vento e, neste caso a umidade relativa (adotada por conter maior continuidade de dados em um período mais curto), em contrapartida a variável dependente, maré. Avaliação para a serie de 7 dias que antecede os eventos extremos.
4.1.8. 8º passo. Análise dos resultados obtidos.
Propõe-se avaliar nesta fase os resultados obtidos em cada um dos procedimentos adotados para análise, elaborando quadros e tabelas sintetizando as relações e avaliando o comportamento das variáveis analisadas durante os anos em questão e para a semana que antecede os eventos extremos de maré.
