Interação entre praia e duna frontal no delta do rio Paraíba do Sul (RJ) a partir de uma década de monitoramento

Autores

Rocha, T.B. (UERJ) ; Machado, B.A. (UERJ) ; Silva, J.C. (UERJ) ; Pereira, T.G. (UERJ) ; Fernandez, G.B. (UFF)

Resumo

O delta do rio Paraíba do Sul destaca-se como área de ocorrência de dunas frontais associado ao aporte contínuo de sedimentos oriundos do rio e a presença de ventos constantes. O objetivo do presente trabalho é investigar a interação entre os ambientes de praia e duna frontal no delta e avaliar a sua dinâmica, durante uma década de monitoramento. Foram observadas diferenças morfológicas nas dunas frontais, cuja dinâmica está relacionada aos diferentes comportamentos da praia em Atafona e Grussaí. Na primeira, foram estimadas taxas de 3,0 m/ano de erosão, e 3,0 m/ano de progradação em Grussaí. A erosão costeira em Atafona aumentou a disponibilidade de sedimento, o que propiciou o aumento da altura das dunas e migração em direção ao continente sob as edificações. Em Grussaí, a progradação da praia propiciou o avanço da duna frontal, com morfologia suave, em direção ao mar. Logo, a interação entre os ambientes de praia e duna frontal no delta do rio Paraíba do Sul, reflete mais sobre os distintos comportamentos de linha de costa, do que sobre a morfodinâmica de praia.

Palavras chaves

Duna frontal; Perfis de praia; Erosão costeira

Introdução

As dunas costeiras são consideradas feições geomorfológicas que se desenvolvem em praias arenosas, onde existe aporte de sedimentos abundantes oriundo principalmente da zona submarina. Quando estes sedimentos chegam à praia através da ação das ondas, as dunas costeiras podem se formar através do transporte eólico em direção à costa (Davidson-Arnott, 2010) Dentre os tipos de dunas costeiras, as dunas frontais são consideradas acumulações paralelas à linha de costa, desenvolvidas no setor de pós-praia. A zona submarina e a praia apresentam o papel de fonte de sedimentos, que depois passam ser remobilizados pelos ventos, criando depósitos estabilizados pela vegetação rasteira e esparsa, como as espécies Ipomoeapes-caprae e Spinifex. São mais próximas da linha de costa e são diretamente influenciadas pela ação das ondas (Hesp, 2002). Apesar da praia ter um importante papel na formação das dunas, nem toda praia apresenta condições favoráveis à sua formação. As principais variáveis que irão influenciar a interação praia-duna são a declividade da praia, a granulometria e a largura da praia. Considerando as características ideais para a formação das dunas, as praias dissipativas oferecem as melhores condições para o retrabalhamento eólico. São praias de alta energia (altura de ondas) e consequentemente possuem zona de surfe bem desenvolvida e dinâmica, com declividade praial suave, formada de sedimentos finos á muito finos (Short e Hesp, 1982; Sherman e Bauer, 1993). Além disso, os processos de progradação ou erosão da praia tendem a influenciar a morfologia das dunas. Praias com altas taxas de suprimento sedimentar e que apresentam progradação, tende a resultar em formação de um campo de dunas frontais com largura extensa, porém com altura mais reduzida. Já praias que sofrem com processos de erosão, tendem a produzir dunas frontais com altura elevada e menor largura devido ao empilhamento de sedimentos que são disponibilizados pela erosão da praia (Hesp e Walker, 2013). No litoral do Rio de Janeiro, Fernandez et al. (2009) destacam a borda sul do delta do rio Paraíba do Sul como área expressiva de ocorrência de dunas frontais, principalmente próximo à foz, entre os distritos de Atafona e Grussaí, no município de São João da Barra (RJ). Esta ocorrência está associada ao aporte contínuo de sedimentos oriundos do rio e a presença de ventos constantes de direção NE. Ribeiro et al. (2007) mapearam as dunas próximo à foz com DGPS, porém os dados apresentam uma limitação temporal, uma vez que somente dois mapeamentos foram realizados, ambos no ano de 2006. Apesar do delta do Paraíba do Sul representar uma feição progradante da borda costeira, construída nos últimos 5.000 anos em condições de diminuição do nível do mar e disponibilidade de sedimentos (Dominguez et al. 1981), ocorrem períodos erosivos e frequentes realinhamentos da linha de costa. A erosão costeira não ocorre de maneira generalizada, mas predominantemente na localidade de Atafona, enquanto pode ocorrer progradação em Grussaí. Tais processos já foram documentados por Dias (1981), Bastos (1997), Azevedo (2004), Santos (2006), Fernandez et al. (2008) Rocha (2009). Estes últimos, inclusive, identificaram alterações morfológicas nas dunas frontais durante um período erosivo em meados do ano de 2008. Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho é investigar a interação entre os ambientes de praia e duna frontal no delta do rio Paraíba do Sul e avaliar a sua dinâmica durante uma década de monitoramento, considerando os aspectos de morfodinâmica e comportamento de linha de costa.

