Autores
Maluf, V. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Fernandez, G. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Martins, C. (UNI) ; Figueiredo, M. (INSTITUTO FEDERAL DO RIO DE JANEIRO) ; Rocha, T. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO)
Resumo
Este trabalho visa identificar as características morfodinâmicas em planta e em perfil praia da Massamababa, Rio de Janeiro, a partir de quatro pontos de controle. Para isto foram utilizadas imagens de alta resolução espacial disponíveis gratuitamente e aquisições topográficas de campo. Todos os pontos de monitoramento apresentaram características de praias intermediárias. A partir dos estágios morfodinâmicos mais observados nas imagens o ponto Oeste foi classificado como terraço de baixa-mar com presença de cúspides de espraiamento, enquanto os pontos Centro-Oeste e Centro-Leste se apresentaram como bancos transversais com ocorrência de megacúspides associadas. No extremo Leste a zona submarina se apresentou como um sistema duplo. Sua configuração mais recorrente foi a de banco externo rítmico e terraço de baixa-mar proximal, com megacúspides associadas aos bancos externos. As sessões transversais indicaram variabilidade horizontal de dezenas de metros em todos os pontos de controle.
Palavras chaves
Morfodinâmica de praias; Imagens orbitais; Bancos submersos
Introdução
Praias são as feições deposicionais que constituem a fronteira entre o continente e o oceano, consistindo em sistemas abertos de processo-resposta de caráter altamente dinâmico (KOMAR, 1976). A análise do comportamento morfológico desses ambientes a curto, médio e longo prazo envolve o entendimento de processos geomorfológicos e hidrodinâmicos complexos, mas é de vital importância para o planejamento da zona costeira (PAIS-BARBOSA, et al., 2010). Durante todo o século XX o monitoramento contínuo por nivelamento topográfico exerceu um papel fundamental no tema, garantindo dados morfológicos sequenciais em duas dimensões. Contudo, praias podem apresentar feições de média e larga escala, que passam despercebidas no perfil transversal (ex: megacúspides e sandwaves, na praia emersa, e bancos crescênticos e longitudinais na zona submarina). A partir da década de 1960 as pesquisas passaram a contar com dados morfológicos de fotografias aéreas, possibilitando o estudo em planta da morfodinâmica de praias. Atualmente conta-se com uma ampla gama de tecnologias de sensoriamento remoto para auxiliar estudos dessa natureza, tais como imagens ópticas, multi e hiperespectrais de sensores aerotransportados e orbitais, monitoramento por vídeo e levantamentos topográficos com escâneres a laser (ANTHONY, 2009). O principal objetivo deste trabalho é caracterizar o comportamento morfodinâmico do arco praial da Massambaba, no estado do Rio de Janeiro, com auxílio de imagens ópticas de alta resolução espacial e topografia de detalhe, enfocando a discriminação de estágios intermediários previsto nos modelos de Wright e Short (1984) e Short e Aagaard (1993), especialmente no que tange a morfologia de bancos arenosos na zona de surfe. O arco praial da Massambaba está localizado no litoral centro-sul do estado do Rio de Janeiro, estendendo-se por aproximadamente 48 km entre os municípios de Saquarema e Arraial do Cabo. Este trecho da costa fluminense está orientado aproximadamente de L-O, característica observada desde a Baía de Guanabara até o oeste do Cabo Frio, que consiste no ponto de inflexão da linha de costa (MUEHE e VALENTINI, 1998). A área de estudo se configura como um sistema duplo de barreiras arenosas separadas entre si por depressões lagunares. Ao reverso do sistema interno localiza-se a Lagoa de Araruama, cuja única conexão com o oceano Atlântico é o canal de Itajuru, no município de Cabo Frio. A plataforma continental interna é coberta por depósitos sedimentares reliquiares constituídos por areias quartzosas, destacando-se um decréscimo granulométrico de grossos para finos de oeste para leste (MUEHE e CARVALHO, 1993). Tratando-se de transporte sedimentar próximo à praia, o trabalho de Muehe e Corrêa (1989) aponta um predomínio de transporte perpendicular durante eventos de tempestade. Com relação ao clima de ondas, Pinho (2003) caracteriza quatro estados de mar em águas profundas para a Bacia de Campos, RJ: Bom Tempo (Hs de 1,5 a 2,0 m e T de 6 a 7 s), Bom Tempo Com Marulhos, Mau Tempo de SE (Hs de 4 a 4,5 m e T entre 14 a 16 s) e Mau Tempo de SO (Hs de 1,5 a 2 m e T de 8 a 12 s). Os dois primeiros estão associados ao maior domínio do sistema de Alta Pressão do Atlâncio Sul observado nos meses de verão e primavera, enquanto que as situações de mau tempo estão ligadas a passagens de sistemas polares e ciclones extratropicais durante outono einverno (PIANCA et al., 2010) Mais recentemente, Klumb-Oliveira (2015) destaca que o Cabo Frio desempenha um papel de condicionante do clima de ondas em águas intermedíarias em escala regional, a partir de processos de refração de fundo em relação à orientação da linha de costa. No litoral entre Saquarema e Arraial do Cabo foi observada maior frequência de ondas de SE e maiores alturas significativas de ondas de SO do que a leste do Cabo Frio. Isto se deve ao fato de que. Assim, o autor sugere que o litoral a oeste do Cabo Frio apresenta maior exposição a ondas do quadrante sul.
