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Zoneamento morfológico da plataforma continental rasa, nordeste do Rio Grande do Norte, Brasil

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Zoneamento morfológico da plataforma continental rasa, nordeste do Rio Grande do Norte, Brasil

Paulo Victor do Nascimento Araújo1,2 Ricardo Farias do Amaral 1,2

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

Caixa Postal 1524 - Campus Universitário Lagoa Nova - 59078-970 – Natal – RN, Brasil paulovictor_engpesca@hotmail.com, ric@ufrn.br

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Laboratório de Estudos Geoambientais - LEGEO

Departamento de Geologia, Centro de Ciências Exatas e da Terra, UFRN – Natal – RN, Brasil Abstract. Continental Shelf represents areas affected by sea level oscillations in the Quaternary period. It marks the importance of this region in the study of coastal evolution. Submerged geomorphological features can be found from shallow regions to the edge of the platform outside the Brazilian Northeast shelf. This study aimed to perform a new zoning feature of shallow submerged continental shelf, northeastern state of Rio Grande do Norte, using bathymetric data and interpretation of satellite imagery. To define the zoning of the study area, we performed an adaptation of an old zoning quoted in the literature. In this adaptation, we used the bathymetry data and visual interpretation of remote sensing products in decision making. It was also performed an Kruskal-Wallis test followed by post-hoc Dunn, to compare bathymetric data between the new featured zones. Results showed, expressively, the presence of conspicuous geomorphological features of the study area. We determined 5 zones with distinct characteristics, presenting a positive gradient in water depth from the shoreline. The main structures that stood out were the channel of San Roque, coral reefs, underwater dunes, transverse dunes and stabilized algae zone. Integrated use of different types of remote sensors, especially chemical grouping information along with physical environment information, represents a strong methodology in submerged mapping information.

Keywords / Palavras-chave: geomorphology, bathymetry, image interpretation / geomorfologia, batimetria, interpretação de imagem.

1. Introdução

As Plataformas Continentais Modernas representam 5,3% da superfície da Terra . Elas compõem uma margem relativamente rasa ao redor das áreas continentais e se caracterizam por gradientes muito baixos, que terminam abruptamente, no topo do talude continental.

A plataforma continental nordestina possui, em média, 40km de largura. Os rios mais importantes que nela desembocam são o Jaguaribe, com 450km e o São Francisco, com 2700km de extensão. No Rio Grande do Norte, a quebra da plataforma pode distar de mais de 50km do continente, o que ocorre à frente da cidade de Touros, na extremidade norte deste litoral, na área em estudo; ou ser de aproximadamente 20km, como ocorre em frente à cidade de Baía Formosa, extremidade sul.

As estruturas submersas presentes na plataforma continental rasa nordestina constituem importantes informações sobre o mecanismo de evolução da zona litorânea, nos últimos milhares de anos, no entanto as inacessibilidades, dificuldades de amostragens e de medições dos processos presentes, além da dificuldade na obtenção de informações visuais diretas, tornam os mares plataformais modernos um dos menos conhecidos ambientes de sedimentação.

Modelos recentes de camadas de fundo marinhos, em ampla escala, sugerem que as faixas de areia devem ocorrer em águas mais rasas do que as dunas subaquáticas, devido ao aumento da energia hidrodinâmica, embora este não seja o único controle para a formação destas feições (Ashley, 1990). Testa et al. (1999) sugere 6 zonas estruturalmente distintas, na plataforma interna, as quais foram definidas somente a partir da interpretação de imagens de satélite (Vianna e Solewicz, 1988). São elas, no sentido continente-mar: Zona costeira; Zona

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túrbida sublitorânea; Zona de faixa de areia; Zona de dunas subaquosas ; Zona de algas estabilizadas e Zona de sedimentos litificados. No entanto, aos critérios já utilizados podem

ser acrescentados outros, como por exemplo, a batimetria. Desta forma é alcançada maior precisão e fidedignidade no zoneamento. O presente trabalho tem por objetivo realizar um novo zoneamento das feições submersas da plataforma continental rasa, nordeste do Estado do Rio Grande do Norte, a partir da interpretação de imagens de satélite, mas acrescido das informações sobre a batimetria realizada durante o Projeto GranMar/RN. O Projeto GranMar/RN (avaliação do potencial dos constituintes granulados marinhos) foi realizado através de convênio entre o Serviço Geológico do Brasil (CPRM), Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e a Fundação Norteriograndense de Pesquisa e Cultura (FUNPEC).

