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Modelação da suscetibilidade à rutura de movimentos de vertente: Ilha de São Miguel, Açores

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Academic year: 2021

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(1)Universidade de Lisboa Instituto de Geografia e Ordenamento do Território. MODELAÇÃO DA SUSCETIBILIDADE À RUTURA DE MOVIMENTOS DE VERTENTE, ILHA DE SÃO MIGUEL, AÇORES. Cristina Alexandra Santos Gordo. Dissertação de Mestrado orientada pelo Prof. Doutor José Luís Zêzere e o Prof. Doutor Rui Marques Mestrado em Sistemas de Informação Geográfica e Modelação Territorial Aplicados ao Ordenamento 2017.

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(3) Universidade de Lisboa Instituto de Geografia e Ordenamento do Território. MODELAÇÃO DA SUSCETIBILIDADE À RUTURA DE MOVIMENTOS DE VERTENTE, ILHA DE SÃO MIGUEL, AÇORES Cristina Alexandra Santos Gordo Dissertação de Mestrado orientada pelo Prof. Doutor José Luís Zêzere e o Prof. Doutor Rui Marques Júri: Presidente: Professor Doutor Eusébio Joaquim Marques dos Reis do Instituto de Geografia e Ordenamento do Território da Universidade de Lisboa; Vogais: - Professor Doutor Fernando Silva da Fonseca Marques da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. - Professor Doutor José Luís Gonçalves Moreira da Silva Zêzere do Instituto de Geografia e Ordenamento do Território da Universidade de Lisboa. 2017.

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(5) AGRADECIMENTOS A vida é uma aprendizagem e muitas foram as pessoas que me influenciaram - quer através de palavras quer através de ações – e sem as quais não seria o que sou hoje. Algumas delas, com o seu esforço e dedicação, viabilizaram, direta ou indiretamente, a realização desta dissertação. A elas me dirijo primeiramente em forma de agradecimento sentido: à minha querida mãe, Maria da Graça Santos, agradeço o amor, carinho,. o. acompanhamento, compreensão e confiança que sempre depositou em mim e a força que me deu para que alcançasse os meus sonhos. Sou grata pelas condições que me proporcionou para a persecução dos meus estudos, apesar de todas as dificuldades; aos meus avós, Esmeralda Santos e António Santos, agradeço o amor, o carinho e o apoio. o. que me foram dando ao longo de toda a minha vida; ao meu irmão, Miguel Gordo, apesar da diferença de idades (10 aninhos), agradeço o. o. carinho, a compreensão e o apoio, à sua maneira tão especial; ao meu namorado, o meu amor, Pedro Franco, agradeço o amor incondicional, o carinho,. o. a compressão e o apoio em todos os momentos, fossem eles fáceis ou difíceis. Agradeço também a revisão do texto e a força que me deu ao longo deste e outros projetos e que foi mais do que determinante para a sua conclusão; aos meus pais do meu namorado, Maria Paula Duarte Franco e Francisco Franco,. o. agradeço todo o apoio, o sorriso, o carinho e a amizade que depositaram em mim. Também venho por este meio agradecer a todas as pessoas que colaboraram para a concretização deste projeto de mestrado. A todas me dirijo com uma palavra de agradecimento: o. ao Professor Doutor José Luís Zêzere, enquanto orientador científico deste projeto de mestrado, agradeço pelos seus ensinamentos, pela orientação científica deste trabalho, por todo o apoio, dedicação e disponibilidade ao longo deste período. Agradeço também o seu sentido crítico que foi fundamental para o sucesso desta dissertação.. o. ao Professor Doutor Rui Marques, na qualidade de coorientador desta dissertação de mestrado, agradeço o acolhimento durante a minha curta estadia em Ponta Delgada, os ensinamentos e a orientação científica deste projeto que, se apresentava, à partida, difícil devido à distância que nos separava e que ele sempre procurou encurtar;. o. ao Professor Doutor Eusébio Reis, enquanto coordenador do mestrado em Sistemas de Informação Geográfica e Modelação Territorial Aplicados ao Ordenamento, agradeço não apenas os ensinamentos, os conselhos, o interesse demonstrado pelo meu trabalho, mas também o acreditar nas minhas qualidades enquanto técnica de Sistemas de Informação Geográfica;. o. aos professores do Instituto de Geografia e Ordenamento do Território (IGOT), Ricardo Garcia, Susana Pereira, Sandra Oliveira, Jorge Rocha e Raquel Melo, que me iii.

(6) apoiaram e contribuíram para minha aprendizagem, agradeço o profissionalismo e a prontidão no esclarecimento de todas as minhas dúvidas; o. aos elementos do Instituto de Investigação em Vulcanologia e Avaliação de Riscos (IVAR) agradeço o profissionalismo, o interesse demonstrado pelo meu trabalho e a disponibilização de meios para a persecução do trabalho de campo para inventariação dos movimentos de vertente;. o. aos colegas Rui Silva, Francesca Salari e Ida Svendsen sou grata pelo companheirismo, pela boa disposição e bons momentos partilhados, pela partilha de conhecimentos e pela disponibilidade para me acompanharem nas saídas de campo;. o. à minha colega e amiga Marília Ponte, agradeço a cumplicidade, o apoio incondicional, o companheirismo demonstrado desde o início da minha jornada académica, o ombro amigo sempre pronto quando precisei de desabafar, e as aventuras! Também agradeço a partilha de conhecimentos acerca da nossa enorme paixão, os movimentos de vertente;. o. aos colegas e amigos Luís Borges e Luís Damásio, agradeço as palavras de apoio, coragem e a partilha de conhecimento que me/nos ajudaram mutuamente em alguns projetos, e naquele mais especial!. A todos os que, diretamente ou indiretamente, colaboraram na concretização deste projeto o meu “Muito Obrigada”.. iv.

(7) ÍNDICE GERAL AGRADECIMENTOS ................................................................................................................. iii ÍNDICE GERAL ........................................................................................................................... v ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................... vii ÍNDICE DE QUADROS ............................................................................................................... x RESUMO .................................................................................................................................... xii ABSTRACT ............................................................................................................................... xiii ABREVIATURAS ..................................................................................................................... xiv INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 1 CAPÍTULO 1 – ESTADO DA ARTE: DESLIZAMENTOS, FACTORES DE INSTABILIDADE E MODELAÇÃO DA SUSCETIBILIDADE ............................................................................... 5 1.1. Deslizamentos ....................................................................................................... 5 1.2.. Causas dos movimentos de vertente ...................................................................... 7. 1.3.. Avaliação da suscetibilidade à rutura .................................................................. 10. 1.3.1.. Classificação dos métodos .............................................................................. 11. 1.3.2.. Métodos estatísticos ........................................................................................ 12. 1.3.3.. Desafios metodológicos na avaliação da suscetibilidade ................................ 17. CAPÍTULO 2: ÁREA DE ESTUDO .......................................................................................... 19 2.1. Enquadramento geográfico ........................................................................................ 19 2.2. Enquadramento Geodinâmico .................................................................................... 20 2.3. Clima .......................................................................................................................... 22 2.4. Geomorfologia ........................................................................................................... 25 2.5. Geologia ..................................................................................................................... 27 CAPÍTULO 3: METODOLOGIA .............................................................................................. 31 3.1. Fontes e procedimentos gerais de aquisição de informação ...................................... 32 3.2. Determinação das unidades de terreno e da resolução espacial dos temas em estrutura matricial................................................................................................................................... 33 3.3. Inventariação dos movimentos de vertente ................................................................ 34 3.4. Análise morfométrica dos movimentos de vertente ................................................... 36 3.4.1. Caraterização dos parâmetros morfométricos dos movimentos de vertente ....... 37 3.4.2. Análise de variância entre os parâmetros morfométricos dos movimentos de vertente ................................................................................................................................ 38 3.5. Caraterização dos fatores de predisposição................................................................ 39. v.

