UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA
ÁREA DE GEOLOGIA COSTEIRA E SEDIMENTAR
FATORES METEOROLÓGICOS, OCEANOGRÁFICOS,
MORFODINÂMICOS, GEOLÓGICOS E URBANOS
RELACIONADOS À INCIDÊNCIA DE AFOGAMENTOS NAS
PRAIAS DA COSTA ATLÂNTICA DE SALVADOR
por
MÁRIO PEREIRA DE CARVALHO
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
RESUMO
A segurança do banho de mar na cidade de Salvador, como em qualquer outra grande cidade tropical costeira, onde a freqüência de banhistas é elevada, é sempre preocupante. Números conservadores, fornecidos pelo órgão de salva-vidas local, indicam que são registrados, em média, por ano, 1.586 acidentes na costa atlântica, sendo que este total deve ser cerca de 20% maior, uma vez que nem todas as ocorrências são registradas, a julgar pelo entendimento dos próprios salva-vidas. A maioria dos acidentados é composta por jovens com idades que variam entre 5 e 18 anos. Felizmente, o patrulhamento exercido, principalmente pela Coordenadoria de Salvamentos Marítimos da Prefeitura de Salvador (SALVAMAR) e também pelo Corpo de Bombeiros do Estado da Bahia, resulta em um índice de óbitos de apenas 1%. Embora pareça pequeno, na cidade de Sydney (Austrália), este índice é ainda menor, ou seja, cerca de 0,5%.
A análise de 10.697 operações de salvamento, realizadas entre os anos de 1994 e 2000, na costa atlântica da cidade de Salvador, acrescida dos depoimentos dos salva-vidas, mostram três fatos bem marcantes: 1) as correntes de retorno são responsáveis por cerca de 70% dos acidentes, 2) aproximadamente 77% dos acidentes ocorrem em praias do estágio morfodinâmico Intermediário, 3) cerca de 43% dos acidentes ocorrem durante a primavera.
O fato de as correntes de retorno serem as responsáveis diretas pela maior parte dos acidentes não surpreende e é bem conhecido em diversas cidades do mundo, como no Rio de Janeiro, Florianópolis, San Diego, Miami, Sidney, etc, e está documentado, por exemplo, pelos serviços de salva-vidas dos Estados Unidos e Austrália (United States Lifesaving Association & Surf Life Saving).
Também já era esperado que a maior parte dos acidentes acontecessem em praias do estágio morfodinâmico Intermediário, uma vez que nestas são desenvolvidas as condições propícias à geração das correntes de retorno, como será abordado adiante
O fato que surpreende é a concentração de acidentes na primavera, já que durante o verão é que são registradas as maiores taxas de freqüência pública das praias.
A análise de uma série de fatores meteorológicos, oceanográficos, morfodinâmicos praiais, geológicos e urbanos, relativos à costa atlântica de Salvador, permite estabelecer uma série de relações de causa e efeito que explicam estas concentrações verificadas. O papel das correntes de retorno nos acidentes é muito óbvio, uma vez que se trata de um
fluxo, na maioria das vezes de velocidade elevada, que transporta o banhista da praia para o mar e que geralmente é difícil de ser detectado por este.
Por sua vez, a alta concentração de acidentes que é registrada nas praias do estágio morfodinâmico Intermediário pode ser explicada basicamente pelos seguintes fatores: 1) o perfil marcadamente ondulado da zona de surfe, típico deste estágio praial, com a formação de canais, bancos e depressões circulares, favorece o desenvolvimento de correntes de retorno e cria fatores de risco isolados, neste caso os canais e as depressões; 2) a existência de um amplo espaço subaéreo, formado sobretudo no berma e na zona de espraiamento, é capaz de acomodar um elevado número de banhistas; 3) as ondas predominantemente do tipo deslizante, que quebram progressivamente, sem causar grandes impactos, encorajam o banhista a penetrar na zona de surfe, expondo-se aos seus riscos inerentes.
Em relação à primavera, ainda em comparação ao verão, a conjunção de quatro fatores ambientais explica a alta concentração de acidentes: 1) é demonstrado, pelos dados relativos à altura e período das ondas, conjugados às direções predominantes dos ventos oceânicos ao longo do ano, que a média da altura das ondas verificadas durante a primavera é, no mínimo, cerca de 10% maior do que esta média verificada durante o verão, e por conseqüência, a velocidade das correntes geradas dentro da zona de surfe também é mais elevada; 2) os ventos costeiros, que muitas vezes aceleram as correntes e sobreelevam a altura das ondas, também são cerca de 17% mais velozes durante a primavera; 3) em função desta hidrodinâmica mais forte, e também por herança das fortes ondas do inverno, o perfil da zona de surfe torna-se mais ondulado, com a formação freqüente de canais, bancos e depressões circulares, o que favorece o desenvolvimento de correntes de retorno e de fatores de risco isolados; 4) é verificado também que a amplitude média das marés é cerca de 8% superior.
Outros fatores, de natureza sedimentológica, geológica e urbana, ainda que de forma indireta, também contribuem para a ocorrência dos acidentes, como a granulometria fina da areia de determinadas praias, que, ao produzir um piso bem compactado, favorece a prática de esportes e torna o ato de caminhar mais agradável, atraindo um grande número de banhistas. Da mesma forma o controle tectônico, que, ao determinar a direção da linha de costa, faz com que determinados segmentos fiquem, durante uma significativa parte do tempo, parcialmente abrigados contra a ação das ondas, enquanto que outros fiquem frontalmente expostos a estas. Por fim, fatores de natureza urbana, como os índices de poluição orgânica das praias, as condições de
acesso para pedestres e para veículos, as opções de lazer de cada praia, etc, são fatores que influenciam diretamente nas taxas de ocupação das praias por parte dos banhistas, acabando por refletir nos índices de acidentes.
ABSTRACT
The safety of sea bathing in the city of Salvador – Bahia - Brazil, as in any other large coastal tropical city, where the bathers’ frequency always is raised, is preoccupying. Conservative figures, supplied by the local surf life saving agency, indicate that about 1,586 drowning accidents are registered per year in the atlantic coast, and this total must be about 20% greater, once not all the occurrences are reported. The majority of the victims is young varying between five and eighteen years old. Happily, the exerted patrolling, mainly by the Coordenadoria de Salvamentos Marítimos de Salvador – SALVAMAR – (Coordination of Surf Life Saving of Salvador) and also by the Corpo de Bombeiros do Estado da Bahia (Firemen Group of the State of Bahia), results in an death’s rate of 1%. Although it seems small, in the city of Sydney (Australia), this index is only about 0,5%.
The analysis of 10,697 rescue operations, carried through between the years of 1994 and 2000, in the atlantic coast of Salvador, supported by the life-guard observations, shows three well defined points: 1) the rip currents are responsible for about 70% of the accidents, 2) approximately 77% of the accidents occur in the intermediate beach state, 3) about 43% of the accidents occur during the spring.
The fact of the rip currents is directly responsible for the mostly of the accidents is not a surprise and it is well known in many cities of the world, as in Rio de Janeiro and Florianópolis (Brazil), San Diego and Miami (USA), Sidney (Australia), etc, and this is registered by the surf life saving services of the United States and Australia (United States Lifesaving Association & Surf Life Saving), for example. Also it is already expected that most of the accidents happened in intermediate beach state, because the propitious conditions to the generation of rip currents, as it will be described ahead. The fact that surprises is the concentration of accidents in the spring time, since during the summer the maximum public frequency at the beaches is recorded.
The analysis of meteorological, oceanographical, beach morphodynamics, geological and urban data, relative to the atlantic coast of Salvador, allows to establish a series of cause and effect relationships that could explain these verified concentrations. The rule of rip currents in the accidents is very obvious, once it is represented by a rapid speed flow, that pushes the swimmer from the beach to the sea, and that it is generally difficult of being realized by them. In turn, the high accidents’ concentration that is registered in Intermediate beach state can be explained basically by the following factors:
1) the rough surf zone profile, typical of this beach state, with the formation of bars, troughs and depressions, favors the rip current development and creates isolated factors of risk, in this case the troughs and depressions; 2) the occurrence of an ample aerial space, formed over all in the berm and the swash zone, is capable to accomodate a high number of swimmers; 3) the predominant spilling waves type, which breaks progressively, with no heavy impact, encourages the swimmer to enter the surf zone.
In relation to the spring, still in comparison with the summer, the conjunction of four ambient factors explains the high concentration of accidents: 1) it is demonstrated, for the height and period wave data, conjugated to the predominant oceanic winds directions through the year, that the mean wave height is about 10% higher in the spring than in the summer, and in consequence, the speed of wave-generated currents in the surf zone also are higher; 2) the coastal winds, that many times speed up the currents, also are about 17% faster during the spring (Instituto Nacional de Meteorologia – INMET - National Meteorology Institute); 3) by this stronger hydrodynamics, and by the inheritance of the strong winter waves, the surf zone profile becomes more waved shape, with the formation of bars, troughs and depressions, which favors the rip currents development and others isolated risk factors; 4) at last, the mean amplitude tide is about 8% larger.
