XII SIMPÓSIO DE RECURSOS HIDRÍCOS DO NORDESTE VARIABILIDADE HIDRODINÂMICA DO COMPLEXO ESTUARINO DO RIO CAPIBARIBE (PE), DURANTE A ESTAÇÃO SECA.

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1 XII SIMPÓSIO DE RECURSOS HIDRÍCOS DO NORDESTE VARIABILIDADE HIDRODINÂMICA DO COMPLEXO ESTUARINO DO RIO CAPIBARIBE (PE), DURANTE A ESTAÇÃO SECA. Eliane C. Truccolo 1 ; Barbara P. Paiva 1 ; Felipe F. Frota 1 ; José C. de Oliveira Filho 1 ; Maria Ozilea B. Menezes 2 ; Carlos A. F. Schettini 1 RESUMO O rio Capibaribe forma um sistema de canais que convergem para formar a desembocadura próximo a costa, sendo então chamado de complexo estuarino do rio Capibaribe (CERC). Pela primeira vez o CERC é estudado de forma detalhada e sistemática usando registros de correntes, níveis de água, temperatura e salinidade em seis estações, obtidos durante ciclos de maré de sizígia e quadratura, e cobrindo a estação seca durante o ano de O presente estudo indicou algumas importantes condições hidrodinâmicas tal como: as máximas velocidades de correntes longitudinais, em torno de 0,9 m.s -1, ocorreram durante a sizígia e no sentido de vazante; a maré se propagou de forma simétrica para o interior do estuário, não havendo perda de energia significativa pela fricção, o que leva a caracterizá-lo como do tipo síncrono; durante a sizígia predominaram flutuações em frequência de maré na distribuição de sal, tanto em superfície como em profundidade, evidenciando como principal forçante a maré oceânica e o efeito da advecção de sal pelas correntes de maré; e a estratificação salina até 13 km da foz. ABSTRACT The Capibaribe river form a system of channels that converge to form the mouth of a river next to the coast, being then called estuarine complex of the Capibaribe river (CERC). For the first time, it is studied of detailed and systematic form using registers of currents, water levels, temperature and salinity from six stations, obtained during cycles of spring and neap tides, and covering the dry station during the year of The present study it indicated some important hydrodynamic conditions as: the maximum longitudinal current speeds, around 0,9 m.s -1, had occurred during the spring and in the ebb tide direction; the tide spread of symmetrical form for the interior of the estuary, not having loss of significant energy for the friction, what it leads to characterize it as of the synchronous type; during the spring, fluctuations in frequency of tide in the salt distribution had predominated as much in surface as in depth, evidencing as main forcing the oceanic tide and the effect of the advection of salt for tide currents; and the saline stratification up to 13 km of the mouth. 1) Laboratório de Hidrodinâmica Costeira (LaHiCo) Depto. de Oceanografia (DOcean) Centro de Tecnologia e Geociências (CTG) Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) Av. Prof. Moraes Rego, 1235 Cidade Universitária Recife PE CEP Telefone: (81) Fax: (81) nane.truccolo@gmail.com 2) Instituto de Ciências do Mar (Labomar) Universidade Federal do Ceará Av. da Abolição, 3207 Meireles Fortaleza CE CEP XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 1