(8) 3.5.1. Fatores derivados do Modelo Numérico de Elevação......................................... 42 3.5.2. Fatores geo-ambientais não derivados do Modelo Numérico de Elevação ........ 53 3.6. Grau de associação entre fatores de predisposição .................................................... 57 3.7. Aplicação dos métodos estatísticos de suscetibilidade à rutura de movimentos de vertente .................................................................................................................................... 58 3.8. Validação e comparação dos modelos de suscetibilidade .......................................... 58 3.8.1. Curvas de sucesso e curvas de predição.............................................................. 59 3.8.2. Área Abaixo da Curva (AAC) ............................................................................ 60 3.8.3. Concordância espacial e comparação dos modelos de suscetibilidade ............... 60 CAPÍTULO 4: RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 63 4.1. Inventário dos movimentos de vertente ..................................................................... 63 4.2. Análise dos atributos morfométricos dos deslizamentos superficiais ........................ 63 4.3. Relação entre os fatores de predisposição e o inventário dos movimentos de vertente ................................................................................................................................................. 68 4.4. Grau de associação entre fatores de predisposição .................................................... 73 4.5. Modelação da suscetibilidade .................................................................................... 75 4.5.1. Modelação da suscetibilidade à rutura de movimentos de vertente para a totalidade da bacia hidrográfica, com Valor Informativo e Regressão Logística ................................ 75 4.5.2. Avaliação dos efeitos do enviesamento do inventário dos movimentos de vertente desencadeados por sismos nos resultados da suscetibilidade .............................................. 87 4.5.3. Avaliação dos efeitos da delimitação da área de estudo nos resultados da avaliação da suscetibilidade ................................................................................................................ 95 4.5.4. Aplicação dos scores de VI dos modelos G e H para toda a bacia hidrográfica e produção dos mapas de suscetibilidade final .................................................................... 102. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................................... 110 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 114. vi.

(9) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 - Esquema de um deslizamento de detritos (British Geological Survey – Natural Environment Research Council, adaptado de Varnes, 1978). ....................................................... 6 Figura 1.2 - Fatores dos movimentos de vertente (Zêzere, 2005, baseado em Popescu, 1994 e Glade e Crozier, 2005). ................................................................................................................. 8 Figura 1.3 - Métodos para a avaliação da suscetibilidade a movimentos de vertente (adaptado de Corominas et al., 2014). .............................................................................................................. 12. Figura 2.1 - Localização geográfica do arquipélago dos Açores. ............................................... 19 Figura 2.2 - Localização da área de estudo na ilha de São Miguel. ............................................ 20 Figura 2.3 - (a) Frequência mensal de sismos no ano de 2005 na ilha de São Miguel; (b) Percentagem de sismos relativamente à magnitude para o ano de 2005 na ilha de São Miguel (Marques et al., 2007). ................................................................................................................ 21 Figura 2.4 - Movimentos superficiais do tipo de deslizamento translacional nas cabeceiras de água da bacia hidrográfica da Ribeira Grande, a montante das Lombadas. ........................................ 22 Figura 2.5 - Precipitação Mensal Média (mm), de 1981 a 2009 (em 1982 e 2005 não foram registados dados), na estação meteorológica de Ponta Delgada (normais climatológicas, 1981 – 2010 (provisórias)). Fonte: Instituto Português do Mar e da Atmosfera, 2017. .......................... 24 Figura 2.6 - Precipitação Anual Média (mm), de 1981 a 2009 (em 1982 e 2005 não foram registados dados), na estação meteorológica de Ponta Delgada (normais climatológicas, 1981 – 2010 (provisórias)). Fonte: Instituto Português do Mar e da Atmosfera, 2017. .......................... 24 Figura 2.7 - Sistemas vulcânicos da ilha de São Miguel. ............................................................ 25 Figura 2.8 - Altitude (m) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ........................................... 27 Figura 2.9 - Extrato da carta geológica da ilha de São Miguel e respetiva coluna lito-estratigráfica (adaptado de Moore, 1991). Legenda: c – cone ou anel de material de queda; d – domos; f – escoadas lávicas; o – depósitos de uma caldeira de escoamento; p – depósitos pomíticos de queda. ..................................................................................................................................................... 29. Figura 3.1 - Esquema metodológico. As setas azuis indicam comparação de modelos. ............. 31 Figura 3.2 - Inventário dos movimentos de vertente segundo o fator desencadeante: Grupo 1 – movimentos desencadeados pela precipitação; Grupo 2 – movimentos desencadeados por sismos. ..................................................................................................................................................... 36 Figura 3.3 - Esquema conceptual da produção dos fatores utlizados na avaliação da suscetibilidade a movimentos de vertente na bacia hidrográfica da Ribeira Grande (adaptado de Marques, 2013). ..................................................................................................................................................... 42. vii.

(10) Figura 3.4 – Hipsométria (ALT) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2)....................................................... 43 Figura 3.5 – Declive (DEC) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2)....................................................... 44 Figura 3.6 –Exposição das vertentes (EXP) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............................ 45 Figura 3.7 – Perfil transversal das vertentes (PTR) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............................ 47 Figura 3. 8 – Índice de Posição Topográfica (TPI) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............................ 48 Figura 3.9 – Insolação potencial (INS) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............................................... 50 Figura 3.10 – Inverso do wetness índex (IWI) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............................ 52 Figura 3.11 – Geologia (GEO) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande (ver legenda no quadro 3.10) e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............. 54 Figura 3.12 – Uso e ocupação do solo (USO) da bacia hidrográfica da Ribeira Grande e a localização dos movimentos de vertente do inventário (Grupo 1 e Grupo 2). ............................ 56 Figura 3.13 - Definição gráfica de uma curva de Sucesso ou de Predição (adaptado de Beguería, 2006). .......................................................................................................................................... 59. Figura 4.1 - Distribuição da área da cicatriz por grupo de movimentos de vertente. .................. 67 Figura 4.2 – Distribuição do declive da cicatriz por grupo de movimentos de vertente. ............ 67 Figura 4.3 - Modelo A: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados pela precipitação (Grupo 1 – geometria poligonal), segundo o método do VI, na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ...................................................................................................................... 79 Figura 4.4 - Modelo B: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados pela crise sísmica de 20 e 21 de setembro de 2005 (Grupo 2 – geometria poligonal), segundo o método do VI, na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ............................................................ 80 Figura 4.5 - Curvas de sucesso e de predição dos modelos de suscetibilidade A e B. ................ 81 Figura 4.6 - Modelo C: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados por episódios de precipitação (Grupo 1 – geometria poligonal), segundo o método da RL, na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. .................................................................................................. 83 Figura 4.7 - Modelo D: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados pela crise sísmica de 20 e 21 de setembro de 2005 (Grupo 2 – geometria poligonal), segundo o método da RL, na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ........................................................... 83 Figura 4.8 - Curvas de sucesso e de predição dos modelos de suscetibilidade C e D. ................ 84 viii.

