UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI. CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA

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1 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA ANÁLISE DOS PARÂMETROS METEOROLÓGICOS E OCEANOGRÁFICOS DOS EVENTOS DE RESSACA, OCORRIDOS ENTRE JANEIRO DE 2001 À DEZEMBRO DE 2010, NO ESTADO DE SANTA CATARINA JAQUELINE KRUEGER Itajaí 2011

2 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA ANÁLISE DOS PARÂMETROS METEOROLÓGICOS E OCEANOGRÁFICOS DOS EVENTOS DE RESSACA, OCORRIDOS ENTRE JANEIRO DE 2001 À DEZEMBRO DE 2010, NO ESTADO DE SANTA CATARINA JAQUELINE KRUEGER Monografia apresentada como parte dos requisitos para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia da Universidade do Vale do Itajaí. Orientador: Rafael Sangoi Araujo Itajaí 2011 ii

3 DEDICATÓRIA Aos meus pais Dolores e Ilfons, pelo apoio em mais uma etapa de minha vida, dedico. iii

4 AGRADECIMENTOS Agradeço a minha família pelo amor, pela força e palavras de incentivo que me ofertaram durante estes cinco anos de realizações e descobertas. Ao meu amigo, companheiro e confidente Marcos. Pelo apoio e paciência em me ouvir, mesmo quando não entendia nada do que eu estava falando, e por me aturar nas pouquíssimas vezes que chorei ao longo desta caminhada. Agradeço a meus orientadores Antônio Klein e Rafael Araujo, por todo o aprendizado, incentivo e oportunidades proporcionadas no decorrer do projeto. Aos amigos, aqueles que desde o início do curso, unidos passamos por tantas batalhas; e aqueles que surgiram no meio do caminho e hoje se tornaram pessoas especiais. Ao pessoal do LOG, que dentre os que foram e vieram tantas histórias deixaram. Também aos colegas do GEOPROC, em especial ao Marquinhos pela companhia nas idas e vindas até Floripa. Aos jornais A Notícia, Diário Catarinense e Jornal de Santa Catarina, assim como a Defesa Civil do Estado, por permitirem e auxiliarem nas pesquisas de seus arquivos e assim tornarem possível a execução deste trabalho. À Coastal Planning & Engineering do Brasil, por ceder os dados de ondas provenientes do WW3. Por fim agradeço a Associação Atlantis de Desenvolvimento a Ciência, pelo financiamento do projeto. iv

5 SUMÁRIO DEDICATÓRIA... iii AGRADECIMENTOS... iv LISTA DE FIGURAS... vii LISTA DE TABELAS... xi LISTA DE SÍMBOLOS... xii RESUMO... xiii 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo geral Objetivos específicos FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Desastres Naturais Ressacas Circulação atmosférica geral Origem atmosférica das ressacas Frentes frias e ciclones extratropicais Trajetória dos ciclones extratropicais Ventos Ondas Maré Maré astronômica Maré meteorológica ÁREA DE ESTUDO MATERIAIS E MÉTODOS Levantamento das ressacas Análise Meteorológica Dados de Reanálise NCEP/NCAR Análise sinótica Análise Oceanográfica Ondas Maré Estatística Resultados e Discussão v

6 6.1 Análise Geral Análise Temporal Análise Regional Trajetória de ciclones Conclusão SugestÕes Referências vi

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Modelo de circulação atmosférica geral proposto por C. G. Rossby. (Fonte: < 18 Figura 2: Figura esquemática demonstrando a chegada de uma frente fria. (Fonte: < 19 Figura 3: Esquema da evolução de um ciclone extra-tropical (B), indicando-se o ar frio (F) e quente (Q). (Fonte: VAREJAO E SILVA, 2001) Figura 4: Imagem demonstrando a posição dos centros de alta (A) e baixa (B) pressão numa situação de maré meteorológica positiva. (Fonte: PARISE, 2007) Figura 5: Localização da área de estudo que compreende todo o litoral catarinense Figura 6: Componente astronômica (linha azul) e meteorológica (linha vermelha) da maré; em destaque as ocasiões em que a soma das duas componentes supera os 80 cm. (Fonte: TRUCOLLO, 1998) Figura 7: Fluxograma representativo da metodologia do projeto Figura 8: Localização dos três pontos de extração dos dados de Reanálise Norte, Centro e Sul; e do marégrafo de Imbituba Figura 9: Frequência de ressacas, por município, em Santa Catarina ( ) Figura 10: Gráfico anual das ressacas ocorridas em Santa Catarina, entre 2001 e A linha vermelha indica a média anual Figura 11: Frequência mensal das ressacas ocorridas em Santa Catarina, entre 2001 e Figura 12: Erosão provocada pelas ressacas na capital Florianópolis (a) e (b), em Balneário Camboriú (c), e em Balneário Barra Velha (d). (Fonte: Jornal de Santa Catarina e Diário Catarinense) Figura 13: Frequência do nível máximo de maré observada atingida durante os eventos de ressaca no Estado de Santa Catarina, entre 2001 e Figura 14: Frequência das marés de quadratura; sizígia; e sizígia mais perigeu; durante os eventos de ressaca no Estado de Santa Catarina, entre 2001 e Figura 15: Rosa dos ventos dos episódios de ressaca ocorridos em Santa Catarina no período de 2001 à vii

8 Figura 16: Rosas direcionais de Hs (à esquerda) e Tp (à direita) dos episódios de ressaca ocorridos em Santa Catarina no período de 2001 à Figura 17: Frequência das alturas de onda máximas atingidas durante os eventos de ressaca no Estado de Santa Catarina, entre 2001 e Figura 18: Pressão; velocidade e direção de ventos no período de um mês. A linha vermelha indica a ocorrência de um evento de ressaca Figura 19: Hs, Tp e direção de odas no período de um mês. A linha vermelha indica a ocorrência de um evento de ressaca Figura 20: Registro de maré pelo período de um mês, a linha azul indica a maré astronômica e a verde a maré meteorológica. A linha vermelha indica a ocorrência de um evento de ressaca Figura 21: Frequência dos eventos de ressaca ocorridos em Santa Catarina, no período de 2001 à 2010, nas quatro estações do ano Figura 22: Médias das velocidades de ventos, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 23: Rosas dos ventos dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 24: Médias das alturas significativas de onda, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 25: Rosas direcionais da Hs dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 26: Histrogramas de Hs dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 27: Médias dos períodos de onda, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 28: Rosas direcionais de Tp dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à viii

9 Figura 29: Médias dos picos das marés observada, meteorológica e astronômica, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 30: Frequência de eventos de ressaca com marés observadas superiores a 0,6 m e 0,8 m nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Figura 31: Frequência dos eventos de ressaca ocorridos em Santa Catarina, no período de 2001 à 2010, nas três regiões do Estado Figura 32: Médias das velocidades de ventos, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 33: Rosas dos ventos dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 34: Médias da altura de onda significativa, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 35: Rosas dos direcionais de Hs dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 36: Histogramas de Hs dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 37: Médias de período de pico, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 38: Rosas dos direcionais de Hs dos eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul, no período de 2001 à Figura 39: Frequência dos eventos de ressaca ocorridos em Santa Catarina, no período de 2001 à 2010, nos quatro padrões de trajetórias de ciclones Figura 40: Trajetória de ciclone extratropical da América do Sul denominado como Padrão I. Alinha vermelha indica a trajetória do centro de alta e a azul do centro de baixa pressão Figura 41: Trajetória de ciclone extratropical da América do Sul denominado como Padrão II. Alinha vermelha indica a trajetória do centro de alta e a azul do centro de baixa pressão ix

10 Figura 42: Trajetória de ciclone extratropical da América do Sul denominado como Padrão III. Alinha vermelha indica a trajetória do centro de alta e a azul do centro de baixa pressão Figura 43: Trajetória de ciclone extratropical da América do Sul denominado como Padrão IV. Alinha vermelha indica a trajetória do centro de alta pressão Figura 44: Exceções de situações sinóticas responsáveis por gerar eventos de ressaca. Alinha vermelha indica a trajetória do centro de alta e a azul do centro de baixa pressão Figura 45: Médias das velocidades de ventos, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nos três padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 46: Rosas dos ventos dos eventos de ressaca nos quatro padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 47: Médias das alturas significativas de onda, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nos três padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 48: Rosas direcionais de Hs dos eventos de ressaca nos quatro padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 49: Histogramas de Hs dos eventos de ressaca nos quatro padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 50: Médias das alturas significativas de onda, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nos três padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à 2010, no período de 2001 à Figura 51: Rosas direcionais de Tp dos eventos de ressaca nos quatro padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 52: Médias dos picos das marés observada, meteorológica e astronômica, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nos quatro padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à Figura 53: Frequência de eventos de ressaca com marés observadas superiores a 0,6 m e 0,8 m nos quatro padrões de trajetória de ciclones, no período de 2001 à x