2 Palavras-Chave Estuários tropicais, hidrodinâmica, baixo influxo, rio Capibaribe. 1. INTRODUÇÃO Os estuários estão localizados ao longo de regiões costeiras de características diversas que apresentam uma ampla variedade nas condições topográficas, climáticas, hidrológicas e oceanográficas (Miranda et al., 2002). Esta conotação faz referência a ambientes altamente dinâmicos e com mudanças constantes na descarga fluvial, distribuição de sal e sedimentos, padrões de fluxos, distribuição da vegetação e organismos (Prandle, 1991; George, 1995; Geyer, 1997). Devido a esta diversidade, existem muitos tipos de estuários e esquemas de classificação em que estes podem ser inseridos e comparados. O rio Capibaribe é um dos maiores e mais importantes rios do estado de Pernambuco, possuindo um percurso de cerca de 280 km passando pelo Agreste e Zona da Mata do estado, até chegar à Região Metropolitana do Recife e desaguar no Oceano Atlântico. O rio nasce na serra de Jacarará, na divisa dos municípios de Jataúba e Poção (Figura 1A), percolando por vários centros urbanos e servindo de corpo receptor de resíduos industriais e domésticos (SRHE, 2009). Apresenta direção inicial sudeste-nordeste, até as proximidades de Santa Cruz do Capibaribe, quando seu curso toma a direção oeste-leste até sua foz, na cidade do Recife. Nesta região apresenta várias confluências, sendo as principais entre os rios Beberibe, Tejipió e Jiquiá, formando canais fluvioestuarinos que convergem para formar a desembocadura. Este sistema de canais é então chamado de complexo estuarino do rio Capibaribe (CERC). A bacia hidrográfica do rio Capibaribe compreende uma área de 7.454,88 km² (7% da área do estado, Figura 1A), estando localizada na porção norte-oriental do estado de Pernambuco, entre e de latitude sul, e e de longitude oeste (APAC, 2011), a uma altitude de 1000 m, apresentando uma declividade média de 0,04 para a bacia e 0,02 para o rio (Cantalice et al., 2010). Pela sua abrangência regional (agreste, mata e litoral, com 75% de sua bacia situada dentro do chamado polígono das secas), esta bacia exibe um ambiente complexo no qual se evidenciam contrastes climáticos, de relevo, de solos e de cobertura vegetal, além de socioeconômicos (SRHE, 2009). Ao longo de todo esse percurso foram construídas oito barragens (as principais são Tapacurá, Goitá e Carpina) para abastecimento e irrigação (Cantalice et al., 2010), e regularização da descarga do Capibaribe, evitando as inundações catastróficas que sofreu a cidade do Recife em consequência das enchentes de 1975 e 1976 (Travasso, 1990). Na região tropical a precipitação constitui o elemento climático que apresenta maior variabilidade. As precipitações mensais na bacia do rio Capibaribe apresentam valores que vão de 600 a mm ao ano, com um total anual médio de 1.133,59 mm (SRHE, 2009), e com um período crítico entre os meses de setembro a março. Tal variabilidade espacial de chuvas confirma a influência dos dois principais sistemas atmosféricos que ocorrem na região estudada: Zona de XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 2

3 Convergência Intertropical e Ondas de Leste (SRHE, 2009). Esta variabilidade, principalmente na estação chuvosa com o aumento da precipitação, é um fator condicionante das características dos estuários do estado de Pernambuco, principalmente quanto ao fluxo de água doce, onde muitos dos estuários podem apresentar períodos de inundações prolongados, ocasionando enchentes em regiões urbanas por onde passam. Na estação de estiagem os estuários podem ter um caráter intermitente. O curso do rio Capibaribe é dividido em três partes: o alto e o médio curso, situados no Polígono das Secas, onde o rio apresenta regime temporário (cheio sazonalmente) e o baixo curso, quando se torna perene, a partir do município de Limoeiro, no agreste do estado. Possui cerca de 70 afluentes, sendo os principais: Goitá, Tapacurá e Jataúba (SRHE, 2009). A bacia do rio Capibaribe tem sido muito estudada nos últimos anos visando assegurar a eficiência do controle das cheias, manutenção do abastecimento de água para a população, além da viabilização da sua navegabilidade no seu curso inferior (Silva Filho, 2010). No entanto, estudos sobre a hidrodinâmica no baixo curso do Rio Capibaribe, incluindo o complexo estuarino na região metropolitana da cidade de Recife, são escassos. Segundo o Relatório de Impacto Ambiental da Via Mangue (CONSULPLAN, 2008), as marés de sizígia previstas pelas Tábuas de Marés no porto do Recife podem alcançar na preamar 2,70 m e na baixamar -0,20 m, com uma amplitude máxima de 2,9 m. Segundo Monteiro et al. (2011), que realizaram perfis transversais de correntes durante um ciclo de maré, em dois próximos a desembocadura estuarina, a média das velocidades das correntes de vazante e de enchente observadas foram em torno de 0,54 e 0,44 m.s -1, respectivamente. A salinidade na Bacia do Pina observada durante o estudo oscilou entre 30 a 37, valores característicos da zona estuarina de domínio marinho, enquanto que no rio Capibaribe oscilou entre 4 a 35 (Monteiro et al., 2011). Outros fatores influenciadores na distribuição de sal são as diversas barragens ao longo de seu curso, onde ocorre uma redução das vazões a jusante destas e o consequente rebaixamento dos níveis de água estuarinos, e, ainda, a proximidade do oceano, a declividade do leito e as vazões mínimas (CPRM, 2003), podendo resultar em modificações do comportamento da maré, na distribuição de sal no interior do sistema e então na clássica circulação estuarina devido ao gradiente de densidade, além do transporte de sedimentos para o oceano. Assim como tantos outros ambientes costeiros, este sistema está pressionado pelas diferentes atividades antrópicas, como a contínua e crescente concentração populacional, despejo de efluentes, construção de açudes, dragagens no canal, agricultura, piscicultura, entre outras. A qualidade da água neste ambiente é dependente da dinâmica de suas águas, que é influenciada de forma significativa por processos atuantes em escala local, regional e até mesmo global. Os principais são as vazões dos rios na sua bacia hidrográfica e processos hidrodinâmicos que atuam na plataforma continental adjacente, tal como as oscilações periódicas das marés, e de frequências sub-mareais como as variações do nível do mar, correntes oceânicas e ventos. Estes são os agentes principais da XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 3