(11) Figura 4.9 - Modelo E: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados por episódios de precipitação (Grupo 1 – gemetria pontual), segundo o método do VI, na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. .................................................................................................. 91 Figura 4.10 - Modelo F: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados pela crise sísmica de 20 e 21 de setembro de 2005 (Grupo 2 – geometria pontual), segundo o método do VI, na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ............................................................ 91 Figura 4.11 - Curvas de sucesso e predição (validação com polígonos e centroides) do modelo de E. ................................................................................................................................................. 93 Figura 4.12 - Curvas de sucesso e predição (validação com polígonos e centroides) do modelo de F. ................................................................................................................................................. 93 Figura 4.13 - Inventário dos movimentos de vertente para o setor montante da bacia hidrográfica segundo o fator desencadeante. Grupo 1 – movimentos desencadeados pela precipitação; Grupo 2 – movimentos desencadeados por sismos. ............................................................................... 96 Figura 4.14 - Modelo G: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados por episódios de precipitação (Grupo 1 – geometria poligonal), segundo o método do VI, no setor montante da bacia hidrográfica da Ribeira Grande. .................................................................... 99 Figura 4.15 - Modelo H: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados pela crise sísmica de 20 e 21 de setembro de 2005 (Grupo 2 – geometria poligonal), segundo o método do VI, no setor montante da bacia hidrográfica da Ribeira Grande. .............................. 99 Figura 4.16 - Curvas de sucesso e predição dos modelos de suscetibilidade G e H. ................ 100 Figura 4.17 - Modelo I: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados por episódios de precipitação (Grupo 1 – geometria poligonal) na bacia hidrográfica da Ribeira Grande, segundo o método do VI (scores obtidos no setor montante da bacia hidrográfica). .. 104 Figura 4.18 - Modelo J: Suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente desencadeados pela crise sísmica de 20 e 21 de setembro de 2005 (Grupo 2 – geometria poligonal), na bacia hidrográfica da Ribeira Grande, segundo o método do VI (scores obtidos no setor montante da bacia hidrográfica). ................................................................................................................... 104 Figura 4.19 - Curvas de sucesso e predição dos modelos de suscetibilidade I e J. ................... 106 Figura 4.20 - Curvas de sucesso dos modelos de suscetibilidade A, G e I, desencadeados pela precipitação. .............................................................................................................................. 108 Figura 4.21 - Curvas de sucesso dos modelos de suscetibilidade B, H e J, associados aos deslizamentos desencadeados por sismos. ................................................................................ 109. ix.

(12) ÍNDICE DE QUADROS Quadro 2.1 - Frequências relativas,e declive médio das classes de altitude (ALT) na área de estudo. ......................................................................................................................................... 27. Quadro 3.1 - Fontes de informação geográfica. .......................................................................... 32 Quadro 3.2 - Fatores de predisposição e sua adequabilidade para a avaliação da suscetibilidade a movimentos de vertente (adaptado de van Westen et al., 2008). As letras caracterizam a importância dos diferentes fatores relativamente à escala de análise e relativamente ao método de avaliação da suscetibilidade: (C) crítico; (E) elevada; (M) moderada; (B) baixa; (‐‐) não relevante. ..................................................................................................................................................... 40 Quadro 3.3 - Frequências relativa e absolutas das classes de altitude (ALT) na área de estudo. 43 Quadro 3.4 - Frequências absolutas e relativas das classes de declives (DEC) na área de estudo. ..................................................................................................................................................... 45 Quadro 3.5 - Frequências absolutas e relativas das classes de exposição (EXP) na área de estudo. ..................................................................................................................................................... 46 Quadro 3.6 - Frequências absolutas e relativas das classes de perfil transversal (PTR) na área de estudo. ......................................................................................................................................... 47 Quadro 3.7 - Frequências absolutas e relativas das classes do índice de posição topográfica (TPI) na área de estudo. ........................................................................................................................ 49 Quadro 3.8 - Frequências absolutas e relativas das classes de insolação potencial (INS) na área de estudo. ......................................................................................................................................... 50 Quadro 3.9 - Frequências absolutas e relativas das classes do inverso do wetness índex (IWI) na área de estudo. ............................................................................................................................. 53 Quadro 3.10 - Frequências absolutas e relativas das unidades geológicas na área de estudo. .... 55 Quadro 3.11 - Frequências absolutas e relativas das classes de uso e ocupação do solo (USO) na área de estudo. ............................................................................................................................. 57 Quadro 3.12 - Diferentes níveis de concordância baseados nos valores de K (Landis e Koch, 1977). .......................................................................................................................................... 62. Quadro 4.1 - Parâmetros estatísticos, teste F da one-way ANOVA e respetivos níveis de significância para os dois grupos de movimentos de vertente da bacia hidrográfica da Ribeira Grande. (X – média; Md – mediana; 𝜎 -desvio-padrão; Mín – mínimo; Máx – máximo; N – número de ocorrências). Os valores a negrito indicam diferenças significativas entre os grupos 1 e 2 dos deslizamentos. ................................................................................................................. 64 Quadro 4.2 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes de altitude (ALT). ............. 68 Quadro 4.3 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes de declive (DEC). .............. 69 x.

(13) Quadro 4.4 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes de exposição das vertentes (EXP)........................................................................................................................................... 69 Quadro 4.5 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes de perfil transversal (PTR). 70 Quadro 4.6 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes do Índice de posição Topográfica (TPI)........................................................................................................................ 70 Quadro 4.7 - Distribuição dos movimentos de vertente pela classe de insolação potencial (INS). ..................................................................................................................................................... 71 Quadro 4.8 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes do inverso do wetness index (IWI). ........................................................................................................................................... 71 Quadro 4.9 - Distribuição dos movimentos de vertente nas unidades geológicas (GEO)........... 72 Quadro 4.10 - Distribuição dos movimentos de vertente nas classes de uso e ocupação do solo (USO). ......................................................................................................................................... 73 Quadro 4.11 - Grau de associação (%) entre fatores condicionantes dos movimentos de vertente (as relações mais elevadas estão destacadas a negrito). .............................................................. 73 Quadro 4.12 – Síntese dos modelos de suscetibilidade de base estatística desenvolvidos no processo de avaliação da suscetibilidade a movimentos de vertente na bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ........................................................................................................................... 75 Quadro 4.13 - Scores de VI de cada classe de cada fator de predisposição para a totalidade da bacia hidrográfica da Ribeira Grande (inventários com polígonos). Os valores com maior relevância estão assinalados a negrito. ........................................................................................ 76 Quadro 4.14 - Coeficientes de Regressão Logística de cada fator de predisposição para a totalidade da bacia hidrográfica da Ribeira Grande. ................................................................... 82 Quadro 4.15 - Valores de Kappa obtidos através da comparação entre os modelos de suscetibilidade A vs B, C vs D, A vs C e B vs D. ...................................................................... 85 Quadro 4.16 - Scores de VI de cada classe de cada fator de predisposição para a totalidade da bacia hidrográfica da Ribeira Grande (inventários com centroides). Os valores com maior relevância estão assinalados a negrito. ........................................................................................ 88 Quadro 4.17 - Valores de Kappa obtidos através da comparação entre os modelos A vs E e B vs F. ................................................................................................................................................. 94 Quadro 4.18 - Scores de VI de cada classe de cada fator de predisposição para o setor montante da bacia hidrográfica da Ribeira Grande (inventário com polígonos). Os valores com maior relevância estão assinalados a negrito. ........................................................................................ 96 Quadro 4.19 - Valores de Kappa obtidos através da comparação entre os modelos G vs H. .... 101 Quadro 4.20 – Detalhes das classes de suscetibilidade do Modelo I. ....................................... 105 Quadro 4.21 - Detalhes das classes de suscetibilidade do Modelo J. ........................................ 106 Quadro 4.22 - Valores de Kappa obtidos através da comparação entre os modelos I vs A e J vs B. ................................................................................................................................................... 107 xi.

