Influencia de fatores climáticos e oceanográficos na morfodinâmica de 3 perfis distintos da costa brasileira.

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1 Influencia de fatores climáticos e oceanográficos na morfodinâmica de 3 perfis distintos da costa brasileira. Monia Rech; Telma Aisengart Geosoft Latinoamerica Hoefel (1995) descreveu que assim que o vento começa a soprar no mar, ocorre uma colisão entre as moléculas, iniciando um processo de transferência de energia entre o ar e o mar. Surgem pequenas deformações com comprimento de 1 a 2cm, conhecidas por ondas capilares que aumentam se o vento continuar soprando e se transformam em pequenas ondas. Com o vento soprando, a transferência de energia prossegue, e as ondas ganham altura, formando um conjunto de ondas de vários comprimentos denominado espectro. Se o vento soprar por vários dias, atinge-se um estágio onde o espectro está no desenvolvimento máximo e torna-se estável ocorrendo um equilíbrio em que a energia que é transferida do vento para as ondas se iguala à energia que é perdida por dissipação e transporte. Quanto maior a velocidade do vento, maiores serão as ondas que compõe o espectro, e mais tempo será necessário para atingir o estágio estável. A formação das ondas que chegam ao nosso litoral ocorre pela transferência de energia do vento para o oceano e também pelo atrito da onda com a superfície do fundo do mar, criando um movimento oscilatório. O tamanho e a velocidade da propagação das ondas dependem de três fatores: velocidade do vento que a gerou, o t que este vento soprou e a distância que a onda percorreu sob ação do vento. Dependendo da variabilidade do clima de ondas, da maré, do regime de ventos e das características dos sedimentos, uma praia pode variar amplamente de configuração em relação ao seu estado mais freqüente ou modal, sendo estes fatores (estado modal e amplitude de variação), que diferenciam as praias quanto a sua morfodinâmica (MUEHE, 2003). Assim, a atuação ou não de ondulações sobre a praia e o tamanho da pista do vento disponível para a geração de ondas locais parecem ser pontos determinantes no comportamento morfológico de praias arenosas (AAGAARD,1991 apud KLEIN, 1996). Segundo Davies (1964, apud KING, 1972), outro fator determinante do regime de ondas que atua sobre uma praia é a posição geográfica da zona em que esta se encontra. Assim, a exposição à ação de ondas é um fator determinante na condicionante praial. Uma onda se modifica a partir do momento em que começa a sentir o efeito do fundo. Isso ocorre quando a profundidade da coluna d água é igual ou menor do que a 1/2 do comprimento de onda. Para efeitos de calculo, a adoção deste limite é muito rigorosa, pois o erro é de apenas 0.37% (KOMAR, 1976). A adoção do limite de 1/4 do comprimento de onda aumenta o erro para 5%, o que é aceitável e tem como vantagem permitir o uso de equações válidas para ondas não afetadas pelo fundo, para profundidades menores do que no limite anterior, abarcando, desta forma, grande parte da plataforma continental interna, intimamente ligada aos processos que afetam a região costeira e cujo limite externo é fixado em 60m (MUEHE, 2003). A esta região, onde se inicia a interação das ondas que foram formadas pela ação do vento, chamamos de profundidade de fechamento. Deste ponto, onde é o limite máximo da ação das ondas sobre o fundo, em direção a costa, até a zona de arrebentação, chamamos de região de antepraia (shoreface) (RECH, 2004). Para o cálculo da profundidade de fechamento Dean et al. (1993) propôs que várias informações podem ser extraídas sobre a forma e textura do sedimento presente na antepraia, pois cada perfil é resultado das forças atuantes para desenhar sua forma, deste modo, onde ocorre o limite de condicionantes atuando sobre o fundo, ocorreria uma alteração morfológica marcando este limite. REGIÃO SUL Klein (1996) realizou um estudo na região sul do Brasil entre