Análise temporal da variação da linha de costa para os Balneários da Praia do Mar Grosso, São José do Norte – RS a partir do uso de geotecnologias

Autores

Leal, K.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE (FURG)) ; Oliveira, U.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE (FURG)) ; Espinoza, J.M.A. (INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGI)

Resumo

O presente trabalho teve como objetivo analisar e quantificar a variação de linha de costa, por meio de linhas de controle, a fim de estimar se a praia do Mar Grosso – RS está em processo de ascreção ou erosão. A metodologia consistiu na aquisição de imagens orbitais, na mosaicagem, no georreferenciamento, no co-registro dos mosaicos, na vetorização e, por fim, no cálculo da variação da linha de costa através do método do polígono de mudança. As etapas metodológicas foram realizadas junto aos softwares ArcGis 10.2.1® e ERDAS Imagine 2013®. A partir disso, os resultados indicaram que a praia do Mar Grosso entre os anos de 2006 e 2015 (período analisado) obteve um balanço sedimentar positivo, ou seja, mais ganho do que perda de sedimento. O ganho ocorreu tanto no limite superior da praia quanto na linha de preamar. Essa acresção pode estar associada a distintos fatores naturais e antrópicos, os quais necessitam serem melhores avaliados.

Palavras chaves

Geotecnologias; variação da linha de costa; polígono de mudança

Introdução

As zonas costeiras são áreas de reconhecida vulnerabilidade ambiental, quando se levam em consideração a alta dinâmica e os processos que a influenciam diretamente, como, por exemplo, a ação antrópica. Grande parte da população mundial reside em regiões costeiras, de forma que mais de 50% da população vive a menos de 60 km do litoral (Dias et al., 2009). O crescimento da urbanização nessas zonas é uma forçante de efeito reconhecido sobre a dinâmica sedimentar praial, pois altera os processos de erosão e acresção e também interfere na fauna e flora do ecossistema. As praias são os ambientes que mais sofrem mudanças nos seus aspectos morfossedimentares (King, 1972). Quando o substrato é arenoso, a ação de processos costeiros se faz sentir de forma mais acentuada e potencialmente mais crítica, à medida que efeitos erosivos e/ou deposicionais alteram sensivelmente sua configuração e posição (Muehe, 2004). O balanço sedimentar das praias determina as perdas e ganhos da praia, quando o balanço for negativo, ou seja, quando houver mais perda do que ganho de sedimentos, a praia é determinada em estado de erosão, logo, quando o balanço for positivo, está em acresção (Souza et al., 2005). As correntes, as marés, as ondas, a deriva litorânea e os ventos são fatores crucias no desenvolvimento da morfologia das praias. Em praias que sofrem influência de estuários e rios, segundo Marques et al. (2005) pode-se observar “uma massa de água flutuante com densidade inferior a das águas costeiras, chamada de pluma de rio”. Afirmam ainda que a interação da água doce com os processos costeiros e o aporte de materiais sustentam padrões de transporte ou deposição de materiais na costa. Devido a grande dinâmica desses ambientes, o estudo da variação de linha de costa apresenta-se de forma sistêmica e complexa. Este trabalho tem como objetivo corroborar na análise do processo de quantificação da variação das linhas de costa às mudanças ocorridas durante uma série temporal de dados, que visam estimar taxas erosão ou acresção para certos recortes espaciais. Tem-se como justificativa a importância e vulnerabilidade das zonas costeiras, sobretudo frente a crescente urbanização junto à linha de costa e mudanças climáticas vigentes. Segundo Mazzer & Dillenburg (2009) “o mapeamento sistemático da linha de costa representa ferramenta para a geração de informações fundamentais para o planejamento e gerenciamento costeiro”. A área de estudo contempla as partes urbanizadas da praia do Mar Grosso (i.e., com aproximadamente 2,8 km de extensão), situada na Planície Costeira do Rio Grande do Sul (PCRS), nos limites da Barreira Holocênica, chamada de Barreira IV (Tomazelli et al., 2007). A Praia do Mar Grosso se encontra na porção sul da chamada restinga da Lagoa dos Patos, que segundo Tagliani (2011), esse termo é empregado para “designar todo o arcabouço físico constituído pela península que isola o corpo Lagunar da Lagoa dos Patos do Oceano Atlântico”. Encontra-se acerca de 10 km ao norte da desembocadura da Lagoa dos Patos. A praia é constituída de areias praiais e eólicas e a granulometria é basicamente quartzosa e com alto grau de maturidade, com predomínio de areias finas (Oliveira & Calliari, 2006). Segundo Tomazelli et al. (2007) o vento dominante na área de estudo é de NE, o qual se intensifica nos meses da primavera e verão. A amplitude média da maré astronômica situa-se em torno de 0,5 m, assim, pode-se dizer que a costa sofre ação de micromarés. De acordo com Oliveira & Calliari (2006) a costa do Mar Grosso também sofre influência de maré meteorológica positiva, principalmente nos meses de inverno quando coincide com outros sistemas atmosféricos, os quais podem fazer essa maré ultrapassar 1m à maré astronômica. O transporte e a deposição de sedimentos são dominados pela dinâmica de praia (i.e., ondas e correntes de deriva litorânea).