Other indirect factors, of sedimentological, geological and urban nature, also contribute for the drowning occurrence, as the fine sand granulometry of certain beaches, that produces a well compact floor, favors the sports practical and becomes the act to walk more pleasant, attracting then a great number of swimmers. The different directions of the shoreline, determined by tectonic control, produces some segments that are, during a significative part of the year, partially sheltered against the waves action, while others are directly exposed to these. Finally, factors of urban nature, like the organic pollution indices of the beaches, the access conditions for pedestrians and vehicles, the leisure options of each beach, etc, are factors that directly influence the swimmers occupation of beaches, reflecting in the indices of accidents.
AGRADECIMENTOS
Expresso meus agradecimentos ao então Coordenador da SALVAMAR, Capitão da Polícia Militar Washington Damasceno, pelo apoio prestado no início dos trabalhos e a todo o corpo de salva-vidas desta Coordenadoria, em especial aos salva-vidas Ariobaldo Arandiba dos Santos (que me acompanhou em quase todas as praias estudadas), Márcio de Jesus Dantas, Jorge Cerqueira e Frederico Albert Meyer, pelo interesse que sempre demonstraram em elucidar as questões que iam surgindo. A Francisco Jorge Brito e Cláudio Emílio Pelozzi (CONDER) pelo auxílio em georreferenciar as ortofotos-aéreas, Inácio de Medeiros Delgado e José Einá Batista Santos (CPRM) pela disponibilização de equipamentos da CPRM, a Moacyr Moura Marinho (CBPM) pelos impressos deste trabalho, a João Batista Guimarães Teixeira (UFBA) pela revisão da parte do texto escrita em inglês e a Antônio Joanílsom Costa Borges (IBGE), pela orientação relativa ao tratamento estatístico dos dados.
DEDICATÓRIA
Dedico esta Dissertação de Mestrado, em especial, à memória do meu irmão Marcus Pereira de Carvalho, falecido enquanto mergulhava no Farol da Barra, à minha esposa Olívia e meus filhos queridos Tito e Pedro, a meus pais, Maria Celeste Pereira de Carvalho e Celso Júlio de Carvalho (in memoriam), meus irmãos Marta e Márcio, e a todos aqueles que freqüentam as praias por diferentes opções de lazer, esperando contribuir com este trabalho no sentido de aumentar a segurança do banho de mar, fazendo com que cada vez menos pessoas estejam sujeitas aos riscos de um afogamento.
ÍNDICE RESUMO
ABSTRACT
AGRADECIMENTOS/DEDICATÓRIA
ÍNDICE...(i)
ÍNDICE DAS FIGURAS E TABELAS ...(ii)
ÍNDICE DOS ANEXOS...(iii)
Pág. I - INTRODUÇÃO ...19
II - HISTÓRICO...21
III - GEOLOGIA...23
IV - FISIOGRAFIA...25
V - SISTEMA DE CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA...30
VI - VENTOS...30 VII - ONDAS ...31 VII.1 - Origem...31 VII.2 - Dinâmica...32 VII.3 - Transformações...33 VII.3.1 - Refração...33
VII.3.2 - Empinamento ou Shoaling...37
VII.3.3 - Interferência...37
VII.3.4 - Difração...38
VII.3.5 - Reflexão...39
VII.3.6 - Quebramento...39
VIII - CORRENTES DA ZONA DE SURFE...44
VIII.1 - Correntes de Fundo ou Undertow...44
VIII.2 – Correntes Longitudinais ou Longshore Currents...45
VIII.3 – Correntes de Retorno ou Rip Currents...46
IX - AMPLITUDE E CORRENTES DE MARÉS...48
X - RESPOSTA DO SEDIMENTO AOS AGENTES HIDRODINÂMICOS...50
X.1 - Variações na Forma do Perfil de Praia Ortogonais à Linha de Costa...52
X.2 - Variações na Forma do Perfil de Praia Longitudinais à Linha de Costa...54
X.3 - Variações na Dimensão do Empilhamento Vertical do Perfil de Praia...55
X.4 - Variações Sazonais na Forma do Perfil de Praia...55
X.5 - Variações na Forma do Perfil de Praia Provocadas por Tempestades...56
X.6 - Relações entre a Altura das Ondas e a Forma do Perfil de Praia...57
XI - ESTÁGIOS MORFODINÂMICOS DE PRAIAS – A Classificação de Wright & Short (1984)...57
XI.1 – Estágio Dissipativo...61
XI.2 – Estágio Intermediário...62
XI.2.1 – Banco e Cava Longitudinais...63
XI.2.2 – Banco e Cava Rítmicos...63
XI.2.3 – Banco Transversal e Correntes de Retorno...63
XI.2.4 – Crista Canal ou Terraço de Maré Baixa...63
XI.3 – Estágio Refletivo...64
XII – METODOLOGIA...65
XII.1 – Levantamento dos Registros de Acidentes...65
XII.2 – Levantamento do Clima de Ondas da Costa Atlântica de Salvador...65
XII.3 – Levantamento das Principais Feições Geomorfológicas e Hidrodinâmicas da Zona de Surfe...65
XII.5 - Determinação dos Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas...68
XII.6 – Elaboração de Diagramas de Refração de Ondas...68
XII.7 – Levantamento de Dados Referentes à Direção/Velocidade/Freqüência dos Ventos Costeiros, Insolação e Precipitação Pluvial...68
XII.8 – Levantamento de Dados referentes à Amplitude das Marés...69
XII.9 – Levantamento de dados Referentes às Condições de Balneabilidade...69
XII.10 - Levantamento das Condições de Acesso às Praias...69
XIII – RESULTADOS...69
XIII.1 - Registros de Acidentes – O que Revelam...69
XIII.2 – Clima de Ondas da Costa Atlântica de Salvador...73
XIII.3 - Principais Feições Geomorfológicas e Hidrodinâmicas da Zona de Surfe na Área Estudada...74
XIII.4 - Análise Granulométrica da Zona de Espraiamento...75
XIII.5 – Diagramas de Refração de Ondas...77
XIII.5.1 – Ondas de Leste – N90º...77
XIII.5.2 – Ondas de Sudeste – N135º...78
XIII.5.3 – Ondas de Nordeste – N45º...78
XIII.5.4 – Ondas de Sul-Sudeste – N157º...79
XIII.6 - Determinação dos Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas...80
XIII.6.1 - Praia do Farol da Barra...82
XIII.6.2 - Praia do Salvador Praia Hotel...84
XIII.6.3 - Praia da Paquera...85
XIII.6.4 - Praia de Ondina...86
XIII.6.5 - Praia da Bacia das Moças...87
XIII.6.6 - Praia do Rio Vermelho...88
XIII.6.7 - Praia da Paciência...89
XIII.6.9 - Praia do Buracão...91
XIII.6.10 - Praia de Amaralina...92
XIII.6.11 - Praia da Pituba...94
XIII.6.12 - Praia do Jardim dos Namorados...96
XIII.6.13 - Praia de Armação...97
XIII.6.14 - Praia de Aratubaia...99
XIII.6.15 - Praias dos Artistas – Corsário...101
XIII.6.16 - Praias de Patamares - 3ª Ponte...102
XIII.6.17 - Praia da Mordomia...103
XIII.6.18 - Praia de Jaguaribe...104
XIII.6.19 - Praia de Piatã...106
XIII.6.20 - Praias de Placafor - Sereia de Itapuã...108
XIII.6.21 - Praia do Porto...110
XIII.6.22 - Praia da Rua E...111
XIII.6.23 - Praia da Rua K...111
XIII.6.24 - Praia do Farol de Itapuã...112
XIII.6.25 - Praia do Porto de Leocádio...113
XIII.6.26 - Praia da Pedra do Sal...114
XIII.6.27 - Praia da Caveira...115
XIII.6.28 - Praia do Catussaba...116
XIII.6.29 - Praia do Flamengo...118
XIII.6.30 - Praias de Stella Maris – Aleluia...119
XIII.7 – Relações entre a Granulometria da Zona de Espraiamento e os Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas...121
XIII.8 - Relações entre a Declividade da Zona de Espraiamento e os Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas...123
XIII.9 - Relações entre a Altura Média de Quebra das Ondas e os Estágios
Morfodinâmicos das Praias Estudadas...124
XIII.10 – Principais Fatores de Risco da Zona de Surfe na Área Estudada...125
XIII.11 – Relações entre a Concentração de Acidentes na Primavera e o Clima de Ondas em Alto-Mar...128
