Determinação dos processos evolutivos em escala decadal da linha de costa no litoral merdional da planície detaica do Rio Paraíba do Sul, RJ

Autores

Quadros, M.A.R. (LAGEF - UFF) ; Rocha, T.B. (LAGEFIS UERJ)

Resumo

O litoral entre Macaé e Quissamã, apresenta comportamento transgressivo da barreira costeira. Este comportamento é bem descrito no tempo geológico, porém em relação à escala histórica a avaliação da migração da barreira não é conclusiva. Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento da linha de costa em escala temporal de décadas, bem como sua taxa de migração, balizando esses resultados a partir de indicadores morfométricos da barreira costeira em planta e perfil. Analisando 75 km de linha de costa, foi possível observar, em 36 anos, que 18km apresentam comportamento transgressivo, 47km apresentam estabilidade e 9,5 apresentam progradação da linha de costa, de acordo com as escalas espaço-temporais estabelecidas. Essas áreas são bem definidas espacialmente, podendo ser separadas em três setores. O setor que apresenta majoritariamente o processo de retrogradação da linha de costa, apresenta uma taxa média de 1metro / ano de recuo.

Palavras chaves

BARREIRA TRANSGRESSIVA; PROCESSOS COSTEIROS; RETROGRADAÇÃO

Introdução

A dinâmica morfológica observada em costas dominadas por barreiras costeiras arenosas, que estão ajustadas as ondas, são áreas preferenciais para estudos do comportamento da linha de costa. Barreiras costeiras são definidas como estruturas geomorfológicas, composta mais comumente por sedimentos arenosos, normalmente formadas paralelamente à linha de costa, que agrupa diversos subsistemas como praias, dunas frontais, zona de surfe, sendo normalmente limitadas no reverso, ou seja no limite continental por alguma outra feição, como por exemplo sistemas lagunares ou uma falésia (Leatherman, 1988; Dillemburg e Hesp, 2009; Otvos, 2012). Tais feições podem refletir tendências diversas, como o de migração em direção ao mar (regressivas); transgressivas, quando migram em direção ao continente, causando retrogradação da linha de costa, ou ainda estabilidade, em condições agradacionais (Fernandez e Rocha, 2015, Dillenburg e Hesp, 2009). As mudanças que ocorrem na zona costeira estão diretamente ligadas à escala temporal dos processos e podem apresentar rápidas alterações morfológicas determinadas em séries temporais desde segundos, como o ataque sistemático de ondas, assim como rearranjos na sua configuração morfológica, ajustada a flutuações no nível do mar. Em áreas litorâneas dominadas por ondas, aspectos evolutivos associados a escalas históricas (~50 anos), é possível se verificar alterações na linha de costa. Segundo Cowell e Thorn (1994), a migração da linha de costa estaria relacionada à escalas temporais de anos à décadas, classificadas como históricas ou de engenharia, relacionadas à processos de clima de ondas e aporte sedimentar, apresentando variações morfológicas de dezenas de metros até poucos quilômetros. Uma das formas mais utilizadas de monitorar e investigar o comportamento das barreiras costeiras é a detecção da mudança de linha de costa. Dolan et al. (1980) definiram o termo “linha de costa” como uma interface física entre o continente e oceano. Embora seja aparentemente simples, Boak e Turner (2005) ressaltaram a dificuldade de aplicar este conceito em termos de mapeamento, uma vez que há alterações constantes do nível d’água em função da variação hidrodinâmica. Devido à essas alterações, os autores indicam a utilização de indicadores de linha de costa, que seriam feições no ambiente costeiro mais estáveis, dependendo do estágio morfodinâmico da praia, a fim de facilitar o mapeamento da linha de costa. A importância da investigação da linha de costa gira em torno do monitoramento e gerenciamento costeiro. O dado gerado permite compreender possíveis desequilíbrios ou tendência de migração associados à processos antrópicos ou naturais. Sendo assim, se faz necessário saber se ocorre migração ou desequilíbrio na linha de costa, a fim de investigar as possíveis causas de destruições nas áreas costeiras. A área de estudo está localizada na área costeira dos municípios de Quissamã, Carapebus, até as proximidades de Macaé. A partir de pesquisas anteriores, observa-se que esta área apresenta comportamento transgressivo no tempo geológico (nos últimos 6.000 a.p.), além de indicadores morfológicos de translação da barreira em direção ao continente. Busca-se investigar, portanto, em que escala espaço-temporal ocorrem as mudanças sugeridas por esses autores, e qual a tendência do comportamento da linha de costa e da barreira costeira nos dias atuais, trabalhando-se com uma escala de tempo de poucas décadas, onde se observa as respostas de eventos acumulados no ambiente. Sendo assim, o objetivo da presente pesquisa consiste em investigar a dinâmica da linha de costa em mesoescala espaço-temporal, na área de estudo, a fim de complementar estudos anteriores sobre evolução costeira no quaternário tardio, e indicar as possíveis causas desse comportamento, preocupando-se sempre em associar com os processos costeiros que podem ser responsáveis pelo comportamento da linha de costa.