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Média, média das máximas e valores máximos dos parâmetros meteorológicos e oceanográficos dos eventos de ressaca ocorridos em Santa Catarina, entre 2001 e Tabela 2: Médias das máximas, e desvios padrões, dos fatores meteorológicos e oceanográficos dos de eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera Tabela 3: Médias das máximas, e desvios padrões, dos fatores meteorológicos e oceanográficos dos de eventos de ressaca nas três regiões do Estado: Norte, Centro e Sul Tabela 4: Médias das máximas, e desvios padrões, dos fatores meteorológicos e oceanográficos dos de eventos de ressaca nos quatro padrões de trajetória de ciclones xi

12 LISTA DE SÍMBOLOS Hs...Altura Significativa de Onda Tp...Período de Pico xii

13 RESUMO O litoral do Estado de Santa Catarina continuamente sofre com prejuízos ocasionados por eventos de ressacas. O objetivo deste trabalho é analisar as condições meteorológicas e oceanográficas presentes nos eventos de ressaca registrados em Santa Catarina, no período de Janeiro de 2001 à Dezembro de As datas e os locais atingidos foram pesquisados nos registros da Defesa Civil e em jornais estaduais. Para a análise dos parâmetros de cada evento foram utilizados dados de vento de Reanálise II, de ondas provenientes do modelo WaveWatch III, bem como registros de maré obtidas através do marégrafo de Imbituba. Em seguida os eventos de ressaca foram analisados de três formas: regionalmente Norte, Centro e Sul; temporalmente Verão, Outono, Inverno e Primavera; e de acordo com o padrão de trajetória do ciclone responsável pela tempestade Padrões I, II, III e IV. Ao longo dos dez anos estudados foi observado um total de 60 episódios de ressacas no Estado de Santa Catarina. O mês de Maio foi o de maior incidência destes eventos devido ao maior número de ciclogêneses deste período. Os municípios mais atingidos foram Florianópolis, Balneário Camboriú, Balnerário Barra do Sul e Balneário Barra Velha, cidades com intensa ocupação da região costeira. As estações de Outono e Inverno além de serem aquelas de maior ocorrência de ressacas, também apresentam as maiores alturas significativas de onda e os mais elevados níveis de maré. A análise espacial demonstra que o Norte catarinense é a região com maior número de registros de ressacas, seguida do Centro e do Sul do Estado. Contudo as maiores alturas significativas ocorrem nas regiões central e Sul. Dos eventos analisados 90% tem sua origem relacionada a um dos seguintes padrões de trajetórias de ciclones: Padrão I: Ciclogênese ao sul da costa da Argentina com deslocamento para leste e trajetória limitada entre as latitudes de 47,5ºS e 57,5ºS; Padrão II: Ciclogênese ao sul da costa do Uruguai com deslocamento para leste e trajetória limitada entre as latitudes de 35ºS e 42,5ºS; Padrão III Ciclogênese ao sul da costa do Uruguai com deslocamento para sudeste e trajetória limitada entre as latitudes de 35ºS e 57,5ºS; Padrão IV: Centro de alta pressão gerando ventos de leste. O Padrão III foi o mais representativo dentre os eventos analisados, sendo responsável por 34% dos episódios. Os Padrões II e IV demonstraram causar ressacas com maiores alturas significativas de onda devido ao maior tempo de atuação do ciclone próximo à região costeira. Já os maiores níveis de maré meteorológica foram observados nos casos do Padrão I, que possui maior pista de atuação de vento S devido ao posicionamento do ciclone estar mais distante da costa catarinense. Palavras-chave: evento extremo, litoral catarinense, ciclone-extratropical. xiii

14 1. INTRODUÇÃO Desde os primórdios da civilização o litoral é uma região amplamente ocupada devido aos seus diversos atrativos, como beleza cênica, clima ameno, esporte, lazer, atividades econômicas, facilidade de transporte e pela presença de inúmeros recursos naturais. Segundo Rodrigues (2003) a faixa litorânea brasileira concentra quase 25% da população; já em Santa Catarina, de acordo com os dados do Censo 2010 (IBGE), os municípios litorâneos abrigam em torno de 36% da população estadual. O crescente avanço da urbanização, além de causar impactos significativos nos diversos ambientes litorâneos, coloca em risco a população residente devido à dinâmica dos processos costeiros que atuam na modificação e evolução das feições de relevo (SIMÓ e HORN FILHO, 2004). Em todo o planeta frequentemente são noticiados desastres naturais ocorridos em regiões costeiras, como por exemplo, os furacões, tufões e tsunamis, que atingem principalmente a América do Norte e Ásia. Já no Sul e Sudeste do Brasil o fenômeno de intensa agitação marítima, porém de menor intensidade, responsável por causar danos e destruições às áreas litorâneas é conhecido como ressaca. Inundações litorâneas em locais de baixa declividade, e erosão costeira, consequências típicas das ressacas, podem ocasionar danos a bens públicos e/ou privados. Além disso, atividades de grande importância econômica no Estado, como a pesca e o turismo, são diretamente afetadas devido a forte agitação marítima durante estes episódios. Em agosto de 2005, uma forte ressaca que atingiu nove municípios localizados no Centro e Norte de Santa Catarina, este evento foi responsável por prejuízos de aproximadamente seis milhões de reais aos maricultores da região e deixou dois municípios em Estado de Calamidade Pública e um em Situação de Emergência. Em 2010, uma sequência de ressacas ocorridas entre os meses de abril e maio atingiram, principalmente, a capital catarinense, levando esta a decretar Situação de Emergência. A força do mar danificou cerca de 70 casas e resultou em pessoas afetadas e 21 desalojadas. Tendo em vista a magnitude dos problemas socioeconômicos ocasionados pelas ressacas em Santa Catarina, e com o intuito de servir como suporte para trabalhos futuros que visem alertar e mitigar os danos ocasionados por estas, este trabalho propõe uma análise dos fatores meteorológicos e oceanográficos associados a formação destes eventos, bem como a verificação das áreas mais susceptíveis a ressacas no Estado. 14

15 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral Analisar as condições meteorológicas e oceanográficas presentes nos eventos de ressaca ocorridos no litoral de Santa Catarina, no período de Janeiro de 2001 à Dezembro de Objetivos específicos Realizar um levantamento das ressacas registradas no Estado de Santa Catarina; Mapear os locais mais atingidos no Estado durante estes eventos; Analisar os parâmetros meteorológicos de ventos, assim como as condições oceanográficas de maré e ondas durante os episódios; Verificar a situação sinótica presente nos eventos, traçando a trajetória dos centros de alta e baixa pressão atuantes. 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 Desastres Naturais De acordo com o glossário da Defesa Civil: desastre é o resultado de eventos adversos, naturais ou provocados pelo homem, sobre um ecossistema (vulnerável), causando danos humanos, materiais e/ou ambientais e consequentes prejuízos econômicos e sociais. A intensidade de um desastre depende da interação entre a magnitude do evento adverso e o grau de vulnerabilidade do sistema receptor afetado (CASTRO, 1998). Os desastres são normalmente súbitos e inesperados, de uma gravidade e magnitude capaz de produzir danos e prejuízos diversos, resultando em mortos e feridos (KOBYIAMA et al., 2006). Segundo Castro (1999), estes podem ser classificados com base em três fatores: a) Intensidade Baseia-se na relação entre a necessidade de recursos para o restabelecimento da situação de normalidade e a disponibilidade desses recursos na área afetada pelo desastre, sendo divididos em quatro níveis: I, II, III e IV, sendo I de menor intensidade e IV o mais intenso. 15