Material e métodos
A metodologia consistiu na análise de dados em planta e dados topográficos bidimensionais a partir de quatro pontos de controle distribuídos ao longo do arco praial. Cada ponto contou com entre 9 e 13 cenas de alta resolução espacial e 13 sessões transversais, obtidas a partir de monitoramento contínuo iniciado em 2011. Dados em planta: Primeiramente foi realizada uma análise qualitativa das características morfodinâmicas de cada ponto de monitoramento através de interpretação visual das cenas de alta resolução espacial disponíveis no software Google Earth Pro, versão 7.1. A análise foi feita no próprio software, considerando-se os seguintes fatores: a) Zona de surfe: Número e morfologia dos bancos submersos, caso presentes (sistema único ou múltiplo; e morfologia linear, rítmica, transversal ou em terraço); Presença ou ausência de correntes de retorno; b) Praia emersa: Tipologia de feições de cúspides (cúspides de espraiamento, megacúspides ou sandwaves). A identificação de bancos submersos foi feita considerando-se a diferença de reflectância dessas feições na zona de surfe, em função da batimetria mais rasa (ex: HOM-MA e SONU, 1962), ou a partir dos padrões de espuma gerado pela quebra de ondas (LIPPMANN e HOLMAN 1990; PAIS-BARBOSA et al., 2009). As correntes de retorno foram identificadas através da textura gerada pela turbidez da água, pela forma da pluma e posição, que por muitas vezes coincide com calhas localizadas entre as protuberâncias de mega cúspides. Os dados coletados foram compilados em uma tabela síntese para cada ponto de controle e comparados com os modelos morfodinâmicos de Wright e Short (1984) e Short e Aagaard (1993), conforme a metodologia sugerida por Pais-Barbosa et al. (2011). Posteriormente, para cada ponto de controle foram selecionadas e baixadas cenas de alta resolução espacial representativas das características morfodinâmicas discriminadas qualitativamente. As cenas foram georreferenciadas manualmente no software ArcGis (versão 10.1) com base nas fotografias aéreas de 2005 do IBGE (tabela 2) a partir de doze pontos de controle identificados visualmente. Posteriormente as cenas foram processadas no software ArcGis, versão 10.1, onde foi gerada a base de dados vetoriais a partir dos seguintes procedimentos: a) Vetorização manual da morfologia da linha de costa a partir da identificação da linha de maré alta; b) Medição dos intervalos entre as cúspides de espraiamento, megacúspides ou sandwaves; Topografia em perfil: Além da utilização de imagens, foram levantadas sessões transversais empregando-se o método de nivelamento topográfico com estação total. Durante a primeira campanha de campo, em abril de 2011, foram estabelecidos referenciais de nível (RNs) em cada ponto de controle para garantir a continuidade do monitoramento. Conforme a metodologia proposta por Calliari et al. (2003), as cotas absolutas de cada RN foram obtidas a partir da relação entre a altura da maré e recuo máximo do espraiamento no momento do primeiro levantamento, e nível médio do mar. As aquisições subsequentes foram realizadas com periodicidade trimestral ou semestral, somando treze sessões transversais para cada ponto de controle. Por se tratar de um arco praial exposto, os perfis topográficos estenderam- se somente até o recuo máximo do espraiamento, de maneira que os dados topográficos contemplam somente a parte emersa da praia. As sessões transversais foram digitalizadas e processadas em MS Excel 2013 sobrepostas em um gráfico de dispersão de linhas suaves. De cada perfil foi extraída a largura máxima do perfil transversal, que consiste na extensão do referencial de nível mais a ré até o recuo máximo do espraiamento. A partir desses dados sequenciais calculou-se a amplitude horizontal dos mesmos, ou seja, a diferença entre a maior e menor largura medidas no monitoramento sequencial. Com isso, obteve-se a variação horizontal absoluta de cada ponto de controle.