Material e métodos

Para realizar a detecção de mudanças da linha de costa a médio prazo, foram utilizados como insumo cartográfico principalmente, fotografias aéreas. Porém, para se realizar análises mais recentes, a partir de 2005, não havia esse tipo de material disponível, sendo necessário incluir imagens do satélite RapidEye. Essas imagens possuem uma resolução espacial inferior às fotografias aéreas, porém vários trabalhos comprovam boa acurácia das imagens em termos de posicionamento, como Machado e Silva et al. (2013) e Brasileiro et al. (2015). Além disso, a resolução espectral e radiométrica permite realçar a diferença entre os alvos, recurso que não é possível ser trabalhado com fotografias aéreas, e que traz um ganho para as análises sobre as imagens de satélite. As imagens RapidEye já vem corrigidas geometricamente a partir de dados do satélite, não sendo necessário realizar nenhuma correção geométrica nas imagens. As fotografias aéreas compreendem as datas de 1976, 2000 e 2005 e foram obtidas respectivamente, no Departamento de Recursos Minerais do Estado do Rio de Janeiro (DRM), na empresa Ampla, e no Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) (tabela 4.1). As imagens RapidEye são do ano de 2012 e foram obtidas através do acervo de imagens RapidEye do governo federal, chamado Geocatálogo. Após a etapa do registro, ajuste e da análise das inconsistências, foram extraídas as linhas de costa das fotografias de 1976, 2000, 2005 e imagens de satélite de 2012. Para tanto, primeiramente foi necessário escolher um indicador de linha de costa que melhor se ajustasse aos parâmetros morfodinâmicos já analisados e ao material utilizado. Nesse sentido, baseado em Boak e Turner (2005), o indicador de linha de costa adotado foi o de “zona de arrebentação de intensidade máxima”, que é entendido também como o recuo máximo da onda, que se apresenta como uma linha branca na imagem, pois possui resposta espectral mais clara na imagem. Esse indicador foi o que se apresentou o melhor dentro da temática e para o tipo de praia presente na área de estudo, que apresenta características refletivas. Uma vez escolhido o indicador, a linha de costa foi extraída através de vetorização utilizando o software ArcGis 10.2. Realizou-se a vetorização a partir de interpretação das imagens, utilizando o mesmo indicador. As linhas de costa vetorizadas foram armazenadas como geometria linear com suas informações tabulares associadas. Nesta primeira etapa do trabalho, foi possível observar através da distância entre as linhas de costa, setores em retrogradação, setores em progradação, e setores em estabilidade. Foram consideradas áreas estáveis nos setores cuja variação da linha de costa foi menor que 22,5 metros, aproximadamente. Este valor foi estimado em função da média dos deslocamento das imagens de 1976 em relação às de 2005, em torno de 5,08 m; da média dos deslocamentos das imagens de 2012, em torno de 7,14 m e da variação do indicador de linha de costa decorrente da variação horizontal da maré, que foi de 10,46 m. Somando-se estes valores, o erro médio estimado foi de 22,68m, ou seja, uma variação de 22,5m aproximadamente, não pode ser considerada como retrogradação ou progradação, uma vez que erros no processamento dos dados estão inseridos. Este valor foi considerada para todas as análises, a fim de poder realizar comparações entre os períodos. Nesse sentido, considerou-se as áreas com distâncias entre as linhas de costa até esse valor, áreas estáveis, pois não houve uma variação significativa que fosse superior ao erro de processamento estimado. Foi analisado também a variação da linha de costa através da morfodinâmica da barreira costeira, a partir de monitoramento de perfis topográficos, do estabelecimento de cotas altimétricas do topo da barreira costeira e da análise entre as imagens da migração da barreira no seu reverso.

