Monitoramento de processos hidrodinâmicos como auxílio à navegação: razões, variáveis e experiências

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1 Monitoramento de processos hidrodinâmicos como auxílio à navegação: razões, variáveis e experiências Osmar O. Möller Jr. Laboratório de Oceanografia Costeira e Estuarina (LOCOSTE) IO-FURG Programas de monitoramento em ambientes aquáticos: qual a finalidade? Razões científicas: Analisar variabilidade espacial e temporal, suas causas (naturais e antrópicas) e conseqüências Avaliar tendências Elaborar cenários e modelos O que monitorar? Indicadores de impactos meteorológicos/climáticos: Físicos: ventos, precipitação, evaporação, descarga de rios, níveis, correntes, ondas, salinidade, temperatura; Biológicos: conc. clorofila; zoo+ ictioplâncton; peixes; crustáceos; moluscos; Químicos: nutrientes; qualidade das águas (ph, O 2, CO 2 ) Geológicos: conc. material em suspensão: composição; batimetria (taxas de sedimentação); Indicadores de impactos antrópicos: Físicos: tendências ou alterações em séries de tempo Biológicos: tendências ou alterações em séries de tempo; variação na composição de espécies; deformações Químicos: poluentes; Geológicos: tendências ou alterações em séries de tempo; Como??? Séries temporais!!!!!!! Necessidades específicas: acidentes, navegação de grande porte 1

2 Exemplos: Descarga fluvial impactos na Lagoa dos Patos Möller e Fernandes (2010) Distância atingida pelo sal? Em 1988, 2005 e 2007 (La Niña) 160 km produção de arroz Möller et al. (2009) Exemplos: Variabilidade de longo período - impactos MRD (m³ s-1) Tendências: Descarga: 20 m³/s por ano; 4000 Nível: 2.5 mm/ano 3000 TSC (t) Möller et al. (2009) 2

3 Programas de Monitoramento : efeitos colaterais Diversas aplicações Base para calibração e validação de modelos. Sem dados não existem modelos confiáveis; Base para estudos de impactos ambientais; Base para obras e instalações (dragagens, cabos submarinos, dutos, píers, molhes, etc.); Controle de acidentes (caso Bahamas) e movimento de embarcações de grande porte (entrada/saída da P53 e outras); Navegação: a palavra chave é SEGURANÇA Batimetria calado erosão/deposição de sedimentos Nível das águas (marés, ventos, descarga) calado Correntes derrota, manobras de atracação/desatracação, dispersão de substâncias Ventos - a vela do barco - derrota, manobras de atracação/desatracação Ondas - derrota, manobras de atracação/desatracação Salinidade densidade calado- carga O Sistema lagunar Patos/Mirim Hidrovia com 500 km de extensão (sem os rios afluentes); Único no mundo: laguna e lagoa conectadas por um canal; sistema de vasos comunicantes com conexão com o oceano; circulação de uma influencia a da outra; eclusa; a circulação de ambas depende do vento e da descarga fluvial; Lagoa dos Patos melhor conhecida que a Mirim: Batimetria molhes da barra (cartas desde 1883) Circulação (dados, modelos) Áreas críticas Canal de Acesso Fluxos de água e sedimentos - Movimentos das águas da L. Patos impactam a bacia hidrográfica; Ambas são pouco ou mal utilizadas síndrome da Metade Sul??; 3

4 Experiências A) Lagoa dos Patos - Construção dos molhes Cartas batimétricas antes, durante e após a construção dos molhes 1883 a 1922 Dados de nível, ventos, correntes, salinidade (Bicalho, 1883; Malaval, 1922) - Pós-construção dos molhes Dados de nível na Quarta Secção da Barra ( ) - DEPRC Projeto Lagoa 1976 a 1978 (coord. Dr. Jorge P. Castello) - FINEP Projeto Lagoa a 1989 (coord. Dr. Haroldo Asmus) CIRM Mar-de-Dentro 1998 a 2000 SCP/SEMA/JICA Monitoramento do Porto de Rio Grande (coord. Dr. Milton Asmus) - SUPRG PELD 2000 a 2009 (coord. Dr. Ulrich Seeliger) CNPq PELD atual (coord. Dra. Clarisse Odebrecht) - CNPq Iniciativas próprias, acidente Bahamas (durante e após SEMA/RS) B) Lagoa Mirim e São Gonçalo Dados de nível desde 1912 Hoje na ALM Estudos para a construção da barragem eclusa Comissão Brasil-Uruguai, CLM/Sudesul/ Monitoramento de níveis e qualidade das águas - ALM Estudo da hidrodinâmica do Canal de São Gonçalo FURG-UFPEL/SEMA-RS Cartas antigas construção dos molhes da barra cartas anuais

5 Cartas antigas construção dos molhes da barra cartas anuais Taxas de erosão/deposição (Cavalcanti et al., 2009) Modelagem dos impactos da construção dos molhes Última batimetria das lagoas Patos e Mirim: cartas de 1965 com atualizações pequenas até 1998, Última batimetria no rio Guaíba Projeto Lagoa I 1976 a 1978 cruzeiros quinzenais 5