(14) RESUMO A bacia hidrográfica da Ribeira Grande apresenta um conjunto de caraterísticas que potenciam a ocorrência de movimentos de vertente. A análise monoscópica de ortofotomapas e o trabalho de campo sistemático e detalhado permitiram a inventariação e representação cartográfica de 616 deslizamentos superficiais na bacia hidrográfica. Estes deslizamentos foram separados em dois grupos, em função do mecanismo desencadeante associado: Grupo 1, com 442 movimentos desencadeados pela precipitação, em anos variados (inventário histórico); e Grupo 2, com 174 movimentos desencadeados por sismos em 2005 (inventário de evento). Estes dois grupos de movimentos de vertente foram caraterizados e comparados do ponto de vista morfométrico e utilizados individualmente para produzir modelos de suscetibilidade à rutura com recurso a dois métodos estatísticos: Valor Informativo e Regressão Logística. A suscetibilidade foi ainda avaliada especificamente no setor montante da bacia hidrográfica, onde se concentra a maior parte dos deslizamentos superficiais. Todos os modelos de suscetibilidade foram validados com recurso a taxas de sucesso, a taxas de predição e à estatística Kappa. Os resultados obtidos mostram que os movimentos de vertente superficiais, desencadeados pela precipitação e por sismos, na área de estudo apresentam características morfométricas distintas. Os primeiros tendem a ter uma maior dimensão, enquanto os segundos ocorrem em declives mais acentuados e em posição topográfica mais elevada. A aplicação de métodos estatísticos bivariado (Valor Informativo) e multivariado (Regressão Logística), considerando isoladamente os movimentos de vertente desencadeados pela precipitação e por sismos, produziu resultados equivalentes no que respeita à suscetibilidade de ocorrência de ruturas de movimentos de vertente superficiais. Adicionalmente, verificou-se que os modelos produzidos com o inventário de movimentos de vertente desencadeados pela precipitação são muito eficazes na predição da localização espacial dos movimentos de vertente desencadeados por sismos, o mesmo não acontecendo na situação inversa. Por último, foi possível verificar que, com a restrição da área de estudo ao setor montante da bacia hidrográfica, onde se concentra a maioria dos movimentos de vertente, os modelos apresentam resultados preditivos mais modestos, mas refletem de forma mais realista as relações entre os movimentos de vertente e os fatores de predisposição e a real capacidade para antecipar a localização espacial dos futuros deslizamentos.. Palavras-Chave: Deslizamentos superficiais, Fatores Desencadeantes, Suscetibilidade, Valor Informativo, Regressão Logística, Validação.. xii.

(15) ABSTRACT The watershed of Ribeira Grande (S. Miguel Island, Azores) presents a set of characteristics that enhance the occurrence of slope movements. The monoscopic analysis of orthophotomaps and the systematic and detailed fieldwork allowed the inventory and cartographic representation of 616 shallow translational slides in the hydrographic basin. These shallow slides were splited into two groups, depending on the associated triggering mechanism: Group 1, with 442 slides triggered by precipitation, in different years (landslide historical inventory); and Group 2, with 174 sides triggered by earthquakes in 2005 (landslide event inventory). These two groups of slope movements were characterized and compared from the morphometric point of view and were used individually to produce susceptibility models to rupture using two statistical methods: Informational Value and Logistic Regression. Susceptibility was also specifically assessed in the upstream area of the watershed, where most of the slides are concentrated. All susceptibility models were validated using success rates, prediction rates, and Kappa statistics. The results show that the shallow translational slides triggered by precipitation and earthquakes have different morphometric characteristics in the study area. The former tend to have a larger dimension, while the latter occur on steeper slopes and in a higher topographic position. The application of bivariate (Informative Value) and multivariate statistical methods (Logistic Regression), considering on its own the slope movements triggered by precipitation and earthquakes, produced equivalent predictive results. Additionally, it was verified that the models produced with the inventory of slope movements triggered by the precipitation are very effective in predicting the spatial location of the slope movements triggered by earthquakes, the same not happening in the inverse situation. And lastly, it was possible to verify that, with the restriction of the study area to the upstream section of the watershed, where most of the shallow slides are concentrated, the models have more modest predictive results, but reflect more realistically the relationships among the slope movements and landslide predisposition factors and the real capacity to anticipate the spatial location of future landslides in the study area.. Keywords: Shallow Translational Slides, Triggering Factors, Susceptibility, Informative Value, Logistic Regression, Validation.. xiii.

(16) ABREVIATURAS AAC – Área abaixo da curva ALT – Altitude CCM – Coeficiente de Contingência Modificado CMA – Crista Média Atlântica DEC – Declive (fator de predisposição) DGT – Direção Geral do Território DSCIG – SRCTE - Direção de Serviços de Cartografia e Informação Geográfica - Secretária Regional da Ciência, Tecnologia e Equipamentos EXP - Exposição (fator de predisposição) FAP – Força Aérea Portuguesa FG – Falha da Glória GEO – Geologia (fator de predisposição) IAEG - CLOMMS – International Association of Engineering Geology – Commission on Landslides and Other Mass-Movements IGE – Instituto Geográfico do Exército IPMA – Instituto Português do Mar e da Atmosfera INS – Insolação (fator de predisposição) IWI – Inverso do wetness índex (fator de predisposição) MNE – Modelo Numérico de Elevação PEOT– Plano Especial de Ordenamento do Território PMOT Plano Municipal de Ordenamento do Território PNPOT– Plano Nacional de Políticas de Ordenamento do Território PROT Plano Regional de Ordenamento do Território PTR Perfil Transversal (fator de predisposição) RL Regressão Logística (método estatístico) RT – Rift da Terceira SIG – Sistemas de Informação Geográfica SRAM – Secretária Regional do Ambiente e do Mar SRPCBA – Serviço Regional de Proteção Civil e Bombeiros dos Açores TIN – Triangulated Irregular Network TPI – Topographic Position Index UNESCO – United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization UNISDR The United Nations Office for Disaster Risk Reduction USO – Usos e ocupação do solo (fator de predisposição) UT Unidade de terreno xiv.