Resultado e discussão

Analisando os resultados obtidos a partir das fotografias e das imagens de satélite, nos 75 km de linha de costa, no maior período de análise, entre 1976 e 2012 (36 anos) foi possível identificar o processo de retrogradação em 18km da área mapeada ou 24% da área total, considerando o limiar estabelecido para a mudança do estado da linha de costa, que separa as áreas em retrogradação, progradação, e estabilidade. Esse limiar, considerando as limitações dos materiais utilizados, da escala de trabalho e das inconsistências oriundas da variação da maré, ficou em torno de 22,5 metros (figura 1 e 2). No restante da área de estudo, foi possível identificar em 9,5 km de linha de costa, o processo de progradação, e em 47km, estabilidade da linha de costa. Foi possível ainda, o estabelecimento de taxas do comportamento de retrogradação e progradação, uma vez que esses comportamentos estão bem delimitados espacialmente. Pode-se dizer, que o movimento de migração da linha de costa em direção ao continente estaria numa taxa de aproximadamente 1m / ano e que o movimento de migrar em direção ao oceano estaria na ordem de aproximadamente 2,5 a 3m / ano. Isso não significa que esse comportamento seja contínuo, porém esse dado traz uma resposta ao que concerne à velocidade de migração da linha de costa, de acordo com os comportamentos observados, respeitando a escala de trabalho. Foi possível dividir a área de estudo em setores, de acordo com o comportamento predominante de linha de costa (figura 1 e 2), para analisar cada área separadamente. Essa divisão se faz necessária pois, mesmo essa áreas estando sob condições similares de exposição à entrada de ondas, marés e correntes, as áreas têm comportamento bastante distinto e espacialmente bem delimitados. O primeiro setor se insere, em sua maior parte no município de Carapebus. Seu limite se inicia na foz do Rio Macaé e vai até o início da lagoa Maria Menina, onde se inicia o processo de retrogradação da linha de costa. Neste primeiro setor, a maior parte da área se encontra sob estabilidade da linha de costa. O segundo setor, que se localiza entre as lagoas Maria Menina e a Lagoa de Ubatuba, e engloba a parte central da linha de costa estudada, é o setor que apresenta o comportamento de retrogradação da linha de costa de forma predominante. Apesar de não apresentar esse comportamento de forma homogênea, uma vez que há áreas enquadradas na classe de estabilidade, é defronte a esse maior conjunto de lagoas costeiras que a retrogradação apresenta as distâncias entre as linhas de costa em torno de 30 a 50 metros, possuindo uma velocidade de migração em torno de 1 metro / ano. O terceiro setor, que se localiza entre a Lagora de Ubatuba e o Canal das Flechas, apresenta áreas em progradação de forma predominante, e ainda, área em estabilidade, tem esse comportamento influenciado por um fator não natural, associado à intervenção feita na costa por uma obra de engenharia. Os resultados obtidos através das análises morfométricas de curto período corroboram os resultados encontrados através das análises a partir das imagens aéreas, sendo que os perfis localizados no segundo setor são os que apresentam maior instabilidade e também que apresentam tendência na modificação de sua morfologia, não apresentando, na maioria das vezes, recuperação do seu volume ou da sua morfologia (figura 3). No primeiro setor os perfis se apresentam estáveis, assim como no terceito setor, com exceção do último perfil que apresenta evidências de leques de transposição. Esses indícios de retrogradação da barreira identificados nesse período não corroboram o comportamento na análise decadal, cujo setor do litoral foi classificado como em progradação. Esta contradição provavelmente decorre da escala temporal das análises. Enquanto a avaliação na escala de décadas reflete a progradação decorrente do efeito do guia-corrente mais ao norte do perfil, esta retrogradação da barreira provavelmente é um processo mais recente, decorrente de alterações na direção do transporte litorâneo ou convergência de energia de ondas. Dentre os mecanismos que impulsionam a retrogradação da barreira arenosa, está o efeito de transposição das ondas (Niedorada, 1985; Sallanger, 2000), que deixam como registro a formação de leques no reverso da barreira, conforme identificados em nos perfis de praia 4, 5 e 8. Porém a ocorrência desse mecanismo depende da frequencia e magnitude das ondas de tempestade, mas também das características morfométricas da barreira, como altura e largura (Morton e Sallenger, 2003; Houser, 2008; Ashton e Ortiz, 2011). Sendo assim, pelo fato deste litoral ser caracterizado como de micromarés e dominado por ondas, que em tempestades excepcionais alcançam entre 3 a 4 metros de altura, quando a barreira costeira apresenta altas cotas, impede que essa onda ultrapassasse a barreira, não ocorrendo a transposição, podendo ocorrer, em certos casos, erosão da praia. Por esse motivo, a análise das cotas se faz muito importante, pois é possível correlacionar as áreas que apresentam tendência de migração em direção ao continente, com a morfologia da barreira, dando luz aos processos responsáveis por esse comportamento transgressivo. Na figura 4 é possível perceber que a área central, ou setor 2, é a área que apresenta o processo de retrogradação da linha de costa de forma mais evidente, nas análises pautadas nas imagens de 1976. A partir da correlação espacial do estado da linha de costa e das cotas da barreira, utilizando a mesma escala para comparação, é possível perceber que é na área central que se apresentam as menores cotas, segundo a figura, são as áreas com menos de 5 metros de altitude. De fato, os resultados indicam que há uma relação entre a altura da barreira e a classificação de retrogradação da linha de costa em determinados setores do litoral. De acordo com as análises das imagens e dos perfis há migração da barreira em direção ao continente, não somente da linha de costa, como também do seu reverso. Na comparação da linha do reverso da barreira na ortofoto de 2005 e na imagem RapidEye de 2012 é possível identificar seu avanço sobre as lagoas e esporões. É possível observar esse avanço na maior parte do segundo setor. Especificamente, próximo ao perfil 4 e 5, esse avanço foi da ordem de 30 e 40 metros para dentro da lagoa, sendo produto da deposição dos leques de transposição.