Material e métodos

A metodologia empregada baseou-se no modelo proposto por Smith & Cromley (2012) e Albuquerque et al. (2013), conhecido como método do polígono de mudança. Como passo inicial se executou a aquisição das imagens orbitais através do software GoogleEarthPro®. Quanto a resoluÑção espacial, buscou-se uma escala que mantivesse a alta resolução e estivesse de acordo com a disponibilidade do acervo utilizado, sendo a escala de 1:1000. Foram coletadas cenas de cinco anos, de acordo com a disponibilidade do banco de dados online do software, sendo: 16/08/2006, 30/08/2009, 08/04/2012, 28/05/2014 e 18/06/2015. Através do software ArcGis 10.3.1® pôde-se realizar a etapa de mosaicagem (um conjunto de cenas de uma mesma data foram unidas), a fim de se obter a cobertura total da área de estudo. Em sequência, no mesmo software, foi realizado o georreferenciamento dos mosaicos, o que consistiu em adicionar referência espacial, associando um conjunto de coordenadas espaciais a cada pixel. Foram coletados 24 pontos de controle para cada mosaico, sendo esses em construções civis e em feições naturais temporalmente estáveis para o intervalo analisado. Ao longo desse processo, foi calculado o respectivo erro para atribuição de coordenadas, chamado de Erro Médio Quadrático - RMS (Root Mean Square – raiz do valor quadrático médio). Nesse processo, como forma de referenciamento espacial, foi empregado o sistema de coordenadas UTM (Universal Transversa de Mercator) que utiliza coordenadas em representação métrica e o datum de referência SIRGAS 2000, Zona 22S. Após a criação dos mosaicos georreferenciados, adotou-se o mosaico mais antigo como imagem-base, sendo utilizado como referência no processo de co- registro, a fim de garantir a coincidência espacial entre todos os dados utilizados. Com os mosaicos co-registrados, se realizou a extração das linhas de costa. Para tanto, se criou um arquivo digital em formato shape (i.e., arquivo vetorial contendo a geometria e os descritivos) da linha ser vetorizada. Esse arquivo foi editado ao longo do processo de vetorização das linhas de costa determinadas para esse estudo. Neste trabalho, foram adotadas duas representações de linha de costa como linhas de controle: a linha de preamar marinha (i.e., linha média ou linha da praia molhada), onde há maior contraste de cores na praia, com tonalidade mais escura associada à praia molhada e tonalidade mais clara à praia seca; e o limite superior de praia (i.e., linha de preamar máxima ou base da duna). A determinação das linhas de controle foi baseada nos indicadores da posição da linha de costa destacados por Boak & Turner (2005) e Toldo Jr. & Almeida (2003), os quais foram citados e utilizados por Schweitzer (2013) e adaptados para esse trabalho. Após a vetorização das linhas de controle, para que pudesse ser realizado o cálculo de variação da linha de costa, foi necessário transformar a extensão do shapefile de linha para polígono, visto que o modelo aplicado considera a variação de toda a área costeira e não de pontos específicos. Para isso, se traçaram linhas de fechamento associadas para todas as linhas de controle, isto é, dois transectos ortogonais à linha de costa, indicando os limites da área de estudo e uma linha base, indicando uma referência de formação para o polígono a ser gerado para cada data de interesse, delimitados para área de estudo. Com o software ERDAS Imagine 2013®, se criou um modelo a fim de realizar a subtração dos polígonos para obtenção das variações ocorridas: 2009 – 2006; 2012 - 2009; 2014 – 2012; e 2015 – 2014. Os valores resultantes dessas subtrações são apresentados em formato raster, os quais indicam acresção (i.e., representados com contador digital igual a 255, ou seja, branco) e erosão (i.e., representados com contador digital 0, ou seja, preto) (Figura 2). Com os dados de área de diferença, obtidos via subtração dos polígonos criados, se determinaram os valores de variação de área para cada período analisado.