(17) UTM Universal Transversa de Mercator VI – Valor Informativo (método estatístico) WGS World Geodetic System WI – Wetness Index WP/WLI – Working Party on World Landslide Inventory ZERMOS – Zone Exposées à Risques liéx aux Movements du Sol et du Sous-sol ZFNA – Zona de Fratura Norte dos Açores. xv.

(18) INTRODUÇÃO Nas últimas décadas, a crescente importância atribuída aos perigos naturais, tecnológicos e ambientais refletiu-se na criação de organismos e conferências a nível internacional, como a Hygo Framework for Action 2005-2015 e a Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030, promovidos pela UNISDR (United Nations Office for Disaster Risk Reduction). Em Portugal, o Programa Nacional da Política de Ordenamento do Território (PNPOT, 2007) foi o primeiro instrumento de política pública de ordenamento do território a atribuir importância à prevenção e minimização dos riscos, que passaram a ser de inclusão obrigatória em todos os instrumentos de gestão territorial (e.g. PROT, PMOT, PEOT). Mais recentemente, a publicação do “Guia metodológico para a produção de cartografia municipal de risco e para a criação de sistemas de informação geográfica (SIG) de base municipal” (Julião et al., 2009), estabeleceu um conjunto de orientações metodológicas para a elaboração da cartografia de riscos, no âmbito da revisão dos Planos Diretores Municipais e dos Planos Municipais de Emergência. Este guia representa um esforço para a uniformização de procedimentos e a introdução de novas regras de harmonização decorrentes da transposição de diretivas comunitárias para o quadro legal nacional. Entre os vários perigos naturais, os movimentos de vertente têm recebido uma importante atenção por parte da comunidade científica, sendo muito relevantes os esforços desenvolvidos nas últimas décadas no sentido de homogeneizar conhecimentos e metodologias, no que concerne à análise de risco associada aos perigos geomorfológicos (Glade et al., 2005). No contexto desta dissertação será avaliada a suscetibilidade, que pode ser entendida como a predisposição do território para experienciar algum tipo de fenómeno perigoso (e.g. movimentos de vertente), pelas suas caraterísticas intrínsecas (e.g. declive, geologia, geomorfologia). A avaliação da suscetibilidade à ocorrência de movimentos de vertente é uma das componentes da análise do risco. Este é um exercício realizado desde a década de 70 do século XX, inicialmente com recurso a técnicas de cartografia direta, sendo o projeto ZERMOS (Zone Exposées à Risques liéx aux Movements du Sol et du Sous-sol) – desenvolvido em França – o melhor exemplo institucional (Zuquette e Kakazawa, 1998; Zuquette e Gandolfi, 2004). Com o passar dos anos, e sequentes inovações tecnológicas e acumulação de conhecimento científico, surgiram novos métodos de avaliação da suscetibilidade. Estes são normalmente designados como métodos indiretos, que podem classificar-se em heurísticos, estatísticos e determinísticos (Carrara, 1991; Guzzetti et al., 1999; Guzzetti, 2005). Atualmente, entre a comunidade científica, os métodos estatísticos estão entre os mais utilizados para a avaliação da suscetibilidade geomorfológica à escala regional (1:10.000 a 1:25.000). Com efeito, estes métodos difundiram-se no decurso do século XXI, devido ao caráter reprodutível da abordagem e à possibilidade da validação independente dos modelos preditivos (e.g. Chung e Fabbri, 2003). O desenvolvimento tecnológico foi outro fator para o aumento da 1.

(19) popularidade destes métodos, pois a progressiva disponibilidade de cartografia de base digital, como modelos digitais de terreno com elevada resolução e progressos tecnológicos da computação, mais concretamente dos Sistemas Informação Geográfica, tornou possível a realização de operações complexas e extensivas de cruzamento e análise espacial de dados. Em trabalhos anteriores, têm sido exploradas incertezas epistémicas associadas aos modelos de suscetibilidade de base estatística, que incluem erros nos inventários dos movimentos de vertente, dificuldades na identificação dos fatores de predisposição mais relevantes para a instabilidade das vertentes e os que decorrem do tipo de algoritmo estatístico utilizado na modelação (e.g. Ardizzone et al, 2002; Felicísimo et al., 2013; Steger et al., 2016). Recentemente, Zêzere et al. (2017) exploraram a incerteza que decorre da seleção do tipo de unidade cartográfica e da escolha do elemento para representação dos movimentos de vertente na estrutura vetorial (polígonos vs. pontos). Adicionalmente, Steger e Glade (2017) realizaram um exercício de avaliação de suscetibilidade com métodos estatísticos onde demonstram a variação dos resultados com o alargamento da área de estudo a setores pouco suscetíveis à instabilidade das vertentes. Com este pano de fundo, esta dissertação tem como objetivo geral modelar e comparar a suscetibilidade à rutura de movimentos de vertente superficiais, desencadeados pela precipitação e por sismos, através da aplicação de um método estatístico bivariado, o Valor Informativo (VI), e outro multivariado, a Regressão Logística (RL). A área de estudo corresponde à bacia hidrográfica da Ribeira Grande (ilha de São Miguel, Açores), cujas caraterísticas geológicas, geomorfológicas e hidrológicas potenciam a ocorrência de movimentos de vertente (Marques et al., 2007), nomeadamente no sector montante da bacia. Ao longo da dissertação são testadas cinco hipóteses fundamentais: H1 – Os movimentos de vertente superficiais desencadeados por sismos e pela precipitação numa mesma área de estudo apresentam características morfométricas distintas; H2 – A aplicação de métodos estatísticos, bivariados e multivariados, numa mesma área e com os mesmos dados de entrada produz resultados equivalentes no que respeita à suscetibilidade de ocorrência de ruturas de movimentos de vertente superficiais; H3 – Apesar de distintos quanto ao mecanismo desencadeante, os movimentos de vertente desencadeados por sismos e pela precipitação produzem mapas de suscetibilidade semelhantes, que se validam mutuamente; H4 – O eventual enviesamento do inventário dos movimentos desencadeados por sismos com geometria poligonal não se reflete significativamente na avaliação da suscetibilidade; H5 – A restrição da área de modelação ao setor da bacia hidrográfica com maior concentração de movimentos de vertente propicia uma avaliação da suscetibilidade mais robusta e precisa.. 2.