4 circulação estuarina e que também estão sujeitos aos impactos das mudanças climáticas globais, o que torna os ambientes estuarinos extremamente suscetíveis. O objetivo principal deste estudo foi o de avaliar os processos de circulação no CERC em ciclos de marés de quadratura e sizígia, de forma detalhada e sistemática, através de campanhas de monitoramento de parâmetros oceanográficos físicos. Figura 1: Localização da área de estudo: A) bacia hidrográfica e B) estações de coleta de dados para as duas campanhas durante condições de quadratura (C1) e sizígia (C2) no CERC. 2. MÉTODOS A hidrodinâmica no CERC foi examinada através de duas campanhas (C1e C2) de coleta de dados de velocidade e direção e correntes, nível de água, temperatura-salinidade em duas profundidades, em seis estações (#1 a 6, Figura 1B), e perfis verticais de temperatura e salinidade longitudinal ao canal do estuário. As campanhas C1e C2 foram realizadas durante um período de 25 hs em condições de quadratura (C1) e sizígia (C2), durante a estação seca no período de 19-20/03 e 26-27/03/2013, respectivamente. Os equipamentos utilizados para obtenção de velocidade e direção de correntes foram perfiladores acústicos de correntes por efeito Doppler (PACD s) da marca Nortek, modelo Aquadopp Profiler de KHz. Além de correntes, os perfiladores registraram dados de pressão, fornecendo o nível de água estuarino. Os PACD s registraram dados a cada 0,30 m de coluna de água a partir do fundo até próximo da superfície, totalizando 60 células. Os dados foram registrados em intervalos de 10 minutos a partir de médias de 2 minutos de aquisição contínua. Os registros obtidos a partir dos programas proprietários de operação dos XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 4

5 instrumentos em formato binário foram exportados em formato ASCII para posterior processamento em ambiente Matlab (MathWorks Inc.). Perfis verticais de temperatura e salinidade da água, em 2 profundidades, foram obtidos para cada uma das 6 estações de coleta com registradores de salinidade e temperatura, sondas do tipo CT (condutividade e temperatura), marca JFE, que foram fundeados junto com os PACD s (Figura 1B). Adicionalmente, perfis verticais de temperatura e salinidade no eixo longitudinal ao estuário a cada 1 km a partir da desembocadura até o limite superior da intrusão salina foram obtidos com o emprego de uma sonda tipo CTD (condutividade, temperatura e profundidade), modelo ASTD102, marca JFE. Dados de vazão do Rio Capibaribe foram adquiridos pela (APAC) na estação de São Lourenço da Mata (Figura 1A), e disponibilizados em A Figura 2 apresenta diagramas polares de correntes estuarinas para cada célula e integradas na vertical e indicam o predomínio na direção longitudinal ao canal estuarino. Deste modo, as correntes foram decompostas em componentes longitudinais de enchente e vazante determinadas por esta inspeção visual. Por convenção, correntes de enchente foram definidas como positivas (em vermelho) e vazante como negativas (em azul). Todas as variáveis foram interpoladas para um intervalo temporal de 30 minutos. Figura 2: Diagrama polar de correntes integrado para toda coluna de água nas 6 estações de coleta durante C1 (quadratura) e C2 (sizígia). As cores representam velocidades em m.s -1 e indicadas pelos números de cada círculo. XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 5