XIII.12 - Relações entre a Concentração de Acidentes na Primavera e a Forma Sazonal do Perfil da Zona de Surfe na Área Estudada...130
XIII.13 - Relações entre a Concentração de Acidentes na Primavera e a Velocidade dos Ventos Costeiros na Área Estudada...131
XIII.14 - Relações entre a Concentração de Acidentes na Primavera e a Dinâmica das Marés...133
XIII.15 - Relações entre a Concentração de Acidentes na Primavera e as Taxas de Insolação na Área Estudada...134
XIII.16 - Relações entre a Altura Média das Ondas e a Ocorrência de Acidentes, ao longo do Ano e da Linha de Costa na Área Estudada...135
XIII.17 – Relações entre as Condições de Balneabilidade das Praias e a Ocorrência de Acidentes na Área Estudada...139
XIII.18 - Relações entre as Condições de Acesso às Praias e a Ocorrência de Acidentes na Área Estudada...141
XIII.19 - Fatores Relacionados à Concentração de Acidentes nas Praias do Estágio Morfodinâmico Intermediário na Área Estudada...144
XIII.20 - Fatores Geológicos de Grande Escala e suas Relações com a Ocorrência de Acidentes na Área Estudada...146
XIII.21 - Grau de Risco Potencial das Praias Estudadas (GRPo)...147
XIV – CONCLUSÕES...158
ÍNDICE DAS FIGURAS
Figura 1 - Mapa de Localização
Figura 2 - Vista Aérea de uma Zona de Surfe Figura 3 - Perfil Esquemático de uma Zona de Surfe Figura 4 - Posto Salva-Vidas da SALVAMAR
Figura 5 - Salva-Vidas da SALVAMAR e do Corpo de Bombeiros
Figura 6 - Mapa Geológico Simplificado da Península de Salvador e Áreas Circunvizinhas Figura 7 - Promontório do Morro do Cristo
Figura 8 - Afloramentos de Rochas Precambrianas na Face da Praia do Buracão, Salvador-Ba
Figura 9 - Afloramentos de Conglomerados e Bancos de Arenitos na Zona de Surfe da Praia do Clube Espanhol, Salvador-Ba
Figura 10 - Afloramentos de Bancos de Arenitos Submersos na Praia de Stella Maris, Salvador-Ba
Figura 11- Os Quatro Setores da Linha de Costa Atlântica de Salvador Figura 12 – Mozaico Aéreo do Setor 1
Figura 13 - Exemplo de Costa Rochosa no Setor 1 Figura 14 - Mozaico Aéreo do Setor 2
Figura 15 - Mozaico Aéreo do Setor 3 Figura 16 - Mozaico Aéreo do Setor 4
Tabela I - Freqüência Anual Média das Principais Direções de Ventos Formadores de Ondas na Área Estudada
Figura 17 - Modelo Teórico do Mecanismo de Formação das Ondas pelos Ventos Figura 18 - Elementos Geométricos das Ondas
Figura 19 - Vista Aérea da Refração Sofrida pelas Ondas Figura 20 - Modelo Teórico da Refração de Ondas
Figura 21 - Modelo Teórico da Dispersão da Energia das Ondas por Efeito da Refração Figura 22 - Modelo Teórico da Convergência e Divergência dos Raios -de-Onda por Efeito
da Refração
Figura 23 - Vista Aérea da Convergência dos Raios-de-Onda entre as Praias de Piatã e Placafor, Salvador-Ba.
Figura 24a - Modelo Teórico da Interferência Construtiva das Ondas Figura 24b - Modelo Teórico da Interferência Destrutiva das Ondas
Figura 25 - Modelo Esquemático da Difração das Ondas na Praia da Pituba, Salvador-Ba. Figura 26 - Quebramento de uma Onda - Teoria de Stokes
Figura 27 - Quebramento de uma O nda - Teoria da Onda Solitária Figura 28 - Gráfico para Obtenção do Coeficiente de Empinamento (Ks) Figura 29 - Tipos de Quebramento das Ondas
Figura 30 - Modelo Esquemático das Correntes de Fundo ou “Undertow”
Figura 31 - Exemplo de Correntes Longitudinais ou “Longshore Currents” na praia de Jaguaribe, Salvador-Ba.
Figura 32 - Formação de Corrente de Retorno ou “Rip Currents” na Praia de Jaguaribe, Salvador-Ba.
Figura 33 - Modelo Esquemático de Corrente de Retorno Induzida por um Afloramento Rochoso
Figura 34 – Modelo Esquemático da Formação de Correntes de Retorno por Sistemas Circulatórios
Figura 35 – Modelo Esquemático Simplificado da Dinâmica Sedimentar na Zona de Surfe Figura 36 - Vista Aérea de Bancos e Canais Longitudinais
Figura 37 – Perfil de Equilíbrio de Bruun
Figura 38 – Modelo Esquemático dos Perfis de Verão, Outono, Inverno e Primavera Figuras 39a e 39b – Os Estágios Morfodinâmicos de Praias (Wright & Short 1984) Figura 40 – Vista Aérea de Praia Dissipativa
Figura 41 – Exemplo de Praia Intermediária Figura 42 – Exemplo de Praia Refletiva Tabela II – Tipo de Acesso às Praias
Tabela III - Distribuição Anual do Número de Acidentes Registrados entre 1994 e 2000 Tabela IV - Método de Ajustamento à Parábola pelas Médias ou Somas dos Registros de
Acidentes de Outubro de 1998
Tabela V - Método de Ajustamento à Parábola pelas Médias ou Somas dos Registros de Acidentes de Novembro de 1998
Tabela VI – Distribuição Mensal dos Acidentes Registrados entre 1994 e 2000, suas Participações Relativas e Médias Sazonais
Figura 43 - Médias Mensais de Acidentes no Período 1994-2000
Tabela VII - Médias Percentuais de Acidentes nas Praias Patrulhadas pela SALVAMAR no Período 1997-2000
Tabela VIII - Freqüência Média Mensal das Principais Direções de Ventos Formadores de Ondas
Tabela IX - Análise Granulométrica da Zona de Espraiamento das Praias Estudadas Figura 44 - Diagrama de Refração das Ondas Incidentes de Leste - N90º
Figura 45 - Diagrama de Refração das Ondas Incidentes de Sudeste - N135º Figura 46 - Diagrama de Refração das Ondas Incidentes de Nordeste - N45º Figura 47 - Diagrama de Refração das Ondas Incidentes de Sul-Sudeste - N157º Figura 48 - Praia do Farol da Barra, Salvador-Ba.
Figura 49 - Praia do Salvador Praia Hotel, Salvador-Ba. Figura 50 - Praia da Paquera, Salvador-Ba.
Figura 51 - Praia de Ondina, Salvador-Ba.
Figura 52 - Praia da Bacia das Moças, Salvador-Ba. Figura 53 - Praia do Rio Vermelho, Salvador-Ba. Figura 54 - Praia da Paciência, Salvador-Ba. Figura 55 - Praia de Sant’ana, Salvador-Ba. Figura 56 - Praia do Buracão, Salvador-Ba. Figura 57 - Praia de Amaralina, Salvador-Ba. Figura 58 - Praia da Pituba, Salvador-Ba.
Figura 59 - Modelo Esquemático do Padrão Hidrodinâmico da Zona de Surfe na Praia da Pituba
Figura 60 - Praia do Jardim dos Namorados, Salvador-Ba. Figura 61- Praia de Armação, Salvador-Ba.
Figura 62 - Praia de Aratubaia, Salvador-Ba.
Figura 63 - Modelo Esquemático do Padrão Hidrodinâmico da Zona de Surfe na Praia de Aratubaia
Figura 64 - Praias dos Artistas - Corsário, Salvador-Ba. Figura 65 - Praias de Patamares - 3ª Ponte, Salvador-Ba. Figura 66 - Praia da Mordomia, Salvador-Ba.
Figura 67 - Praia de Jaguaribe, Salvador-Ba. Figura 68 - Praia de Piatã, Salvador-Ba.
Figura 69 - Praias de Placafor - Sereia de Itapuã, Salvador-Ba.
Figura 70 - Modelo Esquemático do Padrão Hidrodinâmico da Zona de Surfe na Praia de Placafor
Figura 72 - Praia da Rua E, Salvador-Ba. Figura 73 - Praia da Rua K, Salvador-Ba.
Figura 74 - Praia do Farol de Itapuã, Salvador-Ba. Figura 75 - Praia do Porto de Leocádio, Salvador-Ba. Figura 76 - Praia da Pedra do Sal, Salvador-Ba.
Figura 77 - Modelo Esquemático de Parte do Padrão Hidrodinâmico da Zona de Surfe na Praia da Pedra do Sal, Salvador-Ba.
Figura 78 - Praia da Caveira, Salvador-Ba. Figura 79 - Praia do Catussaba, Salvador-Ba. Figura 80 - Praia do Flamengo, Salvador-Ba.
Figura 81 - Modelo Esquemático de Corrente de Retorno na Praia do Flamengo Figura 82 - Praias de Stella Maris - Aleluia, Salvador-Ba.