(20) Adicionalmente a tese suporta sete objetivos específicos: (i).. Inventariar, cartografar e analisar os movimentos de vertente na bacia hidrográfica da. Ribeira Grande, com base na interpretação monoscópica de ortofotomapas e em levantamentos de campo de pormenor; (ii).. Separar os movimentos de vertente associados a diferentes mecanismos desencadeantes,. mais concretamente, os resultantes da crise sísmica do ano de 2005 e os decorrentes de episódios de precipitação ocorridos em anos variados; (iii).. Caraterizar morfometricamente os movimentos de vertente desencadeados pela. precipitação e por sismos através da análise da variância com um fator, one-way ANOVA; (iv).. Produzir e validar mapas de suscetibilidade baseados em movimentos de vertente. distintos quanto ao fator desencadeante, utilizando um método bivariado (Valor Informativo) e um método multivariado (Regressão Logística) e considerando inventários com geometria poligonal e pontual; (v).. Avaliar a suscetibilidade para o setor da bacia hidrográfica com maior concentração de. movimentos de vertente; (vi).. Comparar os modelos preditivos através de taxas de sucesso e de predição e de estatística. Kappa; (vii).. Discutir os resultados e propor soluções para a produção de mapas de suscetibilidade a. movimentos de vertente em áreas com características similares às da área de estudo.. A presente dissertação encontra-se estruturada em quatro capítulos, que procuram responder aos objetivos supracitados, seguindo-se um bloco de considerações finais relativos aos resultados obtidos e apresentadas linhas de trabalho para dar continuidade a este estudo. O Capítulo 1 trata o enquadramento e discussão teórica dos conceitos e termos utilizados no trabalho, sendo destacados três aspetos fundamentais desta dissertação: (i) a caraterização dos deslizamentos; (ii) os fatores que condicionam e desencadeiam os movimentos de vertente; e (iii) a descrição dos processos metodológicos adotados para a modelação da suscetibilidade à rutura de deslizamentos. No Capítulo 2 procede-se ao enquadramento da área de estudo, que corresponde à bacia hidrográfica da Ribeira Grande, localizada na ilha de São Miguel (Açores). Para além do enquadramento geográfico, é atribuído destaque às caraterísticas geodinâmicas e climáticas do arquipélago dos Açores, e ainda à geologia e geomorfologia da área de estudo, dando enfoque à crise sísmica de 2005 que afetou esta bacia hidrográfica. O Capítulo 3 centra-se na metodologia utilizada, sendo descritas as principais fontes de informação geográfica utilizadas e os procedimentos gerais para a produção da cartografia usada. Este capítulo descreve ainda: o inventário dos movimentos de vertente e a respetiva caracterização morfométrica; os procedimentos de produção da cartografia dos fatores de predisposição; os 3.

(21) algoritmos associados aos métodos estatísticos utilizados para avaliar a suscetibilidade e os procedimentos utilizados para a validação e comparação dos modelos elaborados. Todos os resultados obtidos ao longo do trabalho realizado e a sua discussão são apresentados no Capítulo 4 e no final são tecidas algumas considerações finais.. 4.

(22) CAPÍTULO 1 – ESTADO DA ARTE: DESLIZAMENTOS, FACTORES DE INSTABILIDADE E MODELAÇÃO DA SUSCETIBILIDADE O procedimento adotado na modelação da suscetibilidade à rutura de deslizamentos superficiais difere em função da utilização de métodos de base estatística/probabilística, heurística ou física. Estes métodos apresentam diferenças e pontos em comum que importa sumariar. Assim, este capítulo teórico está estruturado em três secções: a primeira é dedicada à caraterização dos deslizamentos, enquanto a segunda incide na caracterização dos fatores que condicionam e desencadeiam os movimentos de vertente. Os processos metodológicos adotados para a modelação da suscetibilidade à rutura de deslizamentos são abordados na última secção do capítulo.. 1.1. Deslizamentos Na presente dissertação o termo movimento de vertente é equivalente a palavra anglosaxónica landslide (s.l.) (adotada pela WP/WLI, 1993) referindo-se a um: “Movimento de descida, numa vertente, de uma massa de rocha ou solo. O centro de gravidade do material afetado progride para jusante e para o exterior.” (Terzaghi, 1953; Varnes, 1978; Cruden, 1991). De entre os 6 tipos básicos de movimentos de vertente, definidos na classificação de Cruden e Varnes (1996), esta dissertação incide sobre os deslizamentos (slides), que são definidos como “um movimento de solo ou rocha que ocorre dominantemente ao longo de planos de rutura ou de zonas relativamente estreitas alvo de intensa deformação tangencial” (WP/WLI, 1993). Esta tipologia de movimentos de vertente pode ser diferenciada de acordo com a profundidade a que que ocorre a superfície de rutura, estabelecendo a distinção entre deslizamentos superficiais e deslizamentos profundos. Os deslizamentos superficiais correspondem aos movimentos com uma superfície de rutura até 3 m de profundidade (Wills e McCrink, 2002). São movimentos de vertente rápidos que ocorrem essencialmente em vertentes declivosas (Iverson, 2000) afetando tipicamente terrenos com baixa coesão (Thompson et al., 1986). A divisão mais clássica dos deslizamentos baseia-se na geometria do plano de rutura e estabelece a distinção entre deslizamentos rotacionais e translacionais. Os deslizamentos rotacionais (slumps) ocorrem ao longo de superfícies de rutura curvas e côncavas, geralmente em meios homogéneos e isotrópicos (Cruden e Varnes, 1996). A sua cinemática determina que, quando o perfil de rutura se aproxima de um círculo ou de um cicloide, a massa deslocada tende a sofrer uma menor deformação interna (Buma e van Ash, 1996; Cruden e Varnes, 1996). O movimento envolve uma rotação, que é materializada por um abatimento no setor montante do deslizamento e um levantamento do setor frontal, formando por vezes aclives (Cruden e Varnes, 1996). Estes favorecem a retenção de água, possibilitando o prolongamento no. 5.

(23) tempo das manifestações de instabilidade e, quando em abundância, favorece a ocorrência de escoadas na área de acumulação do deslizamento (Erskine, 1973; Varnes, 1978). Nos deslizamentos translacionais (translational slides) ocorre a translação do material deslocado em direção à base da vertente, desenvolvendo-se em superfícies de rutura planares ou com uma reduzida ondulação (Cruden e Varnes, 1996). Estes podem ser deslizamentos translacionais com rutura compósita ou deslizamentos translacionais com rutura planar. Os primeiros enquadram-se no termo de transição entre os deslizamentos rotacionais e os deslizamentos translacionais planares, sendo que o seu plano de rutura apresenta duas secções de rutura: (i) a montante uma de forma circular ou planar com elevada inclinação; (b) a jusante uma de configuração planar com inclinação mais reduzida (Zêzere, 2000). Por sua vez, os segundos são quase sempre controlados pela estrutura geológica e surgem em meios anisotrópicos. O plano de rutura desenvolve-se ao longo de superfícies de fraqueza, marcadas por uma resistência ao corte reduzida, isto é, falhas, planos de estratificação, diáclases, ou ao longo do contacto de um depósito friável com o substrato rochoso (Nemcok, 1977; Varnes, 1978; Bell e Pettinga, 1988). Este último tipo de deslizamentos subdivide-se em função do material afetado, podendo distinguir-se deslizamentos lamacentos (mudslide), de rocha (rock slide) e de detritos (debris slide) (Varnes, 1978). Os deslizamentos de detritos (debris slide) são, segundo Carson e Kirkby (1975) o tipo de instabilidade mais comum em vertentes naturais (Figura 1.1). Estes consistem em deslizamentos superficiais com planos de rutura praticamente paralelos à superfície topográfica, sendo na sua grande maioria coincidentes com o contacto entre o substrato rochoso e um depósito de vertente. A massa instabilizada destes fenómenos de instabilidade corresponde essencialmente a sedimentos coluviais, depósitos piroclásticos ou solos meteorizados que deslizam sobre um substrato mais consistente e impermeável. Em alguns casos estes deslizamentos podem evoluir para escoadas de detritos extremamente rápidas após percorrerem uma curta distância (Hungr, 2014).. Figura 1.1 - Esquema de um deslizamento de detritos (British Geological Survey – Natural Environment Research Council, adaptado de Varnes, 1978).. 6.

