UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
SÍLVIA BARACHO ROSADO
ALTERAÇÕES MORFOLÓGICAS DA FOZ DA LAGUNA DE
GUARAÍRAS, RN/BRASIL
NATAL – RN 2019
SÍLVIA BARACHO ROSADO
ALTERAÇÕES MORFOLÓGICAS DA FOZ DA LAGUNA DE
GUARAÍRAS, RN/BRASIL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Engenheiro Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Venerando Eustáquio Amaro Coorientadora: Dra. Maria de Fátima Alves de Matos
NATAL – RN 2019
SÍLVIA BARACHO ROSADO
ALTERAÇÕES MORFOLÓGICAS DA FOZ DA LAGUNA DE
GUARAÍRAS, RN/BRASIL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Engenheiro Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Venerando Eustáquio Amaro Coorientadora: Dra. Maria de Fátima Alves de Matos
Aprovada em: ____/____/________
____________________________________________________ Prof. Dr. Venerando Eustáquio Amaro
Universidade Federal do Rio Grande do Norte Orientador
____________________________________________________ Dra. Maria de Fátima Alves de Matos
Universidade Federal do Rio Grande do Norte Membro da Banca
____________________________________________________ Profa. Dra. Ada Cristina Scudelari
Universidade Federal do Rio Grande do Norte Membro da Banca
____________________________________________________ Prof. Msc. Paulo Victor do Nascimento Araújo
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte Membro da Banca
Rosado, Sílvia Baracho.
Alterações morfológicas da Foz da Laguna de Guaraíras, RN/Brasil / Sílvia Baracho Rosado. - 2019.
46f.: il.
Monografia (Graduação)-Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, Natal, 2019.
Orientador: Dr. Venerando Eustáquio Amaro.
Coorientadora: Dra. Maria de Fátima Alves de Matos.
1. DSAS - Monografia. 2. Dinâmica Costeira - Monografia. 3. Erosão Costeira Monografia. 4. Sensoriamento Remoto
-Monografia. 5. Geoprocessamento - -Monografia. I. Amaro,
Venerando Eustáquio. II. Matos, Maria de Fátima Alves de. III. Título.
RN/UF/BCZM CDU 624:551.4 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
AGRADECIMENTOS
Inicialmente gostaria de agradecer ao meu orientador, Venerando Amaro, um professor muito querido e atencioso, sempre disposto a ajudar com seus conhecimentos e com sua boa energia.
Agradecer a minha coorientadora, Maria de Fátima, por toda paciência e atenção em me ensinar, pelas mais diversas conversas, risadas e companhias no laboratório, por cada conselho valioso. Com todo o meu carinho, serei eternamente grata.
A professora Ada Scudelari pela confiança de me conceder a oportunidade de crescer com o ingresso no Laboratório de Geotecnologias Aplicadas, Modelagens Costeira e Oceânica (GNOMO). Obrigada pela atenção e apoio, professora.
Ao GNOMO pela estrutura e apoio para a realização deste trabalho.
Fazer um agradecimento especial à minha família. Minha mãe Rosângela, que não mede esforços quando se trata em amparar suas filhas, todo o caminho percorrido só foi possível graças a você. Espero um dia conseguir retribuir todo o amor e dedicação. Minha irmã Renata que me serve de inspiração por toda sua determinação e dedicação.
E, a João Victor, por sua vontade incessante de ajudar em tudo e a todos. Obrigada por ter feito esses dias incertos de fim de curso mais leves.
“O sábio não escolhe os alimentos mais abundantes, senão os mais saborosos. Pois faze tu o mesmo: almeja a vida mais intensa.”
RESUMO
No litoral sul do Estado do Rio Grande do Norte, nordeste do Brasil, está localizado a Laguna de Guaraíras. Esta laguna, nas últimas décadas, tem mostrado mudanças significativas em seu comportamento morfodinâmico e hidrodinâmico. Fatores como alterações no escoamento superficial, assoreamento e erosão das margens da desembocadura, já são evidentes e comprometem o funcionamento de todo o sistema. Alinhado a estes fatores, na região ao entorno da laguna há forte presença da atividade de carcinicultura, representando 9% da produção nacional, gerando assim, grande relevância para a economia local e regional. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo analisar o comportamento morfodinâmico da embocadura da Laguna de Guaraíras, a partir da aplicação de técnicas de geoprocessamento para quantificar a taxa de erosão e deposição da área de estudo. Para os procedimentos metodológicos o trabalho contou com a análise multitemporal das variações da linha de praia, por meio de imagens de satélite da série LANDSAT, entre os anos de 1984 e 2018, e aplicação de análises geoestatísticas (End Point Rate - EPR, Linear Regression Rate - LRR e
Net Shoreline Movement - NSM) para quantificação da taxa de erosão/deposição das
alterações que ocorreram neste período de análise (1984 - 2018). Com base nos resultados obtidos pelo valor do EPR, ocorreu uma intensa taxa de erosão de 6,4 m/ano e 0,34 m/ano de deposição da margem esquerda da desembocadura da laguna de Guaraíras. A margem à direita da desembocadura apresentou uma variação de 1 m/ano de erosão e uma taxa de 1,34 m/ano de deposição. Na faixa de praia ao sul da embocadura houve 1,5 m/ano de erosão e um 1 m/ano de deposição e na porção norte da embocadura uma taxa de 3 m/ano de erosão com 1,57 m/ano de deposição. Considerando os resultados obtidos verificou-se uma forte tendência erosiva na desembocadura da laguna de Guaraíras, totalizando um recuo na margem esquerda de -217,82 m em relação a 11,67 m de deposição. Na margem direita a tendência foi deposicional, significando 45,6 m de acreção em relação a -31 m de erosão.
Palavras-chave: DSAS, Dinâmica Costeira, Erosão costeira, Sensoriamento remoto, Geoprocessamento;
ABSTRACT
In the south coast of state of Rio Grande do Norte, northeast of Brazil, is situated the Guaraíras Lagoon. This lagoon has shown significant changes in its morphodynamic and hydrodynamic behavior in the last decades. Factors such as changes in superficial runoff, silting and erosion of embankment margins are already evident and compromise whole functioning system. Added to thesefactors, there is a strong presence of shrimp farming in the area around the lagoon, representing 9% of national production, thus generating great relevance for the local and regional economy. In this context, the present study aims to analyze the morphodynamic behavior of the mouth of the Guaraíras Lagoon, based on the application of geoprocessing techniques to quantify the rate of erosion and deposition of the study area. For the methodological procedures the work counted on the multitemporal analysis of variations of beach line, using satellite images of the LANDSAT series, between 1984 and 2018, and the application of geostatistical analyzes (End Point Rate - EPR, Linear Regression Rate - LRR e Net Shoreline Movement - NSM) for quantification of the erosion/deposition rate of the changes that occurred during this period of analysis (1984 - 2018). Based on the results obtained by the EPR, an intense erosion rate of 6.4 m/year and 0.34 m/year of deposition of the left embankment margins of Guaraíras Lagoon occurred. The margin to the right of the embouchure presented a variation of 1 m/year of erosion and a rate of 1.34 m/year of deposition. In the beach strip south of the embouchure there was 1.5 m/year of erosion and 1 m/year of deposition and in the northern portion of the mouth a rate of 3 m/year of erosion with 1.57 m/year of deposition. Considering the results obtained, there was a morphological instability at the mouth of the Guaraíras Lagoon, with a strong erosive tendency in the left margin, resulting a decrease of -217.82 m in relation to 11.67 m of deposition; and on the right bank the trend was depositional, corresponding to 45.6 m increase in relation to -31 m of erosion. Thus, through the geoprocessing techniques applied, it was possible to quantify the rate of erosion/deposition at the mouth of the Guaraíras Lagoon during the period studied (1984 - 2018).