Tabela X - Distribuição Relativa dos Estágios Morfodinâmicos Praiais na Área Estudada Tabela XI - Relações entre a Granulometria da Zona de Espraiamento e os Estágios
Morfodinâmicos das Praias Estudadas
Tabela XII - Relações entre a Declividade Média da Zona de Surfe e os Estágios Morfodinâmicos Praiais (Wright & Short 1984)
Tabela XIII - Relações entre a Declividade da Zona de Espraiamento e os Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas
Tabela XIV - Relações entre a Altura Média de Quebra das Ondas e os Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas
Tabela XV - Experimentos com Flutuadores em Correntes de Retorno nas Praias da Caveira e Flamengo
Figura 83 - Modelo Esquemático de um Resgate Efetuado na Praia de Aleluia, Salvador-Ba.
Tabela XVI - Média Mensal Ponderada da Altura e da Energia das Ondas Incidentes de Alto-Mar
Figura 84 - Média Ponderada Mensal da Energia das Ondas Incidentes de Alto-Mar Tabela XVII - Velocidade Média Mensal e Sazonal dos Ventos Costeiros
Figura 85 - Comparação entre as Médias Mensais de Acidentes, de Velocidade dos Ventos Costeiros e da Energia das Ondas Incidentes de Alto-Mar
Figura 86 - Modelo Esquemático de Fator de Risco Induzido pela Preamar na Praia de Jaguaribe, Salvador-Ba.
Figura 87 - Comparação entre a Insolação Média Mensal e a Ocorrência de Acidentes
Tabela XIX - Altura Média das Ondas (extraídas dos diagramas de refração) em cada Setor da Linha de Costa
Figura 88 – Comparação entre a Altura Média das Ondas (extraídas dos diagramas de refração) em cada Setor da Linha de Costa e a Ocorrências de Acidentes Tabela XX - Altura Média de Quebra das Ondas (visualmente estimadas) em cada Setor
da Linha de Costa
Figura 89 – Comparação entre a Altura de Quebra das Ondas (visualmente estimadas) em cada Setor da Linha de Costa e a Ocorrências de Acidentes
Tabela XXI – Condições de Balneabilidade das Praias Monitoradas pelo Centro de Recursos Ambientais (CRA)
Figura 90 - Comparação entre as Condições de Balneabilidade das Praias e a Ocorrência de Acidentes
Tabela XXII - Condições de Acesso às Praias Estudadas
Figura 91 - Comparação entre as Condições de Acesso às Praias e a Ocorrência de Acidentes
Tabela XXIII - Relações entre os Estágios Morfodinâmicos das Praias Estudadas e a Ocorrência de Acidentes
Figura 92 - Comparação entre a Ocorrência dos Diversos Estágios Morfodinâmicos Praiais e a Ocorrência de Acidentes
Figura 93 – Percentual Médio de Acidentes nos Quatro Setores da Linha de Costa Atlântica de Salvador
Tabela XXIV - Principais Fatores de Risco, suas Intensidades e Elementos que Dificultam as Operações de Resgate nas Praias Estudadas
Tabela XXV - Grau de Risco Potencial (GRPo) de uma Praia
Tabela XXVI - Grau de Risco Potencial (GRPo) das Praias Estudadas
Figura 94 - Distribuição ao Longo da Linha de Costa do Grau de Risco Potencial (GRPo) das Praias Estudadas
Figura 95 - Comparação entre o Grau de Risco Potencial (GRPo) das Praias Estudadas e a Ocorrência de Acidentes
ÍNDICE DOS ANEXOS
• Anexo I – Diagrama de Refração das Ondas de Leste - N90º - com as Correntes de Retorno Associadas e o Grau de Risco Potencial de cada Praia
• Anexo II - Diagrama de Refração das Ondas de Sudeste - N135º - com as Correntes de Retorno Associadas e o Grau de Risco Potencial de cada Praia
• Anexo III - Diagrama de Refração das Ondas de Nordeste - N45º - com as Correntes de Retorno Associadas e o Grau de Risco Potencial de cada Praia
• Anexo IV - Diagrama de Refração das Ondas de Sul-Sudeste - N157º - com as
I - INTRODUÇÃO
A cidade de Salvador ocupa uma península banhada a leste pelo Oceano Atlântico e a oeste pelas águas da Baía de Todos os Santos. Possui cerca de 47 km lineares de costa dotada de dezenas de belas praias que durante a maior parte do ano apresentam águas transparentes e tépidas, representando a principal opção de lazer para a sua população de 2,5 milhões de habitantes. O clima tropical, com temperaturas médias mensais em torno de 25,7º C e cerca de 200 horas de sol por mês (INMET), estimula a ida de milhares de banhistas para as praias, quando então é registrado um elevado número de pré-afogamentos e afogamentos* dentro da zona de surfe**, sobretudo na costa atlântica (Fig. 1), que é o alvo desta Dissertação de Mestrado.
* O pré -afogamento é a ocorrência que não evoluiu para o óbito, ou seja: para o afogamento. Doravante ambos, pré-afogamento e afogamento, serão designados apenas por acidentes.
** A expressão zona de surfe designa a faixa da zona costeira compreendida entre o ponto de arrebentação das ondas, do lado do oceano, e o início da zona de espraiamento, na face da praia (Figs. 2 e 3).
A costa atlântica de Salvador tem início no Farol da Barra e es -tende-se no sentido leste-nordeste, até a divisa com o Município de Lauro de Freitas, medindo cerca de 26,7 km lineares. Destes, 17,9 km, aproxi-madamente, são constituídos por cerca de 30 praias arenosas, em-quanto que o restante é formado por trechos rochosos, sem sedimentos, por promontórios e tam -bém por trechos que apresentam muitos afloramentos rochosos na face da praia praticamente impedindo a sua utilização para o banho. As praias são dominadas por ondas e submetidas a um regime de micromaré (segundo a classificação de Davis & Hayes 1984), com a amplitude média em torno de 1,7 m (Lessa et al, 2001).
Vários autores, em estudos anteriores (Zenkovich 1967; Allen 1970; Wright & Short 1984), identificaram o potencial de risco que as correntes geradas pelas ondas, dentro da
Salvador
Área estu dada 38º30’ 13º00’ Baía de todos os Santos Oce ano Atlâ ntic o 0 7Km Farol da Barrazona de surfe, representam para os banhistas. Em trabalho mais recente, Short & Hogan (1994) estabeleceram várias relações entre estas correntes, os estágios morfodinâmicos praiais e os acidentes envolvendo banhistas. Neste sentido, tornam-se nec essárias a identificação e a compreensão dos mecanismos gerais dos diversos agentes hidrodinâmicos que atuam dentro da zona de surfe, nos diferentes estágios morfodinâmicos praiais que ocorrem na costa atlântica de Salvador, para que seja feita uma análise correta da situação que envolve a segurança das praias, para o banho.
Adicionalmente, outros autores analisaram as transformações que as ondas e as correntes podem sofrer pela ação dos ventos costeiros (Masselink & Pattiaratchi 1998), pela ação das brisas marinhas (Masselink & Pattiaratchi 1998) e pelos efeitos causados pela dinâmica das marés (Short & Hogan 1994). Por sua vez, a fisiografia da linha de costa, a geomorfologia e o padrão de dispersão sedimentar, dentro do ambiente praial, interagem com os elementos hidrodinâmicos, modificando a sua ação inicial. Outros fatores, como a dimensão das praias, as condições de acesso e de balneabilidade, entre outros, são responsáveis pela freqüência dos banhistas e consequentemente influenciam nos índices de acidentes. Todos estes fatores serão aqui considerados, com o objetivo de atingir-se a maior abrangência possível a respeito da segurança das praias para o banho.
Figura 2 - A zona de surfe tem inicio no ponto de arrebentação, do lado do oceano, indo até o início da zona de espraiamento, na face da praia (http://www. coastal.udel.edu).
Figura 3 - A zona de surfe em perfil (Komar 1998)
II - HISTÓRICO
Em 1973 foi criado o serviço de salva-vidas de Salvador, que esteve então a cargo do Corpo de Bombeiros do Estado da Bahia. Em 1979 foi criada a Coordenadoria de Salvamentos Marítimos da Prefeitura de Salvador – SALVAMAR, que passou a patrulhar toda a costa atlântica, substituindo o Corpo de Bombeiros nesta área, cuja ação ficou restrita às praias internas da Baía de Todos os Santos. A partir de 1998, o Corpo de Bombeiros voltou a patrulhar um pequeno trecho da costa atlântica, de aproximadamente 6 km, compreendido entre o Farol da Barra e a Pituba.
A SALVAMAR dispõe hoje de cerca de 70 salva-vidas e os dois órgãos juntos, montam em média, na costa atlântica, 23 postos (Figs. 4 e 5) entre os meses de novembro e março e 18 postos no restante do ano. Excluindo cerca de 1.000 m de praias, que, devido aos altos índices de poluição orgânica, não apresentam condições de balneabilidade, verifica-se então uma distribuição média, entre novembro e março, de 1 posto a cada 813 m e no restante do ano, 1 posto a cada 1.038 m. Apesar de ser insuficiente, a ação destes homens, algumas vezes auxiliados por outros banhistas e também por barraqueiros, resulta num índice de óbitos de apenas 1%.