Resultado e discussão

De acordo com os resultados quantitativos apresentados na Tabela 1, observa- se que a linha de preamar marinha entre agosto/2006 e agosto/2009 acresceu mais que a linha do limite superior de praia apresentando uma diferença de 11,65 metros. Entre agosto/2009 e abril/2012, o maior acréscimo foi do limite superior de praia, embora também se observe acréscimo da linha de preamar, apresentando valores de +3,52 e +2,36 metros, respectivamente. Entre abril/2012 e maio/2014 a linha de preamar obteve o maior balanço positivo, ou seja, acresção, apresentando um deslocamento médio de +40,17 metros. Nesse mesmo período, a linha do limite superior de praia teve o menor deslocamento se comparado aos outros períodos, apresentando +1,03 metros de deslocamento médio. Já entre maio/2014 e junho/2015 a linha de preamar apresentou um comportamento de retração, representando um balanço sedimentar negativo, ou seja, erosão. Nesse período, o limite superior de praia apresentou deslocamento médio de -3,98 metros. A diferença entre agosto/2006 e junho/2015 exibe evidência de que a praia acresceu ao longo dos anos, sendo que o limite superior da praia teve um incremento de +13,21 metros e a linha de preamar de +49,82 metros. Tabela 1: Representação quantitativa da variação da linha de costa para as linhas de preamar e limite superior de praia (LSP). Fonte: Própria do trabalho. Analisando qualitativamente os resultados dos rasters gerados a partir do modelo (Figura 1), percebe-se que a linha do limite superior de praia entre os anos de agosto/2006 e agosto/2009 manteve certa estabilidade, intercalando trechos em erosão e trechos em acresção ao longo da costa. Observou-se erosão basicamente junto às desembocaduras das pequenas drenagens, chamadas de canais sangradouros. Enquanto que a acresção está associada a dois trechos de dunas frontais, sobretudo um trecho onde as dunas foram recuperadas por ações de manejo neste intervalo de tempo (Cunha, 2013). Em análise as referências e aos dados determinados nessa pesquisa, se evidencia a importância da ação de recuperação como fundamental para os valores acrescivos do limite praia-duna entre agosto/2006 e agosto/2009 observados na Tabela 1. Para a linha de preamar obteve-se principalmente acresção, corroborando com os dados da Tabela 1. Entre agosto/2009 e abril/2012 houve acresção da linha do limite superior da praia, com desenvolvimento de uma faixa de duna frontal em praticamente todo segmento analisado, com exceção de dois segmentos junto às drenagens (i.e., sangradouros), onde houve erosão. Os valores de erosão junto às drenagens podem ser explicados por eventos de grande volume de pluviosidade. Já a linha de preamar apresentou certa estabilidade no período, com aumento da ritmicidade da praia na cena mais recente. Entre abril/2012 e maio/2014 o limite superior da praia apresentou certa estabilidade, com uma leve erosão na duna frontal, enquanto que a linha de preamar teve significativa acresção. Já entre maio/2014 e junho/2015 a situação se inverteu, tendo o limite praia-duna um ganho sedimentar enquanto que a linha de preamar apresentou erosão. Figura 1: Representação da erosão (preto) e da acresção (branco) para as linhas do limite superior de praia e preamar. Fonte: própria do trabalho. As Figuras 2 e 3 representam sobre a imagem mais atual (2015) a diferença das linhas de controle (limite superior de praia e preamar, respectivamente) ao longo da área de estudo entre agosto/2006 e junho/2015. Os resultados indicam que ambos limites analisados apresentaram acresção de sedimento ao longo do período estudado. No limite superior da praia, ou limite praia-duna, o maior ganho sedimentar se deu por conta de uma ação de recuperação dunar em um segmento do balneário, chegando a uma variação superior a 50 metros. Nos demais trechos também houve ganho, mas esse foi em torno de 10 metros a mais de depósitos eólicos (dunas) no período. Uma das hipóteses para esse comportamento mensurado é a exportação de sedimentos do estuário da Lagoa dos Patos para a plataforma continental e/ou atividades de dragagem. Parte desses sedimentos lançado para fora do estuário podem estar sendo depositados na porção norte do estuário, ou seja, na costa da praia do Mar Grosso. Marques et al. (2005) confirma essa afirmação quando diz que a pluma advinda do estuário da Lagoa dos Patos sofre “alta variabilidade dinâmica na sua formação e destino durante condições diferenciadas de descarga, ventos e marés”. Diz ainda que “a influência das correntes de maré também aumenta o deslocamento da pluma em direção ao norte”. Sendo assim, parte do sedimento carregado pelo estuário em direção ao mar aberto pode ser depositado na costa da praia do Mar Grosso. Outro fator pode ser a relativa ausência de eventos de grande magnitude no período analisado, fato que necessita ser melhor investigado. Ainda pode ser discutido o persistente vento Nordeste, predominante nessa faixa, que também pode carregar os sedimentos de norte para sul e localmente agir como agente transportador dos sedimentos que chegam à praia e os depositar, sobretudo na porção superior da mesma e nas dunas frontais. Oliveira & Calliari (2006) afirmam que a sazonalidade serve como fator de controle para formação das dunas embrionárias, como também os sangradouros que podem interferir no sistema praia-duna. A linha de preamar apresentou significativa variação, com mais de 50 metros. Além das hipóteses levantadas anteriormente do motivo da acresção na linha de preamar, pode-se dizer que essa linha é a mais sensível às mudanças em curto período, podendo refletir a ação de ondas e marés no período de aquisição da imagem ou no período anterior. Tal fato pode ter sido responsável pela grande acresção, embora certa taxa de sedimentação tenha ocorrido neste trecho, tal como no limite superior da praia. Oliveira & Calliari (2006) e Calliari & Klein (1993), discutem que o litoral do Rio Grande do Sul é influenciado pela sazonalidade quanto ao comportamento das praias. No verão, pela energia das ondas a praia tende a ter um perfil acrescivo, já no inverno tende a ter um perfil erosivo, quando se considera a ação de tempestades. Contudo, assim como no trabalho de Oliveira (2005), mesmo com boa parte da série temporal, estudada nesse trabalho, ser obtida do período de inverno, os resultados indicam acresção de praia. Figura 2: Representação da erosão/acresção para a linha do limite superior de praia entre os anos de agosto/2006 e junho/2015, sobre a imagem de 2015. Fonte: própria do trabalho. Figura 3: Representação da erosão/acresção para a linha de preamar entre os anos de agosto/2006 e junho/2015, sobre a imagem de 2015. Fonte: própria do trabalho.