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Mapa de Localização da Laguna de Guaraíras, área de estudo ... 14
Figura 2 – Mapa Geológico da Laguna de Guaraíras. Fonte: Base de dados IBGE ... 16
Figura 3 – Mapa Geomorfológico da Laguna de Guaraíras. Fonte: Base de dados IBGE ... 17
Figura 4 – Uso e Ocupação no entorno do sistema Lagunar de Guaraíras. Fonte: IDEMA (2014) ... 18
Figura 5 – Mata de manguezal da Laguna ... 19
Figura 6 – Cobertura vegetal no entorno da Laguna ... 19
Figura 7 – Precipitação Acumulada – Natal. Fonte: INMET (2019) ... 21
Figura 8 - Fluxograma das atividades desenvolvidas no processo metodológico ... 22
Figura 9 – Diagrama de conversão do DN da imagem de 2018 do sensor Operational Land Imager (OLI) - LANDSAT 8 ... 24
Figura 10 – Processos de conversão de valores DN em mediadas de radiância pelo software ENVI. A) Aplicação do método de correção radiométrica em Radiometric Calibration: B) Definição da correção para as bandas multiespectraias do senso LANDSAT; C) parâmetros de calibração de saída do arquivo ... 27
Figura 11 – Procedimentos da correção dos efeitos atmosféricos no sistema ENVI. A) Módulo de correção FLAASH Atmospheric Correction; B) e C) Parâmetros de e varáveis ... 29
Figura 12 – Aplicação da função para corrigir os valores de reflectância de 0 a 1. A) Ferramenta Band Algebra para inserir a função; B) Digitação da função diretamente na opção Band Math; C) Variáveis aplicadas a todas as bandas multiespectrais ... 29
Figura 13 – Aplicação do índice de água NDWI nas imagens multiespectrais. A) Ferramenta Band Algebra para inserir o índice; B) Expressão matemática do índice NDWI no sistema ENVI; C) Variáveis aplicadas especificamente as bandas do verde (GREEN) e do Infravermelho (NIR) ... 31
Figura 14 – Vetorização da Linha de praia com imagem NDWI ... 32
Figura 15 – Representação dos 3 elementos básicos do DSAS, linha de costa, transectos e linha de base ... 33
Figura 16 – Parâmetros estabelecidos para geração das variáveis estatísticas. 1) Parâmetros estabelecidos para a linha de base. 2) Parâmetros estabelecidos para as linhas de praia ... 33
Figura 17 – Variáveis geoestatísticas ... 34
Figura 18 - Classificação das cores quanto aos intervalos dos parâmetros analisados... 35
Figura 19 - Mapa de Dinâmica Costeira na região frontal à embocadura da Laguna de Guaraíras para o período de 1984 a 2018 ... 36 Figura 20 - Análise qualitativa da área a partir da taxa EPR nos períodos interdecadais... 38
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características dos sensores imageadores da série LANDSAT para o período de
1984 a 2018 ... 23
Tabela 2 – Imagens INPE georreferenciadas e seus respectivos erros ... 30
Tabela 3 – Análise da embocadura a partir da taxa EPR ... 37
Tabela 4 – Análise interdecadal da área de estudo a partir da taxa EPR para o Setor 1 ... 39
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS ... ii
EPÍGRAFE (OPCIONAL) ... iii
RESUMO ... iv
ABSTRACT ... v
LISTA DE FIGURAS ... vi
LISTA DE TABELAS ... vii
1. INTRODUÇÃO ... 12
2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 13
2.1 Contexto Geológico-Geomorfológico ... 15
2.2 Cobertura e uso do terra ... 17
2.3 Caracterização Hidrodinâmica da Área de Estudo ... 20
2.4 Aspectos Climatológicos ... 20
2.5 Aspectos Socioeconômicos ... 21
3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ... 21
3.1 Seleção de Imagens ... 22
3.2 Pré-Processamento Digital de Imagens ... 23
3.3 Correção Radiométrica ... 24
3.4 Correção Atmosférica ... 27
3.5 Correção Geométrica ... 30
3.6 Processamento Digital de Imagens ... 30
3.7 Extração das Linhas de Praias ... 32
3.8 Cálculo Geoestatístico das Linhas de Praia ... 32
3.9 Agrupamento e Classificação dos Dados ... 34
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 36
4.1 Análise Evolutiva e Taxa de Variação da Linha de Praia entre os Anos de 1984 a 2018 . 36 4.2 Análise Evolutiva e Mobilidade da Linha de Praia no período Interdecadal ... 37
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 40
12 1. INTRODUÇÃO
Os estuários são ambientes sedimentares costeiros cuja evolução depende da interação entre parâmetros geomorfológicos, sedimentares e hidrodinâmicos, sendo a atividade biológica uma condicionante fundamental na manutenção deste sistema. Também se destacam entre os principais ambientes deposicionais costeiros de história geológica recente, possuindo uma diversidade de morfologias devido as diferentes formas de interação dos fluxos de energia gerados pelas ondas, marés, e descarga fluvial (MIRANDA et al., 2002).
Nos últimos anos, por englobar variados recursos, a zona costeira tem sido alvo da ampliação das atividades humanas, se dando nos ambientes estuarinos o palco dessas transformações (SOUZA, 2004).
Uma das formas de impacto ambiental inerentes a zona estuarina, com destaque para as atividades portuária, de navegação, de ampliação de áreas urbanas, de extração salineira, de carcinicultura, entre outras, que implantadas de forma desordenada, é a alteração dos padrões de circulação e de deposição de sedimentos do estuário e ambientes adjacentes. Acredita -se que este fato visto de forma sistêmica entre os processos físicos, químicos e biológicos, ainda está muito distante de se medir e prever suas conseqüências a longo prazo (MIRANDA et al., 2002).
No litoral sul do estado do Rio Grande do Norte, nordeste do Brasil, está localizada a Laguna de Guaraíras. A constante interação dos processos naturais e antrópicos vêm causando riscos à integridade do ecossistema. Esta Laguna nas últimas décadas tem mostrado mudanças significativas em seu comportamento morfodinâmico e hidrodinâmico. Isso determinou uma crescente atenção ao estudo referente às mudanças, principalmente, ocorridas na embocadura da laguna. Fatores como alterações no escoamento superficial, assoreamento e erosão das margens da embocadura, já são evidentes e comprometem o funcionamento de todo o sistema. Num contexto em que a erosão da praia é considerada inevitável, a compreensão do comportamento da costa e elementos contribuintes para a erosão costeira são de grande importância para cientistas, engenheiros e gestores costeiros (DOUGLAS e CROWELL, 2000). Com isso, obter conhecimento sobre os fatores que estimulam as mudanças no litoral auxiliam a capacidade de lidar com os impactos gerados. A análise da mudança de linha de costa é um campo bem desenvolvido que evoluiu com rigoroso processamento de dados e protocolos analíticos (THIELER et al., 2009).
13 As condições de estabilidade nas embocaduras dependem predominantemente das marés, do clima de ondas, do transporte litorâneo ao longo da praia adjacente, da descarga fluvial e das características morfológicas e do clima na região. Estes fatores são responsáveis por processos erosivos complexos, que provocam alterações no canal da embocadura a partir de vários tipos de movimentos de massas nas encostas (AMARAL et al., 2003).