Material e métodos

A fim de representar a interação morfodinâmica entre os ambientes de praia e duna, foram realizados perfis topográficos bidimensionais transversais à praia. Ao todo, serão apresentados 6 perfis transversais distribuídos entre os distritos de Atafona (mais próximo à foz) e Grussaí (localização dos perfis na figura 4). Esses pontos são parte de uma rede de monitoramento iniciada em 2005, pelo Laboratório de Geografia Física da Universidade Federal Fluminense (LAGEF – UFF), que são monitorados até o presente momento, já compondo um período de uma década. As medições foram feitas utilizando Estação Total (modelo Trimble Series 5500), que obtém dados topográficos a partir de Referenciais de Níveis, a priori corrigidos pelo nível médio do mar, conforme metodologia estabelecida por Muehe et al. (2003). Dependendo das condições de mar, os perfis foram estendidos para a zona submarina. Após as aquisições dos dados em campo,os perfis topográficos foram plotadas no software Grapher7. Também foi realizado um mapeamento tridimensional de detalhe morfológico das dunas frontais, através da geração de modelos digitais de elevação (MDE) utilizando um sistema de posicionamento global diferencial (DGPS - GTR-G² L1L2). Foram realizados blocos diagrama de acordo com o método proposto por Baptista et al. (2008), a partir do “scaneamento” de uma área representativa. Neste, um operador transporta uma antena num bastão dentro da área a ser mapeada, enquanto a outra antena fica posicionada de forma fixa num ponto de coordenadas já conhecidas, o que proporciona a correção diferencial das cotas obtidas. Para isso, foi utilizado o software GTR- Processor 2.87 e MAPGEO, para a definição das altitudes ortométricas. Finalmente, esse “scaneamento” gerou uma série de pontos que foraminterpolados pelo método Kriging no software Surfer 8.0., visando à confecção do MDE. Com o objetivo de caracterizar a distribuição granulométrica dos sedimentos, foram coletadas amostras nas dunas frontais, berma, face de praia e zona de surfe. As amostras foram preparadas em laboratório, seguindo as etapas de lavagem, secagem e quarteamento,de acordo com Muehe (2003). O processamento foi realizado no analisador de partículas (20 – 30.000 μm) a laser CAMSIZER P4 da Retsch.Parâmetros estatísticos como média, mediana, moda, desvio padrão, grau de seleção e assimetria foram analisados com o programa Gradistat. Para completar a análise decadal, foram realizados dois caminhamentos entre Atafona e Grussaí, com DGPS na base da duna frontal, nos anos de 2008 e 2015. Estes dados foram plotados numa Ortofoto do ano de 2005, com resolução espacial de 1m, disponibilizado pelo IBGE. O mapeamento da base da duna frontal é representado por elementos fisiográficos como o limite da vegetação e/ou escarpa da duna. Cabe ressaltar que estes elementos também representam indicadores de linha de costa, caracterizados como indicadores discerníveis visualmente, referentes a limites de pós-praia (Boak e Turner, 2005). Segundo Muehe e Klumb-Oliveira (2015), estes indicadores possuem a interessante vantagem de não serem suscetíveis às variações das marés e do tipo de morfodinâmica de praia.