6 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 3 apresenta a evolução temporal da vazão no Rio Capibaribe para o mês de março. Dez dias antes da primeira campanha, o fluxo fluvial estava máximo com valores chegando a 130 m 3.s -1. Durante as C1 e C2 a vazão diminuiu e chegou ao máximo de 14 m 3.s -1 com valor médio constante de 8 m 3.s -1. Esta menor entrada de água doce no sistema indica uma significativa redução da importância da forçante do gradiente de pressão fluvial na geração da circulação estuarina, e um predomínio da forçante maré na dinâmica. Figura 3. Vazão do Rio Capibaribe no mês de Março e no gráfico interior a vazão durante as campanhas C1 e C2. A Figura 4 apresenta a estrutura vertical de correntes longitudinais e transversais nas 6 estações durante as C1 e C2 (Figura 1B). As máximas velocidades de correntes longitudinais foram observadas durante a sizígia (C2) nas estações 5, 1, 6 e 3 com valores de 0,9 a 0,78 m/s e no sentido de vazante. As correntes longitudinais predominaram em comparação com as transversais, apontando que a dinâmica principal é na direção do canal e sugerindo que há pouca variação lateral de fluxos. A variação da altura de maré durante a C2 foi em torno de 2 m, com períodos de enchente levemente mais curtos que os de vazante, no entanto, sem apresentar uma assimetria significativa de altura e fase. Este fato pode indicar que a maré se propaga de forma simétrica para o interior do estuário, não havendo perda de energia significativa pela fricção pelo fundo ou laterais do estuário durante a sua propagação neste trecho e, portanto, o estuário pode ser classificado como síncrono. XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 6

7 Figura 4. Campo de velocidades de correntes longitudinais e transversais, bem como altura de maré, ao longo do tempo durante a quadratura (C1) e sizígia (C2) nas 6 estações. A barra de cores apresenta os valores de velocidade de correntes em m.s-1. XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 7

8 A Figura 5 apresenta a evolução temporal de temperatura e salinidade em duas profundidades (superfície e fundo) nas 6 estações de coleta de dados nas campanhas C1 e C2. A temperatura da água durante a sizígia (C2) apresentou maiores variações do que durante a quadratura (C1), mesmo em profundidade, sendo estas mais visíveis nas estações mais interiores. As oscilações diárias foram predominantes com exceção das temperaturas de fundo durante a C1, cujos valores apresentaram constância em torno de um valor médio de 30 o C em todas as estações. A distribuição de sal nas 6 estações para a C2, tanto em superfície como em profundidade, apresentaram oscilações em frequência mareal, com as maiores variações nas estações mais interiores (#1, 2 e 3), o que pode indicar, apesar da pequena adição de água doce ao sistema, uma diferenciação entre estes trechos (durante a baixamar e preamar, a salinidade nestas estações variou em torno de 25 psu), bem como o efeito da advecção de sal pelas correntes de maré. Figura 5. Evolução temporal de temperatura e salinidade nas campanhas C1 (quadratura) e C2 (sizígia) em duas profundidades (superfície e fundo) para as seis estações de coleta de dados. Com correntes e alturas de maré significativas, e ainda com baixo suprimento de água doce durante este período de estiagem, a propagação da maré pode promover a intrusão do sal a grandes distâncias para o interior do estuário como pode ser visto na Figura 6, chegando a 13 km a montante da foz estuarina e indicando uma estratificação salina. XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 8