No entanto, a quantificação de tendências no comportamento do sistema costeiro é apenas uma parte do problema. É essencial realizar uma análise dos dados históricos disponíveis para melhor compreensão da problemática. Nesse contexto, com interesse pelo balanço sedimentar relacionado aos processos costeiros, este trabalho foi desenvolvido buscando o entendimento da dinâmica sedimentar estuarina conectada ao ambiente costeiro adjacente e analisar o comportamento morfodinâmico da embocadura da Laguna de Guaraíras, a partir da aplicação de técnicas de geoprocessamento para quantificar a taxa de erosão e deposição da área de estudo. O conhecimento das taxas de erosão e deposição irá fornecer importantes informações sobre a largura efetiva e o grau de perda da embocadura da laguna.
2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
De acordo dos mapas históricos das incursões holandesas no século XVII, a então laguna de Guaraíras, não havia registro de comunicação direta com o mar. A influência marinha na mesma, se dava por intermédio do rio Trairí, através das lagoas de Nísia Floresta e Papeba. Nessa época, o rio Trairí tinha sua foz na barra do Camurupim, porção NE da área. Já neste século, o DNOS publicou um mapa onde se mantinham, praticamente, os mesmos aspectos anteriores, porém a laguna de Guaraíras já apresentava um in let de comunicação com o mar, embora com pouca dimensão. O que permitia que o fluxo das águas fosse mantido no sentido norte, com a desembocadura do complexo ainda na barra do Camurupim (MELO, 2000).
Foi provavelmente uma enchente ocorrida no de 1974, a responsável pelo alargamento do canal de ligação da laguna de Guaraíras com o mar, e um dos fatores desencadeantes do processo de colmatagem da foz do rio Trairí, que aliados aos ventos alísios de SE, remobilizando os sedimentos das dunas móveis atuais, terminaram por fechar completamente a antiga foz do referido rio. Com isso, o fluxo das águas no complexo lagunar sofreu inversão, passando a desembocar, definitivamente, na laguna de Guaraíras, hoje com ampla comunicação com o mar (MELO, 2000).
14 A Laguna de Guaraíras (Figura 1) se conecta ao mar no litoral oriental do estado do Rio Grande do Norte, a cerca de 42km ao sul de Natal entre os municípios de Tibau do Sul (no limite Sul) e Georgino Avelino (no limite Norte). Sua embocadura se situa nas
coordenadas 6°10’48”Sul e 35°5’32”Oeste e corresponde a um trecho da Faixa Litorânea Leste de Escoamento Difuso, segundo o plano estadual de recursos hídricos da SERHID/RN de 1998.
Figura 1 - Mapa de Localização da área de estudo, a .Laguna de Guaraíras no litoral oriental do Estado do Rio Grande do Norte (RN).
A Laguna de Guaraíras faz parte de um complexo estuarino-lagunar situado, parcialmente, em outros três munícipios: Nísia Floresta, Arês e Goianinha; e que compreende outras duas lagoas, a de Nísia Floresta e Papeba, que são conectadas por dois canais artificiais, Boqueirão e Surubajá. A Laguna de Guaraíras é a mais expressiva das três e corresponde à zona de estuário dos rios Jacu e Trairi no litoral oriental do RN, formando uma vasta planície aluvionar e propiciando a formação de extensos manguezais. Apresenta fisiografia em formato de Y, com extensões de aproximadamente 7,0 km na direção do seu eixo principal, NE-SO, e 4,0 km na direção NO-SE. Tais direções estão relacionadas com o padrão regional
15 de drenagens, encaixadas em uma depressão esculpida nos sedimentos da Formação Barreiras (MELO, 200)
Na margem sul existe falésias de até 7,0 m de altura, com evidentes traços de erosão em sua base devido à ação das correntes, das ondas e da oscilação da maré, acarretando o solapamento da base do talude. Concomitantemente à ação hidrodinâmica na base, as chuvas geram infiltração e escoamento superficial no topo das falésias, acelerando mais ainda o processo erosivo e o recuo da encosta (AMARAL et al., 2003) (SCUDELARI et al. 2001).
A área de estudo está inserida na Área de Proteção Ambiental Bonfim-Guarairas foi criada através do Decreto Estadual N° 14.369 de 22 de Março de 1999, com o objetivo de proteger os ecossistemas de dunas, mata atlântica, manguezais, praias, rios e lagoas, além de espécies vegetais e animais presentes nos municípios de Tibau do Sul, Goianinha, Arês, Senador Georgino Avelino, Nísia Floresta e São José de Mipibu, no litoral oriental do estado. Com uma área superior a 42 mil hectares (ver mapa), a APA Bonfim-Guarairas configura-se como a maior Unidade Estadual de Conservação em área emersa do estado, assegurando a preservação ambiental de uma extensa área de tabuleiros, dunas, dezenas de lagoas, bem como o importante Complexo Lagunar de Bonfim e Papeba-Guarairas, região com intensa atividade turística e presença do cultivo de camarão (IDEMA, 2017).
BENTES (2006) estudou os sedimentos de fundo do Sistema Lagunar de Guaraíras, comparando as características granulométricas de sedimentos coletados nos anos de 2000 e de 2005, com estudos desenvolvidos por CARVALHO (1978), SILVEIRA (1981) e CARVALHO (1982). A autora constatou diferentes padrões deposicionais em cada momento analisado, indicando que o sistema vem sofrendo alterações na sua hidrodinâmica.
De forma geral, destaca-se uma redução da competência de transporte de sedimentos ao longo do tempo, evidenciada pelo aumento de frações de sedimentos finos. Seguindo a classificação proposta pela EMBRAPA (1997), verificou-se que na Laguna de Guaraíras, principalmente nas proximidades da desembocadura, predominam frações de areias, ao passo que no interior, próximo às cabeceiras do estuário e às áreas de manguezal, estão presentes também frações expressivas de siltes (ROVERSI, 2018).
2.1 Contexto Geológico-Geomorfológico
A área de estudo está inserida, geologicamente, na Província Borborema, sendo constituída pelos sedimentos do Grupo Barreiras (ENb), dos depósitos Colúvio-eluviais (N23c), Flúvio-lagunares (N34flc), Mangues (N23m), Aluvionares (N4a), Eólicos Litorâneos
16 de paleodunas (N34elp) e de Dunas Móveis (N4lpd) (CPRM, 2005), que formam solos altamente permeáveis e lixiviados, como pode ser observado na Figura 2.
Figura 2 – Mapa Geológico da Laguna de Guaraíras. Fonte: Base de dados IBGE.
Acompanhando a faixa litorânea estão depositados os sedimentos areno-quartzosos, denominados de Depósitos de Praias, compostos de areias finas a grossas, com níveis de cascalho, associadas às praias atuais e dunas móveis; arenitos e conglomerados com cimento carbonático, definindo cordões de beachrocks. Também de origem marinha transportada. Em alguns pontos da faixa litorânea expõe-se material pertencente ao Grupo Barreiras, formando falésias de até 12 m de altura. Margeando a Laguna Guaraíra encontram-se Depósitos de Lagoas formados por pelitos arenosos e carbonosos, planície fluviomarinha área plana resultante da combinação de processos de acumulação fluvial e marinha, geralmente sujeita a inundações periódicas, com vegetação de mangues (IDEMA, 2008).