as latitudes 29 S e 34 S caracterizando esta região como estando em um centro de alta pressão do anticiclone do Atlântico Sul. A migração latitudinal (3 ) e longitudinal (10 ) do centro de alta pressão e a passagem de sistemas frontais polares a intervalos de 6 a 10 dias são os responsáveis pelas modificações sazonais no clima. Esta forte influência do anticiclone causa uma dominância de ventos NE com velocidade média de 5m s e ventos SW com velocidade média de 8m s durante a passagem de frentes frias, mais comuns no inverno. Um estudo realizado por Mota (1963) obteve informações sobre o regime de ondas na região, através de um ondógrafo posicionado a 15-20m na região de Tramandaí. Os resultados indicaram que as ondas de maior intensidade provêem do quadrante sul. Ondas de maior altura, energia, esbeltez e poder de transporte são de SE. A altura significativa mais freqüente é de 1.5m e a altura máxima de recorrência anual é de 3.5m. A região sul é caracterizada por ambientes praiais dissipativos. São praias expostas a ação de ondas, sem a presença de promontórios onde a energia da onda é dissipada de forma uniforme ao longo do perfil. A característica sedimentar deste tipo de ambiente praial é basicamente constituída por granulometria fina, com leve aumento em direção a costa. (RECH, 2004) Segundo Klein (1996), em estudo realizado em Concheiros do Albardão, na zona de arrebentação, ocorre uma predominância de areia fina (65%). A percentagem de areia media chega a 20% e areia muito fina é de 9%. REGIÃO SUDESTE Muehe & Sucharov (1981), constataram que a região sudeste, devido ao seu litoral bastante recortado, com presença de vários promontórios, torna difícil uma caracterização que represente todo o litoral. No caso do litoral do Rio de Janeiro, determinaram uma média das alturas e dos períodos de ondas mais 1

2 freqüentes de 0.6m a 0.9m e 5s a 6.5s, respectivamente, sendo a direção predominante das ondas de S-SW. Os mesmos autores, utilizando dados de 5 anos de observações da direção e intensidade do vento coletados pela DHN com base na Ilha Rasa, mostraram que os ventos mais freqüentes durante o ano são oriundos dos quadrantes NE e E que ocorrem entre setembro e fevereiro, porém, as maiores intensidades médias são conseqüência dos ventos de SW, que ocorrem de março a agosto. Estudos realizados pelo programa GEDIS (Grupo de Estudos em Dinâmica Sedimentar), que existe desde 2000 e faz coleta de dados sedimentológicos e oceanográficos em diversas praias do Rio de Janeiro, demonstrou que as praias nesta região apresentam características muito distintas, com granulometria variando de areia muito grossa a areia média a fina. A maioria das praias caracterizaram-se por apresentar estágio morfodinâmico intermediário, o que demonstra a variabilidade neste setor do litoral. REGIÃO NORDESTE Segundo Borba (1999), ao longo de todo o litoral do nordeste, devido ao fato do sistema de ventos atuarem com velocidade e direção constantes, as ondas possuem grande influencia no transporte de sedimentos ao longo da costa. De acordo com os dados da CONSULPLAN (1992), as ondas geradas por ventos com velocidades preferenciais de 4m/s a 6m/s podem atingir de 12m/s a 14m/s com direções ESE e SE influenciando significativamente o transporte de sedimentos, atuando junto com a direção, altura e período das ondas. A direção de propagação das ondas é predominantemente nos quadrantes E e SE. Borba (1999) determinou que a menor e maior altura de onda observada neste ano foi de 0.9m e 1.09m, respectivamente. O período das ondas apresentou variação entre 78s e 80s. O mesmo autor, em estudo quanto a sedimentologia, determinou que na antepraia foi constatada a maior variação granulométrica, apesar de também ter predomínio as areias finas, assim como na zona de estirâncio. Esta maior variação granulométrica ocorre por se tratar de um ambiente com um grau de energia maior do que os outros ambientes praiais (praia, pós-praia, estirâncio). Apenas nele foi constatada a presença significativa de areia muito fina e silte/argila. No pós-praia os sedimentos apresentaram uma média de 1.69Φ, já no estirâncio e antepraia apresentaram a média foi de 2.52Φ e 2.67Φ, respectivamente. Todos os compartimentos apresentaram grau de seleção variando entre moderadamente selecionado e muito bem selecionado, de acordo com Folk & Ward (1957), por se desenvolver a partir de um perfil dissipativo numa seqüência acrecional. Caracterização morfodinâmica Um modelo de variabilidade espacial da praia e zona de surfe foi desenvolvido na escola australiana de geomorfologia. Foram reconhecidos seis estágios morfológicos distintos, associados a diferentes regimes de ondas e marés, caracterizados por dois estágios extremos (dissipativo e reflectivo) e quatro intermediários (SHORT, 1979; WRIGHT et al.,1979; WRIGHT et al.,1982; WRIGHT& SHORT, 1984; etc..). No estágio dissipativo, a zona de surfe é larga, apresenta baixo gradiente topográfico e elevado estoque de areia. Ocorre sob condições de ondas altas e elevada esbeltez ou na presença de areia de granulometria fina. O estágio refletivo é caracterizado por elevados gradientes da praia e fundo marinho adjacente o que praticamente elimina a zona de surfe e o estoque de areia submarina é baixo. Os estágios intermediários são caracterizados pela migração dos bancos submarinos em direção à praia devido a uma resposta às variações nas características hidrodinâmicas (MUEHE, 2003). Segundo Bascom (1951) a declividade da face da praia (tanβ) é diretamente proporcional ao tamanho de grão. Assim sendo, segundo o autor, quanto maior a granulometria, maior a declividade da praia. Wiegel (1964) concluiu que declividades mais suaves estão relacionadas a maiores exposições energéticas, isto é, a ação direta das ondas sobre a praia. Samura (1984 appud KLEIN, 1996) relacionou a declividade da praia em função das características da onda, altura, período e tamanho de grão, concluindo que a declividade diminui com o aumento da altura da onda. A relação entre o estado de uma praia e as características das ondas e conseqüentemente o regime de ventos e dos sedimentos, foi estabelecida por Writght & Short (1984) utilizando o parâmetro ômega (Ω) de Dean (1973): Ω=_H b_ ω st Wright et al. (1985), estabeleceu então os valores médios de Ω, para os diversos estágios morfodinâmicos: ESTÁGIO Ω REFLETIVO 1.5 INTERMEDIÁRIO DISSIPATIVO >5.5 A declividade da praia, além da obtenção através de dados observados, como detalhado acima, também pode ser calculado teoricamente através da relação tanβ=cat.oposto cat.adjacente. Em muitos estudos foram constatados que nem sempre são coincidentes os valores de Ω observado e Ω teórico, este ultimo obtido através da equação: Ω= (tanβ)² Esta diferença é explicada considerando que os fatores observados, para o calculo do Ω observado, podem não estarem representando o estágio morfodinâmico momentâneo da praia, como no caso do Ω teórico. 2

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Ventos: Os dados de velocidade dos ventos foram adquiridos do site da NOAA (Nacional Oceanic and Atmospheric Administration), de janeiro a dezembro, para o ano de Este estudo foi dividido segundo as estações do ano e um grid com a velocidade média para cada estação foi gerado. (Figuras 1a, 1b, 1c, 1d) Desta forma, foi observado que o clima de ventos da região sul foi o mais constante ao longo do ano, apresentando variação de 5m/s a 12m/s nas 4 estações, com velocidade predominantemente elevada principalmente na zona de geração das ondas. É possível afirmar que esta região é mais afetada por ventos de maior intensidade nas 4 estações por ser freqüentemente atingida por frentes frias. Estes resultados coincidem com os estudos de ventos nesta região acima citados, onde a velocidade variou de 5m/s a 8m/s. A região nordeste, apesar de também ser predominantemente atingida