Resultado e discussão
Morfodinâmica bidimensional: De forma geral, os perfis transversais mostram
que existe variabilidade morfológica significativa ao longo de todo o arco,
como ilustra a figura 1. No entanto, diferenças na morfologia e dinâmica
bidimensional são notáveis entre os quatro pontos de monitoramento. Os dados
de variabilidade horizontal estão resumidos na figura 2.
No perfil Oeste nota-se que a berma varia consideravelmente tanto em altura
quanto em comprimento, porém sempre bem delimitada em relação ao seu limite
interno, ou seja, no contato com a face de praia. Na série temporal de
levantamentos topográficos são observadas morfologias refletivas típicas,
morfologias de terraço e calha (ridge and runnel) e até mesmo dois sistemas
de bermas ativas, evidência de um possível processo de incorporação
sedimentar na parte emersa. Além disso, foi possível identificar uma feição
de berma inativa em cotas mais elevadas (4,4 metros), provavelmente gerada
por um evento de alta energia. Tal feição encontra-se separada da praia
emersa ativa por uma escarpa de pós-praia.
A dinâmica morfológica do ponto Centro-Oeste é marcada por uma berma menos
pronunciada que o extremo oeste do arco em grande parte das observações
(figura 1). Por vezes essa feição se apresenta de maneira convexa e íngreme,
com crista suave ou inexistente. Em tais condições a face de praia se
apresenta com limites pouco distinguíveis, sendo quase uma continuação da
berma em direção ao mar. Em contrapartida, em alguns levantamentos foram
observadas características refletivas ou próximas. De fato, os dados
morfométricos mostram que o perfil Centro-Oeste foi o que apresentou maior
variabilidade bidimensional, com uma amplitude de sua extensão de 53 metros
(figura 2).
No perfil Centro-Leste bermas e faces de praia bem marcadas são
identificadas em quase toda a série temporal, distinguindo-se
morfologicamente do ponto Centro-Oeste. O perfil transversal se mantém mais
próximo ao estágio refletivo e percebe-se que morfologias de terraço não são
discriminadas no intervalo de monitoramento. No entanto, nota-se maior
estabilidade morfológica do que nos perfis Oeste e Centro-Oeste, uma vez que
é possível constatar, visualmente, menor dinâmica morfológica da berma e da
face de praia, que tende a manter seu gradiente elevado. Isto é corroborado
pelo fato de queo ponto Centro-Leste apresentou a menor amplitude e a menor
variabilidade de largura durante o intervalo de monitoramento, que
alcançaram 35 e 10,3 metros, respectivamente (figura 2).
O extremo leste do arco mantém o padrão de variabilidade morfológica na
parte emersa observado nos três perfis anteriormente citados (figura 1).
Visualmente é possível notar inconstância na face de praia, que pode se
apresentar íngreme e tipicamente refletiva ou suave e pouco marcada, neste
caso apenas como uma continuação da berma. A berma também é marcada por
instabilidade tanto horizontal como vertical. Foi observado que as cristas
são distinguíveis em diversos levantamentos, mas apresentam alta mobilidade,
especialmente em relação sua altimetria.
Morfodinâmica em planta: Considerando a série temporal de imagens
disponível, o estágio morfodinâmico mais frequente de cada ponto de
monitoramento está ilustrado na figura 3. Nota-se que a curva de
distribuição dos estágios torna-se mais achatada de oeste para leste,
sugerindo maior variabilidade morfológica nessa direção. De maneira geral
foi observado que bancos submersos tornam-se mais frequentes à medida que se
avança para leste do arco. O mesmo ocorre com morfologia rítmica da praia
emersa, que é menos frequente a oeste, onde se observam apenas cúspides de
swash na maioria das observações. A figura 4 mostra os estágios
morfodinâmicos mais frequentes observados para cada ponto de monitoramento.