A área de estudo é caracterizada por dois domínios morfológicos bem distintos, conforme podem ser vistos na Figura 3: os platôs do litoral leste (domínio dos tabuleiros), e seus vales encaixados (incluindo as várzeas terraços fluviais e os ambientes lagunares), não
17 ultrapassando os 150 metros de altitude. Esses platôs compreendem superfícies de aplainamento, correspondentes ao domínio dos sedimentos da Formação Barreiras.
Limita-se a oeste com o embasamento cristalino e a leste estendem-se até a costa, por vezes, são interrompidas abruptamente formando falésias. No geral, são superfícies planas e suavemente onduladas com declives entre 0 e 5%, exceto próximo as linhas de drenagens onde estes são consideravelmente mais acentuados; o outro domínio corresponde a área litorânea, envolvendo principalmente os mangues, os cordões de dunas e as praias (MELO, 2000).
Figura 3 – Mapa Geomorfológico da Laguna de Guaraíras. Fonte: Base de dados IBGE.
2.2 Cobertura e Uso da Terra
A área do entorno da laguna vem sendo historicamente ocupada e preenchida pelas mais diversas atividades humanas, agricultura, pastagem, área urbana e carcinicultura são algumas das mais representativas, e sua existência e principalmente a atividade constante causa sérios impactos ao meio ambiente, como a erosão costeira, visivelmente presente e
18 altamente susceptível a ser acentuada. No caso das áreas urbanas, construções sob a falésia são em sua maioria irregulares o que aumenta a probabilidade de incidentes resultantes da erosão, pelos mais variados fatores (GOMES, 2016).
De acordo com o Mapa de Uso e Ocupação do Solo elaborado pelo IDEMA (2014), apresentado na Figura 4, atualmente a área total de viveiros de camarão instalados ao redor do Sistema Lagunar de Guaraíras é de 1.477,86 ha. Esse valor é equivalente a 85% do espelho d’água do sistema (que contabiliza 1.738,5 ha, considerando as lagoas e canais principais que as conectam), e a 98% da área ocupada por manguezais. Estima -se ainda que o volume total de água armazenado pelas fazendas seja equivalente a 70% do prisma de maré local.
Figura 4 – Mapa de Uso e Ocupação da APA Bonfim-Guaraíras. Fonte: IDEMA (2014).
Logo, considerando o volume significativo de água armazenado pela atividade instalada na região, e as diferentes possibilidades de manejo de viveiros e de gerenciamento hídrico utilizados no cultivo do camarão, acredita-se que a carcinicultura exerça influência sobre a dinâmica do Sistema Lagunar de Guaraíras, em relação aos seguintes aspectos: i) Modificação do prisma de maré e do comportamento hidrodinâmico das lagunas; ii)
19 Alterações em processos sedimentológicos e morfodinâmicos; e iii) Mudanças em padrões de qualidade de água (ROVERSI, 2018).
Além da carcinicultura, as áreas urbanas – 2.018 ha em 2011 – e as áreas agrícolas – 9.217 ha em 2011 – existentes ao redor do Sistema Lagunar de Guaraíras representam também expressivas fontes de poluição hídrica (IDEMA, 2014).
A vegetação da área prevalece sendo do tipo manguezal (Figura 5) - sistema ecológico costeiro tropical dominado por espécies vegetais - mangues e animais típicos, aos quais se associam outras plantas e animais, adaptadas a um solo periodicamente inundado pelas marés, com grande variação de salinidade. E também pela Formação Tabuleiros Litorâneos – vegetação encontrada cobrindo os Tabuleiros Costeiros, geralmente são áreas onde ocorreu intervenção humana (IDEMA, 2008).
Figura 5 – Mata de manguezal da Laguna de Guaraíras.
A cobertura vegetal presente na região pode ser dividida nas seguintes variedades: costeira, composta por vegetação fixadora de dunas, árvores de pequeno porte e gramíneas; mata de manguezais, matas de várzeas, onde ocorrem plantas que circundam as drenagens, como gramíneas e ciperáceas; além de porções de mata atlântica, nas quais ocorrem árvores de médio porte, associadas à vegetação rasteira, como mostra a Figura 6 (AMARAL, 2003).
20
Figura 6 – Cobertura vegetal no entorno da Laguna de Guaraíras.
2.3 Caracterização Hidrodinâmica da Área de Estudo
O regime de mares predominantes é de mesomarés e energia mista (no sentido de Hayes,,1975; 1979), semi-diurna, com altura máxima das marés entre 3,3m e 2,5m, respectivamente durante marés de sizígia e quadratura (VITAL et al., 2008). Os ventos alí sios alcançam a zona costeira durante todo o ano e atingem em média intensidade máxima de 9 m/s entre agosto e outubro e mínima de 4 m/s em abril, mas com máximas medidas in situ de até 18 m/s (CHAVES et al., 2006).
Os processos hidrodinâmicos associados podem ser caracterizados da seguinte forma: (1) entrada: corrente gerada pelo efeito combinado de propagação da maré com a corrente transversal relacionada ao regime de ondas local, durante a preamar; e (2) saída: corrente gerada pelo nível da laguna à montante (Papeba), influenciada pelo regime hídrico do rio Trairí e Jacu, que atua tanto na baixamar, quanto na preamar (MELO, 2000).
Os períodos de maior atuação da erosão costeira (entre os meses de junho a janeiro) estão relacionados ao aumento da energia de ondas, decorrente das variações climáticas sazonais, com aumento da energia de onda e velocidade das correntes de marés durante os meses de menor precipitação (VITAL et al., 2006).
2.4 Aspectos Climatológicos
A estação meteorológica utilizada para análise fica situada em Natal, a mais próxima da área de estudo.
O clima é descrito como tropical sub-úmido, que atua no litoral oriental potiguar com uma estação seca na primavera-verão e uma estação chuvosa no outono-inverno. A estação seca vai de agosto a dezembro, com estiagem mais rigorosa nos meses de outubro a
21 novembro. A estação chuvosa tem início em março e se prolonga até julho, com precipitações máximas de abril a junho (Figura 7).
Figura 7 – Precipitação Acumulada para a estação de Natal. Fonte: INMET (2019)
A precipitação pluviométrica média é de 1.400 mm/ano podendo chegar a máxima de 2.800 mm/ano ou a mínima de 340 mm/ano (EMPARN, 2003).
Os ventos apresentam uma predominância no quadrante sudeste (ventos úmidos), no verão predominam os contra-alísios e os alísios, os quais não têm condições de penetrar muito além do litoral (MELO, 2000).
2.5 Aspectos Socioeconômicos
A carcinicultura é considerada uma das principais atividades econômicas da região. De acordo com dados da FAO (2018) e do IBGE (2018), no ano de 2015, a produção de camarão gerada pelos cinco municípios ao redor do sistema lagunar representou 9% da produção nacional, sendo seu valor monetário equivalente a 52% da produção agropecuária da região. Durante o pico da produção nacional de camarão, em 2003, o setor local empregava cerca de 3.000 funcionários diretos (IDEMA, 2014). O plantio da cana-de-açúcar, a indústria sucroalcooleira e o turismo – hotelaria, restaurantes e recreação – representam também importantes segmentos da economia local (ROVERSI, 2018).
3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
O presente trabalho foi estruturado seguindo uma sequência de 4 etapas: seleção e aquisição das imagens LANDSAT, pré-processamento e processamento digital das imagens,
22 extração das linhas de praia e aplicação no DSAS. Abaixo segue fluxograma metodológico (Figura 8).
Figura 8 - Fluxograma das atividades desenvolvidas no processo metodológico.
