Caracterização dos impactos morfológicos ocasionados por tempestade em Praias Refletivas: exemplo do litoral de Rio das Ostras, RJ.

Autores

Oliveira Filho, S.R. (UFF) ; Bulhões, E.M.R. (UFF) ; Maluf, V.B. (UFF) ; Pereira, T.G. (UERJ) ; Rocha, T.B. (UERJ) ; Fernandez, G.B. (UFF)

Resumo

Em abril de 2010, um sistema ciclônico próximo ao Rio de Janeiro gerou ondas de até 4,7m. Alguns trabalhos mostraram severos impactos morfológicos no litoral centro-norte fluminense. Este estudo procura aprofundar a discussão sobre impactos morfológicos, quantificar o volume erodido pela tempestade e o tempo necessário para recuperação parcial ou completa de duas praias refletivas de alta energia. A metodologia utilizada foi baseada na escala de impactos de Sallenger, que define quatro diferentes regimes de impactos que podem ocorrer em eventos de tempestade. A morfodinâmica pré e pós tempestade foi analisada pela sobreposição de perfis topográficos transversais à costa. Isto possibilitou o cálculo das variações volumétricas ocorridas. A recuperação pareceu ocorrer em dois estágios: uma rápida recuperação imediatamente após o decaimento de energia das ondas, e, uma mais lenta, durante períodos com ondas de bom tempo, que podem ser interrompidas por novos eventos de tempestade.

Palavras chaves

Ondas de tempestade; Erosão; Recuperação de praia

Introdução

Dentre os tipos de estágios morfodinâmicos de praia, praias refletivas são consideradas de baixa energia. No entanto, praias que possuem granulometria mais grossa tendem sempre ao estado morfodinâmico refletivo. Essa característica faz com que essa tipologia praial seja encontrada também em áreas submetidas à alta energia de ondas, como descrito por Short (1999). Praias refletivas possuem uma baixa variabilidade morfodinâmica, que pode, entretanto, ser alterada em função de ondas com maior altura, geradas por ventos fortes durante tempestades, que ocorrem, na maioria das vezes, centenas de quilômetros distante da costa. Além dessas ondas possuírem maior altura e período, normalmente chegam à costa com uma direção distinta ao padrão associado à ondas de bom tempo. Tais condições podem ocasionar rápidas e significativas mudanças na morfologia e na disposição sedimentar entre o perfil emerso e submerso da praia. A análise de impactos morfológicos ocasionados por ondas de tempestade em praias arenosas é uma ferramenta importante pois tem a finalidade de avaliar a resiliência deste tipo de ambiente, ou seja, a capacidade de recuperação frente à eventos anômalos. Frente a importância do tema, Sallenger (2000) elaborou uma escala de impactos que tornou possível a análise e previsão de impactos morfológicos ocasionados por tempestades, quando se possui um conhecimento prévio das características fisiográficas da área. Em abril de 2010, um sistema ciclônico se posicionou próximo ao litoral do Rio de Janeiro ocasionando ondas com grande altura significativa, que, de acordo com o modelo de ondas WAVEWACTH III, atingiram 4,7 metros, numa boia virtual, com centróide na posição (-23.0°S, -41.4°W), em área adjacente ao cabo Frio. Tais condições ocasionaram severos impactos morfológicos, constatados in situ, em várias praias do litoral centro-norte do Rio de Janeiro, e foram primeiramente documentados por Bulhões et al. (2010) e Fernandez et al. (2011). Bulhões et al. (2014) apresentaram os impactos ocorridos em três enseadas existentes entre o cabo Frio e o Cabo Búzios, enquanto Maluf et al. (2014) e Fernandez et al. (2015) analisaram a resiliência à tempestade de abril de 2010 levando em consideração fatores morfológicos como limite do pós-praia e posição da crista da berma. Apesar dos impactos da tempestade de abril de 2010 terem sido reportados pelos trabalhos citados anteriormente, não existiu uma análise pormenorizada do volume erodido e do tempo necessário para a total recuperação sedimentar. Dessa forma, o presente trabalho busca aprofundar a discussão acerca dos impactos morfológicos e volume erodido, em decorrência desta tempestade, bem como quantificar o tempo necessário para a total ou parcial recuperação do volume perdido, em duas praias com características fisiográficas semelhantes, e, com estado morfodinâmico caracterizado como refletivo de alta energia. A área de estudo está situada na região centro-norte do estado do Rio de Janeiro, no município de Rio das Ostras, à norte da foz do rio São João. A área engloba duas praias, uma mais à sul, conhecida pelo mesmo nome do município, e outra, mais à norte, conhecida como Mar do Norte. Foram estabelecidos 3 pontos de monitoramento em cada praia. A praia de Rio das Ostras possui extensão de pouco mais de 5 km e possui dunas frontais com porte entre 4 e 6 metros, onde as dunas mais elevadas estão na porção norte. A praia de Mar do Norte possui uma extensão de mais ou menos 4 km e as dunas frontais têm entre 4,5 e 5,5 metros. Santos (2010) realizou a caracterização granulométrica do sistema antepraia-praia de ambas as praias, constatando que ocorre um predomínio de areias com granulometria média à grossa entre a praia e a antepraia superior, que tendem a aumentar o gradiente de declividade da face de praia, e, uma predominância de areia grossa na antepraia inferior. Estas características, associadas ao clima de ondas local enquadram ambas as praias como refletivas de alta.