Resultado e discussão

As características granulométricas dos ambientes de duna frontal, face de praia, berma e zona de surfe foram predominantes nas classes de areia grossa e areia média, refletindo nas características de morfodinâmica de praia do tipo intermediária, conforme já apontado por Rocha (2009). A característica granulométrica dos sedimentos provavelmente está relacionada ao aporte sedimentar de origem fluvial no sistema costeiro (figura 1A), o que é demonstrada pela presença de grãos angulosos (figura 1C). Não foi identificado o padrão esperado de assimetria e selecionamento para sedimentos de ambiente praial e eólico (figura 1B), provavelmente em função da dinâmica costeira com variados inputs de sedimentos, como o rio Paraíba do Sul e correntes de deriva litorânea, que podem ter sentido Sul ou Norte, dependendo das condições de onda, embora o primeiro seja o predominante (Cassar e Neves, 1993 e Machado, 2009). O monitoramento dos perfis de praia realizado no período de 10 anos (localização dos pontos na figura 4) mostrou interessantes resultados com a relação ao comportamento da linha de costa e a dinâmica das dunas frontais, que se desenvolvem sobre as cristas de praia do flanco sul da planície deltaica. Os perfis 4 e 6 são representativos do setor de erosão costeira e retrogradação da linha de costa, localizados no distrito de Atafona, conforme também identificado por Bastos (1997), Santos (2006), Rocha (2009) e Rocha et al. (2013). Considerando o topo da escarpa de pós-praia como um indicador para avaliar o processo de erosão costeira no perfil 4 (figura 2), houve um recuo de aproximadamente 30 metros nos últimos 10 anos, representando uma taxa de 3m/ano. Este valor é similar ao encontrado por Santos (2006), cuja avaliação foi obtida através de fotografias aéreas para o período entre 1954 e 2000, resultando numa taxa de até 3,2 m/ano. Cabe ressaltar que neste ponto não há dunas frontais, uma vez que a escarpa de pós-praia se desenvolve sobre a área urbanizada do distrito de Atafona onde, inclusive, ocorrem danos mais visíveis às edificações e arruamentos (figura 4A). O perfil 6 também apresentou tendência de erosão costeira, cuja base da duna frontal apresentou um recuo de aproximadamente 10 metros, durante o período de monitoramento (figura 2). Além do comportamento erosivo, foram observadas expressivas alterações da morfologia das dunas frontais como o desenvolvimento de uma face barlavento escarpada, a formação de cortes eólicos (blowouts) e aumento do topo da duna em aproximadamente 2,0 metros, cuja cota passou de 6,0 para até 8,0 metros em relação ao nível médio do mar (figura 3). Essas alterações têm levado ao processo de migração da duna em direção ao continente, ainda em processo inicial neste ponto, mas que tem ocorrido de forma rápida entre os perfis 5 e 6 (figura 4B). Nesta área, as dunas têm avançado sobre as edificações e arruamentos, conforme também identificado por Fernandez et al. (2008), Rocha (2009) e Rocha et al. (2013). Os processos erosivos da linha de costa e a morfodinâmica da praia regulam o processo de espessamento e de escalonamento das alturas das dunas. Este processo foi primeiramente verificado no modelo proposto por Carter et al. (1990), em que os autores notaram o aumento das cotas altimétricas das dunas em função de processos erosivos cíclicos. Neste caso, a erosão costeira em Atafona, acabou disponibilizando mais sedimentos e a ação dos ventos de mar pra terra permitiu o maior desenvolvimento das dunas e a formação dos cortes eólicos. O perfil 7, mais afastado da área de ocorrência expressiva da erosão costeira, apresentou comportamento de estabilidade ao longo do período de monitoramento, isto é, sem apresentar um comportamento predominante de erosão ou progradação. Ainda assim, foi observado um aumento também expressivo da altura das dunas frontais, cujas cotas passaram de aproximadamente 4,5 metros para 6,0 metros (figura 2). Embora o processo de erosão não tenha sido a resultante ao longo do monitoramento, provavelmente o aumento das dunas nesse ponto se deu a partir da maior disponibilidade de sedimentos decorrente da erosão costeira nos pontos anteriores que foram transportados pelos ventos de NE. Já os perfis 8 e 9 apresentaram comportamento de progradação nos últimos dez anos, da ordem de aproximadamente 25 metros e 30 metros respectivamente, considerando o indicador morfológico da crista da berma (figura 2). Nesse sentido, esse setor compreendido no distrito de Grussaí, apresenta taxas de progradação de até 3,0 m/ano, também semelhante aos 3,1m/ano identificado por Santos (2006). O monitoramento dos perfis 8 e 9 indicou a progradação da berma e o subsequente avanço das dunas frontais sobre essa feição, à medida que a vegetação pioneira também avança (figura 2 e 4C). Este processo retrata, inclusive, o processo de gênese de crista de praia (beach ridges) por incorporação de berma com posterior capeamento eólico, de acordo com Tamura (2012). Estas feições de cristas de praia é que representam a feição e o contexto deposicional predominante na planície deltaica. Além disso, as características morfológicas das dunas frontais são distintas dos perfis 6 e 7, cuja altura é mais baixa, entre 3,5 e 4,0 metros em relação ao nível médio do mar (figura 3). Nesse sentido, a morfologia das dunas frontais corrobora o modelo proposto por Hesp e Walker (2013), onde os processos de progradação ou erosão da praia tendem a influenciar a morfologia das dunas frontais. Praias com altas taxas de suprimento sedimentar e que apresentam progradação tende a resultar em formação de um campo de dunas frontais com largura extensa, porém altura mais reduzida, conforme observadas em Grussaí. Já praias que sofrem com processos de erosão tendem a produzir dunas frontais com altura elevada e menor largura, devido ao empilhamento de sedimentos que são disponibilizados pela erosão da praia, como no caso de Atafona. A dinâmica das dunas frontais, bem como do comportamento da linha de costa, também foi identificada através da comparação de caminhamentos realizados com DGPS na base da duna frontal, visualmente discernível a partir da escarpa e/ou linha de vegetação, nos anos de 2008 e 2015, conforme mostra a figura 4. Próximo ao perfil 4 (figura 4A), é possível observar que aproximadamente metade de um quarteirão no distrito de Atafona foi destruído pela erosão costeira, considerando que imagem-base é do ano de 2005. Neste caso, o caminhamento foi realizado na base da escarpa de pós-praia que avançou progressivamente cerca de 40 metros nos últimos 10 anos. Não foi possível realizar a caminhamento em 2008 neste setor, devido aos destroços das edificações à época do levantamento. Na figura 4B, entre os perfis 5 e 6, foi observado que a base da duna, recuou cerca de 10 metros entre 2008 e 2015, semelhante ao monitoramento dos perfis de praia transversais à costa. Na imagem, ainda é possível identificar o avanço das dunas em direção ao arruamento principal. Já na figura 4C, foi identificado o avanço da base da duna em direção ao mar, mapeado pelo limite da vegetação, da ordem de aproximadamente 30 metros, também similar ao monitoramento dos perfis de praia. O avanço das dunas frontais em direção ao mar e a progradação da praia identificados em Grussaí é reflexo do transporte de sedimentos oriundos do setor erosivo da planície, no sentido Sul pela deriva litorânea, considerada predominante por Cassar e Neves, 1993 e Machado, 2009; além de uma possível convergência de derivas litorâneas de direções Norte e Sul, apontado por Rocha (2009). Já a erosão costeira, localizada próxima à foz, no distrito de Atafona, possui diversas hipóteses na qual destaca-se a convergência de energia de ortogonais de ondas (Bastos, 1997; Souza, 2011) e alterações climáticas e oceanográficas, como decorrente de efeitos de El Nino (Santos, 2006).