3.1 Seleção de Imagens
A partir da análise espaço-temporal de imagens multiespectrais de satélite foram selecionadas 8 cenas entre as datas de 1984 e 2018 totalizando um período de estudo de 34 anos. A partir do repositório do Earth Explorer do United States Geological Survey (USGS, 2019) e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), foram selecionas 6 imagens do sensor Thematic Mapper (TM) LANDSAT-5 e 2 imagens do sensor Operational Land Imager (OLI) LANDSAT-8 (Tabela 1), todas de nível 1T (LANDSAT Product Generation System - LPGS). Imagens com 30 m de resolução, obtidas na órbita/ponto 214/64 na zona 25 Sul com Datum WGS-1984 e projeção Universal Transversa de Mercator (UTM).
Diante do conjunto de dados disponíveis, para a seleção das imagens, foi levado em consideração a inexistência e/ou a menor influência de nuvens sobre o setor costeiro da área de estudo. Além disso, a sazonalidade foi outra variável relevante em apreço, de modo a se obter a melhor condição dos aspectos transparência da coluna d'água, espraiamento das ondas na zona de arrebentação e sedimentos em suspensão. Seguindo esses critérios e na
23 disponibilidade das cenas para a região, foram selecionados sete períodos de tempo com intervalos de 4 a 6 anos conforme são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Características dos sensores imageadores da série LANDSAT para o período de 1984 a 2018.
Satélite Sensor Data de Imageamento Horário (Brasília)
LANDSAT 5 TM 17/11/1984 11h58min
LANDSAT 5 TM 11/10/1988 11h59min
LANDSAT 5 TM 05/05/1994 11h48min
LANDSAT 5 TM 26/09/2000 12h07min
LANDSAT 5 TM 13/03/2004 12h07min
LANDSAT 8 OLI 25/03/2014 12h28min
LANDSAT 8 OLI 24/06/2018 12h27min
3.2 Pré-Processamento Digital de Imagens
As imagens de satélite da série LANDSAT são uma das mais importantes fontes de dados para o estudo da evolução de diferentes tipos de cobertura do uso do solo e aplicações ambientais ao longo das últimas 4 décadas (Bertucini Júnior e Centeno, 2016). Embora na última década, com o lançamento do LANDSAT OLI-8, tenha ocorrido muitas melhorias na detecção dos aspectos biofísicos da imagem em relação as versões anteriores, favorecido pela inserção de duas novas bandas espectrais no sensor OLI: uma banda azul costeiro (0,433 – 0,453 µm) e uma banda cirrus (1,360 – 1,390 µm) e do aumento da resolução radiométrica para 12 bits, que permite caracterizar melhor o ambiente costeiro por exemplo (Roy et al., 2014; Acharya et al., 2016), contudo, os sensores não estão totalmente livres das distorções introduzidas no momento de aquisição das imagens devidas à rotação, inclinação e curvatura da Terra e devida à instabilidade da plataforma (Meneses et al., 2012; Bertucini Júnior e Centeno, 2016).
Estas distorções, também chamadas de distorções sistemáticas de primeiro nível, são corrigidas pela própria agência fornecedora da imagem, antes de serem disponibilizadas ao usuário. Todavia, as correções de primeiro nível ainda não atendem totalmente as características das unidades físicas, como por exemplo, radiância, reflectância ou temperatura (Chen e Herz, 1996) e os padrões cartográficos para localização espacial local (correção geométrica) sendo necessário fazer correções adicionais (Figura 9), ou de correções segundo nível (Meneses et al., 2012).
24
Figura 9 – Diagrama de conversão do DN da imagem de 2018 do sensor Operational Land Imager (OLI) - LANDSAT 8
Estudos voltados, por exemplo, para os ambientes costeiros, que envolve a análise multitemporal das alterações morfológicas, se faz necessário efetuar técnicas para suavizar e/ou reduzir o erro geométrico (georreferenciamento) para compatibilizar as imagens com a cartografia existente, por meio de pontos de controle, utilizando o mesmo datum e sistema de projeção da mesma região.
Assim, para esta etapa de pré-processamento das imagens foi utilizado o software ENVI para as correções radiométrica e atmosférica e o ArcGis 10.3 para correção geométrica.
3.3 Correção Radiométrica
O método para realizar a correção radiométrica das imagens consiste em detectar, em cada banda envolvida, as regiões mais claras (com alta intensidade e baixa saturação) e as mais escuras (com baixa intensidade e alta saturação) Polidorio et al. (2005). Essas regiões, normalmente, estão associadas com nuvens e sombras respectivamente. Esta técnica diminui diferenças radiométricas entre imagens, causadas por inconsistências de condições de aquisição, ao invés de mudanças reais de cobertura da terra (Yuan e Elvidge, 1996; Yang e Lo, 2000).
Os produtos de dados de nível 1T da série LANDSAT são fornecidos em números digitais ou digital number (DN) contidos em cada pixel representando os dados das bandas multiespectrais e termais. O formato de DN, não são representativos das características das unidades físicas (radiância, reflectância ou temperatura), necessitando por isso, serem convertidos em valores de medida de radiância.
25 O cálculo da radiação espectral no sensor é a etapa fundamental na conversão de dados de imagem de vários sensores e plataformas em uma escala radiométrica (Chander et al., 2009). A calibração radiométrica dos sensores TM e OLI envolve o redimensionamento dos números digitais brutos (Q) transmitidos do satélite para os números digitais calibrados (Qcal)6, que possuem a mesma escala radiométrica para todas as cenas processadas no solo por
um período específico.
Durante a calibração radiométrica, os valores de pixel (Q) bruto, dados de imagem não processados, são convertidos em unidades espectral de radiância absoluta usando cálculos de pontos flutuante de 32 bits. Os valores de radiância absoluto são então redimensionados para 8 bits (TM, Qcalmax = 255) e 16 bits (OLI, Qcalmax = 32767) números representando Qcal antes
da saída para a mídia de distribuição (Chander et al., 2009).
Conversão de Qcal em produtos de Nível 1 de volta para espectral no sensor radiância
(Lλ) requer conhecimento dos limites inferior e superior dos fatores de redimensionamento
originais. A seguinte equação é usada para executar a conversão de Qcal em Lλ para produtos
de nível 1:
(Equação 1)
26 (Equação 2) (Equação 3) onde
radiância espectral na abertura do sensor [W/(m2 sr )] = valor do pixel calibrado e quantificado [DN]
= correspondente ao valor mínimo do pixel calibrado e quantificado a [DN]
= correspondente ao valor máximo do pixel calibrado e quantificado a [DN]
= radiância espectral no sensor dimensionado para [W/(m2 sr )] = radiância espectral no sensor dimensionado para [W/(m2 sr )]
= fator de ganho de reescalonamento específico da banda [(W/(m2 sr ))/DN]
= fator de viés de redimensionamento específico da banda [W/(m2 sr )]
Historicamente, as informações de calibração do sensor TM são apresentadas em unidades de radiação espectral de mW / (cm2 sr μm). Para manter a consistência com a radiação espectral ETM + e outros sensores, são usadas unidades de W/(m2 sr μm) para informações de calibração dos sensores anteriores. O fator de conversão é 1:10 ao converter de mW/(cm2 sr μm) para W/(m2 sr μm) (Chander et al., 2009).
Desta forma, o sistema ENVI automatiza o processamento de conversões e lê os valores das faixas dinâmica a partir dos arquivos de metadados de cada sensor (MTL.txt metadata*) disponível durante o download das imagens (Chander et al., 2009). Através da opção Radiometric Calibration (Calibração Radiométrica) (Figura 10A) o ENVI irá transformar os valores de DN para medidas de radiância no topo da atmosfera para cada uma das bandas multiespectral do sensor LANDSAT (MTL_MultiSpectral), conforme a Figura 10B. O sistema ENVI usando a seguinte formulação (Equação 4).