No âmbito nacional, nunca antes foi realizado um estudo sistemático que procurasse relacionar os diversos fatores que estão envolvidos com os acidentes que ocorrem na zona de surfe, nem tão pouco as suas localizações, dentro das praias. Visando preencher esta lacuna, esta dissertação de mestrado foi elaborada, e poderá vir a se constituir em um efetivo instrumento de utilidade pública, além do que, algumas das conclusões de caráter técnico aqui alcançadas, poderem vir a contribuir também para o
melhor entendimento de determinados processos, e suas conseqüências, que se desenvolvem dentro da zona de surfe da área estudada.
Figura 4 - Posto salva -vidas montado pela SALVAMAR na praia de Patamares.
Figura 5 - Salva-vidas da SALVAMAR, de camisas amarelas e do Corpo de Bombeiros, de camisas vermelhas, durante uma preleção.
III - GEOLOGIA
A geologia da penín-sula de Salvador é consti-tuída, na sua maior parte, por terrenos granulíticos de idade arqueana a protero-zóica inferior, de composição essencialmente quartzo-fel-dspática, que formam o Alto de Salvador, unidade perten-cente ao Complexo Jequié (Lima et al. 1981). A oeste, sob contato estrutural, locali-zam -se os arenitos e folhelhos, de origem flúviolacus -tre e idade cretácica, que pertencem à Bacia do Recôncavo (Fig. 6).
Sobre as rochas granulíticas, e principalmente na parte centro-oeste da península, afloram sedimentos areno-argilosos, de origem essencialmente fluvial e idade terciária, que compõem a Formação Barreiras.
Nas praias da costa atlântica, que constituem a área estudada, encontram-se depositados sedimentos essencialmente arenosos, inconsolidados, de idade quaternária (Fig. 6), constituídos de areias quartzosas, com granulometria variando de grossa a fina e predominantemente média, sendo que em alguns trechos, quantidades menores de feldspatos, minerais máficos e fragmentos de conchas encontram -se presentes (Bittencourt 1975). É muito comum, sobretudo nesta parte da costa, aflorar nas praias, as rochas do embasamento precambriano, formando promontórios (Fig. 7), ou de forma dispersa, ao longo da face da praia (Fig. 8). Sobre estes afloramentos, muitas vezes encontram-se depositadas, camadas submétricas de arenitos, conglomerados (Fig. 9) e construções coralinas, de idade quaternária. Na parte norte da área estudada, ainda dentro das praias, é relativamente comum ocorrerem bancos de arenito, que geralmente permanecem submersos durante a preamar (Fig. 10). As praias internas à Baía de Todos os Santos são constituídas por sedimentos mais finos, de composição areno-siltosa.
Oce ano Atlâ ntic o 38º30’ 13º00’ 0 7Km Baía de Todos os Santos
Quaternário Terciário Cretáceo Precambriano
Figura 6 - Mapa geológico simplificado da península de Salvador e áreas cincunvizinhas
Figura 7 - Promontório do Morro do Cristo, que limita a praia do Farol da Barra a leste (Anexo I)
Figura 8 - Afloramentos de rochas precambrianas dispersos ao longo da face da praia do Buracão (Anexo I)
Figura 9 - Afloramento de conglomerados e bancos de arenito sobrepostos a rochas precambrianas aflorando na zona de surfe da pequena praia situada logo abaixo do Clube Espanhol (Anexo I)
Figura 10 - Bancos de arenito aflorando logo abaixo da linha da baixa-mar na praia de Stella Maris (Anexo I)
IV - FISIOGRAFIA
Fisiograficamente, a costa atlântica de Salvador apresenta quatro segmentos distintos, aqui chamados de setores, que se caracterizam por apresentarem diferentes direções de linha de costa, além de possuírem diferentes quantidades de afloramentos de rochas precambrianas, ao longo das praias e das zonas de surfe. Estes dois fatores, além de alterarem a paisagem, que por sí só já justificaria a divisão aqui proposta, interferem bastante no padrão hidrodinâmico da zona de surfe, interferindo assim, também, na segurança das praias para o banho, como será demonstrado no decorrer desta dissertação.
As falhas da Barra e de Itapuã, de idade mesozóica (Wanderley & Graddi 1995), são responsáveis por promover esta modificação na direção da linha de costa, truncando a sua direção original, sudoeste-nordeste, e gerando segmentos com direções aproximadamente leste-oeste (Fig. 11 e Anexo I), onde afloram predominantemente o embasamento precambriano, o que resulta em trechos rochosos, destituídos de sedimentos, ou na formação de praias curtas e embaiadas, do tipo de enseada, que são limitadas em suas extremidades pelas rochas precambrianas. Outro efeito decorrente desta tectônica é a geração, nestes segmentos de direção leste-oeste, de áreas abrigadas contra a ação das ondas de leste e de nordeste, que compõem, junto com
outras direções de ondas incidentes, o clima de ondas da costa atlântica, como será descrito em capítulo posterior.
O Setor 1 apresenta direção geral leste-oeste, mede cerca de 7,3 km de extensão, e está compreendido entre o Farol da Barra, a oeste, e a ponta de Itapuãzinho, a leste, esta localizada no bairro de Amaralina (Fig. 12). Corresponde ao próprio plano da Falha da Barra e por isto apresenta uma costa rochosa (Fig. 13), com poucas praias, muitas do tipo enseada, geralmente separadas entre sí por promontórios constituídos de rochas precambrianas cristalinas, que, em alguns locais, sustentam falésias de até 15 m de altura, como no trecho compreendido entre o Morro do Cristo e o início da praia de Ondina, abaixo do Clube Espanhol, e também entre a praia da Paciência e a praia de Sant'ana (Anexo I). É muito comum que estas rochas aflorem também nas praias, tanto nas áreas emersas quanto nas submersas.
Figura 11 - Mapa geológico simplificado da área em torno à faixa estudada, mostrando as falhas da Barra e de Itapuã e os quatro setores da linha de costa atlântica de Salvador
Setor 1 - Farol da Barra/Ponta de Itapuãzinho; Setor 2 - Itapuãzinho/Praia de Piatã; Setor 3 – Praia de Placafor/ Praia do Flamengo; Setor 4 – Praia do Flamengo/Lauro de Freitas.
Oc
ea
no
At
lân
tic
o
38º30’
13º00’
0
7Km
Baía
de Todos os
Santos
Setor 1 Setor 2 Setor 3 Setor 4 Falha de Itapuã Falha da BarraFigura 12 – Mosaico de ortofotos -aéreas mostrando o Setor 1. Trecho bastante rochoso da costa atlântica de Salvador, que apresenta direção geral E-W e freqüentes afloramentos de rochas precambrianas cristalinas.
Está compreendido entre o Farol da Barra e a ponta de Itapuãzinho.
Figura 13 - Costa rochosa aflorando no Setor 1, próximo à praia do Clube Espanhol (Anexo I)
O Setor 2 apresenta direção geral sudoeste-nordeste, mede cerca de 11 km de extensão e está compreendido entre a Ponta de Itapuãzinho e a extremidade norte da praia de Piatã (Fig. 14). Tem por principal característica a existência de praias relativamente longas e retilíneas, algumas com cerca de 4,8 km de comprimento (praias dos Artistas-Piatã, Anexo I). Os afloramentos de rochas precambrianas são relativamente escassos e não apresenta falésias, porém é relativamente com um, sobretudo na parte nordeste deste setor, a ocorrência de bancos de arenito, quase sempre submersos.
Farol da Barra
Itapuâzinho
Precambriano
0 500 m
Figura 14 – Praias relativamente longas e retilíneas, com uma menor ocorrência de afloramentos de rochas precambrianas, caracterizam o Setor 2.
Os limites do Setor 3 estão estabelecidos em função da influência que a Falha de Itapuã exerce sobre a fisiografia, com a freqüente exposição de rochas precambrianas, que muito limitam o comprimento das praias, favorecendo o desenvolvimento de praias de enseada. Circunda a ponta de Itapuã e por isto apresenta três segmentos com direções distintas, dois destes estão inseridos na enseada de Itapuã e apresentam direções WSW -ENE e NW -SE, respectivamente. O terceiro segmento está fora desta enseada, mais diretamente exposto ao Oceano Atlântico, e apresenta direção geral SW-NE (Fig. 15). O setor como um todo tem início na extremidade norte da praia de Piatã, prolongando-se até a Praia do Flamengo, totalizando cerca de 6,2 Km de extensão.
P. de Piatã
Itapuâzinho
Precambriano
N
Figura 15 – O Setor 3 apresenta freqüentes afloramentos de rochas precambrianas cristalinas, o que resulta em um grande número de praias, muitas das quais curtas e embaiadas, do tipo de enseada.
O Setor 4 tem início logo após a praia do Flamengo e se estende na direção SW - NE até a divisa com o Município de Lauro de Freitas, totalizando cerca de 2,2 Km. É de todos o mais retilíneo, constituído na verdade por uma única praia, apesar de possuir diferentes denominações popula-res. Está mais afastado da zona de influ-ência da Falha de Itapuã e, provavelmente por isto, praticamente não exibe afloramen-tos do precambriano cristalino. É contudo freqüente a ocorrência de bancos de areni-tos emersos e submersos, aflorando para-lelamente à face da praia (Fig. 16).