16 b) Evolução São separados em desastres súbitos, que se caracterizam pela rápida velocidade com que o processo evolui; desastres graduais que evoluem em etapas de agravamento progressivo; e desastres de somação de efeitos parciais, caracterizados pela ocorrência de numerosos acidentes semelhantes, cujos impactos, quando somados, definem um desastre de grande proporção. c) Origem Também divididos em três tipos: Naturais, provocados por fenômenos naturais extremos que independem da ação humana; Humanos, causados pela ação ou omissão humana; e os desastres mistos associados às ações ou omissões humanas, que contribuem para intensificar, complicar ou agravar os desastres naturais Ressacas O termo ressaca ou maré de tempestade (storm wave), ou ainda, de acordo com a Defesa Civil, Inundação Causada pela Brusca Invasão da Água do Mar, representa o fenômeno onde ocorre a sobre-elevação do nível do mar, normalmente ocasionada devido a uma maré meteorológica (storm surge), coincidindo com a ocorrência de ondas maiores que o normal (BITENCOURT et al., 2002; KOBYIAMA et al., 2006). Em geral, o fenômeno é mais intenso quanto maior for a pista (extensão da superfície aquosa sobre a qual há atuação do vento), a duração e a intensidade do vento (RUDORFF et al., 2006). Dolan e Davis (1994) considera as ressacas como um dos maiores perigos naturais do mundo. Segundo a classificação de Castro (1999), os eventos de ressaca podem ser classificadas dentro dos quatro níveis de intensidade propostos pelo autor, sendo que este é um fator muito específico de cada episódio e deve ser analisado caso a caso. Quanto à evolução, as ressacas enquadram-se dentro dos desastres graduais, porém o tempo de evolução de cada ressaca também é algo específico, podendo ser mais rápido em certos casos e mais lento em outros. Já com a relação à origem a ressaca pode ser natural ou mista, uma vez que os estragos ocasionados pela força do mar podem ser mais severos devido a construção e/ou remoção de estruturas feitas pelo homem em locais inadequados, como por exemplo, a remoção de dunas ou a construção de casas a beira-mar. Diversos estudos como os realizados por Calliari et al. (2001), Barletta e Calliari (2002), Bitencourt et al. (2002), Camargo e Campos (2006), Simó e Horn Filho (2004), Melo Filho et al. (2006), Rudorff et al. (2006) e Parise et al. (2009) demonstram a susceptibilidade das regiões Sul e Sudeste do Brasil à força destes eventos extremos, principalmente durante as estações de Outono e Inverno. Porém, em sua maioria, as publicações citadas 16

17 oferecem estudos de caso referentes a episódios isolados ocorridos no Sul e Sudeste brasileiro. Infelizmente, ainda são poucos os trabalhos que analisem os fatores meteorológicos e oceanográficos de uma série temporal significativa de ressacas em uma grande região. 3.2 Circulação atmosférica geral Segundo Nimer (1989), a circulação geral da atmosfera resulta do aquecimento diferencial do globo pela radiação solar, da distribuição assimétrica de oceanos e continentes e pelas características topográficas sobre os continentes. Os padrões de circulação gerados na atmosfera redistribuem calor, umidade e momentum por todo o globo. A diferença de temperatura ao redor do globo terrestre resulta em gradientes de pressão responsáveis pela movimentação do ar, que ocorre sempre das altas para as baixas pressões. A direção deste deslocamento ocorre em função da rotação da Terra (Força de Coriolis) sendo para a esquerda no Hemisfério Sul e para a direita no Hemisfério Norte. De acordo com o modelo proposto por C. G. Rossby (1941) admite-se que a pressão na superfície do globo se distribui zonalmente, ao longo dos paralelos, havendo faixas alternadas de baixas e altas pressões, aproximadamente simétricas em relação ao equador térmico. Associadas a esta distribuição de pressão, existem três células convectivas de circulação meridional em ambos os hemisférios. Estas três células são a célula tropical (também denominada de célula de Hadley), a célula das latitudes médias (célula de Ferrel) e a célula polar (VAREJÃO-SILVA, 2001) (Figura 1). 17

18 Figura 1: Modelo de circulação atmosférica geral proposto por C. G. Rossby. (Fonte: < O clima de cada região ainda é afetado devido a sistemas de menor escala, como ciclones (baixa pressão) e anticiclones (alta pressão), massas de ar e zonas de convergência. Outros fenômenos de média escala como o El Niño a La Niña também afetam significativamente o clima de grande parte do planeta. 3.3 Origem atmosférica das ressacas De acordo com Benavente et al. (2006), são três os fatores responsáveis pela origem das ressacas: ventos, que sopram do mar em direção a terra empilhando água na região costeira; sistemas atmosféricos de baixa pressão, que acarretam numa elevação local do nível do mar, em um efeito de barômetro inverso; e o aumento da altura da arrebentação das ondas na praia, que resulta também no aumento do nível da água na zona de surfe (wave setup), atingindo áreas mais interiores que as ondas normais, devido a transferência da zona de arrebentação em direção à costa. Em Santa Catarina estes três fatores, que resultam em episódios de ressaca, podem ocorrer devido a passagem de ciclones extratropicais e de fortes frentes frias (KOBYIAMA, 2006; NUNES, 2007) Frentes frias e ciclones extratropicais Quando duas massas de ar de densidades diferentes tornam-se vizinhas, tendem a se manter individualizadas, como fluidos não miscíveis e, portanto, conservam características particulares (VAREJÃO-SILVA, 2001). A zona de transição entre estas duas massas de ar é denominada de frente. 18

19 Quando uma massa de ar frio avança sob uma massa de ar quente, é chamada de frente fria. Como o ar frio é mais denso, ele desloca o ar quente para cima, gerando instabilidades que propiciam a ocorrência de chuvas e tempestades (Figura 2). A convergência de duas massas de ar, uma quente e outra fria, caracteriza a formação de um núcleo ciclônico que proporciona a formação de sistemas de baixas pressão, chamados de ciclones (VAREJÃO-SILVA, 2001). Estes sistemas se propagam ao longo da Zona de Convergência Extra-tropical e possuem circulação de sentido horário, no Hemisfério Sul. Figura 2: Figura esquemática demonstrando a chegada de uma frente fria. (Fonte: < Os ciclones são chamados de extratropicais quando a ciclogênese (formação e/ou intensificação do ciclone) ocorre em locais fora da região tropical. Segundo Varejão- Silva (2001) os ciclones extratropicais apresentam quatro estágios de desenvolvimento (Figura 3): Estágio de onda: as nuvens constituem um conglomerado único, de forma arredondada (1,2,3); Estágio de oclusão: o sistema nebuloso assume o aspecto de uma vírgula invertida (4); Estágio de maturação: se verifica a maior intensidade do centro de baixa pressão e a eliminação total do ar quente à superfície (5); Estágio de dissipação: caracterizado pelo progressivo desaparecimento do sistema de nuvens, restando apenas um turbilhão que enfraquece (6,7,8). 19

20 Figura 3: Esquema da evolução de um ciclone extra-tropical (B), indicando-se o ar frio (F) e quente (Q). (Fonte: VAREJAO E SILVA, 2001) Trajetória dos ciclones extratropicais Parise et al. (2009) analisaram a trajetória dos ciclones extratropicais responsáveis pela ocorrência de marés meteorológicas no Sul do Brasil e identificou três padrões de trajetória. Em um estudo semelhante Machado et al. (2010), encontraram um quarto padrão responsável por eventos extremos no Sul do Brasil, além dos três padrões já identificados. São eles: 1. PADRÃO I: Ciclogênese ao sul da costa da Argentina com deslocamento para leste e trajetória limitada entre as latitudes de 47,5ºS e 57,5ºS. 2. PADRÃO II: Ciclogênese ao sul da costa do Uruguai com deslocamento para leste e trajetória limitada entre as latitudes de 35ºS e 42,5ºS. 3. PADRÃO III: Ciclogênese ao sul da costa do Uruguai com deslocamento para sudeste e trajetória limitada entre as latitudes de 35ºS e 57,5ºS. 4. PADRÃO IV: Centro de alta pressão gerando ventos de leste. 20