Material e métodos

Para descrição dos impactos morfológicos associados a tempestade de abril de 2010, foi utilizada a escala de impactos de Sallenger (2000), que busca diferenciar o tipo de impacto ocorrido em função da elevação atingida pelo nível da água em relação às feições existentes na praia, como topo e base da duna frontal. Os impactos são diferenciados por quatro regimes distintos. São eles espraiamento; colisional; transposição ou transposição; e, inundação; por ordem de magnitude da menor para a maior. Para identificar o regime ocorrido, a escala de impacto de Sallenger utiliza a fórmula: Rmax=NRA+R2% Onde NRA representa o nível real da água, ou seja, a combinação entre a maré astronômica e a sobreelevação da água ocasionada por fatores meteorológicos, e, o R2%, que representa os 2% excedentes de runup, como descrito por Holman (1986): R2%=(0,83IN+0,2)Ho Onde IN corresponde ao parâmetro de similaridade do surfe, como descrito por Battjes (1974), e Ho representa a altura significativa da onda em águas profundas. Stockdon et al. (2006) aponta que o coeficiente desenvolvido por Holman (1986) poderia variar de acordo com a configuração de bancos arenosos e forma do perfil transversal. Assim, os autores elaboraram uma equação que leva em consideração os estados morfodinâmicos de praia, abrangendo praias refletivas, intermediárias e algumas praias dissipativas: R2%=1,1[(0,35Bf(HoLo)/(1/2))+((HoLo(0,563(Bf^2)+0,004)/(1/2))/2] A equação é parametrizada utilizando o setup, traduzido aqui como sobreelevação induzida pelas ondas; o espraiamento; e, as ondas de infragravidade. Para o caso de praias extremamente dissipativas, onde IN<0,3, o excedente de runup pode ser simplificado, no entanto, como ambas as praias da área de estudo possuem estado morfodinâmico refletivo, a equação utilizada foi a descrita acima. Os valores referentes aos parâmetros das ondas como altura significativa, período e direção média; e ventos (velocidade e direção) foram obtidos a partir do modelo de ondas WAVEWATCH III. Os impactos morfológicos bem como posterior recuperação das praias foram analisados utilizando a sobreposição de perfis topográficos transversais à costa, utilizando sempre referenciais de nível, para fins de comparação, como descrito por Morton et al. (1994). As alterações do volume sedimentar foram quantificadas utilizando o mesmo método estabelecido por Birkemeier (1984), que utiliza uma elevação de contorno com a finalidade de comparação entre os diversos perfis da série temporal. A elevação de contorno utilizada foi o zero do mar. A recuperação do volume sedimentar erodido pela tempestade de abril de 2010 foi analisada levando em consideração o tempo necessário para o reestabelecimento do volume do perfil emerso, ou o mais próximo possível das condições existentes no perfil anteriormente à tempestade.