Mapa comparativo entre três períodos de análise do comportamento da linha de costa.


Gráfico comparativo do comportamento da linha de costa nos três períodos de análise.


Perfil 4 de monitoramento que apresenta mudança de morfologia e indicativos de reafeiçoamento por leques de transposição, além de sutil recuo do topo.


Mapa comparativo do comportamento da linha de costa com as cotas do topo da barreira.

Considerações Finais

O mapeamento da linha de costa em escala histórica, a partir de imagens aéreas, se mostrou eficaz na investigação do seu comportamento. Para tanto, alguns parâmetros devem ser considerados, a fim de se quantificar inconsistências embutidas no processo. Na escolha do material, também deve ser avaliado os erros referentes às imagens. A utilização de mais de um intervalo temporal nas análises indicam que as alterações da linha de costa mapeadas não são reflexo da mobilidade praial, decorrente de ondas de tempo bom e tempestade. A análise decadal permitiu identificar três setores: o terceiro caracterizado por progradação; o setor central, caracterizado por retrogradação, com taxas de 1 m/ano; e o primeiro caracterizado por estabilidade em função da margem de erro. Especificamente o setor central, tem como principal mecanismo de retrogradação a transposição por ação das ondas que parece ser mais intensa e recorrente nesta área devido à característica morfométrica da barreira. O monitoramento dos perfis de praia funcionou como pontos de controle à avaliação da linha de costa, sendo que nos perfis do setor central, foi possível identificar a ocorrência dos leques de transposição e de recuo da escarpa de pós-praia. Na escala histórica, a retrogradação foi identificada na barreira costeira, sendo a parte central do litoral a que responde mais rápido.

Agradecimentos

Este projeto só foi possível pelo apoio financeiro do CNPq para diárias de campo e da CAPES pela bolsa de mestrada da autora principal.

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