Representação quantitativa da variação da linha de costa para as linhas de preamar e limite superior de praia (LSP). Fonte: Própria do trabalho.


Representação da erosão (preto) e da acresção (branco) para as linhas do limite superior de praia e preamar. Fonte: própria do trabalho.


Representação da erosão/acresção para a linha de preamar entre os anos de agosto/2006 e junho/2015, sobre a imagem de 2015. Fonte: própria do trabalho


Representação da erosão/acresção para a linha LSP entre os anos de agosto/2006 e junho/2015, sobre a imagem de 2015. Fonte: própria do trabalho.

Considerações Finais

Considera-se que o estudo da variação da linha de costa é de extrema importância, já que possibilita estimar dados e informações sobre a morfodinâmica do sistema praia-duna ao longo de uma série temporal. Com a metodologia empregada, pode-se dizer que a praia do Mar Grosso entre agosto/2006 e junho/2015 obteve um balanço sedimentar positivo, ou seja, mais ganho do que perda de sedimento. O ganho ocorreu tanto no limite superior da praia quanto na linha de preamar. Essa acresção pode estar associada a distintos fatores naturais (ciclo de sedimentação marinha e eólica) e antrópicos (expansão dos molhes e da dragagem portuária), os quais necessitam serem melhores avaliados. Os próximos passos são o refino da analise dos dados e a determinação dos fatores que interferem na costa da praia Mar Grosso.