(Equação 4)
27 Nesta fase, é fornecido para a imagem os dados em ponto flutuante (.dat) e um formato BIL (Band interleaved by pixel) de gravação de saída (Figura 10C). O ENVI determina automaticamente o fator de escala correto para obter os dados nas unidades de radiância espectral. Uma vez aplicado o algoritmo de calibração radiométrica, a próxima etapa é converter os valores para reflectância no top da atmosfera.
Figura 10 – Processos de conversão de valores DN em mediadas de radiância pelo software ENVI. A) Aplicação do método de correção radiométrica em Radiometric Calibration: B) Definição da correção para as bandas multiespectraias do senso LANDSAT; C) parâmetros de calibração de saída do arquivo.
3.4 Correção Atmosférica
A atmosfera interage com a radiação eletromagnética, provocando significativas alterações no fluxo radiante proveniente do alvo, e assim, torna-se uma das principais fontes de degradação ou distorção radiométrica na imagem (Latorre et al., 2002). Tais evidências desses efeitos sobre a imagem são a diminuição do brilho da superfície em regiões espectrais específicas e a presença de névoa, com perda de nitidez, nas regiões dos menores comprimentos de onda (Freire, 1996), exigindo uma correção quanto a esse efeitos, ou na prática, transformar os valores de radiância para reflectância na superfície e/ou no reflectância no topo da atmosfera – TOA, em números inteiros (Matthew et al., 2000).
Ao comparar imagens de diferentes sensores, há três vantagens em usar a refletância TOA. Primeiro, ele remove o efeito cosseno de diferentes ângulos do zênite solar devido à diferença de tempo entre as aquisições de dados. Segundo a refletância de TOA compensa valores diferentes da irradiância solar exoatmosférica decorrente de diferenças na banda espectral. Terceiro, a refletância do TOA corrige a variação na distância Terra-Sol entre
28 diferentes datas de aquisição de imagens (Chander et al., 2009). A refletância TOA da Terra é calculada de acordo com a equação 5:
(Equação 5)
onde:
pʎ = reflectância TOA planetária (sem unidade)
π = constante matemática igual a ~ 3.14159 (sem unidade) Lʎ = radiância espectral na abertura do sensor (W/(m2 sr ))
d = distância Terra-sol (unidade astronômica)
ESUNʎ = média da irradiância solar exatmosférica (W/(m2 ))
s = ângulo zênite solar (graus9)
Na prática existem diversos métodos para realizar a correção atmosférica em dados multiespectrais (Agrawal e Sarup, 2011), entre eles destaca-se o método FLAASH (Fast
Line-of-Sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes), executado pelo sistema ENVI (Figura
12A). O FLAASH é um código de transferência radiativa MODTRAN4 (Moderate Resolution
Atmospheric Radiance and Transmittance Model). Para esta correção, o FLAASH necessita
de alguns parâmetros básicos de entrada (Figura 12B), os quais são: vapor d'água; hora e data do imageamento; definição do espectro de espalhamento; o ângulo azimutal e de elevação do sensor; a elevação da superfície da área; tamanho do pixel (Soares, 2015).
Além destes, outros parâmetros atmosféricos relevantes aplicados foram baseados em um módulo de temperatura da superfície da latitude sazonal de acordo com uma tabela de consultafornecida pelo ExelisHelp® (Yang et al., 2015). Os dados de profundidade óptica de aerossóis (AOD) utilizados foram baixados e processados a partir dos dados do Nível 2.0 fornecidos pela AERONET (Aerosol Robotic Network) (NASA, 2012; Yang et al., 2015) (Figura 11C).
Assim, para obter a radiância espectral do pixel de sensor, L, é expressa pela Equação 6:
(Equação 6)
onde:
29 é a reflectância do pixel na superfície,
é a média da reflectância da região ao entorno do pixel, é o albedo esférico da atmosfera,
é a radiação espalhada pela atmosfera e A e B são os coeficientes que dependem da geometria e das condições atmosféricas.
O primeiro termo da Equação 6, explica a radiação refletida pela superfície que chega ao sensor, o segundo termo, explica a radiação refletida que é espalhada pela superfície e chega ao sensor (Soares, 2015). Além desta equação, através da ferramenta do sistema ENVI,
Band Math, situada na opção Band Algebra, para transformar os valores de reflectância de 0 a
1, o FLAASH multiplica os valores de reflectância por 10.000 (Figura 12). O motivo dessa multiplicação é para converter os dados de reflectância para números inteiros.
Figura 11 – Procedimentos da correção dos efeitos atmosféricos no sistema ENVI. A) Módulo de correção FLAASH Atmospheric Correction; B) e C) Parâmetros de e varáveis
Figura 12 – Aplicação da função para corrigir os valores de reflectância de 0 a 1. A) Ferramenta Band Algebra para inserir a função; B) Digitação da função diretamente na opção Band Math; C) Variáveis aplicado a todas as bandas multiespectrais.
30 3.5 Correção Geométrica
A correção geométrica foi realizada após as correções radiométrica e atmosférica. utilizando ortoimagens e pontos de controle de terreno determinados por GPS de precisão centimétrica uniformemente distribuídos em toda a imagem, no software ArcGIS 10.3 para estabelecer um mapeamento entre coordenadas de imagem e coordenadas geográficas.
As imagens dos anos de 2004, 2008, 2014 e 2018 foram corrigidas geometricamente e ortorretificadas pelo United States Geological Survey (USGS), com precisão superior a 0,4 pixels, valor considerado aceitável para precisão espacial das imagens da série LANDSAT de resolução espacial moderada (Acharya et al., 2016). Essas imagens serviram de suporte para o georreferenciamento das restantes, que foram obtidas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Assim, os erros decorrentes da correção das imagens do INPE são incrementados aos erros das imagens do USGS.
O método utilizado foi um polinômio de segunda ordem (quadrático). Após a retificação, verificou-se que o erro quadrático médio da raiz (RMSE) não excedia 1 pixel, revelando uma alta correspondência geométrica das imagens.
Tabela 2 – Imagens INPE georreferenciadas e seus respectivos erros.
Satélite Data de
Imageamento Georreferenciamento
RMS/Erro acumulado
LANDSAT 5 17/11/1984 Polinomial Quadrático (2014) 0.273
LANDSAT 5 11/10/1988 Polinomial Quadrático (2014) 0.128
LANDSAT 5 05/05/1994 Polinomial Quadrático (2014) 0.147
LANDSAT 5 26/09/2000 Polinomial Quadrático (2014) 0.312
LANDSAT 5 13/03/2004 Ortorretificado 0.241
LANDSAT 5 05/02/2008 Ortorretificado 0.280
LANDSAT 8 25/03/2014 Ortorretificado 6.796
LANDSAT 8 24/06/2018 Ortorretificado 9.132
3.6 Processamento Digital de Imagens
Após etapa de pré-processamento, as imagens foram submetidas às técnicas de realce com composições coloridas entre as bandas espectrais no sistema de cores Red-Green-Blue (RGB).