2. Metodologia de Trabalho 2.1 Área de estudo

A área de estudo corresponde a uma área aproximadamente de 136.344 hectares, denominada de Área de Proteção Ambiental dos Recifes de Corais do Estado do Rio Grande do Norte (APARC-RN), criada pelo Governo do Estado do Rio Grande do Norte, através do Decreto n 15.476, de 6 de junho de 2001 (Amaral, 2002) (Figura 1). Esta região localiza-se na costa nordeste do estado e envolve toda a região marinha com profundidade máxima em torno de 25 metros (Vianna et al., 1991), que abrange as faixas costeiras dos municípios de Maxaranguape, Rio do Fogo e Touros. Nela se destacam os recifes isolados, alinhamentos rochosos e sedimentos de fundo prioritariamente carbonáticos (Costa et al., 2005). A parte continental da área de estudo encontra-se sob o regime climático tipo Af, “tropical úmido” segundo Köppen, com precipitação pluviométrica anual em torno de 1500 mm por ano, com temperatura mínima em torno de 20°C, média de 27°C e máxima de 32°C, com direção de ventos predominantes de sudeste (Nimer, 1989). As atividades pesqueiras, já tradicionais, e turísticas, representam as principais fontes de recursos da população local (Amaral et al., 2005).

Figura 1. Localização da Área de Estudo (Área de Proteção Ambiental dos Recifes de Corais

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2.2 Zoneamento da Área de Estudo

Para a definição do zoneamento da região de estudo, foi realizada uma adaptação do zoneamento criado por Testa et al. (1999). Testa et al. (1999), definiu seu zoneamento com base na interpretação de imagens de satélite e imagens subaquáticas, geradas a partir de vários mergulhos, observando as feições sedimentares e biogênica em grande escala.

Para a adaptação do zoneamento descrito por Testa et al. (1999), foi utilizada neste trabalho a batimetria e a interpretação visual de produtos de sensores remotos na tomada de decisão.

2.2.1 Interpretação das Imagens de Satélite

Em estudo anterior Oliveira et al. (2009) realizou um zoneamento a partir de interpretação de imagens de satélite na área de estudo proposta, muito parecido com o zoneamento de Testa et al. (1999). No entanto, estes acrescentaram uma nova zona: “borda da faixa de areias”.

Na interpretação visual deste trabalho, foram agrupadas as semelhanças dos padrões texturais de uma imagem do satélite Landsat5, sensor TM (ThematicMapper – Mapeador temático), georreferenciada e com histograma equalizado, demonstrando as feições submersas da região em estudo. A cena utilizada foi a 214/64, obtida em 05/06/1988.

2.2.2 Dados Batimétricos

Os dados de batimetria foram obtidos daqueles coletados no projeto Projeto GranMar/RN. Nele os dados foram adquiridos com o uso de um ecobatímetro digital, com aquisição contínua dos dados e rotas distantes entre sí a 1500m. Destes dados foram escolhidos pontos em uma mesma rota, afastados 1500m, tornando assim a malha utilizada, uma malhar regular com pontos igualmente espaçados.

2.2.3 Interpolação

Geração de modelos de batimetria a partir de interpolação de dados é uma técnica fortemente disseminada (Righton e Mills, 2006; Ryan et al., 2007). Na área de trabalho em estudo anterior, Nogueira e Amaral (2009) compararam duas técnicas de interpolação: A

Krigagem e Topo to Raster. Sendo obtidos melhores resultados com a segunda técnica. No

entanto, os mesmos autores sugeriram que novas técnicas de interpolação fossem abordadas em estudos batimétricos na área proposta.