por ventos de alta intensidade (podendo atingir 12m/s), se difere da região sul, pois no verão a velocidade média dos ventos diminui significativamente, ficando em torno de 7m/s nesta estação. (Figura 2) Este resultado também é coincidente com o estudo realizado pela CONSULPLAN no ano de 1992 onde a velocidade dos ventos durante o ano variou de 5m/s a 12m/s. A região sudeste é a que apresenta a menor velocidade de ventos ao longo do ano, variando de 5m/s a 7m/s. Esta diminuição é conseqüência da geologia local por ser uma imensa baia e, portanto, mais protegida da ação de ventos comparada com as outras duas regiões. Morfologia e granulometria: Podemos observar nas figuras 2a, 2b e 2c, referentes aos perfis batimétricos extraídos da figura 2, que o perfil mais suave, com menor declividade, é o da região sul do Brasil, onde a uma distância de 38m da linha de costa, a profundidade atingida foi de apenas 30m. Na figura 2.1c, representando o perfil desta região, é possível verificar que também nesta profundidade ocorre uma quebra do perfil, fator que indica a profundidade de fechamento da região, concordando com a literatura para praias de características dissipativas. Na região nordeste (Figura 2a) o perfil apresentou-se um pouco mais íngreme comparado com a região sul, sendo possível verificar uma quebra na declividade (profundidade de fechamento) em aproximadamente 37m de distância da linha de costa e a 35 metros de profundidade. (Figura 2.1a) Ainda assim a declividade é bastante baixa, também podendo ser possível, através dessas características, classificar a praia em um estágio dissipativo. A região sudeste (Figura 2b) se caracteriza por ser um litoral bastante recortado, com presença de ilhas e promontórios que influenciam o perfil de praia. Devido a isso, a dissipação da energia das ondas é bastante disforme, assim como a influencia do vento na região, variando muito de uma praia a outra e com isso influenciando na granulometria neste setor do litoral brasileiro. Foi o perfil que apresentou maior declividade, característico de praias intermediárias a reflectivas, com a profundidade de fechamento situada em 32m de distância da linha de costa, a uma profundidade de 70m (Figura 2.1b). Todos estes fatores também podem ser comprovados pelo gradiente do litoral, apresentado na figura 3. Os gradientes mais suaves, com pouca variação são os gradientes das regiões nordeste e sul, permanecendo com uma declividade de 0.001rad (Figuras 3a e 3c respectivamente). O gradiente calculado para a região sudeste (Figura 3b) foi o que apresentou a maior variabilidade (de a 0.01rad), bastante visível na face da praia. Ondas: A maior média de altura de ondas é na região sul, de 1.5m. Em seguida, vem à região nordeste com registro de 1.09m. A menor altura de onda é na região sudeste, onde os valores mais freqüentes não ultrapassam 0.9m. A maior media anual na região sul deve-se a intensidade alta dos ventos e constante ao longo do ano todo. O mesmo se repete na região nordeste, porém um pouco menor devido ao período de calmaria no verão. As baixas alturas das ondas da região sudeste devem-se a menor pista de atuação de vento, presença de obstáculos e menor intensidade do mesmo ao longo do ano. O fator altura de ondas, associado a intensidade e pista de atuação do vento é mais um fator que permite a classificação das praias quanto ao estágio morfodinâmico. Praias com maior altura de onda (maior energia de ondas) são resultados de maior pista de atuação de ventos geradores. Estas praias, amplas e abertas, que apresentam zona de surfe bem característica, podem dissipar a energia das ondas uniformemente ao longo do perfil, distribuindo melhor os sedimentos e tornando o perfil suave. Classificação do estágio morfodinâmico: A classificação morfodinâmica dos 3 perfis foi feito através do cálculo do ômega teórico. Os valores da declividade da praia (tanβ) encontrados, considerando a equação tanβ=cat.oposto cat.adjacente, e os valores de Ω, considerando a equação Ω= (tanβ)², foram: Região tanβ Ω Nordeste (Perfil NE) Sudeste (Perfil SE) Sul (Perfil S) A região sul, segundo os resultados encontrados, classifica-se como dissipativa. A região nordeste apresenta-se em um estágio intermediário a dissipativo. Já a região sudeste encontra-se em um estágio intermediário a reflectivo. Estes resultados estão de acordo com a altura média de onda em cada região, intensidade e tamanho da pista do vento, granulometria e profundidade de fechamento de cada perfil medido. 3