Neste trabalho, para auxiliar na extração da linha de praia foi empregado o método de
Normalized Difference Water Index (NDWI). O NDWI tem como objetivo delinear ambientes
seco-31 úmido, vegetação terrestre, solo, estruturas, construções), o que permite maximizar a reflectância típica da água usando o comprimento de onda da luz verde (G de Green), minimizar a baixa reflectância dos corpos d´água no infravermelho-próximo (NIR de Near Infrared) e realçar o contraste entre a água e a superfície terrestre (McFeeters, 1996), dada pela função básica:
(Equação 7)
Com base na equação (7), o NDWI produz o valor 1 para corpos d’água e próximo de -1 para as demais feições. Na prática, devido aos baixos valores de brilho registrado na imagem NIR, o valor NDWI oscila em torno de zero para corpos d’água e -1 para outras feições morfológicas (Polidorio et al. 2004).
No sistema ENVI, a aplicação do NDWI é inserida através da ferramenta Band Math, situada na opção Band Algebra (Figura 13), onde é diretamente expressada a função (Equação 8).
(Equação
8)
Figura 13 – Aplicação do índice de água NDWI nas imagens multiespectrais. A) Ferramenta Band Algebra para inserir o índice; B) Expressão matemática do índice NDWI no sistema ENVI; C) Variáveis aplicadas especificamente as bandas do verde (GREEN) e do Infravermelho (NIR).
32 3.7 Extração das Linhas de Praia
Segundo Amaro et al. (2012), há vários fatores que interferem na definição precisa da linha de costa, como por exemplo, resolução do sensor remoto, extensão do trecho da zona costeira e condições de maré.
Diferentes indicadores têm sido usados para a definição do termo linha de praia, sobretudo em zonas costeiras influenciadas por mesomarés e macromarés (Boak e Turner 2005). Nesse trabalho a linha de praia foi estabelecida como a linha que na face de praia separa a área seca da molhada (zona saturada), compreendida como a última posição de maré mais alta no momento do imageamento (Amaro et al., 2014).
Após a etapa de pré-processamento e processamento digital, as imagens realçadas são inseridas em ambiente SIG com o software ArcGis 10.3 para extração das linhas de praia sobre o qual o limite mar (água)-terra é identificado após aplicação do NDWI (Figura 14), separando as porções úmidas (periodicamente submersas) e secas (emersas) no instante do imageamento.
Em seguida, as linhas de praia foram compiladas como shapefilese depois importadas para um geodatabase. A linha molhada/seca identificada nas imagens aéreas é definida como a linha associada a uma mudança de cor/tom entre a areia úmida e seca.
Figura 14 – Vetorização da Linha de praia com imagem NDWI.
3.8 Cálculo Geoestatístico das Linhas de Praia
As linhas de praia extraídas foram submetidas ao Digital Shoreline Analysis System (DSAS) para os cálculos da sua evolução e que estende as funcionalidades ao software
33 ArcGIS. O DSAS utiliza-se principalmente de 3 elementos (Figura 15): as linhas de costa; as linhas de base e os transectos [THIELER et al. (2009)].
Figura 15 – Representação dos 3 elementos básicos do DSAS, linha de costa, transectos e linha de base.
As linhas de base foram feitas de maneira mais paralela possível em relação as linhas de praia, para atender com maior precisão a variação da linha do litoral em relação ao tempo (FRANCO et al., 2012) e os transectos, que são linhas perpendiculares as linhas de base, tiveram seus espaçamentos arbitrados dependendo da extensão do setor estudado, variando de 50m para as seções de embocadura à 80m para as faixas de praia (Figura 16).
Figura 16 – Parâmetros estabelecidos para geração das variáveis estatísticas. 1) Parâmetros estabelecidos para a linha de base. 2) Parâmetros estabelecidos para as linhas de praia.
Após vetorização das linhas de praia, linha de base e criação dos transectos foi gerado as variáveis geoestatísticas (Figura 17).
34
Figura 17 – Variáveis geoestatísticas.
Na análise da mobilidade da linha de praia mais antiga para a mais recente foi empregado o método Net Shoreline Movement (NSM). Essa abordagem requer apenas duas faixas de praia para permitir o cálculo (THIELER, 1994). Neste estudo, as faixas de praia disponíveis foram examinadas em pares e em ordem sequencial (1984-1988, 1988-1994, 1994-2000, 2000-2004, 2004-2008, 2008-2014, 2014-2018).
Para a análise da amplitude geral de variação da linha de praia independente dos processos de deposição/erosão que podem ter ocorrido entre os períodos, utilizou-se o
Shoreline Change Envelope (SCE), que consiste no cálculo da distância entre a faixa de praia
mais próxima e mais distante da linha de base (THIELER, 1994).
Para a taxa de variação média de erosão/deposição ao longo dos anos foi utilizado o método End Point Rate (EPR). Foi aplicado também o método de Linear Regression Rate (LRR) onde Y = tempo e b= espaço em metros, que fornece uma relação entre uma variável quantitativa pode ser explicada a partir de outra (Franco et al., 2012). Os valores de LRR são utilizados na caracterização, validação e no prognóstico.
(2)
3.9 Agrupamento e Classificação dos Dados
Para melhor interpretação e discussão dos dados utilizados para caracterização da área de estudo, foram agrupados os dados em 2 tipos de classificação. A primeira classificação
35 teve como objetivo retratar a evolução da linha de praia em termos de amplitude e mobilidade, nessa categoria foram utilizados o SCE e NSM. Cada um desses parâmetros foi então classificado, avaliado e correlacionado com estudos prévios sempre que possível (Prudêncio et al., 2019).
A segunda classificação foi realizada para os dados que mostram a evolução da linha de praia em termos de taxas anuais, no caso, diagnóstico (EPR) e prognóstico (LRR) e sua classificação dos intervalos adaptada de Rangel-Buitrago et al. (2015).
Os resultados foram codificados por cores, sendo as cores verdes indicando acreção, a cor amarela para estabilidade e as cores vermelha e laranja para erosão (Figura 18). Devido ao comprimento das linhas de praia, optou-se por subdividir a área de estudo em dois setores para que pudesse ser melhor analisado espacialmente. Sendo o Setor 1 a porção Norte e o Setor 2 a porção Sul (Figura 19).
36
Figura 19 - Mapa da Dinâmica Costeira na região frontal à desembocadura da Laguna de Guaraíras para o período de 1984 a 2018.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 Análise Evolutiva e Taxa de Variação da Linha de Praia entre os Anos de 1984 a 2018
Mudanças no litoral foram medidas nos 250 transectos distribuídos no Setor 1 e nos 234 transectos distribuídos no Setor 2. Analisando o período que compreendeu toda a extensão temporal (34 anos) com a taxa LRR, notou-se que mais de 70% dos transectos
37 gerados para o Setor 1 revelou uma tendência erosiva totalizando 4,14km de extensão da área e uma predominância de acreção relativamente baixa, com apenas 10% de sua extensão.
Para o Setor 2, foi identificada uma menor tendência erosiva, com valor de LRR variando entre -1,51 m/ano e 1,34 m/ano, havendo assim uma dinâmica relativamente estável, com a área que sofre o processo erosivo sobrepondo em 12,30% a área estável e com deposicão de sedimentos.
A partir da análise das variáveis geoestatísticas geradas pelo DSAS, foi identificada uma intensa variação da margem esquerda da embocadura da Laguna de Guaraíras. A taxa EPR apresentou uma taxa de recessão de -6,41 m/ano, totalizando -217,94 m ao longo do período de estudo em relação a deposição de 1,57 m/ano (Tabela 4), totalizando 53,38 m, o que resulta num significativo recuo da margem com um balanço geral negativo de 164,56 m.