Neste trabalho optamos por usar o método de estimação espacial Inverso do Quadrado da

Distância (IDW). O interpolador geoestatístico IDW considera que os dados pontuais são

ponderados durante a interpolação de tal forma que a influência de um determinado dado pontual em relação a outro diminui com o aumento da distância, dado pela seguinte equação conforme descrita por Mello et al. (2003) (Equação 1):

n i i n i i i p d x d x 1 2 1 2 1 * 1 (1) Sendo: xp = atributo interpolado; xi = valor do atributo do i-ésimo ponto de amostragem; di = distância euclidiana entre o i-ésimo ponto de vizinhança e o ponto amostrado; e n =

número de amostras.

Os resultados da interpretação visual, bem como da batimetria, foram incorporados em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), para modelagem do zoneamento final.

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2.3 Análises Estatísticas

Para comparar os dados batimétricos entre as zonas determinadas, foi utilizado o teste de Kruskal-Wallis, seguido do Teste post-hoc de Dunn (Howell, 1982), para comparações das médias duas a duas. A análise estatística foi realizada com nível de confiança α = 5%.

3. Resultados e Discussão

A modelagem dos dados batimétricos gerou resultados para a caracterização das feições geomorfológicas da plataforma continental do Rio Grande do Norte. Com a realização do modelo digital do terreno (MDT), a partir dos dados batimétricos, estimou-se uma predição final com erro de 0,007m (Tabela 1) (Figura 2) e foi possível identificar as seguintes feições: canal longitudinal (canal de São Roque), canais perpendiculares (canais de Pititinga, Barretas e Touros), os parrachos (Maracajaú, Rio do Fogo e Cióba), ondulações longitudinais e alto oceânico (Risca do Zumbi). Ao se distanciar da linha da costa, a profundidade vai aumentando gradualmente. No entanto, baixios são notáveis. Referem-se aos Parrachos de Cioba, Rio do Fogo e Maracajaú, altos oceânicos recobertos por algas e corais (Figura 3). A Risca do Zumbi, no setor sudeste da área, é um alto alongado que se torna evidente, próximo a isóbata de 25m.

Tabela 1. Dados do resultado da interpolação batimétrica.

Método: Inverso do Quadrado da Distância (Inverse

Distance Weighted Interpolation – IDW)

Pontos (N): 1375

Predição de Erros

(Média): 0,007

Função da Regressão: 0,962 * x + (-0,548)

Figura 2. Gráfico do resultado estatístico da interpolação batimétrica. N=1375 pontos.

A geometria em plano, de feições subaquáticas em plataformas rasas, é discutida por Stride (1982). As marcas de fundo, produzidas principalmente por correntes de maré, são interpretadas à luz de vários modelos propostos. Neste caso, são utilizadas as informações obtidas principalmente a partir de sísmica de alta resolução sobre os fundos estudados. Os estudos de Polcyn, (1976), Polcyn e Rollin (1969), Lysenga (1981), dentre outros, têm outra aproximação, com o uso das imagens orbitais.

Os resultados observados na interpretação da imagem de satélite da área de estudo foram interpretados, sendo possível determinar a morfologia em planta e a distribuição das feições. Observam-se na imagem todas as feições encontradas no modelo digital batimétrico: os canais de São Roque (1); os parrachos de Maracajaú Rio do Fogo e Cióba (2); as dunas longitudinais (3) e por fim, o alto oceânico (a Risca do Zumbi) (4).

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Figura 3. (A) Mapeamento do modelo digital dos dados batimétricos. (B) Mapeamento das

isobatimétricas. As linhas azuis representam as isolinhas, e a parte continental em amarelo.

Figura 3. (A) Resultado do novo zoneamento entre a integração de dados batimétricos e

interpretação de imagem. (B) Gráfico em caixa (box-plot), mostrando a mediana, os quartís e a amplitude da batimetria entre as zonas da APARC. N=1082 amostras.

Integrando as respostas da análise batimétrica e da interpretação das imagens, foi possível adaptar o zoneamento proposto por Testa et al. (1999) em 5 novas zonas (Figura 3A):

A

B

Z1 Z2 a Z3 Z4 Z5

A

B

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A Zona 1: Caracteriza como a zona mais próxima do continente, englobando o canal de São Roque e os 3 recifes de corais (Maracajaú, Rio do Fogo e Cióba). Estes recifes encontram-se a profundidades menores que 10 metros e a uma distância de 5 a 7 km da costa. Geralmente apresentam orientação NW–SE, paralelos a linha de costa e apresentam-se como conjuntos de cômoros (knoll) e de canteiros (patch reefs);

A Zona 2: Representa uma zona de zona de ondulações longitudenais. Trabalhos anteriores descreveram essa zona como sendo de dunas longitudinais ou faixa de areia com profundidade média de 20 metros (Testa et. al, 1999).