Agradecimentos

Agradecemos ao CNPq pela aprovação do Projeto (Processo 446963/2014-3) no Edital Universal 14/2014, no qual este trabalho está inserido. A Universidade Federal do Rio Grande pela bolsa PDE/EPEC para o primeiro autor realizar este trabalho.

Referências

Calliari, J.L., Klein, A.H.F. 1993. Características Morfodinâmicas e Sedimentológicas das Praias Oceânicas entre Rio Grande e Chuí, RS. Pesquisas, 20(1). Porto Alegre, UFRGS.

Cunha, J.A.V. 2013. Descrição de ações de manejo ocorridas entre 2005 e 2011 e seus reflexos no crescimento de dunas frontais no Balneário do Mar Grosso, São José do Norte, RS. Trabalho de Conclusão de Curso (TCC). Rio Grande, FURG.

De Oliveira, A.O., Calliari, L.J. 2006. Morfodinâmica da Praia do Mar Grosso, São José do Norte/RS. Gravel, 23–36.

Dias, J. A., Carmo, J. A., Polette, M. 2009. As Zonas Costeiras no contexto dos Recursos Marinhos. Revista de Gestão Costeira Integrada [online] 9(1). Disponível: <http://www.aprh.pt/rgci/pdf/RGCI9f1.pdf>. Acessado em: 20 de janeiro de 2016.

King, C.A.M. 1972. Beaches and coasts. Edward Arnold Publishers ltd, 570.

Marques, W.C., Monteiro, I.O., Möller O.O., Fernandes, E.H. 2005. A dinâmica da pluma costeira da Lagoa dos Patos, Brasil. Rio Grande, FURG.

Mazzer, A.M., Dillenburg, S.R. 2009. Variações Temporais da Linha de Costa em Praias Arenosas Dominadas Porondas do Sudeste da Ilha de Santa Catarina (Florianópolis, SC, Brasil). Pesquisas em Geociências [online] 36(1). Disponível em: < http://www.ufrgs.br/igeo/pesquisas/3601/10-3601.pdf> Acessado em: 10 de janeiro de 2016.

Muehe, D. 2004. Definição de Limites e Tipologias da Orla Sob os Aspectos Morfodinâmico e Evolutivo. Projeto Orla: subsídios de um projeto de gestão. Ministério do Meio Ambiente, 13-30.Disponível em: <http://www.mma.gov.br/estruturas/orla/_arquivos/11_04122008110506.pdf> Acessado em: 10 de janeiro de 2016.

Oliveira, A.O. 2005. Subsídios para o planejamento do Balneário do Mar Grosso, São José do Norte, RS: Avaliação de aspectos geomofológicos e morfodinâmicos com auxílio de geotecnologias. Dissertação (Mestrado). Rio Grande, FURG.

Schweitzer, A. 2013. Monitoramento da Linha de Costa: Uma Análise de Métodos e Indicadores Aplicados em Investigações na Escala de Eventos. Dissertação (Mestrado). Florianopolis: UFSC.

Smith, M.J., Cromley, R.G. 2012.Measuring historical coastal change using GIS and the change polygon approach. Transactions in GIS 16(1), 15.

Souza, C.R.G., Filho, P.W.M.S., Esteves, L.S., Vital, H., Dillenburg, S.R., Patchineelam, S.M., Addad, J.E. 2005. Praias Arenosas e Erosão Costeira. Quartenário do Brasil. Holos Editora, Ribeirão Preto, pp. 130-152.

Tagliani, P.R.A. 2011. Ecologia da Paisagem da Restinga da Lagoa dos Patos: Uma contribuição para o manejo e conservação da Reserva da Biosfera. Editora da FURG, Rio Grande.

Tomazelli, L.J., Dillenburg, S.R., Villwock, J.A., Barboza, G.E., Bachi, A.F., Dehnhardt, A.B., Rosa, C.C.L.M. 2007. Sistemas Deposicionais e Evolução geológica da Planície Costeira do Rio Grande do Sul, Uma Síntese. 50 Anos de Geologia. Editora Comunicação e Identidade, Porto Alegre, pp. 327-339.