21 Segundo IAPAR (1978) apud Nemes (2011) dependendo da trajetória dos centros de pressão, a agitação marítima pode refletir-se na costa sul brasileira ou não, sendo que a intensidade de tal agitação está diretamente relacionada com a referida trajetória e a proporção de tal fenômeno. 3.5 Ventos Vento é o movimento horizontal do ar sobre a superfície do planeta. Ele é resultante da diferença de pressão entre massas de ar, que por sua vez, ocorrem devido ao aquecimento diferenciado da radiação solar incidente sobre a Terra. Os ventos existentes acima de m são ditos geostróficos; abaixo desta região, o efeito de atrito devido à presença do oceano e dos continentes distorce o campo de ventos, definindo então uma região chamada de camada limite planetária. A resposta do mar ao vento terá maior importância quanto maior for a pista sobre a qual o vento atue, e mais rasa e larga a plataforma continental (PUGH, 1987). A ação indireta da pressão sobre o nível do mar costeiro devido ao vento local se dá através do mecanismo de transporte de Ekman, e pode modificar significativamente a maré prevista para o local (SHAFFER et al., 1997). Este resultado é conhecido como maré meteorológica e aumenta significativamente o poder de uma ressaca. 3.6 Ondas As ondas são manifestações de forças atuantes em um fluido, tendendo a deformá-lo contra a ação da gravidade e a tensão superficial, que juntas agem para manter o nível da superfície do meio (DEAN e DALRYMPLE, 1991). Dentre as diversas forças geradoras desta deformação, as ondas superficiais de gravidade geradas pelo vento, são a principal e mais constante forma de transporte da energia no mar (CANDELLA, 1997). Estas ondas encontram-se intimamente associadas às variações dos regimes atmosféricos, possuindo grande variabilidade espacial e temporal (CUCHIARA et al., 2006). As ondas existentes no mar podem ser classificadas como marulhos (swell) ou vagas (wind-sea ou sea). O swell é composto por ondas que se propagaram para fora da zona de geração, que chegam a centenas de quilômetros, e não são mais capazes de receber energia do vento. Estas ondas possuem formato regular, cristas arredondadas, longos períodos e baixa esbeltez (FONTOURA, 2004), apresentando em média um período maior do que 10 s. Vagas são as ondas que ainda estão na sua zona de geração e ainda são capazes de receber energia do vento. Geralmente são ondas irregulares com características complexas e confusas, elevada esbeltez e cristas agudas; ainda possuem valores variáveis 21

22 quanto ao seu período, comprimento, altura e direção de propagação (FONTOURA, 2004), seu período fica em torno de 4 a 8 s. Por convenção, a direção de ondas é referida à partir de onde a onda está se propagando, por exemplo, uma onda vinda de SE indo para NW, é denominada onda de Sudeste. Tessler e Goya (2005) afirmam que a energia das ondas é um dos fatores que comandam a dinâmica dos processos costeiros de erosão. Durante eventos de ressaca esta energia é ainda maior, resultando em significativas modificações na região costeira em curtos períodos de tempo. 3.7 Maré A amplitude das marés (diferença de nível entre a preamar e a baixamar) é um elemento modelador da linha de costa, em função das velocidades de correntes a ela associadas (TESSLER e GOYA, 2005). Existem dois fatores, que somados correspondem a maré de cada local; são as chamadas marés astronômicas e meteorológicas Maré astronômica O movimento periódico e repetitivo das marés astronômicas pode ser previsto para qualquer lugar. Estas marés são o resultado da combinação dos movimentos de rotação devido à atração gravitacional que a Lua e o Sol exercem continuamente sobre a Terra, ou balanço gravitacional entre o sistema Terra - Lua Sol (TRUCOLLO, 1998). As marés apresentam um comportamento cíclico, podendo ser classificadas em marés de sizígia e de quadratura. A maré de sizígia ocorre em períodos em que a Terra, a Lua e o Sol encontram-se alinhados, e a força gravitacional da Lua e do Sol, somadas, resultam em maiores amplitudes de maré, ou seja, ocorrem picos mais elevados de preamar e mais baixos de baixa-mar. Já as marés de quadratura, ao contrário das de sizígia, possuem as menores amplitudes. As marés de sizígia e quadratura ocorrem alternadamente, a cada sete dias, podem ser verificadas de acordo com a fase da lua: lua cheia e nova - sizígia; crescente e minguante - quadratura. Wood (1978) descreve que as inundações ocasionadas pelas ressacas podem ser ainda mais severas quando o aumento do nível do mar, devido as condições meteorológicas, coincide com o pico de maré de sizígia e/ou com o momento em que a lua está em seu perigeu, ou seja, encontra-se mais próxima da Terra, devido a sua órbita elipsoide. Neste período sua atração gravitacional aumenta, acarretando amplitudes da maré ainda maiores. 22

23 3.7.2 Maré meteorológica O movimento das marés meteorológicas é continuamente modificado positiva ou negativamente pelos efeitos atmosféricos gerados pela atuação do campo de vento à superfície oceânica (PARISE, 2007). A diferença entre a maré real observada e a maré astronômica é definida como maré meteorológica que pode ser positiva ( storm surge ) e negativa (PUGH, 1987). Considerando a linha de costa do Brasil, ventos provenientes de sul acarretarão em um empilhamento de águas junto à costa, enquanto que ventos provenientes de norte diminuirão o nível do mar (TRUCOLLO, 1998). Este movimento ocorre devido ao transporte de Ekman, que faz com que as águas superficiais do oceano se desloquem perpendicularmente à direção do vento, para a esquerda no hemisfério Sul e para a direita no hemisfério Norte. As marés meteorológicas positivas são intensificadas na presença de um ciclone extratropical sobre o oceano e um anticiclone sobre o continente (sistema de alta pressão), formando um corredor de ventos paralelo à região costeira; as ressacas mais fortes, geralmente, ocorrem na presença desta configuração. A Figura 4 representa esta situação, onde as setas em amarelo representam a direção do vento e as azuis o deslocamento da água do mar. Ventos transversais também têm importância na variação do nível do mar, porém esta componente do vento possui menor influência (SHAFFER et al., 1997). Figura 4: Imagem demonstrando a posição dos centros de alta (A) e baixa (B) pressão numa situação de maré meteorológica positiva. (Fonte: PARISE, 2007) 23

24 4. ÁREA DE ESTUDO Santa Catarina está localizada na região Sul brasileira entre as latitudes 25º57 41 S e 29º23'55" S, inserida na Zona Temperada (Figura 5). O Estado apresenta uma área litorânea de 561,4 km de extensão banhada pelo Oceano Atlântico Km Km Figura 5: Localização da área de estudo que compreende todo o litoral catarinense. Segundo Tessler e Goya (2005) a circulação da América do Sul é controlada basicamente por três grandes sistemas atmosféricos: a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), responsável pela circulação do litoral mais ao norte do Brasil; o Anticiclone Tropical do Atlântico Sul (ATAS), centro de alta pressão responsável pela origem dos ventos alísios; e Anticiclones Polares Migratórios (APM), centros de alta pressão responsáveis pela passagem dos sistemas frontais. O clima catarinense ainda é influenciado por sistemas de menor escala como sistemas associados à instabilidade causada pelo jato subtropical; sistemas frontais, associados a vórtices ciclônicos ou cavados de altos níveis; a sistemas resultantes de frontogênese ou ciclogênese (NOBRE et al., 1986); e Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM s), sistemas que estão frequentemente associados a tempestades (MONTEIRO, 2001). Os ventos em níveis baixos do Sul e Sudeste do Brasil têm direção nordeste influenciada pela presença da alta subtropical, que fica climatologicamente situada sobre o oceano Atlântico, e do quadrante Sul quando ocorre à entrada de sistemas frontais (GOMES, 2010). Nas estações de Primavera e Verão predominam ventos do quadrante sul na região norte do Estado e ventos do quadrante norte na região sul, porém em quadrantes próximos ao leste. No Outono e Inverno é intensificado esse padrão, com ventos bem acentuados do 24

25 quadrante Sul no norte e ventos do quadrante Nordeste no sul do Estado; a classe de velocidade predominante em todo o litoral do Estado é entre 5 e 10 m/s (GOMES, 2010). Os ventos do quadrante Sul são mais intensos e, em geral, os responsáveis por eventos de agitação marítima do local. A plataforma continental Sul caracteriza-se por ser relativamente larga, com isóbatas alinhadas paralelamente à costa, e com orientação geral da linha de costa de 45 em relação ao norte (TRUCOLLO, 1998). Araújo et al. (2003), que utilizaram os dados de um ondógrafo localizado próximo a Ilha de Santa Catarina, demonstrou que a região apresenta um regime de ondas composto por ondas do tipo vagas e marulhos. As ondas tipo vagas apresentam altura significativa de 1,25 m e período de 8,00 s, enquanto que as do tipo marulho podem variar de 1,25 a 2,00 m de altura significativa com um período médio de 12 s. Os eventos extremos da região estão associados às ondas dos quadrantes sul e Sudeste, apresentando em média um período de 10 a 16 s e uma altura de 1 à 4 m (TESSLER e GOYA, 2005). A maré do Sul do Brasil é classificada como micro-maré mista com predominância semi-diurna, de acordo com a classificação de Davies (1964); com amplitudes menores que 2 m. Trucollo (1998) analisou a maré do Norte do Estado utilizando dados medidos por um marégrafo, de Julho à Dezembro de A Figura 6 demonstra as componentes meteorológica e astronômica da maré por um período de aproximadamente 2 meses. Notase que a maré astronômica atinge picos de cerca de 80 cm, já a maré meteorológica não passou de 40 cm. Figura 6: Componente astronômica (linha azul) e meteorológica (linha vermelha) da maré; em destaque as ocasiões em que a soma das duas componentes supera os 80 cm. (Fonte: TRUCOLLO, 1998) 25