(24) 1.2. Causas dos movimentos de vertente Na maioria dos casos, as causas associadas à ocorrência de movimentos de vertente são múltiplas e verificam-se em simultâneo. Assim, pode ser incorreto tentar definir “a causa” da rutura, pois frequentemente o fator final não é mais do que um mecanismo desencadeante (triggering factor) que coloca em movimento uma massa que já se encontrava no limiar da rutura (Zêzere, 2005). O processo de identificação dos fatores associados às manifestações de instabilidade é fundamental para o funcionamento da maioria dos métodos de avaliação da suscetibilidade na escala regional. Esses fatores podem ser dinâmicos (e.g. pressão intersticial), ou estáticos (e.g. estrutura geológica), sendo ainda classificados de acordo com a função que têm no processo de instabilização das vertentes (Glade e Crozier, 2005). O reconhecimento da dinâmica existente entre as forças que promovem o deslocamento dos solos e rochas em direção à base da vertente (forças tangenciais) e as forças opostas que tendem a resistir a esse mesmo movimento é fundamental para identificar os fatores condicionantes e desencadeantes que promovem a instabilidade (Popescu, 1994). Estes fatores permitem estabelecer as condições responsáveis pela ocorrência dos movimentos de vertente através da relação complexa entre as condições dos terrenos e um conjunto de fatores/processos (geomorfológicos, físicos e antrópicos). Estes fatores podem ser estáticos ou dinâmicos e atuam na instabilização das vertentes a longo ou a curto prazo (Popescu, 1994). No âmbito da UNESCO Working Party on World Landslide Inventory (WP/WLI), Popescu (1994) retomou a ideia de Crozier (1986) e sistematizou as causas dos movimentos de vertente, distinguindo entre fatores condicionantes e fatores desencadeantes. Mais recentemente, Glade e Crozier (2005) determinaram três estádios de estabilidade das vertentes: (i) estabilidade; (ii) estabilidade marginal; (iii) instabilidade ativa. Adicionalmente, os referidos autores mencionam três tipos de fatores de instabilidade (Figura 1.2): (i) fatores de predisposição; (ii) fatores preparatórios; e (iii) fatores desencadeantes.. 7.

(25) Figura 1.2 - Fatores dos movimentos de vertente (Zêzere, 2005, baseado em Popescu, 1994 e Glade e Crozier, 2005).. Os fatores de predisposição (predisposing factors) são estáticos (e.g. declive, litologia) e representam as caraterísticas do terreno, influenciando a variação espacial da suscetibilidade do território à instabilidade. Estes fatores controlam a propensão de um local à ocorrência de fenómenos de instabilidade, contudo por si só não originam movimentos de vertente. Porém, apesar de serem considerados fatores estáticos, não significa que ao longo do tempo não sofram alterações; no entanto, estas verificam-se sobretudo a longo ou médio prazo (Glade e Crozier, 2005). Os fatores preparatórios (preparatory factors) são dinâmicos e estimulam a diminuição da margem de estabilidade de uma vertente, contudo sem iniciar o movimento. Estão relacionados essencialmente com processos geomorfológicos, processos físicos e processos antrópicos (Glade, Crozier, 2005). Os fatores desencadeantes (triggering factors) são os que originam o início imediato da instabilidade e controlam a dinâmica temporal dos movimentos de vertente. Também são dinâmicos e incluem os mesmos processos que funcionam como fatores preparatórios. No entanto, os fatores desencadeantes são sempre responsáveis pela modificação do grau de estabilidade da vertente de estabilidade marginal para instabilidade ativa (Glade, Crozier, 2005). Na área de estudo, os fatores desencadeantes dos deslizamentos correspondem, essencialmente, a episódios de precipitação intensa e/ou prolongada e a eventos sísmicos (Marques, 2005; Marques, et al. 2007; Marques, 2013; Marques, 2015). A precipitação é reconhecida por diversos autores como um dos fatores que mais tem contribuído para o desencadeamento de movimentos de vertente a nível mundial (e.g. Crozier, 1986; Gostelow, 1991; Guzzetti et al., 2007). Igualmente, em Portugal este é o processo físico 8.

(26) que mais contribui para a ocorrência de movimentos de vertente (Zêzere et al., 2015). A influência da chuva nas vertentes difere substancialmente consoante o tipo de material, a dimensão e a morfologia das vertentes (Campbell, 1975; Wieczorek e Guzzetti, 2000; Glade e Crozier, 2005). A influência da água no desencadeamento de deslizamentos superficiais deve-se a rápida infiltração da água no solo, que normalmente é pouco espesso e cobre um substrato rochoso impermeável. O mecanismo responsável está associado à saturação superficial do solo, provocando um aumento da carga, que promove o aumento da tensão cisalhante, e da pressão intersticial, que promove a diminuição da coesão aparente, refletindo-se numa redução da resistência ao corte, podendo levar à consequente rutura (Keefer et al., 1987; Gostelow, 1991; Wieckzorek, 1996; Iverson, 2000). Este tipo de movimentos de vertente ocorre aquando situações pluviométricas críticas associadas a períodos de precipitação intensa, mas de curta duração, entre 1 e 15 dias (Zêzere et al., 2005). As escoadas são habitualmente desencadeadas por episódios de precipitação muito intensos de curta duração que ocorre durante um período de algumas horas. Por sua vez, deslizamentos rotacionais, translacionais e complexos profundos estão normalmente associados a episódios de precipitação prolongados que podem estender-se por várias semanas ou até vários meses (Zêzere et al., 2015). São vários os estudos (e.g. Brooks et al., 2004; Crozier, 1999; Glade, 2000; Sidle e Ochiai, 2006; Guzzetti et al., 2007) que procuram determinar os parâmetros mais adequados para caracterizar os episódios de precipitação associados à ocorrência de movimentos de vertente. Alguns dos parâmetros analisados são a intensidade (mm/hr) e a duração (hrs) da precipitação, mas também são consideradas as precipitações antecedentes, que controlam o conteúdo de água no solo que antecede um episódio de precipitação particular. A atividade sísmica enquanto fator desencadeante de movimentos de vertente, é resultado do efeito direto da propagação de ondas sísmicas. Esses efeitos podem traduzir-se pela sujeição dos materiais geológicos a ciclos alternados de carga e descompressão, que podem produzir mudanças na pressão intersticial, na resistência ao corte e na coesão dos materiais (Zêzere, 2005, Crozier, 1986; Sidle e Ochiai, 2006). Este fenómeno encontra-se no conjunto de fatores desencadeantes que mais tem contribuído para a ocorrência de movimentos de vertente (Keefer, 1984; Li et al., 2006), amplificado os danos causados pelo próprio evento sísmico (Bommer e Rodriguez, 2002). De acordo com Crozier (1986), a propagação de ondas sísmicas tem três efeitos no solo: (i) o aumento temporário da tensão de cisalhamento; (ii) cargas cíclicas em solos que apresentam uma fraca ligação entre partículas; e (iii) a redução da ligação intergranular proporcionada pela coesão e fricção interna. A ocorrência de movimentos de vertente logo após um evento sísmico é, assim, uma consequência das tensões transitórias associadas à passagem das ondas sísmicas. De acordo com Lin et al. (2006, 2008), os sismos podem também alterar significativamente as áreas próximas ao epicentro e os estratos superficiais, incrementando a suscetibilidade das vertentes à ocorrência de 9.