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7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: BASCOM, W.N. The relationship between sand-size and beach face slope. Trans. Am. Geophys., Union., v. 32, p CONSULPLAN, Complexo industrial portuário de Suape. Análise das ondas de Suape medidas pelo INPH no período de 1980 a DEAN, R.G. Heuristic models of sand transport in the surf zone. In: Conference on engineering dynamics in the surf zone. Sydney, Australia, p , DEAN, R.G.; HEALY, T.R. & DOMMERHOLT, A.P. A blind-folded test of equilibrium beach profile concepts with New Zealand data. Marine Geology, Amsterdam, v. 109, p FOLK, R.L. & WARD, W.C. Brazzos river bar: a study in the significance of grain parameters. Journal of Sedimentary Petrology. v. 27, n. 1, p. 3 26, HALLERMEIER, R.J. A profile zonation for seasonal sand beaches from wave climate. Coastal Engineering, v. 4, p , HOEFEL, F.G. Morfodinâmica de praias arenosas oceânicas: uma revisão bibliográfica. Rio Grande, Monografia (Bacharelado em Oceanografia) - Fundação Universidade de Rio Grande (FURG). 71p. GEDIS - Grupo de Estudos em Dinâmica Sedimentar. Relatório anual. Rio de Janeiro, 15p Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). KING, C.A.M. Beaches and coasts. Edward Arnold, London, p. KLEIN, A.H.F. Concheiros do Albardão: variações espaço-temporais dos sedimentos e da morfologia praial. Rio Grande, p. Dissertação (Mestrado em Geociências) Universidade Federal de Rio Grande. KOMAR, P.D. Beach process an sedimentation: the latest scientific research in the study of physical processes of beaches and resulting sedimentary deposits. New Jersey: Prendice-Hall, p. MOTA, V.F. Relatório-análise e previsão das Alturas de ondas em Tramandaí. Porto Alegre, 30p Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRGS (IPH;UFRGS). MUEHE, D. & SUCHAROV E. C. Considerações sobre o transporte de sedimentos na plataforma continental nas proximidades das Ilhas Maricás, RJ. In: ACADEMIA BRASILEIRA DE CIÊNCIAS, 1981, Rio de Janeiro, Brasil. Anais... Rio de Janeiro, Brasil, p MUEHE, D. Geomorfologia Costeira. In: CUNHA, S.B. & GUERRA, A.J. (Ed.) Geomorfologia: uma atualização de bases e conceitos. Rio de Janeiro: Editora Bertrand Brasil LTDA, p NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. [online] Disponível na Internet via WWW. URL: Dados obtidos em 14 de maio de RECH, M. Análise do perfil de equilíbrio da praia central de Balneário Camboriú Santa Catarina. Santa Catarina, Monografia (Bacharelado em Oceanografia) Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI). 131p. SHORT, A.D. Wave power and beach stages: a global model. In: Proc. 16 th International Conference of Coastal Engineering. Hamburg, p WIEGEL, R.L. Oceanographical Engineering. Pentice-Hall, p. WRIGHT, L.D.; CHAPPEL, J.; THOM, B.G.; BRADSHAW, M.P. & COWELL, P. Morphodynamics of reflective and dissipative beach and inshore systems: southeastern Australia. Marine Geology, v.32, p WRIGHT, L.D.; GUZA, R.T. & SHORT, A.D. Dynamics of high energy dissipative surf zone. Marine Geology, v. 32, p WRIGHT L.D. & SHORT, A.D. Morphodynamics variability of surf zones and beaches: a synthesis. Marine Geology, v. 56, p WRIGHT, L.D.; SHORT, A.D. & GREEN, M.O. Short term changes in the morphodynamic states of beaches and surf zones: an empirical predictive model. Marine Geology, v. 62, p