26 5. MATERIAIS E MÉTODOS A metodologia foi desenvolvida conforme exposto na Figura 7. Figura 7: Fluxograma representativo da metodologia do projeto. 5.1 Levantamento das ressacas O levantamento das ressacas ocorridas em Santa Catarina, para o período de Janeiro de 2001 à Dezembro de 2010, foi realizado de duas formas: a partir dos registros do Departamento Estadual de Defesa Civil DEDC-SC, através da consulta ao Formulário de Avaliação e Danos AVADAN; e por meio de pesquisa a reportagens de jornais online e arquivos de jornais impressos, com abrangência estadual, como A Notícia, Diário Catarinense e Jornal de Santa Catarina. É importante ressaltar que somente foram considerados episódios de ressaca, aqueles em que houve a confirmação de ocorrência do evento no registro pesquisado. Ao longo da pesquisa diversas vezes percebe-se que são noticiadas a possibilidade de ressaca, porém se a fonte não confirmou a ocorrência deste evento posteriormente, este caso não foi considerado no presente trabalho. A partir destes dados foram registradas as datas e os locais atingidos por cada evento de ressaca. Foram realizadas análises temporais, classificadas por anos, meses e por estações do ano, definidas como: 26

27 Verão: Janeiro, Fevereiro e Março; Outono: Abril, Maio e Junho; Inverno: Julho, Agosto e Setembro; Primavera: Outubro, Novembro e Dezembro. A análise espacial foi feita por municípios, e posteriormente por regiões do Estado: Norte, compreendendo os municípios de Itapoá até Balneário Camboriú; Centro, abrangendo desde Itapema até Imbituba; e Sul, contendo a região de Laguna até Passos de Torres. 5.2 Análise Meteorológica Para as análises meteorológica e oceanográfica, foram utilizados dados de até um dia antes e depois da ocorrência da tempestade, este limite de análise de três dias foi estipulado de acordo Mendes (2006), onde é apresentada a duração média, de 3,02 dias, dos ciclones extratropicais originados na América do Sul Dados de Reanálise NCEP/NCAR Os dados atmosféricos de pressão e direção e velocidade do vento foram obtidos através do banco de dados do Projeto Reanalysis. Este projeto faz parte de uma cooperação do NCEP (National Centers for Environmental Prediction) e do NCAR (National Center for Atmospheric Research), da NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), para produzir um registro de análises globais dos campos atmosféricos que servem de apoio às necessidades de comunidades de pesquisa e monitoramento do clima. Este banco de dados envolve a recuperação de registros de superfície terrestre, navio, radiossonda, aviões, satélites e outros dados; controle de qualidade; e assimilação destas informações. O resultado deste trabalho conjunto é de domínio público e está disponível em formato netcdf no endereço < reanalysis.hml>. Os dados de Reanálise possuem uma resolução horizontal de 2,5º X 2,5º de latitude por longitude e uma resolução temporal a cada 6 horas , 0600, 1200 e 1800 UTC (KALNAY et al, 1996). Foram utilizadas as componentes zonal e meridional do vento a uma altura 10 de m, e pressão ao nível do mar. Para contemplar todo o litoral catarinense foram selecionados três pontos mais próximos ao litoral, cada um representando uma região do Estado - Norte, Centro e Sul. Os pontos estão localizados nas coordenadas 25,70 S e 46,88 W; 27,62 S e 46,88 W; 29,52 S e 27

28 48,75 W, respectivamente (Figura 8). Estes dados foram utilizados para caracterizar o regime de ventos e o gradiente de pressão atmosférica, durante cada episódio de ressaca. Figura 8: Localização dos três pontos de extração dos dados de Reanálise Norte, Centro e Sul; e do marégrafo de Imbituba. Devido a extensa área de estudo e ao intervalo de tempo analisado (10 anos), este trabalho não coletou informações in situ para validá-las com os dados de reanálise, porém outros estudos já realizaram esta validação demonstrando serem válidas as análises baseadas nestes dados. Silva et al. (2010) compararam os dados de pressão atmosférica de reanálise com os registros do BNDO/ DHN (Banco Nacional de Dados Oceanográficos/ Diretoria de Hidrografia e Navegação) para a área marítima costeira do Brasil. As diferenças médias de pressão atmosférica, entre as Reanálises-2 e o BNDO, encontradas não foram consideradas significativas e, de um modo geral, as duas fontes conseguem representar quantitativamente os padrões de pressão atmosférica nas subáreas incluindo sua variabilidade sazonal. Gomes (2010) caracterizou o regime de ventos costeiro para o Estado de Santa Catarina comparou os dados de reanálises com os dados do satélite QuickSCAT; o trabalho encontrou boa correlação nas duas componentes do vento, zonal e meridional. Porém alguns autores como Smith et al. (2001), afirmam que a velocidade do vento, em eventos extremos, e os valores de pressão ao nível do mar da reanálise são subestimados, fazendo com que estes dados diminuam a amplitude e/ou posição das altas e baixas pressões resultando em fracos gradientes de pressão e subestimação dos ventos. 28

29 5.2.2 Análise sinótica Para compreensão do estado atmosférico dos eventos registrados, foram confeccionadas cartas sinóticas, utilizando-se os dados de ventos da Reanálise, com o auxílio do software GRADs. Para a confecção das imagens foi adotada uma área de domínio que contempla a região entre 60 S - 15 S e 90 W - 20 W. Reconstituiu-se a situação sinótica de cinco dias anteriores e cinco posteriores à data de cada evento. A seguir verificaram-se quais eram os sistemas de maior influência no dia da ressaca, para então serem traçadas, de forma visual, as trajetórias dos centros de alta e de baixa pressão desde sua formação até sua dissipação ou surgimento e desaparecimento da região analisada. 5.3 Análise Oceanográfica Ondas Para a análise do clima de ondas foram utilizados dados do modelo de ondas oceânicas de terceira geração, para águas profundas, WaveWatch 3 (WW3), desenvolvido pela Marine Modeling and Analysis Branch (MMAB) do NCEP/ NOAA. Estes dados foram cedidos pela Empresa Coastal Planning & Engineering do Brasil (CPE do Brasil). No WW3, a geração e propagação das ondas são regidas pela equação de conservação da energia de ação espectral. O modelo envolve processos físicos associados com a geração de energia devido ao vento, dissipação da energia devido ao whitecapping e ao fundo, interações onda-fundo e interações não lineares quádruplas (TOLMAN et al., 2002). O modelo fornece altura significativa, período e direção de onda, num intervalo de 3 horas. Estes dados foram utilizados para caracterizar o clima de ondas durante os eventos de ressaca para período analisado. Os pontos escolhidos para a extração dos dados são próximos às coordenadas utilizadas nos parâmetros meteorológicos, e da mesma forma representam as três regiões do Estado Norte, Centro e Sul Maré Os valores de maré observada foram obtidos a partir do marégrafo localizado no Porto de Imbituba (48.40 W; S). Estes dados provém da Rede Maregráfica Permanente para Geodésia (RMPG), do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Os dados estão disponíveis para download no site < para o período posterior a Janeiro de 2007; já para o período de Janeiro de 2002 a Dezembro de 29