(27) fenómenos de instabilidade. Com efeito, em alguns casos, os sismos não desencadeiam, mas funcionam como processo preparatório, propiciando o aumento significativo da densidade de movimentos de vertente desencadeados pela precipitação nos meses e anos seguintes. São múltiplos os fatores associados aos sismos que podem influenciar a configuração da propagação, o número, a magnitude e o tipo de movimentos de vertente desencadeado. Entre os fatores relacionados com as propriedades intrínsecas dos sismos destacam-se a profundidade focal, a direção da propagação das ondas sísmicas, a atenuação das ondas sísmicas e a distribuição no espaço e no tempo das réplicas (Sidle e Ochiai, 2006). Os movimentos de vertente podem ainda ser condicionados pela existência de movimentos de vertente antigos ou latentes, a vegetação e uso do solo, a existência de falhas geológicas, a humidade do solo, o declive, entre outros fatores topográficos (Sidle e Ochiai, 2006). Segundo um estudo realizado por Keefer (1984), em que avaliou quarenta episódios históricos de movimentos de vertente desencadeados por atividade sísmica em várias partes do mundo, é possível afirmar que a magnitude mínima para um sismo provocar movimentos de vertente significativos de qualquer tipo é 4 na escala de Ritcher. É ainda importante ter em consideração a relação entre a magnitude e a área afetada pelo movimento de vertente, a distância máxima entre o movimento e o epicentro e a distância máxima à zona de rutura da falha (Keefer, 1984). Neste contexto, a área máxima a ser afetada por movimentos vertente desencadeados por um sismo aumenta rapidamente a partir da magnitude 4, podendo atingir os 500.000 km² com uma magnitude de 9,2 (Keefer, 1984).. 1.3.Avaliação da suscetibilidade à rutura A avaliação da suscetibilidade consiste numa etapa fundamental da avaliação da perigosidade e do risco (Guzzetti et al., 1999; Glade et al., 2005; Corominas et al., 2014), mas também é considerado como produto final quando utilizada para efeitos de ordenamento do território (Corominas et al., 2014). Com os mapas de suscetibilidade a movimentos de vertente pretendese, independentemente do método utilizado, e não considerando a recorrência temporal nem a magnitude das manifestações de instabilidade, proceder a uma hierarquização do território de acordo com a probabilidade de ocorrência de um movimento de vertente numa dada área (Corominas et al., 2014). Deste modo, a probabilidade espacial não consiste concretamente na quantificação da possibilidade de ocorrência de um movimento de vertente, mas exprime o potencial que uma determinada unidade de tereno apresenta para se tornar instável, mediante um conjunto de fatores de predisposição (e.g. declive, litologia) (Corominas e Moya, 2008). Do ponto de vista concetual, existe um conjunto de premissas universalmente reconhecidas no processo de avaliação da suscetibilidade a movimentos de vertente (e.g. Varnes e IAEGCLOMMS, 1984, Carrara et al., 1991; Hutchinson, 1995; Guzzetti et al., 1999; Guzzetti, 2005), 10.

(28) seguindo os seguintes pressupostos: (i) os movimentos de vertente podem ser reconhecidos, classificados e cartografados; (ii) os movimentos de vertente são controlados por leis mecânicas e físicas que podem ser reproduzidas de modo empírico, estatístico ou determinístico; (iii) as condições que causam os movimentos de vertente, de forma direta ou indireta, podem ser identificadas; (iv) os fatores de predisposição utilizados na avaliação da suscetibilidade são globalmente representativos das condições associadas a ocorrência de movimentos de vertente; e (v) de acordo com o Princípio do Uniformitarismo pode-se inferir espacialmente a ocorrência de movimentos de vertente e, assim, hierarquizar o território em classes de suscetibilidade.. 1.3.1. Classificação dos métodos Os métodos utilizados para a análise da ocorrência de movimentos de vertente no espaço podem ser simples a muito complexos (Glade e Crozier, 2005), e contemplam: (i) métodos geomorfológicos (e.g. cartografia direta); (ii) métodos heurísticos (e.g. indexação); (iii) métodos determinísticos (e.g. talude infinito); e (iv) métodos estatísticos/probabilísticos (e.g. weights of evidence, valor informativo, regressão logística). Apesar da diversidade de métodos existentes, todos pretendem diferenciar zonas de suscetibilidade distintas no território (e.g. Carrara et al., 1995; Soeters e van Western, 1996; Guzzetti et al., 1999). Os métodos geomorfológicos e heurísticos são bastante subjetivos e apresentam uma reprodutibilidade bastante reduzida, no entanto, não estão associados a falta de qualidade (Aleotti e Chowdhury, 1999; Guzzetti, et al. 2005; Zêzere, 2005). Os modelos determinísticos, ou de base física, baseiam-se em leis físicas e mecânicas que controlam a estabilidade das vertentes e adequam-se melhor a estudos de pormenor à escala da vertente (Zêzere, 2005). Os métodos estatísticos/probabilísticos podem ser bivariados (o fenómeno é relacionado individualmente com cada fator) ou multivariados (o fenómeno é relacionado com todas as variáveis em conjunto). Estes métodos estão entre os mais populares (e.g. Glade e Crozier, 2005), tendo sido muito facilitados nas duas últimas décadas pelo desenvolvimento dos Sistemas de Informação Geográfica (Ballabio et al., 2011). O conjunto das várias ferramentas analíticas apresenta vantagens e desvantagens e a seleção do método a utilizar depende de vários fatores, como a escala de análise e o objetivo do trabalho, a qualidade e quantidade da informação disponível, o tempo e a verba disponível para a realização do trabalho (Corominas et al., 2014). Na presente dissertação optou-se pela escolha de dois métodos de análise estatística, o método bivariado do Valor Informativo e o método multivariado da Regressão Logística. A escolha destes dos métodos é sustentada pelas recomendações existentes na literatura internacional de referência (Figura 1.3) (e.g. Corominas et al., 2014). 11.

Imagem

Figura 1.2 - Fatores dos movimentos de vertente (Zêzere, 2005, baseado em Popescu, 1994 e Glade e Crozier, 2005)
Figura 1.3 - Métodos para a avaliação da suscetibilidade a movimentos de vertente (adaptado de Corominas et al.,  2014)
Figura 2.2 - Localização da área de estudo na ilha de São Miguel.
Figura 2.4 - Movimentos superficiais do tipo de deslizamento translacional nas cabeceiras de água da bacia  hidrográfica da Ribeira Grande, a montante das Lombadas
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