A Zona 3: Compreende a zona de algas estabilizadas descrita por Testa et al. (1999). A Zona 4: Representa a zona das dunas transversais. As cristas destas estruturas estão distantes entre si entre 300 e 600 metros e a extensão das mesmas variou entre 880 e 3.750 metros.

A Zona 5: Corresponde a parte final da plataforma continental rasa, engloba a feição Risca de Zumbi, como é denominada regionalmente e o início da inclinação do talude continental. A Risca do Zumbi Trata-se de um alinhamento rochoso, defronte do município de Rio do Fogo, distante cerca de 25.000 metros da costa, a profundidade de 20 metros e representam o ponto de menor profundidade desta feição, 9 metros. Vianna e Solewicz (1988) descreveram essa feição como sendo uma antiga face de praia e concluiram, a partir de observações in situ e análises químicas, que a estrutura é um arenito de praia (beach rock).

Tabela 2. Estatística descritiva da batimetria entre as zonas demarcadas na APARC.

Zona N Min Max Média Mediana Desvio

Padrão Erro Padrão

1 378 0,983 13,463 7,372 7,515 2,349 0,121 2 367 10,810 18,137 14,640 14,907 1,911 0,100 3 167 13,900 25,300 19,848 19,979 2,059 0,159 4 69 14,244 21,579 18,833 19,014 1,614 0,194 5 101 20,978 33,068 26,954 27,068 2,731 0,272 Total 1082 0,983 33,068 14,322 14,368 6,520 0,198

Comparando a batimetria nas novas zonas determinadas, observou-se que houve um aumento gradualmente da média da profundidade entre as zonas (Figura 3B) (Tabela 2), sendo que os resultados apresentou diferença estatística significativa somente entre a Zona 3 x Zona 4 (Tabela 3).

Tabela 3. Comparações múltiplas da batimetria entre as zonas. *p<0,05 = diferença

significativa, NS = diferença não-significativa (p>0,05). Comparação entre as zonas Diferença entre a mediana Q p-value Zona 1 x Zona 5 -19,553 23,967 *p<0,05 Zona 1 x Zona 3 -12,464 23,114 *p<0,05 Zona 1 x Zona 4 -11,499 15,394 *p<0,05 Zona 1 x Zona 2 -7,392 16,440 *p<0,05 Zona 2 x Zona 5 -12,161 13,170 *p<0,05

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Zona 2 x Zona 3 -5,072 10,101 *p<0,05 Zona 2 x Zona 4 -4,107 6,177 *p<0,05 Zona 4 x Zona 5 -8,054 4,286 *p<0,05 Zona 4 x Zona 3 -0.965 0.925 NS Zona 3 x Zona 5 -7,089 4,260 *p<0,05 4. Conclusões

A interpretação dos resultados de forma integrada com dados de diferentes tipos de sensores remotos e dados batimétricos, foi suficiente para caracterizar a geomorfologia da região em estudo, adaptando o zoneamento proposto por Testa et al. (1999) e gerando informações mais precisas referentes a plataforma continetal rasa, nordeste do estado do Rio Grande do Norte.

Sendo assim, que esta metodologia empregada, sirva de base para futuros mapeamentos da plataforma continental, empregando no mesmo, informações de características espectrais de imagens de satélites, como também, características físicas do ambiente.

Agradecimentos

Este trabalho foi realizado com base nos dados de batimetria coletados e processados no âmbito do projeto “Avaliação do Potencial Mineral dos Granulados Marinhos da Plataforma Rasa do Nordeste” Projeto GranMar (CPRM/UFRN/FUNPEC), pelo que agradecemos a permissão para uso. Agradecemos também à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão de bolsas de Mestrados para os mestrandos pesquisadores do Laboratório de Estudos Geoambientais (LEGEO) da UFRN.

Referências Bibliográficas

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