30 2006 foram utilizados os dados processados por Luz (2008). Infelizmente não existem registros disponíveis para o ano de 2001, logo os eventos deste ano não foram considerados na análise da maré. Os registros são feitos por um marégrafo convencional com intervalo de coleta de uma hora e outro marégrafo digital que fornece registros a cada 5 minutos de intervalo; para o presente trabalho foram tratados os registros em intervalos de uma hora. Para separar os valores da maré meteorológica da astronômica foi utilizado o filtro Lanczos passa-baixa no domínio do tempo (MÖLLER, 1996 apud TRUCOLLO, 1998), com um período de corte de 40 horas, para então ser isolada a componente astronômica e ser obtida uma série, apenas, da maré meteorológica. Para verificar quantos eventos ocorreram em períodos de sizígia, ou de perigeu, ou de sizígia e perigeu foi utilizado o programa MoonCalc 6.X. O programa em ambiente DOS permite calcular as efemérides lunares: posição, idade, fase, orientação, aparência e visibilidade da Lua em qualquer data e local; também calcula o dia juliano, declinação magnética, tempo e direção do nascimento e ocaso lunares, intervalo entre o nascer e o pôrdo-sol, intervalo entre o nascer do Sol e da Lua, data e hora dos quartos, apogeu e perigeu (AHMED, 2001). Foi considerado que o evento ocorreu em maré de sizígia e em situação de perigeu quando a tempestade tenha ocorrido no máximo três dias antes ou depois da posição lunar de lua cheia ou nova, e do perigeu; ou seja, foi considerado um período de sete dias para a maré de sizígia e também para a atuação do perigeu lunar. A maré não foi considerada na análise espacial, uma vez que seus registros foram obtidos de um só lugar, no Centro-Sul do Estado, logo, estes dados não servem para comparar a maré nas três diferentes regiões do Estado. 5.4 Estatística Serão apresentadas as médias das velocidades de vento, Hs, Tp e maré (observada, meteorológica e astronômica) e seus respectivos intervalos de confiança de 95 %. Ao longo da análise também foram calculadas as médias das máximas de cada grupo, cada vez que este termo for utilizado ele estará se referindo a média dos máximos valores de cada evento ocorrido dentro de cada um dos grupos: estações, regiões e padrões de trajetória dos ciclones extratropicais. A análise estatística foi realizada inicialmente pelo teste de normalidade Kolmorogorov-Smirnov e pelo teste de homocedasticidade (critério de Bartlett). As variáveis apresentaram distribuição normal e homocedasticidade, sendo utilizado o teste Anova e, quando a diferença apresentada era significante, aplicou-se o teste de Tukey para observar 30

31 quais grupos; dentre as estações, regiões e padrões de trajetória dos ciclones; se mostraram significativamente diferente dos outros. Em todos os cálculos foi fixado um nível crítico de 5% (p<0,05). 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1 Análise Geral Ao longo dos dez anos analisados, vinte dos trinta municípios litorâneos de Santa Catarina, foram atingidos por eventos de ressaca deixando registro na Defesa Civil ou em jornais regionais. A Figura 9 demonstra a frequência de incidência das ressacas por municípios no Estado. A capital de Santa Catarina, Florianópolis, demonstra ser a cidade mais afetada por estes eventos, contabilizando 20 episódios dentro do período de analisado. A seguir vem Balneário Camboriú com 16 eventos, e então, com 10 registros, Balneária Barra do Sul, Balneário Barra Velha e Itajaí. Estes 5 municípios mais atingidos representam mais da metade das ressacas incidentes no Estado, cerca de 55%. Um estudo realizado por Ruddorf et al. (2006), analisou os casos de ressaca de Santa Catarina no período de 1997 à Diferente deste estudo, os autores utilizaram apenas registros da Defesa Civil como fonte de registros. Eles encontraram como sendo as cinco cidades mais afetadas: Balneário Barra Velha, Balneário Camboriú, Navegantes, Florianópolis e Balneário Barra do Sul. Comparando os dois trabalhos apenas dois municípios discordam na listagem dos municípios mais atingidos: Itajaí e Navegantes. Estas duas cidades são vizinhas, logo, a tempestade registrada em um dos municípios pode ter atingido a cidade ao lado, ou seja, ambos os trabalhos listam as mesmas cinco regiões mais atingidas por ressacas no Estado catarinense. 31

32 Figura 9: Frequência de ressacas, por município, em Santa Catarina ( ). 32

33 Frequência (N) No entanto é importante ressaltar que o Norte do Estado apresentou o maior número de registros de ressacas por possuir a região mais próxima ao mar amplamente ocupada. Ou seja, em outras cidades podem ter ocorrido tantas ou até mais ressacas, porém como o seu litoral é pouco ocupado estes eventos não são registrados, e assim não foram analisados neste trabalho. Os sessenta eventos de ressaca encontrados neste trabalho estão representados anualmente na Figura 10. Nota-se que existem dois picos, nos anos de 2001 e 2009, cada um com um total de 9 episódios. Já nos anos de 2003 e de 2005 à 2007 ocorreram as menores frequências, cada um com apenas 3 eventos ao longo de cada ano. A média anual ficou em torno de 6 ressacas, porém devido ao curto período analisado não é possível perceber alguma periodicidade interanual dos eventos na costa catarinense Figura 10: Gráfico anual das ressacas ocorridas em Santa Catarina, entre 2001 e A linha vermelha indica a média anual. A análise mensal dos casos apresentou Maio como sendo o mês de maior incidência de ressacas, com um total de 13 registros (Figura 11). Este resultado está de acordo com o encontrado por Ruddorf et al. (2006) que também relatam no mês de Maio a maior ocorrência destes fenômenos. Este padrão é explicado pelo fato de Maio ser o mês de maior frequência de ciclogêneses na América do Sul (GAN e RAO, 1991). 33

34 Frequência (N) jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Figura 11: Frequência mensal das ressacas ocorridas em Santa Catarina, entre 2001 e 2010 Os meses de menor incidência, com apenas três registros cada, foram Janeiro, Março, Julho, Novembro e Dezembro. Segundo o estudo de Ruddorf et al. (2006) Março, Abril, Outubro, Novembro e Dezembro foram meses que não apresentaram ocorrência de ressacas. Comparativamente três dos cinco meses de menor incidência de cada trabalho coincidem, sendo que para Ruddorf op cit Janeiro apresentou apenas um episódio. Outubro foi outro período de diferença entre os dois estudos. Enquanto Ruddorf op cit não encontrou registros para este mês em questão, o presente trabalho demonstra este como sendo o terceiro mês de maior incidência de ressacas. As diferenças encontradas nos dois trabalhos ocorrem devido ao curto período analisado de cada trabalho, e principalmente devido as diferentes fontes pesquisadas em cada estudo. Enquanto Ruddorf op cit pesquisou apenas os registros de cidades que chegaram a decretar Situação de Emergência e Estado de Calamidade Pública, neste trabalho, além dos arquivos da Defesa Civil, buscou-se notícias em jornais estaduais. Desta forma, ampliou-se a fonte de registros que serve como base para o estudo e também foi possível analisar ressacas de menor intensidade, que ainda geraram prejuízos, mas não o suficiente para o município pedir auxílio financeiro ao Estado. Em geral as ressacas analisadas possuem registros, pois estes documentam algum dano que a tempestade causou à edificações, calçadas, muros; ou erosão de praia e dunas. A Figura 12 apresenta algumas imagens dos danos ocasionados por estas ressacas ao longo do litoral catarinense. 34

35 Figura 12: Erosão provocada pelas ressacas na capital Florianópolis (a) e (b), em Balneário Camboriú (c), e em Balneário Barra Velha (d). (Fonte: Jornal de Santa Catarina e Diário Catarinense) A seguir será apresentada uma análise geral dos parâmetros meteorológicos e oceanográficos estudados neste trabalho, durante eventos de ressaca. A média, média dos máximos, seus respectivos desvios padrão e o valor máximo de cada um dos fatores de vetos, ondas e maré, durante os eventos de ressaca, estão apresentados na Tabela 1. 35