Praia. de Piatã Flamengo Itapuã Precambriano N 0 200 m
Figura 16 – Setor 4, formado por uma única praia, aproximadamente retilínea, com freqüentes afloramentos de bancos de arenitos e inexistência do
Precambriano cristalino. Bancos de arenito Divisa Salvador/Lauro de Freitas N 0 120m Flamengo
V - SISTEMA DE CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA
A costa de Salvador está situada dentro do campo de ventos alísios do Atlântico Sul, com direções predominantes de leste, sudeste e nordeste, que está relacionado à célula de alta pressão que ocorre entre a América do Sul e a África (Bigarella 1972 apud Bittencourt et al 2000). Outro importante elemento da circulação atmosférica desta região é o avanço periódico das frentes-frias polares, que ocorre predominantemente nos meses do outono e do inverno, causando fortes ventos com direção sul-sudeste. Estes ventos, esporadicamente, podem ser parcialmente bloqueados durante eventos de El Niño (Martin et al. 1998).
A distribuição média dos ventos ao longo do ano, sobre o oceano, em frente à costa de Salvador, é apresentada na Tabela I.
Direção Predominante dos Ventos Freqüência Média Anual
N 90º 42 %
N 135º 30 %
N 45º 16 %
N 180º 6 %
Tabela I - Freqüência anual média das principais direções de ventos formadores de ondas que incidem sobre a costa atlântica de Salvador (DHN 1993).
VI – VENTOS
A importância dos ventos, ao se estudar a segurança das praias, para o banho, reside no fato de serem estes os elementos que inicialmente geram, em alto-mar, as ondas que irão se propagar em todas as direções, incidindo e quebrando nas zonas costeiras, quando então geram correntes e outros fatores de risco para o banho, dentro da zona de surfe. Ao atingirem a superfície dos oceanos causam principalmente turbulência, transferindo parte de sua energia para a água, que se propaga então sob a forma de ondas. A geração de ondas depende fundamentalmente da velocidade e da duração dos ventos e da área sobre a qual estes incidem, área esta que é conhecida como pista (Komar 1998).
Além de elementos geradores de ondas, podem ser também modificadores destas, quando, ao incidirem diretamente sobre a zona costeira, modificam tanto as ondas inicialmente geradas em alto-mar quanto as correntes geradas por estas ondas, dentro da zona de surfe. Hubertz (1986) registrou uma triplificação na velocidade das correntes geradas pelas ondas, devida à ação dos ventos costeiros. Davis & Fox (1972) demonstram que os ventos costeiros podem aumentar ou diminuir a altura de quebra das ondas e consequentemente a velocidade das correntes, dentro da zona de surfe. Masselink & Pattiarachi (1998), estudando os efeitos causados pelas brisas marinhas na dinâmica costeira, mediram aumentos significativos na altura das ondas e na velocidade das correntes longitudinais. As brisas marinhas, originadas na parte da tarde dos dias quentes, podem também produzir fortes efeitos no padrão das ondas, com conseqüências para o desenvolvimento morfodinâmico das praias (Masselink & Pattiarachi 1998). Estas brisas são geradas pelas diferenças de temperatura entre o continente e o oceano, que criam gradientes de pressão próximos à costa (Inman & Filloux 1960). A intensidade destas brisas é proporcional às diferenças de temperatura (Hsu 1988, apud Masselink & Pattiaratchi 1998), e são mais fortes durante a parte da tarde dos dias quentes das regiões tropicais e semitropicais (Masselink & Pattiaratchi 1998). A combinação, na parte da tarde, entre brisas marinhas e marés de enchente de sizígia, pode produzir ciclos quinzenais de alta energia (Inman & Filloux 1960). A ocorrência de brisas marinhas pode também alterar uma série de parâmetros oceanográficos da zona de surfe, como a altura, o período, a direção e o tipo das ondas, além da velocidade e da direção das correntes, bem como a largura da zona de arrebentação, e por conseqüência, toda a morfodinâmica praial, podendo inclusive modificar o estágio morfodinâmico da praia, assemelhando-se às vezes aos efeitos causados por uma tempestade de nível médio (Masselink & Pattiaratchi 1998). Estas brisas marinhas são bastante comuns em Salvador, sendo popularmente conhecidas com o nome de "viração" e são fortes e freqüentes a partir da metade da tarde dos dias quentes de verão.
VII - ONDAS
VII.1 - Origem
As ondas, como já anteriormente citado, resultam da ação dos ventos sobre a superfície do mar. Estes, ao induzirem uma pressão de cima para baixo, provocam um movimento de baixo para cima, efeito conhecido como empuxo. Em seguida, a força da gravidade, atuando de cima para baixo, age no sentido de restaurar a posição original e a
onda então é propagada pela superfície da água, transportando a energia adquirida dos ventos (Sica 1999) (Fig. 17).
A zona de origem das ondas pode estar muito longe da costa ou próxima a ela. A altura e o período das ondas dependem da velocidade e da duração dos ventos, bem como da distância percorrida pelos mesmos (Komar 1998). Deste modo, as ondas dependem inicialmente das modificações atmosféricas, mais notadamente das variações barométricas (Davis & Fox 1972).
VII.2 - Dinâmica
Em alto-mar, nas águas profundas, onde a profundidade (h) é maior que a metade do comprimento de onda (L0), o movimento das partículas segue a orientação de órbitas circulares, com um eixo horizontal, órbitas estas que vão diminuindo em tamanho para o fundo. Estas partículas vão e voltam para o mesmo ponto, não havendo, até então, deslocamento de massa (Komar 1998). Ao penetrar em águas progressivamente mais rasas, o movimento orbital começa a interagir com o fundo e a forma até então circular do movimento é deformada, assumindo uma geometria elíptica. A profundidade (h) a partir da qual isto se inicia é cerca de 50% do comprimento da onda (L) e marca o início das águas intermediárias (Trenhaile 1997) (Fig. 18).
Figura 17 - Mecanismo de formação das ondas de gravidade. Inicialmente pela ação dos ventos, em seguida pelo empuxo e por fim pela força
Figura 18 - Elementos geométricos das ondas (Komar 1998)
VII.3 – Transformações
A partir das águas intermediárias - quando a profundidade eqüivale à metade do comprimento da onda - até o ponto de arrebentação, as ondas, como conseqüência da interação com o fundo, sofrem uma série de transformações progressivas na sua direção, comprimento, altura, e forma. É a partir desta profundidade que têm inicio os fenômenos da refração, do empinamento e da interferência. A difração é um outro fenômeno que pode ou não ocorrer antes ou depois da quebra, a partir da qual pode existir também a reflexão.
VII.3.1 - Refração
A refração das ondas ocorre logo que estas começam a interagir com o fundo (h =
L/2) e quando as isóbatas relativas a este fundo apresentam direções diferentes das
cristas das ondas, ou seja: é o mesmo efeito físico que acontece com um feixe de luz, ou de qualquer outro tipo de onda, quando o seu meio de propagação é alterado. Nestas condições, a parte da crista da onda que passa sobre a zona mais profunda apresenta uma velocidade horizontal (C) maior, em função de uma menor fricção com o fundo, o que provoca a rotação desta parte da crista em torno da zona mais rasa (Komar 1998), modificando progressiva e substancialmente a trajetória originada em alto-mar e fazendo com que a crista se ajuste geometricamente à batimetria (Bascom 1953). A refração das ondas marinhas é matematicamente demonstrada pela Lei de Snell-Descartes (Trenhaile 1997):
onde α0 é o ângulo formado entre a frente-de-onda incidente em alto-mar e uma
determinada isóbata e αr é o ângulo formado entre a frente-de-onda refratada e a mesma
isóbata. C0 é a velocidade horizontal da onda incidente em alto-mar e Cr é a velocidade
horizontal da onda refratada.
Esta expressão mostra o decréscimo que ocorre com a velocidade horizontal e com o ângulo formado entre as ondas e as isóbatas, quando estas começam a interagir, modificando a trajetória das ondas iniciada em alto-mar (Figs. 19 e 20).
Figura 19 – A partir das águas intermediárias, e quando a direção das cristas não coincide com a das isóbatas, as ondas sofrem refração, que modifica sua trajetória original.
(a batimetria aqui é paralela à linha de costa - adaptado de Komar 1998).
Figura 20 – Exatamente a mesma situação observada em campo, na figura 20, foi esboçada aqui por Ippen (1966).
Esta parte da onda já está quebrando. A fricção c/ o fundo reduz a velocidade horizontal C1 e o comprimento L1. A refração desloca a trajetória original da crista,diminuindo progressivamente o ângulo entre esta e a linha de costa.
L1
Esta parte da crista ainda não está quebrando. C2 e L2 são maiores. Maior também é o ângulo entre esta parte da crista e a linha de costa.