6 Projeto Lagoa I I 1987 a cruzeiros mensais/modelos Salinidade superfície Salinidade fundo Möller e Castaing, 1999 Clientes: Banco do Brasil la Ninã, seca, sal e financiamento p/arroz Orizicultores irrigação PELD I e II desde 2000 séries temporais de longa duração Objetivos: Estudos da variabilidade das trocas entre a L. Patos e a zona costeira adjacente em relação aos principais forçantes; Metodologia Monitorar de forma contínua e, sempre que possível, em tempo real, os seguintes parâmetros: - velocidade e direção de correntes em vários níveis no interior do canal e na zona costeira ADP Sontek 1,0 MHz com cabo de conexão a um computador - nível das águas no interior do canal de acesso e zona costeira- Sensor pressão do ADP - Temperatura e Salinidade (densidade) das águas do canal de acesso CT - Velocidade de direção de ventos - Praticagem Descarga fluvial - ANA Hipóteses para escolha do lugar: - Área de canal estreita - Fácil acesso - Infra-estrutura em terra Área escolhida: Ponta dos Pescadores - Secção de m² - Apoio da Praticagem e ENRG 6

7 Princípio de funcionamento do ADP Fundeio ADP Canal de Acesso Fundeio CTs 7

8 Tratamento de Dados - Filtros Vitta, 2006 Vitta,

9 Vitta, 2006 Perfis com ADP 1,5 MHz 9

10 Estimativa de vazão total na desembocadura: - Informações em tempo real - Parte da bacia hidrográfica não é medida CSG - Engloba precipitação e evaporação na Lpatos - Índices para pescadores e orizicultores Monitoramento contínuo: usuários Praticagem da Barra de Rio Grande (convênio) QUIP S.A. (contrato manobras e transbordo de módulos da P-53) 10

11 Nível (m) 6,0 y = 0,0018x 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-1,0 jan/12 jan/16 jan/20 Tendência: jan/24 jan/28 jan/32 jan/36 jan/40 jan/44 caso Lagoa Mirim jan/48 jan/52 jan/56 jan/60 jan/64 Tempo (mês) jan/68 jan/72 Geral: 1,6 cm/ano Dois regimes: 1912 a 1957 seco duas grandes secas 1917 e 1942 a a 2002 mais chuvoso maior freq. El Niño Se verdadeira a tendência: aumento de áreas alagadas; Baixa dinâmica acarreta em alto tempo de residência; ONDAS: erosão de margens, BR-471 em 2002 (LMirim e Banhado do Taim); maior descarga para a Lpatos -> limnificação jan/76 jan/80 jan/84 jan/88 jan/92 jan/96 jan/00 11

12 Programa de Monitoramento Ambiental do Porto do Rio Grande (2005 presente) FURG Universidade Federal do Rio Grande Coordenação Prof a. Dr a. Elisa Helena Fernandes Financiador: SUPRG Financiamento Anual: R$ ,00 Áreas envolvidas: Cetáceos Ecotoxicologia Ictiofauna Macroinvertebrados Bentônicos Microcontaminantes Orgânicos Modelagem Numérica (Hidrodinâmica e Transporte de Sedimentos) Qualidade da Água Qualidade Química dos Sedimentos GESTÃO E SEGURANÇA DA NAVEGAÇÃO E DO TRANSPORTE AQUAVIÁRIO: DESENVOLVIMENTO AMBIENTALMENTE SUSTENTÁVEL DE SISTEMAS MARÍTIMOS E FLUVIAIS TRANSAQUA ( ) Universidade Federal do Rio Grande Coordenação Prof a. Dr a. Elisa Helena Fernandes Financiador: FINEP Financiamento: R$ ,00 Principais Tópicos: - Gestão Ambiental Portuária (GAP) - Rede de Monitoramento Continuado - Modelagem Numérica - Estudos Geo-Espaciais Principais Contribuições: - Gestão e segurança da navegação e transporte aquaviário - Desenvolvimento ambientalmente sustentável da navegação em sistemas marítimos e fluviais 12

13 2. OBSERVING SYSTEM Real-time oceanographic information within New York Harbor is obtained using various sensors placed at strategic locations to monitor the current state of the estuarine environment. The network sensors, all of which sprovide their data in real-time, consist of: 6 shore-based salinity, temperature, turbidity, and water level sensors, and 2 water level sensors 2 moored platforms containing near-surface and near-bottom salinity, temperature, turbidity, and water level sensors 2 Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs) 1 CODAR High Frequency Surface Wave RADAR system, operated in tandem with 2 Rutgers University CODAR systems to provide broad-area measurement of surface currents and waves Commuter ferry-basedconductivity and temperature sensors 6 anemometers providing detailed and continuous observations of local meteorological conditions The shore-based and moored data are sampled every 10 min and are transmitted on an hourly basis via a radio link. The ferry data are sampled and transmitted every 30 seconds via a cellular connection. This observation network provides very large spatial coverage of the region of interest at sufficiently high resolution to provide a real-time "mosaic" of the oceanographic and weather conditions (see Figure 2 for sensor locations). 13

14 10/11/2010 E nós??? 14

15 10/11/2010 Monitoramento: o que falta ainda? Muito: - A começar por batimetrias atualizadas e detalhadas; - Definição de um centro que reúna e dissemine as informações: - Recuperação do papel dos portos na coleta e processamento de informações; - Rede de monitoramento de variáveis físicas para auxílio à navegação e outras aplicações: - Que atenda às necessidades dos usuários diretos; - Que possa ser utilizada para projetos de pesquisa; - Que disponibilize as informações em tempo real; - Sistemas operacionais: modelos hidrodinâmicos com assimilação de dados, funcionando em tempo real - Avaliação de efeitos de alterações climáticas -> cenários Parcerias com universidades: especial atenção Muito obrigado!!!! 15