(A): Mediana das amostras de duna frontal, face de praia, berma e zona de surfe. (B): Correlação de assimetria e seleção das amostras. (C): Registros dos grãos de sedimentos obtidos no CAMSIZER, durante o processamento.


Monitoramento dos perfis de praia, entre 2005 e 2015. EPP: Escarpa de Pós-Praia; B: Berma; BD: Base da Duna; DF: Duna Frontal.


Dinâmica das dunas frontais e da linha de costa obtidos a partir caminhamentos realizados em 2008 e 2015, espacializado numa Ortofoto de 2005.


MDEs das dunas frontais nos perfis 6 e 8. No MDE do P6, notar que as dunas chegam a 8,5 metros em relação ao nível médio do mar, a ocorrência de cortes eólicos e face escarpada. No MDE do P8, notar a altimetria mais baixas nas dunas frontais

Considerações Finais

A interação entre os ambientes de praia e duna frontal no delta do rio Paraíba do Sul, reflete mais sobre os distintos comportamentos de linha de costa, evidenciados pela progradação e a erosão costeira, do que essencialmente sobre a morfodinâmica de praia, uma vez que toda a área investigada é predominantemente composta por praias intermediárias, apresentando pouca heterogeneidade em relação às características granulométricas dos sedimentos. Nesse sentido, as diferenças morfológicas das dunas frontais observadas entre Atafona, onde as dunas possuem altura superior à 8,0 metros, menor largura, cortes eólicos e migração em direção ao continente; e entre Gargaú, onde as dunas possuem até 4,0 metros de altura e avançam em direção à praia, estão relacionadas respectivamente ao comportamento erosivo e ao comportamento de progradação. Em uma década de monitoramento, foram estimadas taxas de até aproximadamente 3,0 m/ano de erosão em Atafona, e 3,0 m/ano de progradação em Grussaí. Finalmente, a ocorrência de diferentes comportamentos de linha de costa e das diferenças morfológicas das dunas frontais numa área espacial de menos 10 km, abre uma interessante perspectiva de prever possíveis cenários em relação às perspectivas de mudanças climáticas e aumento no nível do mar, a partir de monitoramentos de longo-prazo.

Agradecimentos

Ao CNPq pelo financiamento da pesquisa e ao Laboratório de Geografia Física (LAGEF) da UFF pelo suporte na aquisição e levantamento dos dados.