9 Figura 6. Perfil longitudinal de temperatura e salinidade ao longo dos 18 km a montante da foz do complexo estuarino para a condição de quadratura (C1). 4. CONCLUSÕES O presente estudo indicou algumas importantes condições hidrodinâmicas tal como: 1. as máximas velocidades de correntes longitudinais, em torno de 0,9 m.s -1, foram observadas durante a sizígia (C2) e no sentido de vazante, 2. a maré se propagou de forma simétrica para o interior do estuário, não havendo perda de energia significativa pela fricção no trecho estudado do CERC, 3. o que leva a caracterizar o estuário do tipo síncrono, 4. durante a sizígia predominaram flutuações em frequência mareal na distribuição de sal nas 6 estações, tanto em superfície como em profundidade, evidenciando como principal forçante a maré oceânica neste sistema durante períodos de seca e o efeito da advecção de sal pelas correntes de maré, 5. e a estratificação salina na forma de cunha salina até 13 km da foz. AGRADECIMENTOS O trabalho foi realizado com recursos da chamada Universal-CNPq (Processo No /2011-9) coordenado por Eliane C. Truccolo, que é bolsista de pós-doutorado DCR- CNPq/Facepe (Processo No /2012-4). Barbara P. Paiva, Felipe F. Frota e José C. O. Filho são bolsistas de mestrado CNPq. Maria O. B. Menezes é docente no Labomar. Carlos A.F. Schettini possui CNPq:PQ / BIBLIOGRAFIA APAC - Agência Pernambucana de Águas e Clima. Bacias Hidrográficas. Disponível em XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 9

10 CANTALICE, J.R.B.; SOUZA, W.L.S.;ARAÚJO, A.M.; SILVA, Y.J.A.B.; CAVALCANTE, D.M.; CRUZ, C.M.C.A.; ALMEIDA NETO, L.A.; MENDES, M.H.S. (2010). Taxas de transporte de sedimento suspenso e de fundo no Rio Capibaribe. IX ENES - Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos, Brasília, DF. Livros de resumos. CONSULPLAN (2008). RIMA do Projeto Via-Mangue. CONSULPLAN Consultoria e Planejamento Ltda. Capítulo 4 Diagnóstico Ambiental, pg p. CPRM Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. (2003). Sistema de informações para Gestão do Territorial da Região Metropolitana do Recife. Capítulo 3 - Recursos Hídricos Superficiais. Projeto SINGRE ii. 81p. Disponível em GEORGE, K.L. (1995). Tides for marine studies. University of Plymouth. Institute of Marine Science (2 ed.). 180p. GEYER, W.R. (1997). Influence of wind on dynamics and flushing of shallow estuaries. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 44: MIRANDA, L.B.; CASTRO, B.M.; KJERFVE, B. (2002). Princípios de oceanografia física de estuários. São Paulo, Edusp, 414pp. MONTEIRO, L. H. U.; SILVA, G. S.; LIMA, L. L. L.; COUTINHO, C. (2011). Estudos Hidrodinâmicos e Hidroquímicos do Estuário do Rio Capibaribe e Bacia do Pina, Recife PE. V Simpósio Brasileiro de Oceanografia - Oceanografia e Políticas Públicas, Santos, SP, Brasil, Livro de resumos. PRANDLE, D. (1991). Tides in estuaries and in embayments (Review), in Tidal Hydrodynamics. Org. por Parker B.B. New York. John Wiley and Sons ed, pp SILVA FILHO, N.G. (2010). Transporte hidroviário e mobilidade urbana: os modais de integração entre o Rio Capibaribe e a cidade sob a ótica geoambiental. III Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação. Recife. p SRHE Secretaria de Recursos Hídricos e Energéticos (2009). Plano Hidro-ambiental (PHA) das bacias hidrográficas dos rios Capibaribe e Ipojuca. Disponível em TRAVASSO, P.E.P.F. (1990). Hidrologia e biomassa primária do fitoplâncton no estuário do rio Capibaribe, Recife Pernambuco. Dissertação de Mestrado. UFPE. 287p. XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste 10