36 Tabela 1: Média, média das máximas e valores máximos dos parâmetros meteorológicos e oceanográficos dos eventos de ressaca registradas em Santa Catarina, entre 2001 e Média Desvio Padrão Média das máximas Desvio Padrão Máximo Velocidade do vento (m/s) 8,02 3,82 13,09 3,76 22,77 Altura significativa de onda (m) 3,41 1,17 4,45 1,22 7,58 Período de onda (s) 9,64 2,03 11,12 1,64 15,30 Pico de maré observada (m) 0,30 0,20 0,53 0,24 1,14 Pico de maré meteorológica (m) 0,10 0,17 0,18 0,15 0,61 Pico de maré astronômica (m) 0,20 0,07 0,39 0,12 0,63 A média dos picos máximos de maré observada nos episódios foi de 0,53 m, um valor não tão elevado (Tabela 1). Porém o máximo valor registrado superior a 1,0 m, este resultado demonstra que nem todas as ressacas possuem grandes elevações na maré. Porém quando atinge um nível mais elevado, valor que irá depender do local de ocorrência do evento podendo ser superior a 0,6 m ou a 0,8 m, este nível de maré aumenta a região atingida pela ressaca ocasionando maiores prejuízos. A Figura 13 demonstra percentual dos valores máximos atingidos pela maré observada, ou seja, meteorológica somada à astronômica, de cada evento. Observa-se que a maior parte dos eventos, cerca de 58%, apresentou uma maré máxima entre 0,4 m e 0,8 m. Eventos com maré superiores a 0,6 m totalizaram 43%, e os casos mais significativos, com valores acima de 0,8 m representam apenas 13% dos episódios. Dentre os eventos analisados, a amplitude de maré máxima registrada pelo marégrafo foi de 1,14 m, naquele momento a maré meteorológica apresentava um valor de 0,56 m e a astronômica de 0,58 m. 36

37 >= 0,6 m 29% >= 0,8 m 13% >= 0,4 m 29% < 0,2 m 5% >= 0,2 m 24% Figura 13: Frequência do nível máximo de maré observada atingida durante os eventos de ressaca no Estado de Santa Catarina, entre 2001 e As ressacas tornam-se mais intensas quando a maré meteorológica ocorre junto à maré de sizígia. Dos eventos analisados neste trabalho 73% ocorreram em períodos de sizígia, onde a amplitude de maré é mais alta. E em 14% das tempestades o período de sizígia coincidiu com o momento em que a lua estava em seu perigeu, casos em que a maré de sizígia torna-se ainda mais significativa (Figura 14). Sizígia e Perigeu 14% Quadratura 27% Sizígia 59% Figura 14: Frequência das marés de quadratura; sizígia; e sizígia mais perigeu; durante os eventos de ressaca no Estado de Santa Catarina, entre 2001 e Ao serem verificadas as marés astronômicas destes casos, os eventos que encontravam-se em períodos de sizígia tiveram uma média dos máximos de 0,42 m, já os casos em situação de sizígia e de perigeu, ocorridos ao mesmo tempo, resultaram em 0,49 m. Como esperado, nos episódios em que a lua estava em seu perigeu a maré mostrou-se maior, porém esta diferença é pouco significativa, tendo um valor menor que 10 cm. 37

38 A média de velocidade de vento encontrada, 8,02 m/s, está dentro do limite apresentado por Gomes (2010) como predominante para todo o litoral catarinense, que é de 5 à 10 m/s. Porém a média das intensidades máximas do vento de cada episódio é superior a esta média geral, atingindo 13,09 m/s, sendo que o valor máximo registrado foi de 22,77 m/s (Tabela 1). A rosa direcional demonstra que os ventos atuantes nos episódios de ressacas em Santa Catarina são bem distribuídos direcionalmente, porém ficam delimitados entre o Leste e Oeste. Percebe-se que os ventos mais intensos ocorrem preferencialmente de Sudoeste, pois são aqueles ocasionados pela passagem das frentes frias pelo Estado (Figura 15). Figura 15: Rosa dos ventos dos episódios de ressaca ocorridos em Santa Catarina no período de 2001 à A altura significativa de onda teve em média 3,41 m, valor acima do clima de ondas da a região que é de 1,25 m a 2,00 m, segundo Araújo et al. (2003). A média das máximas Hs de cada episódio mostrou-se ainda mais significativa tendo um valor de 4,45 m; já a maior altura registrada dentro do período analisado foi de 7,58 m (Tabela 1). Estes valores superiores já eram esperados, uma vez que as ondas são a principal componente deste tipo de tempestade; apesar da maré ter sua importância, e de forma alguma poder ser desprezada neste estudo, é a energia proveniente das ondas que ocasiona na erosão costeira observada nestes episódios. O período de pico apresentou uma média de 9,64 s, média dos máximos de 11,18 s, e período máximo de 15,30 s (Tabela 1). Este resultado está de acordo com Candella (1997), onde o autor afirma que as ondas denominadas marulhos são as responsáveis pelos eventos de tempestade na costa Sul-Sudeste do Brasil. As rosas direcionais para altura significativa e período de onda estão apresentadas na Figura 16. Percebe-se que as ondas são predominantemente de Sul, porém as de 38

39 Sudeste e Leste também são significativas. Ainda pode-se observar que os maiores períodos e alturas de onda são provenientes de Sul. Figura 16: Rosas direcionais de Hs (à esquerda) e Tp (à direita) dos episódios de ressaca ocorridos em Santa Catarina no período de 2001 à Dentre os casos analisados apenas 4 % apresentaram altura de onda máxima menor do que 2,0 m; geralmente eventos desta magnitude geram prejuízos devido ao tempo de duração do evento e não devido a intensidade da ressaca. A maioria dos eventos apresentou altura máxima de onda entre 4,0 m e 6,0 m (~60 %), já as ondas maiores que 6,0 m representam 8% dos casos, se somarmos todos os casos com ondas maiores que 4,0 m, estes chegam 67 % do total de ressacas (Figura 17). >= 6 m; 8% < 2 m; 4% >= 2 m; 29% >= 4 m; 59% Figura 17: Frequência das alturas de onda máximas atingidas durante os eventos de ressaca no Estado de Santa Catarina, entre 2001 e

40 A seguir a descrição do comportamento dos parâmetros meteorológicos e oceanográficos de uma ressaca padrão, ou seja, onde todos os parâmetros ocorreram como o esperado de acordo com a literatura. A ressaca ocorreu em 25 de fevereiro de 2010 no litoral Sul catarinense; percebe-se a passagem de uma baixa pressão seguida de ventos Sul com velocidades superiores a 10 m/s antes do evento; com permanência dos ventos desta direção durante o episódio, porém com menor intensidade (Figura 18). Figura 18: Pressão; velocidade e direção de ventos no período de um mês. A linha vermelha indica a ocorrência de um evento de ressaca. Na Figura 19 pode-se observar um pico de Hs que chega a tingir 4,96 m, apesar de existir no gráfico outro pico próximo ao dia 18 de fevereiro, não houve registros da ocorrência de ressaca nesta data. O Tp demonstra uma queda anteriormente ao evento, seguido de períodos superiores à 10 s no decorrer da tempestade. A direção de onda foi predominantemente de Sul dias antes e após a ocorrência da ressaca. 40

41 Figura 19: Hs, Tp e direção de odas no período de um mês. A linha vermelha indica a ocorrência de um evento de ressaca. Ao analisar o comportamento da maré percebe-se novamente um pico no dia de ocorrência da ressaca. Ainda é possível notar que a maré astronômica estava em período de sizígia e a maré meteorológica apresentou seu máximo registrado ao logo do mês em questão (Figura 20). A maré observada (astronômica somada a meteorológica) atingiu o valor máximo de 0,83 m, num momento em que a maré meteorológica e astronômica registravam 0,34 m e 0,50 m, respectivamente. 41

42 Frequência de ressacas (%) Figura 20: Registro de maré pelo período de um mês, a linha azul indica a maré astronômica e a verde a maré meteorológica. A linha vermelha indica a ocorrência de um evento de ressaca. 6.2 Análise Temporal A análise por estações do ano apresenta o Outono como a estação de maior incidência de ressacas, cerca de 40% dos eventos foram registrados neste período. Em seguida, em ordem decrescente está o Inverno, a Primavera e o Verão, este último sendo responsável por apenas 17% dos casos de ressaca (Figura 21) Verão Outono Inverno Primavera Estações Figura 21: Frequência dos eventos de ressaca ocorridos em Santa Catarina, no período de 2001 à 2010, nas quatro estações do ano. Este resultado está de acordo com Bitencourt et al. (2002) onde os autores afirmam que fenômeno da ressaca ocorre com maior frequência nos meses de outono e inverno. Mais uma vez esta análise é confirmada pelo trabalho de Gan e Rao (1991), que encontraram as maiores frequências de ciclogêneses nas estações de Inverno e Outono, e a menor no Verão. 42