Resultado e discussão

Nesta tempestade, o levantamento topográfico foi realizado nos últimos dias do evento, permitindo uma análise pormenorizada das variações morfológicas e volumétricas. Dessa forma, foi possível comparar o regime previsto pela equação de elevação máxima do runup, com o observado em campo. A figura 1 apresenta os valores referentes ao cálculo de máxima elevação do runup para os seis pontos de monitoramento bem como a localização espacial. Na praia de Rio das Ostras, o regime de impacto predominante foi o de Transposição, e apenas o P5 apresentou regime Colisional. O regime de impacto previsto pela fórmula de máxima elevação vertical do runup (Sallenger, 2000) utilizando a equação de excedente de runup de Stockdon et al. (2006) coincidiu com o regime observado em todos os pontos de monitoramento. No P3 de Rio das Ostras as ondas da tempestade erodiram quase 62% do volume de sedimentos do perfil emerso. A face de praia e a duna frontal foram severamente erodidas, recuando a linha de costa em mais de 60 metros. A ocorrência do regime de transposição ocasionou ainda uma modesta deposição de sedimentos no topo da duna. No mês posterior ocorreu uma rápida e considerável recuperação do volume sedimentar da face de praia bem como de parte da duna frontal. Em dezembro de 2012, a duna frontal e a face de praia foram recuperadas, apresentando praticamente as mesmas características do momento anterior a tempestade. Na face de praia a sedimentação foi além, obtendo ainda um ganho significativo de volume (figura 2). No P4, ocorreu a remoção de 82% do volume sedimentar, equivalente à 152,56 m3/m. Foi o maior percentual de volume erodido dentre todos os pontos de monitoramento de ambas as praias estudadas. O evento ocasionou erosão completa da face de praia e parcial da duna frontal, que teve seu topo recuado, em direção a retroterra, em torno de 7 metros. Ocorreu ainda modesta sedimentação do topo da duna, ocasionada pelo processo de transposição. Nos meses posteriores, se estabeleceu uma tendência progradacional, quando, em fevereiro de 2012, este trecho recuperou por completo o volume sedimentar, no entanto com cotas altimétricas mais baixas da duna em relação ao mês de fevereiro de 2010. No P5, apesar do recuo da linha de costa ocasionada pela tempestade ser o menor dentre os pontos de monitoramento de Rio das Ostras (15 metros), ocorreu uma perda volumétrica considerável do perfil emerso, onde 68% do volume total disponível em fevereiro foi erodido, o equivalente à 158,15 m3/m, ocasionando erosão severa da face de praia e da duna frontal. Os meses subsequentes à tempestade seguiram com uma tendência acrescional, chegando próximo a recuperação total do volume no mês de julho de 2012. Ao contrário dos demais pontos de Rio das Ostras, o P5 foi o único que não conseguiu atingir a total recuperação, nem em relação ao total volumétrico, nem em relação à morfologia de fevereiro de 2010. A aquisição dos perfis topográficos no P5 de Rio das Ostras e no P2 e P3 de Mar do Norte foram realizados na semana seguinte à tempestade. Dessa forma, os valores de erosão e recuperação aqui apresentados podem estar subestimados, uma vez que após o decaimento das ondas de tempestade o perfil cria uma tendência acrescional, associado às ondas de bom tempo, como mostrado por Morton et al. (1994); Wang e Briggs (2015), e, segundo Hesp (2012), geralmente, a recuperação de praias refletivas acontece rapidamente. Assim, caso a aquisição dos dados topográficos tivessem sido realizados no momento da tempestade, como nos demais pontos, provavelmente o volume erodido e o recuperado seriam ainda maiores. Em Mar do Norte, o regime de impacto predominante foi colisional. O regime de impacto previsto pela fórmula de máxima elevação vertical do runup (Sallenger, 2000) utilizando a equação de excedente de runup de Stockdon et al. (2006) coincidiu com o regime observado apenas no P2. No P1 de Mar do Norte, após a tempestade de abril de 2010 o volume de sedimentos erodidos chegou à 36,6 m3/m, que representa 20,8% do volume emerso total disponível em fevereiro de 2010. Ocorreu erosão da face de praia e recuo da linha de costa em 9 metros, e, a duna frontal foi quase completamente erodida. A recuperação total do volume do P1 de Mar do Norte ocorreu em apenas 26 dias, sendo este o ponto que apresentou a mais rápida recuperação, dentre todos os pontos analisados. Ocorreu, além da recuperação, uma agradação da duna frontal, elevando em 1 metro a cota do topo, em relação ao período anterior a tempestade (figura 3). No P2 de Mar do Norte o volume erodido chegou à 50 m3/m, que representa 24,3% do volume total. Ocorreu erosão da face de praia e da duna frontal. Ocorreu em seguida uma rápida recuperação volumétrica, de aproximadamente 20 m3/m, em apenas 26 dias, que representa quase metade do volume erodido. A recuperação total do perfil ocorreu em março de 2011, quando o volume sedimentar e a morfologia da praia se restabeleceram. Mesmo após o reestabelecimento da morfologia, a cota altimétrica da duna frontal estava aproximadamente meio metro mais baixa em relação ao perfil pré-tempestade. No P3, a erosão provocada pela tempestade removeu 98,94 m3/m de sedimentos do perfil emerso, que representa 47,7% do volume total de sedimentos existentes em fevereiro. A tempestade erodiu significativamente a face de praia e a duna frontal, rebaixando a cota do topo da duna frontal em mais de 1 metro. No perfil de maio de 2010 é possível ver a reincorporação dos sedimentos à face de praia e à duna frontal, que atingem o máximo da recuperação em março de 2011, entretanto, este ponto não conseguiu reaver o volume total de sedimentos anterior a tempestade. A morfologia do perfil transversal se assimila às características iniciais (fevereiro de 2011), porém com um rebaixamento de mais ou menos 1 metro de cota, tanto da face de praia como da duna frontal. Segundo Short (1999), em decorrência da granulometria, praias refletivas têm elevado gradiente da face de praia, e, geralmente, não há a presença de bancos submersos, tornando a zona de surfe estreita ou inexistente. Dessa forma, as ondas tendem a quebrar diretamente na face de praia, aumentando o poder erosivo, principalmente em condições de ondas de tempestade, como ocorrido em abril de 2010, nas praias de Rio das Ostras e Mar do Norte. Em ambas as praias o tempo de recuperação aparentou ocorrer em dois estágios. O primeiro, ocorre rapidamente logo após o decaimento da energia das ondas, e, o segundo, de forma mais lenta, ocorre em função de longos períodos com ondas de bom tempo, que podem ser interrompidos por novos eventos de tempestade. A rápida recuperação da face de praia e da duna frontal observada nas praias refletivas ocorre por dois fatores. De acordo com Short (1999) praias refletivas quando submetidas à alta energia de ondas, sofrem uma rápida erosão. Entretanto, os sedimentos erodidos da face de praia e da duna são depositados na forma de bancos na antepraia, retornando rapidamente para perfil emerso, após o restabelecimento das condições hidrodinâmicas usuais. O outro fator, se remete a rápida recuperação da duna frontal. Segundo Hesp (2012), a rápida recuperação de dunas frontais em praias refletivas ocorre porque elas são tipicamente pequenas, e, por conta disso, permanecem estáveis ao longo do tempo. A altimetria das dunas frontais nas praias de Rio das Ostras e Mar do Norte, favorecem a reincorporação de sedimentos em ocasiões de nível relativo do mar mais elevados, como por exemplo, durante as marés de sizígia, nas luas cheias e novas, enquanto o capeamento eólico leva mais tempo para ser reincorporado. A recuperação do estoque sedimentar em todas as praias aparentemente ocorreu através da migração, em direção à praia, de sedimentos depositados nos bancos submersos. A figura 4 apresenta um quadro resumo que mostra o regime de impacto, os impactos observados, volume erodido, volume recuperado, além do tempo de recuperação de cada ponto de monitoramento.