No extremo oeste do arco a morfologia da zona de surfe é marcada de modo
recorrente por um terraço de baixa mar (figura 4). A extensão de tal feição
pode variar conforme a energia de ondas, tornando-se mais alongado sob
condições de mau tempo e estreito em situação de baixa energia. Contudo, foi
possível identificar configurações morfológicas de praia refletiva em
situações em que a zona de surfe é estreita ou quase inexistente. Tais casos
possivelmente são consequências de longos períodos de tempo bom. Na praia
emersa, a crista da berma é constantemente marcada por cúspides de
espraiamento intervaladas regular ou irregularmente. Cúspides de
espraiamento de maiores dimensões também foram constatadas e sua ocorrência
pode estar relacionada a eventos de maior energia de ondas. Outra observação
relevante é a ocorrência de sandwaves em duas ocasiões.
No ponto Centro-Oeste do arco a presença de bancos transversais na zona
submarina foi constatada em mais de 60% das observações (figura 3), mas
também foram observadas morfologias de terraços de baixa-mar, banco
longitudinal e bancos rítmicos. A morfologia de praia refletiva foi
identificada em apenas uma cena da série temporal. Foi notado que os bancos
submersos são geralmente suaves e pouco pronunciados. No entanto, a própria
ocorrência dessas feições indica que a zona de surfe é mais instável que no
perfil Oeste. Como consequência dessa dinâmica na zona submarina, a
morfologia da praia emersa é frequentemente rítmica associada a estágios
intermediários, com cúspides geralmente abobadadas e suaves, alinhadas com
os bancos (quando transversais ou crescênticos). Os intervalos das projeções
são usualmente irregulares. Dentro da série temporal contemplada, cúspides
de espraiamento ocorreram com menor frequência e dimensões do que as
observadas no perfil Oeste.
O ponto Centro-Leste mostrou dinâmica semelhante à do ponto anterior, com a
diferença de que não foram identificadas características de estágio
refletivo (figura 3). Bancos transversais e terraços foram observados na
zona submarina em 57 e 21% das cenas disponíveis, respectivamente. Foram
constatadas apenas duas ocorrências de banco e calha longitudinais, enquanto
bancos ritmos ocorreram apenas uma vez na série temporal no ponto Centro-
Leste. Como esperado, a praia emersa reflete a dinâmica submarina, de
maneira que a morfologia rítmica de praia intermediária é frequente, com
espaçamento geralmente irregular entre as projeções de cúspides. Estas, no
entanto, se apresentam de maneira mais pronunciada e com maiores dimensões
que no ponto Centro-Oeste. A figura 4 ilustra a situação de bancos
transversais nos pontos Centro-Leste e Centro-Oeste.
O setor Leste apresentou morfologia submarina caracterizada dois sistemas de
bancos submersos em quase todas as cenas disponíveis (figura 3). O sistema
interno frequentemente se apresenta de maneira irregular e caótica. Foi
constatado que as configurações mais comuns para essa feição foram de
terraço, bancos transversais ou até mesmo como um estágio transicional entre
essas morfologias. Ainda assim, foi observado que o sistema interno também
pode assumir um caráter rítmico ou até mesmo longitudinal. O sistema
externo, por sua vez, ocorre significativamente mais distante da praia
emersa, e foi observado que sua morfologia é mais robusta e aparente que a
do sistema interno. Dentro da série temporal de imagens, sua configuração
mais frequente foi a de banco rítmico, seguida de bancos transversais e
banco longitudinal.
A praia emersa apresentou megacúspides suaves e abobadadas na maioria das
cenas disponíveis. Foi constatado que intervalos maiores entre as cúspides
estão associados ao sistema externo bancos, enquanto que espaçamentos
menores são ligados ao sistema interno. Cúspides de espraiamento ocorrem
ocasionalmente, tanto nas cavas quanto nas cristas da morfologia rítmica,
mas de forma irregular e com dimensões menores do que nos outros pontos de
controle. A figura 4 mostra a segunda situação mais frequente, de bancos
externos transversais e terraço de baixa-mar interno.
Perfis transversais sequenciais dos pontos de monitoramento. Nota-se a alta variabilidade morfológica.
Variabilidade horizontal dos pontos de monitoramento. O perfil Centro-Oeste apresentou a maior amplitude.
Cenas representativas dos estágios morfodinâmicos mais observados nos pontos de monitoramento.