A refração, além de modificar a direção de propagação das ondas, pode também reduzir as suas alturas, ao promover o transporte da mesma quantidade de energia por uma extensão linear maior, ao longo da crista (Komar 1998 - Fig. 21)
Figura 21 - A conservação do fluxo de energia das ondas (E) entre dois raios-de-onda que vão se distanciando (S), por efeito da refração, diminui a densidade de energia e a altura da onda (H) (Komar 1998).
Quando a batimetria é ondulada, a refração pode provocar a convergência das ondas de encontro às feições que representam relevos submarinos positivos em relação à sua vizinhança, como promontórios, tômbolos, bancos de areia, etc, concentrando a energia e provocando uma sobreelevação na altura de quebra das ondas, ou pode provocar o oposto, ou seja: uma divergência das ondas, que acontece quando estas passam sobre feições que representam um relevo negativo em relação à sua vizinhança, como enseadas, canais, depressões, etc, resultando numa dispersão de energia com a conseqüente redução na altura das ondas. Nos pontos aonde venha a ocorrer convergência, a energia liberada pelo quebramento das ondas será concentrada, gerando correntes longitudinais e de retorno mais fortes, enquanto que nas zonas de divergência serão criadas áreas calmas, quase sem ondas e/ou correntes (Figs. 22 e 23). Para Munk
& Traylor (1947), a refração é o principal mecanismo de controle da altura de quebra das ondas sobre uma praia.
Figura 22 - Convergência e divergência dos raios -de-onda produzidas pela refração, ao passarem por sobre promontórios e enseadas (adaptado de Bascom 1953).
Figura 23 – Afloramen -tos rochosos situados na zona de surfe das praias de Piatã e Placafor (Salvador-Ba., agosto de 1998 - Anexo I), que provocam a refração e a convergên -cia dos raios -de-onda para estes pontos.
Como as ondas incidentes de alto-mar representam a principal entrada de energia para o ambiente praial (Wright & Short 1984) e como estas sofrem alterações relativas às suas alturas e direções, causadas pela refração, alterando assim a morfodinâmica das praias (Goldsmith 1976), torna-se necessário traçar diagramas de refração de ondas a fim de obter as novas direções e alturas. Trata-se de uma ferramenta gráfica que mostra os pontos de convergência e de divergência dos raios-de-onda ao longo da linha de costa, além das suas alturas, auxiliando na localização das correntes longitudinais e de retorno.
Refração Promontório Praia abrigada Praia abrigada
VII.3.2 - Empinamento ou Shoaling
Ao atingir as águas rasas, onde a profundidade é inferior à vigésima parte do comprimento das ondas, estas começam a empinar e a sofrer também uma série de transformações, conhecidas como empinamento de fundo ou "shoaling transformations", que reduzem o comprimento da onda (L) e a velocidade horizontal (C), aumentando a altura da onda (H) e onde só o período (T) permanece constante, culminando com o quebramento da onda (Trenhaile 1997). Matematicamente, estas transformações podem ser representadas da seguinte forma: Em águas rasas, a velocidade horizontal (C) depende da profundidade (h):
C = (gh)1/2 (Komar 1998)
Como (h) decresce progressivamente, então (C) também decresce. A redução da velocidade horizontal (C) retarda então o avanço da onda, reduzindo a distancia (L) entre esta e a onda que vem atrás. A fim de conservar constante o fluxo de energia (P) que traz das águas profundas para as rasas, a densidade de energia (E) da onda aumenta, compensando a desaceleração do movimento horizontal (C) (Komar 1998).
P = ECg
Como a densidade de energia (E) é relacionada ao quadrado da altura da onda (H2):
E = ( pgH2 ) / 8 (Munk & Traylor 1947),
onde p é a densidade da água, então a altura da onda (H) aumenta nas águas rasas (Trenhaile 1997; Komar 1998). Caso este aumento venha a superar a redução que pode ser causada pela refração, então a altura de quebra da onda será maior que a altura da onda incidente de alto-mar, quando isto ocorre, as velocidades das correntes longitudinais e de retorno são ampliadas. A dimensão do empinamento depende fundamentalmente da declividade do fundo e, de acordo com Komar (1998), da permeabilidade dos sedimentos.
VII.3.3 - Interferência
Quando duas ou mais séries de ondas, de diferentes direções, incidem simultaneamente sobre uma mesma área, a resultante pode ser uma onda de altura maior ou menor do que a das ondas iniciais. Quando as ondas das diferentes séries têm o mesmo período, as cristas e cavas coincidem, ocorrendo então uma interferência construtiva, e a resultante é uma onda de maior altura (Fig. 24-a). O contrário, ou seja: quando as ondas têm períodos diferentes, a crista de uma coincide total ou parcialmente com a cava da outra, ocorrendo então uma interferência destrutiva, e a resultante é uma onda de menor altura (Enc. Britânica 1994) (Fig. 24-b).
Figura 24 - a) ondas incidentes de diferentes direções, com diferentes alturas e iguais períodos (linhas vermelhas tracejadas), geram uma interferência construtiva, na qual a onda resultante (azul), apresenta uma
altura superior à das ondas originais; b) ondas incidentes de diferentes direções, com diferentes alturas e períodos, geram uma interferência destrutiva, na qual a onda resultante (azul), apresenta uma altura
intermediária às das ondas originais (Enc. Britânica 1994).
Na costa atlântica de Salvador, freqüentemente há interferência de duas ou até de mais direções de ondas, provocada pela pluralidade de direções de ventos que podem ocorrer simultâneamente na área, e também pelos efeitos da refração, que gera convergência ou divergência dos raios -de-onda contra feições avançadas da linha de costa, no caso os promontórios, por exemplo, e contra feições mais profundas, podendo gerar interferência construtiva ou destrutiva, com conseqüências para a segurança da praia, para o banho.
VII.3.4 - Difração
Este fenômeno ocorre quando há algum tipo de obstáculo físico à propagação das ondas, fazendo com que haja uma transferência lateral de energia, ao longo da crista (Komar 1998). Este obstáculo pode ser representado por um afloramento rochoso emerso, uma pequena ilha, um quebra-mar, etc. É comum a ocorrência de afloramentos rochosos emersos ou semi-submersos em muitas das praias da costa atlântica de Salvador, sobretudo nas praias da Pituba e de Placafor (Anexo I), onde a difração é então verificada clareza (Fig. 25).
VII.3.5 - Reflexão
É provocada pelo choque das ondas contra alguma superfície demasiadamente inclinada, como escarpas, falésias, faces de praias muito inclinadas, bancos emersos, quebra-mares, etc., fazendo com que parte da energia da onda seja refletida de volta (Trenhaile 1997). Na questão da segurança de praia, pode vir a se constituir num fator de risco, pelo fato de transportar o banhista para o fundo.
O novo padrão de ondas, criado a partir das águas intermediárias, e sobretudo dentro da zona de surfe, por efeito de todos os mecanismos de transformação acima descritos, tem conseqüências importantes para a questão da segurança das praias.
VII.3.6 - Quebramento
O mecanismo que provoca o quebramento das ondas ainda não está definitivamente estabelecido (Komar 1998). Existem duas teorias que explicam este momento. Uma delas defende que isto ocorre quando a velocidade horizontal (C) torna-se inferior à velocidade orbital (W), o que causa uma tendência de inversão da geometria
Figura 25 - A difração provoca uma transferência lateral de energia ao longo das cristas das ondas logo após estas passarem pelos afloramentos semi-submersos que ocorrem
na zona de surfe da praia da Pituba (Anexo I) (diagrama feito a partir de ortofotos -aéreas) rocha rocha rocha praia frente-de-onda raio-de-onda difração difração
elíptica, isto é, o diâmetro maior tende a se posicionar na vertical, a onda então se eleva verticalmente e quebra (Teoria de Stokes, Trenhaile 1997) (Fig. 26).
Figura 26 - À esquerda, antes de quebrar, as velocidades horizontal (C) e orbital (W) estão em equilíbrio. À direita, a fricção com o fundo reduz (C), (W) torna-se então relativamente maior, a geometria elíptica se
verticaliza e a onda então quebra (Teoria de Stokes).
De acordo com a outra teoria, conhecida como da “onda solitária“, a resultante horizontal da velocidade orbital (U) da crista, em águas rasas, é maior do que esta mesma resultante (U) na base da onda, fazendo com que a crista se projete para frente, perca sustentação e então quebre (Trenhaile 1997) (Fig. 27).
U crista = g( h + H ) 1/2 é maior que U base = g( h-H ) 1/2 (Komar 1998)
Figura 27 - Em águas rasas, a resultante horizontal da velocidade orbital (U) na crista é maior do que esta mesma resultante na base, o que provoca instabilidade, com a conseqüente quebra da onda (teoria da onda
solitária)
Ambas as teorias sugerem que o quebramento das ondas ocorre quando é atingido um ponto crítico na relação entre a altura da onda (H) e a profundidade da lâmina d’água no ponto onde a onda quebra (hb). Este valor crítico varia entre 0,6 e 1,2 , com moda em
H C
torno de 0,78 (Munk & Traylor 1947). O ponto de quebramento das ondas também pode ser influenciado pela existência de correntes fluviais, por correntes marinhas geradas próximas à costa (Horikawa 1988, apud Trenhaile 1997), e também pelos ventos costeiros, que, a depender de onde estiverem soprando, podem antecipar ou retardar o instante da quebra (Trenhaile 1997).