Localização dos pontos de monitoramento e seus respectivos valores de elevação máxima do runup, bem como os tipos de regime previstos e observado.


Alterações morfológicas e volumétricas nos três pontos de monitoramento da praia de Rio das Ostras.


Alterações morfológicas e volumétricas nos três pontos de monitoramento da praia de Mar do Norte.


Quadro de análise da erosão e recuperação de todos os pontos de monitoramento relacionados aos tipos de regime de impactos observados.

Considerações Finais

Apesar do volume de sedimentos erodidos pela tempestade de abril de 2010, em ambas as praias, ter sido relativamente grande, a maioria dos pontos de monitoramento obteve recuperação total do volume e morfologia das condições existentes pré-tempestade. A resposta dessas praias, classificadas quanto a morfodinâmica como refletivas, seguiu como sugere a literatura, ocorrendo uma rápida e significativa erosão frente a tempestade, seguida de uma rápida recuperação parcial, e, em alguns casos recuperação total, após o decaimento da energia das ondas. Cabe ainda uma investigação mais aprofundada no que se remete aos fatores pontuais de recuperação de praia, com a finalidade de entender quais foram os fatores que contribuíram para uma não recuperação total do volume sedimentar, no P5 de Rio das Ostras e no P3 de Mar do Norte.

Agradecimentos

Referências

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