Frequência dos estágios morfodinâmicos observados nos perfis de monitoramento
Considerações Finais
A partir dos resultados apresentados pode-se concluir que o arco praial da Massambaba apresenta comportamento intermediário ao longo de toda a sua extensão. Diferenças morfológicas entre os pontos de controle, principalmente em relação à morfologia da zona submarina, provavelmente são reflexo de um decréscimo do diâmetro granulométrico de oeste para leste. Tal afirmação é corroborada pela frequência de sistemas duplos de bancos arenosos no extremo leste do arco, enquanto na porção ocidental o oposto é observado. A utilização de imagens de alta resolução espacial disponíveis no software Google Earth Pro garantiu a construção de uma série temporal de dados em planta de forma gratuita. As informações extraídas acerca da morfologia de bancos submersos na zona submarina, assim como da dinâmica de praia emersa associada, foram fundamentais para a análise morfodinâmica da praia da Massambaba, em vista das limitações apresentadas pela topografia transversal tradicional. Além disso, os dados de sensoriamento remoto permitiram a detecção da ocorrência de sandwaves no extremo ocidental do arco, abrindo possibilidades de estudos futuros sobre tal fenômeno. Nesse contexto, é possível afirmar que em estudos de praias com alta variabilidade morfodinâmica a utilização de perfis transversais que representem somente a porção emersa, ou seja, sem dados batimétricos, é insuficiente na discriminação dos estágios intermediários descritos nos modelos morfodinâmicos considerados.
Agradecimentos
Referências
ASHTON, A.; MURRAY, A. B.; ARNAULT, O. Formation of Coastline Large-Scale Instabilities Induced by High-Angle Waves. Nature, v. 414, pp. 296-300. 2001
CALLIARI, L. J.; MUEHE, D.; HOEFEL, F. G.; TOLDO JR., E. Morfodinâmica Praial: uma breve revisão. Revista Brasileira de Oceanografia, v. 51, pp. 63-78. 2003
HOMMA, M.; SONU, C. Rhythmic Pattern of Longshore Bars Related to Sediment Characteristics. Conference on Coastal Engineering, Council on Wave Research, 8th, 1962, Mexico City, Conference Proceedings, pp. 248-278
KLUMB-OLIVEIRA, L. A. Variabilidade Interanual do Clima de Ondas e Tempestades e seus Impactos sobre a Morfodinâmica de Praia do Litoral Sudeste do estado do Rio de Janeiro. 2015. 101f. Tese de Doutorado em Geografia – Programa de Pós-Graduação em Geografia, UFRJ, Rio de Janeiro, 2015
KOMAR, P. D. Beach Processes and Sedimentation. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1976. 425 pg.
LIPPMANN, T. C.; HOLMAN, R. A. The Spatial and Temporal Variability of Sand
Bar Morphology. Journal of Geophysical Research, v. 95, n. C7, pp. 11.575-11.590. 1990
PAIS-BARBOSA, J. TEODORO, A. C.; VELOSO-GOMES, F.; TAVEIRA-PINTO, F. Portuguese Northwest Beach Classification Using aerial Photographs and GIS Tools. Journal of Coastal Research, SI 56, 2009
MUEHE, D.; CARVALHO, V. G. Geomorfologia, cobertura sedimentar e transporte de sedimentos na plataforma continental interna entre Ponta de Saquarema e o Cabo Frio (RJ). Bolm Inst. Oceanogr., S Paulo, v. 41, v.1, pp. 1-12, 1993
PAIS-BARBOSA, J.; VELOSO-GOMES, F.; TAVEIRA-PINTO, F.; Análise de formas e padrões costeiros como indicadores de erosão na zona costeira noroeste de Portugal. Associação Portuguesa de Recursos Hídricos, v. 3, n. 2, 2010
PIANCA, C.; MAZZINI, P. L. F.; SIEGLE, E. Brazilian Offshore Wave Climate Based on NWW3 Reanalysis. Brazilian Journal of Oceanography, v. 58, n. 1, pp. 53-70. 2010
PINHO, U. F. P. Caracterização do Estados de Mar na Bacia de Campos. 2003. 123f. Dissertação de Mestrado em Engenharia Oceânica – Programa de Pós-Graduação em Engenharia, COPPE/ UFRJ, Rio de Janeiro, 2003
SHORT, A. D.; AAGAARD, T. Single and Multi-Bar Beach Change Models. Journal of Coastal Research, SI-15, pp. 801-813. 1993
WRIGHT, L. D; SHORT, A. D. Morphodynamic variability: a synthesis. Marine Geology, vol. 56, 93-118, 1984.