Ao quebrarem, no início da zona de surfe, as ondas dissipam a energia que vêm transportando desde o alto-mar, gerando então turbulência e colocando grandes quantidades de sedimento em suspensão para depois se transformarem em correntes que transportam energia e matéria através da zona de surfe, constituindo-se nos principais fatores de risco para os banhistas.
A altura de quebra das ondas depende fundamentalmente da altura da onda incidente em alto-mar e dos efeitos provocados pela refração e pelo empinamento (Dean & Dalrymple 1998). Os efeitos provocados pela fricção com o fundo também agem no sentido de reduzir a altura de quebra e dependem da granulometria do sedimento e das formas de leito (Wright & Short 1984). Sob condições de sedimentos grossos, com freqüentes marcas de corrente, esta redução geralmente situa-se em torno de, apenas, 0,01% a 0,05% e sob condições de sedimentos mais finos e com formas de leito pouco onduladas, a redução é ainda menor (Wright & Short 1984).
A literatura especializada disponibiliza diversas fórmulas matemáticas para calcular a altura de quebra das ondas (Hb) e a energia por estas liberada (E), que podem ser
aplicadas quando a linha de costa é retilínea com isóbatas paralelas (Komar 1998). Dentre estas, podem ser citadas:
Hb = H0 . Kr . Ks (Dean & Dalrymple 1998) E = (ρgHb2 )/8 (Shore Protection Manual 1984),
onde H0 é a altura da onda incidente em alto-mar, Kr é o coeficiente de refração, Ks é o
coeficiente de empinamento, ρ é a densidade da água do mar e g é a aceleração da gravidade.
O coeficiente de empinamento (Ks) mede o quanto a altura de quebra da onda
aumentou em relação à sua altura em alto-mar e pode ser obtido no eixo das ordenadas da figura 28.
Figura 28 - Gráfico para obtenção do coeficiente de empinamento (Ks), que aumenta a altura das ondas incidentes de alto-mar, no domínio das águas rasas ( Komar 1998).
Na figura 28 (hb) é a profundidade na qual a onda quebra e (L0) é o comprimento da
onda incidente em alto-mar e são dados por:
hb = H0 / 0,78 (Munk & Traylor 1947) L0 = g.T
2 / 2π (Komar 1998), onde T é o período das ondas em alto-mar.
Por sua vez, o coeficiente de refração (Kr) é obtido da seguinte relação:
Kr = (cos α0 / cos αr ) 1/2
(Komar 1998),
onde α0 é o ângulo formado entre a frente-de-onda incidente em alto-mar e a isóbata, e αr
é o ângulo formado entre a frente-de-onda refratada e a isóbata, podendo ser obtido a partir da Lei de Snell-Descartes:
sen α0 / C0 = sen αr / Cr (Trenhaile 1997),
onde C0, que corresponde à velocidade horizontal da onda em alto-mar, é obtido da
fórmula:
C0 = gt/2
π
(Komar 1998).Por sua vez, a velocidade da onda refratada (Cr) é obtida da expressão: Cr = (ghb) 1/2 (Komar 1998). 0,5 2 hb / L0 Hb / H0 0,01 1 10 ondas incidentes de alto-mar
águas rasas águas interme- diárias águas profundas 0,001 0,01 0,1 0,1 1 0,05 3
VII.4 - Tipos de Ondas
As ondas diferem quanto à sua forma de quebrar, o que resulta, principalmente, da altura da onda incidente de alto-mar (H0), do seu comprimento (L0) e da declividade do
relevo submarino (Komar 1998) (Fig. 29). Segundo estes critérios, são identificados quatro tipos de ondas: Deslizante, Mergulhante, Frontal e Ascendente (Fig. 29).
Figura 29 – Diferentes tipos de ondas, quanto à sua forma no instante da quebra (Trenhaile 1997).
As do tipo Deslizante quebram de forma suave e progressiva ao longo da zona de surfe, como resultado de fundos pouco inclinados (Komar 1998).
As do tipo Mergulhante são o oposto, isto é, quebram quase que repentinamente, ao se chocarem contra fundos muito inclinados, formando um tubo e projetando toda a crista de uma só vez, lançando quase que a totalidade da massa d'água para frente e dissipando quase que instantaneamente toda a energia (Komar 1998).
As ondas ascendentes não chegam a quebrar propriamente, ascendendo sobre a face da praia, e resultam de fundos com declividade ainda mais elevada.
As ondas frontais são intermediárias entre as Mergulhantes e as Ascendentes (Komar 1998).
Experiências realizadas em tanques de provas, resultaram na determinação de uma medida adimensional que também classifica os diferentes tipos de ondas. Esta medida é conhecida como número de Iribarren, sendo representado pela fórmula:
ξ
0 = S / (H0/L0)1/2 (Komar 1998),onde S é a declividade do relevo submarino na zona de arrebentação e H0 e L0 são a
altura da onda e o seu comprimento em alto-mar, respectivamente. A correspondência deste número com a classificação baseada apenas na forma de quebra, de três tipos de ondas, apresentada acima, é a seguinte:
• Ondas mergulhantes - número de Iribarren situa-se entre 0,5 e 3,3 (Komar 1998).
• Ondas ascendentes - número de Iribarren é maior que 3,3 (Komar 1998).
VIII - CORRENTES DA ZONA DE SURFE
Zenkovich (1967) observou que existem dois grupos diferentes de correntes dentro da zona de surfe. O primeiro grupo é restrito a esta zona e é mais dominante. É gerado pelos ventos e pelas ondas, depende fundamentalmente do padrão destas e da geomorfologia, emersa e submersa. Por sua maior energia e sua localização restrita à zona de surfe, produz efeitos mais marcantes no desenvolvimento morfodinâmico das praias (Zenkovich 1967).
O segundo grupo, mais disperso, é formado por outros elementos, como as marés, as descargas dos rios, as diferenças na densidade da água do mar, diferenças na pressão atmosférica, etc. Não se restringe apenas à zona de surfe, tem uma amplidão espacial maior, possui uma freqüência temporal também maior e pode ser acompanhado por distâncias mais longas, porém tem menor energia (Zenkovich 1967).
Os ventos e as ondas empurram a massa d’água de encontro à face da praia, causando um sobreelevação da água, fenômeno este conhecido como empilhamento ou "wave setup". Esta elevação momentânea do nível do mar gera um gradiente de pressão gravitacional. A água então pode tomar um entre três rumos, ou todos ao mesmo tempo. Uma parte retorna predominantemente pelo fundo, produzindo uma segregação vertical na lâmina d'água, com direção ortogonal, ou oblíqua, à linha de costa e é conhecida como corrente de fundo ou "undertow" ; outra parte flui paralelamente à praia, são as correntes longitudinais ou "longshore currents"; e um terceiro tipo retorna, deslocando toda a coluna d'água, com direção ortogonal ou oblíqua à linha de costa e é conhecido como corrente de retorno ou "rip current" (Komar 1998).
VIII.1 – Correntes de Fundo ou Undertow
As correntes de fundo (Fig. 30) podem ser as principais responsáveis pelo transporte de sedimentos em direção à plataforma, durante uma tempestade, e consequentemente, podem ter fundamental importância no processo de formação dos bancos externas (Aagaard & Greenwood 1994). Como se trata de uma corrente que flui pelo fundo, não se constitui em um fator de grave risco para os banhistas.
Figura 30 - A parte da água que retorna pelo fundo, após as ondas quebrarem sobre a face da praia, é conhecida como corrente de fundo ou "undertow" (Komar 1998)
VIII.2 – Correntes Longitudinais ou Longshore Currents
As correntes longitudinais são o resultado da incidência das ondas, de forma oblíqua, contra a face da praia, gerando um fluxo que tem direção aproximadamente paralela à esta (Fig. 31). Isto pode acontecer também quando as ondas incidem ortogonalmente contra a face da praia, da seguinte maneira: em determinados pontos de uma linha de costa, onde há uma forte convergência dos raios -de-onda, o resultado é o empilhamento da massa d’água nestes pontos (wave setup), criando assim um gradiente de pressão gravitacional, paralelo à linha de costa, pelo o qual a água flui, do local de ondas mais altas para o de ondas mais baixas, formando então as correntes longitudinais.
Corrente de fundo ou “undertow”
Ondas
Fundo
Direção da face da praia
Frentes-de-onda
Corrente longitudinal
Figura 31 - A incidência das ondas de forma oblíqua contra face da praia, gera correntes aproximadamente paralelas à esta, que são denominadas de correntes longitudinais (Praia de