A margem à direita da embocadura mostrou uma tendência levemente deposicional em poucos pontos específicos com uma acreção de 1,34 m/ano, total de 45,56 m em relação a erosão de -1,00 m/ano, total de -34 m, resultando num balanço positivo total de 0,34 m/ano e de 11,56 m no total de 34 anos (Tabela 2).
Tabela 3 – Análise da embocadura a partir da taxa EPR
Setores Acreção (m/ano) Erosão (m/ano) Balanço (m/ano)
Setor 1 1.57 -6.41 -4.84
Setor 2 1,34 -1,00 0,34
4.2 Análise Evolutiva e Mobilidade da Linha de Praia no período Interdecadal
No estudo interdecadal a área apresentou dois períodos (2000-2004 e 2008-2014) bem marcados por um alto processo erosivo para os dois setores (Figura 20). Para a margem à esquerda da embocadura foi notório o seu contínuo recuo ao longo dos anos, ficando evidente o seu constante desgaste, enquanto que para a margem à direita da embocadura apresentou uma maior dinâmica com períodos erosivos, deposicionais e um pouco de estabilidade comparado a outra margem.
Para o Setor 1, a linha de praia respondeu com processos intercalados entre os períodos, porém com o balanço da porcentagem de erosão sempre superior aos de deposição (Tabela 3), havendo um saldo negativo na maior parte de seu comprimento no final do período (1984-2018). Deve-se destacar os períodos entre 2000-2004 e 2008-2014 em que atingiram,
38 respectivamente, 97,1% e 85,5% de processo erosivo em sua extensão, totalizando uma faixa de 5,0km e 4,19km de erosão nesses intervalos.
39
40 Tabela 4 – Análise interdecadal da área de estudo a partir da taxa EPR para o Setor 1.
Setor 1
Erosão Alta Erosão Estabilidade Acreção Acreção Alta Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) 1984-1988 0,59 21.92 0,13 2.74 0,13 2.74 0,31 8.22 2.96 64.38 1988-1994 4,38 87.32 -- -- 0,18 1.41 0,18 1.41 0,31 9.86 1994-2000 0,80 20.00 0,14 2.86 -- -- 0,23 4.29 3,83 72.86 2000-2004 4,99 97.10 0,10 1.45 -- -- 0,09 1.45 -- -- 2004-2008 0,56 17.14 0,28 11.43 0,19 1.43 0,35 4.29 2,96 65.71 2008-2014 3,83 78.26 0,36 11.59 0,22 5.80 0,14 4.35 -- -- 2014-2018 0,46 15.71 0,13 5.71 0,27 7.14 0,83 24.29 2,17 47.14
Para o Setor 2, a faixa de praia apresentou três períodos consecutivos de predominância erosiva (1988-1994, 1994-2000, 2000-2004), possuindo um balanço de transectos negativo entre 42,42% e 57,14% porém, em seguida, teve um significativo processo deposicional de 90,48% de toda sua extensão com apenas 7,94% de erosão, ocorrendo dessa forma um relativo equilibro da linha de praia (Tabela 4).
Tabela 5 - Análise interdecadal da área de estudo a partir da taxa EPR para o Setor 2.
Setor 2
Erosão Alta Erosão Estabilidade Acreção Acreção Alta Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) Ext. (km) Transec. (%) 1984-1988 0,35 16.42 0,22 5.97 1,1 26.87 0,1 2.99 2,13 47.76 1988-1994 3,17 62.12 0,39 7.58 0,16 3.03 0,23 4.55 0,6 22.73 1994-2000 2,20 55.38 0,70 16.92 0,18 3.08 0,47 10.77 0,61 13.85 2000-2004 2,58 61.90 0,26 12.70 0,11 7.94 0,19 9.52 0,11 7.94 2004-2008 -- -- 0,40 7.94 0,22 1.59 0,48 11.11 3,14 79.37 2008-2014 1,73 46.88 0,46 21.88 0,18 6.25 0,54 12.50 0,54 12.50 2014-2018 0,24 6.15 0,72 24.62 0,10 4.62 0,69 18.46 2,04 46.15
41 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Na margem ao norte da foz, foi onde apresentou maior evidência do processo de recuo com os dados de EPR mostrando erosão em 93,1% da área chegando a uma mobilidade máxima de 217,94 m de sedimentos erodidos e taxa de EPR média de -3.65 m/ano, porém em pontos específicos da foz com média de erosão -6,64 m/ano, principalmente pela sua composição de sedimentos dunares, fazendo com que esse trecho seja mais vulnerável ao processo erosivo pela ação dos ventos e correntes de vazante que utilizam estoques sedimentares das zonas de berma.
Para a margem ao sul da foz, apresentou maior dinâmica de erosão/deposição, expressando maior estabilidade com 56,41% dos transectos de erosão. Porém também ocorrendo processo deposicional com 43,59% dos transectos gerados. Média de taxa EPR levemente erosiva com -0,08 m/ano e apresentando alguns pontos deposicionais com 1,34 m/ano. Esse comportamento se deve a sua composição morfológica de falésia possuir uma maior resistência mecânica ao processo erosivo, porém em sua base há traços da ação das correntes, das ondas e da oscilação da maré, acarretando o solapamento do talude.
A análise a partir do LRR para evolução das faixas de praia tanto da porção norte quanto ao da porção sul no período de 1984 a 2018, apresentou faixas relativamente estáveis (-0,64 m/ano – norte; -0,08 m/ano – sul), exibindo na maioria dos transectos variação da linha de praia de até três metros por ano. No entanto, a partir da observação dos módulos SCE (média de 37,9 m para porção norte e média de 31,2 m para porção sul) e NSM (média de -13,05 m porção norte e média de -7,25 m porção sul) foi possível observar que apesar de sua aparente estabilidade, essa área apresentou grande amplitude e mobilidade de variação da linha de praia nesse período. Por esse motivo foram necessárias análises interdecadais para então se constatar que na área ocorreram tanto eventos de erosão como eventos de deposição que alternaram entre si ao longo do tempo.
Após analisar a variação da linha de praia de forma interdecadal, com os períodos de 1984 a 1988, 1988 a 1994, 1994 a 2000, 2000 a 2004, 2004 a 2008, 2008 a 2014 e 2014 a 2018, foi possível concluir que, apesar da área ter mostrado inicialmente um quadro de relativa estabilidade, trata-se de uma área com tendência moderada a erosão, mostrando uma média de taxa de variação de linha de praia de -0,65 m/ano para a faixa ao norte e de -0,05 m/ano para a faixa ao sul.
42 Por fim, as linhas de praia apresentaram um cenário de movimentos intercalados e de modelamento do litoral caracterizado pela dinâmica costeira e identificados a partir do uso dos módulos NSM e SCE. Estes processos juntos mantêm um equilíbrio entre a adição e a remoção de areia, resultando numa linha de praia aparentemente estável, mas que, na realidade, há uma permuta constante do material arenoso.
Os resultados obtidos através de técnicas de sensoriamento remoto, SIG e aplicação do DSAS permitiram a identificação dos principais trechos de recuo da área de estudo indicando um cenário geral de erosão, com destaque para a embocadura da Laguna de Guaraíras. Essas informações podem ser utilizadas como subsídios técnicos qualitativos ao gerenciamento costeiro.
Para continuação do trabalho é recomendável realizar o adensamento para os períodos curtos com imagens de alta resolução, levantamento da área de estudo através de Global
Navigation Satellite System (GNSS) para calibração dos dados, monitoramento do nível da
maré com medidor de nível, atualização de batimetria e por fim realizar um estudo de vulnerabilidade costeira (IVC).
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