43 As médias das velocidades de vento, dos episódios de ressaca, apresentam a Primavera como sendo a estação de maiores valores, seguida do Outono, Inverno e Verão (Figura 22). O teste de significância demonstra que a velocidade do vento nos eventos do Verão é significativamente menor do que as velocidades nos eventos de Outono e Primavera Velocidade do Vento (m/s) Ver Out Inv Pri Estações Figura 22: Médias das velocidades de ventos, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à 2010 Na Figura 23 pode-se observar as velocidades e direções de vento predominantes nos episódios de ressacas em cada uma das quatro estações. No verão as tempestades ocorrem principalmente da presença de ventos vindos de SE e S; a velocidade dos ventos nesta estação não é muito elevada, uma vez que seus registros não demonstram valores acima de 14 m/s. O Outono se destaca, apresentando o valor máximo registrado, 22,77 m/s. Nesta estação os ventos são bem distribuídos; observa-se ainda que a maioria dos ventos acima de 15 m/s provém de SW e W. No Inverno os ventos são provenientes principalmente de SW e S, nota-se que os ventos de maiores velocidades, assim como no Outono, são ventos de SW; o máximo registrado nesta estação foi de 20,38 m/s. Já os eventos de ressaca ocorridos na Primavera apresentam principalmente ventos de NE à S, sendo proveniente de SE as maiores velocidades, o máximo desta estação foi de 20,97 m/s. 43

44 Figura 23: Rosas dos ventos dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Com relação a altura de onda o Verão e a Primavera demonstraram ter os menores valores, sendo estas estações significativamente diferentes do Outono. A máxima altura de onda registrada ocorreu no Outono e foi de 7,58 m, esta estação ainda se mostra significativamente semelhante ao Inverno, que apresentou uma altura de onda máxima de 6,80 m (Figura 24). 44

45 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 Hs (m) 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 Ver Out Inv Pri Estações Figura 24: Médias das alturas significativas de onda, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à 2010 As rosas direcionais de altura significativa de onda para os eventos de ressaca de cada uma das quatro estações estão dispostas nas Figura 25. As ondas de S são as mais representativas em todas as estações. Nota-se ainda a importância de ondas de E no Verão, de SE no Outono e de L e SE na Primavera. Já o Inverno é a estação com menor distribuição direcional de ondas, sendo elas predominantemente de S. Araújo (2003) encontrou padrões semelhantes ao analisar as ondas com Hs maiores e iguais a 4,0 m na região Sul do Brasil; na Primavera, o autor encontrou a direção de L teve maior frequência; no verão, houve um equilíbrio entre direção de L e de S; no outono, a direção S foi mais frequente, embora sejam espalhados por mares das direções L e S; e no inverno, ondas de S são predominantes. 45

46 Figura 25: Rosas direcionais da Hs dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à As frequências das alturas de onda, de cada estação, podem ser observadas na Figura 26. No Verão ocorre a predominância de ondas com Hs de onda menores, de 1,5 à 2,0 m, o máximo registrado nesta estação não ultrapassou 4,96 m. Já o Outono demonstra ter ondas entre de 3,0 m e 5,0 m, como as mais frequentes da estação. O Inverno apresenta a maior frequência nas ondas de 3,0 m e 3,5, esta a estação ainda se destaca por possuir uma maior representatividade nas ondas maiores que 6,0 m. Na última estação do ano, predominam ondas que variam de 1,5 m a 3,0 m. 46

47 Figura 26: Histrogramas de Hs dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à A média dos Tp de onda demonstram a predominância de ondas com períodos superiores à 8 s em todas as estações. Mais uma vez o Outono e Inverno foram as estações com os maiores valores, e a Primavera e o Verão os menores (Figura 27). O teste de significância afirma esta diferença, considerando o Outono diferente do Verão e da Primavera. 47

48 11,5 11,0 10,5 10,0 Tp (s) 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 Ver Out Inv Pri Estações Figura 27: Médias dos períodos de onda, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à O máximo período de onda registrado foi nos meses de Outono com um valor de 15,30 s. Ao analisar a Figura 28 observa-se que na Primavera quase não existem ondas com períodos superiores à 12 s. Quanto à direção de ondas, as de maiores períodos são aquelas provenientes de S, no entanto, nos meses de Outono as de SE também são responsáveis por períodos mais elevados. 48

49 Figura 28: Rosas direcionais de Tp dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à A Figura 29 apresenta as médias dos picos da maré observada, meteorológica e astronômica de cada evento, observa-se que os meses de outono apresentam a maior média. Parise et al. (2009) monitorou as marés meteorológicas do Rio Grande do Sul e também encontrou neste período do ano a maior ocorrência de eventos extremos. A Primavera e o Verão possuem as menores médias dos picos de maré, porém somente a maré meteorológica da Primavera e do Outono demonstram ser significativamente diferentes. 49

50 0,6 0,5 Frequência de eventos (%) 0,4 0,3 Nível da maré (m) 0,2 0,1 0,0-0,1-0,2-0,3 Out Inv Pri Ver Estações Maré observada Maré meteorológica Maré astronômica Figura 29: Médias dos picos das marés observada, meteorológica e astronômica, e intervalos de confiança de 95%, dos eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Ao analisar os casos em que a componente da maré meteorológica somada à maré astronômica resultou em valores maiores que 0,6 m e 0,8 m, mais uma vez percebe-se que o Outono apresentou a maior frequência, 76,5 % dos eventos ocorridos nesta estação demonstraram marés observadas superiores a 0,6 m e 23,5 % superiores a 0,8 m (Figura 30) Verão Outono Inverno Primavera >= 0,6 m >= 0,8 m Figura 30: Frequência de eventos de ressaca com marés observadas superiores a 0,6 m e 0,8 m nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à

51 A Tabela 2, apresenta as médias dos máximos valores de cada evento, com seus respectivos desvios padrão, para cada estação do ano. O Outono se destaca sendo, em geral, a estação que apresenta as maiores médias das máximas, seguida do Inverno; sendo que o Verão e a Primavera apresentaram as menores médias. O outono só não demonstrou os maiores valores na média das máximas da maré astronômica, onde o inverno obteve o valor de 0,43 m e o outono 0,40 m, uma diferença pouco representativa por se tratar de apenas 0,03 m. Tabela 2: Médias das máximas, e desvios padrões, dos fatores meteorológicos e oceanográficos dos de eventos de ressaca nas quatro estações do ano: Verão, Outono, Inverno e Primavera, no período de 2001 à Verão Outono Inverno Primavera Média máxima Desvio Padrão Média máxima Desvio Padrão Média máxima Desvio Padrão Média máxima Desvio Padrão Velocidade do vento (m/s) 9,52 3,28 13,81 3,84 13,13 3,71 13,56 2,48 Altura significativa (m) 3,37 1,19 4,88 0,89 4,73 1,27 3,58 1,25 Período de onda (s). 10,46 1,81 11,63 1,36 11,18 1,46 10,01 1,93 Pico de maré observada (m) 0,35 0,27 0,63 0,21 0,57 0,24 0,43 0,13 Pico de maré meterológica (m) 0,13 0,12 0,27 0,16 0,17 0,13 0,10 0,07 Pico de maré astronômica (m) 0,32 0,14 0,40 0,11 0,43 0,13 0,40 0,10 51

52 Frequência de ressacas (%) 6.3 Análise Regional A região Norte do Estado foi aquela que apresentou o maior número de registros de ressacas dentro do período analisado, representando 46% dos eventos. A seguir a região com 37% e por último a região Sul, com apenas 17% dos casos de ressaca (Figura 31) Norte Centro Sul Regiões Figura 31: Frequência dos eventos de ressaca ocorridos em Santa Catarina, no período de 2001 à 2010, nas três regiões do Estado. O Norte do Estado foi mais afetado, uma vez que a região possui uma costa intensamente ocupada, logo é mais propensa a sofrer danos causados pelas ressacas, e assim torna-se a região com mais registros destes eventos. A região Central também possui uma orla intensamente ocupada, mas como fica parcialmente protegida pela ilha de Florianópolis não é tão atingida quanto o Norte. Já o sul do Estado, por ser a região com a orla menos ocupada foi aquela que apresentou o menor número de registros de ressacas. As ressacas ocorridas no Sul do Estado apresentam as maiores velocidades de vento, estando um pouco acima dos registros da Região Central; ambas as regiões tiveram médias acima de 8,5 m/s (Figura 32). Entretanto, apesar do Norte apresentar valores menores, o teste de significância não demonstrou diferenças entre as três regiões catarinenses. 52