Referências

AZEVEDO, M.V.H. 2004.Atafona, Patrimônio Mar Adentro: Formação, Planejamento e Destruição do Balneário de Atafona - RJ. Dissertação de Mestrado em Planejamento Regional e Gestão de Cidades, Universidade Cândido Mendes. 107p.
BAPTISTA, P.; BASTOS, L.; CUNHA, T.; BERNARDES, C; DIAS, J.A.. 2008.Aplicação de metodologias de monitorização GPS em litorais arenosos: Geração de modelos de elevação do terreno. Revista de Gestão Costeira Integrada 8(1):9-23.
BASTOS, A.C. 1997. Análise morfodinâmica e caracterização dos processos erosivos ao longo do litoral norte fluminense, entre Cabiúnas e Atafona. 133 f. Dissertação (Mestrado em Geologia e Geofísica Marinha), Instituto de Geociências, Universidade Federal Fluminense, Niterói.
CARTER, R.K.G.; HESP, P.A.; NORDSTROM, K.F. 1990 Erosional Landforms in Coastal dunes. In: Nordstrom, K.F.; Psuty, N.P.; Carter, R.W.G. Coastal Dunes: Form and Process. Chapter 11. p. 217-250.
CASSAR, J.C.M. e C.F. NEVES. 1993. Aplicação das rosas de transporte litorâneo à costa norte fluminense. Revista Brasileira de Engenharia (RBE), Caderno de Recursos Hídricos. Associação Brasileira de Recursos Hídricos – ABRH, São Paulo, SP, 11(1):81-106.
DAVIDSON-ARNOTT, R. 2010. An Introduction to Coastal Processes and Geomorphology. Cambridge University Press.
DIAS, G.T.M. 1981. O complexo deltáico do Rio Paraíba do Sul. IV Simpósio do Quaternário. Brasil. Publicação Especial n.2 (CTCQ/SBG). p 58-88.
DOMINGUEZ, J.M.L.; MARTIN, L.; BITTENCOURT, A.C.S.P. 1981. Esquema evolutivo da sedimentação Quaternária nas feições deltaicas dos rios São Francisco (SE/AL), Jequitinhonha (BA), doce (ES) e Paraíba do Sul (RJ). Revista Brasileira de Geociências, 11(4), p.227-237.
FERNANDEZ, G.B; PEREIRA, T.G; ROCHA, T.B. 2009. Coastal Dunes along Rio de Janeiro Coast: Evolution and Management. Journal of Coastal Researh, SI 56, PP 307-311.
FERNANDEZ, G.B.; ROCHA, T.B.; PEREIRA, T.G. & VASCONCELOS , S.C. 2008. Modelo Morfológico da Origem e Evolução das Dunas na Foz do Rio Paraíba do Sul, RJ. VII Simpósio Nacional de Geomorfologia. Anais em CD-ROM. Belo Horizonte.
HESP, P.A. e WALKER, I.J. Coastal Dunes. 2013. In: John F. Shroder (ed.) Treatise on Geomorphology, Volume 11, pp. 328-355. San Diego: Academic Press.
HESP, P. Foredunes and blowouts: initiation, geomorphology and dynamics. 2002. Geomorphology, v.48, 245 – 268.
MACHADO, K. M. 2009. Dinâmica Sedimentar na Planície do Paraíba do Sul – RJ. Dissertação (Mestrado em Geologia e Geofísica Marinha). Instituto de Geociências, Universidade Federal Fluminense, Niterói (RJ).
MARTIN, L.; SUGUIO, K.; DOMINGUEZ, J.M.L.; FLEXOR, J.M. 1997. Geologia do Quaternário costeiro do litoral norte do Rio de janeiro e do Espírito Santo. CPRM Serviço Geológico do Brasil. 112p.
MUEHE, D. 2003. Geomorfologia Costeira. In: Cunha, S.B.; Guerra, A.J.T. (org). Geomorfologia - Exercícios, Técnicas e Aplicação. Capítulo 6, p. 191-238. Editora Bertrand Brasil S.A. Rio de Janeiro.
MUEHE, D., ROSO, R.H.; SAVI,D.C. 2003. Avaliação do Nível do Mar como Datum Vertical para Amarração de Perfis de Praia. Revista Brasileira de Geomorfologia, Ano 4, N.1, p 53-57.
RIBEIRO, G.P; PEREIRA, C.Q.; SILVA, A.E.; CASTRO, J.W.A. 2007. Análise da configuração espacial e dinâmica das dunas de Atafona, São João da Barra (RJ). Anais do Congresso Nacional da ABEQUA.
ROCHA T.B. 2009. Morfodinâmica costeira e gestão de orla marítima em costa sob influência fluvial: delta do Rio Paraíba do Sul. Dissertação de mestrado. Universidade Federal Fluminense – UFF. Niterói. Programa de Pós-Graduação em Geografia.
ROCHA, T.B.; FERNANDEZ, G.B.; NASCIMENTO, L.C. 2013. Avaliação dos critérios morfodinâmicos para a fase de diagnóstico do Projeto Orla: um estudo de caso em praias arenosas com desembocaduras fluviais. Sociedade & Natureza (UFU. Online). , v.2, p.333 – 347.
SANTOS, R.A. 2006. Processos de Erosão e Progradação entre as praias de Atafona e Grussaí - RJ. Monografia de Graduação, Curso de Geografia - Universidade Federal Fluminense – UFF. Niterói, RJ. 36 p
SOUZA, R.D. 2011. Propagação de ondas para águas rasas no litoral norte fluminense: subsídios para estudos de erosão costeira e transporte de sedimentos. Dissertação (Mestrado em Geologia e Geofísica Marinha). Instituto de Geociências, Universidade Federal Fluminense, Niterói (RJ).
SHORT, A.D. e HESP, P.A. 1982. Wave, beach and dune interactions in southeast Australia. Marine Geology. v.48, 259 – 284.
SHERMAN, D.J. e BAUER, O.B. 1993. Dynamics of beach-dune systems. Progress in Physical Geography. V.17, 413 – 447.