UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO DE GEOCIÊNCIAS CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA E GEOQUÍMICA TESE DE DOUTORADO "AVALIAÇÃO E APLICAÇÃO DE DADOS DE SENSORES REMOTOS NO ESTUDO DE AMBIENTES COSTEIROS TROPICAIS ÚMIDOS, BRAGANÇA, NORTE DO BRASIL" PEDRO WALFIR MARTINS E SOUZA FILHO BELÉM 2000
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RESUMO Dados de sensores remotos orbitais foram avaliados e aplicados ao estudo de ambientes costeiros tropicais úmidos na Amazônia brasileira (Planície Costeira de Bragança, no nordeste do Pará) como parte do programa GLOBESAR-2, cujos objetivos eram construir e consolidar a capacitação de recursos humanos, bem como avaliar o potencial e a aplicabilidade do radar de abertura sintética SAR RADARSAT-1 na América Latina. A área em estudo está inserida no contexto geológico da bacia costeira de Bragança- Viseu. A evolução holocênica desta área é marcada por progradação lamosa em uma costa de submersão, onde se desenvolveu um dos maiores sistemas de manguezal do planeta, com aproximadamente 6.000 km 2. Este trabalho tem demonstrado que dados orbitais de sensores remotos podem fornecer excelentes informações geológicas e de uso das áreas costeiras. Imagens do RADARSAT-1 representam uma ferramenta poderosa para o estudo de ambientes costeiros tropicais úmidos, principalmente em costas de manguezal. Este fato está relacionado à radiação nas microondas poder ser interpretada para o mapeamento e monitoramento da zona costeira amazônica, pois imagens SAR constituem a única fonte de dados com capacidade de percepção remota em todas as condições de tempo, em resposta a dificuldade de se obter imagens no espectro óptico na Amazônia, devido a permanente cobertura de nuvens. Imagens do sensor TM do satélite Landsat são excelentes dados para integração com o SAR RADARSAT, apresentando excelente performance na discriminação dos ambientes costeiros. Esta integração propiciou uma visão sinóptica da área, fornecendo informações geobotânicas (relação entre o ambiente costeiro e a vegetação sobrejacente) e de variações multitemporais. Adicionando os dados integrados a um sistema de informação geográfica foi possível ainda analisar simultaneamente as relações espaciais e temporais entre os vários ambientes costeiros, tornando a interpretação geológica mais compreensível, acessível, rápida e precisa dentro de uma filosofia organizacional para controle dos dados e posterior uso desta informação no gerenciamento da zona costeira. As aplicações dos dados de sensores remotos no estudo de ambientes costeiros tropicais foram utilizadas em diversas abordagens. Em relação ao estudo da variabilidade na posição da linha de costa ao longo da Planície Costeira de Bragança, este estudo tem revelado que durante o Holoceno (últimos 5.200 anos) a planície é marcada por uma progradação lamosa da linha de costa. Entretanto, a partir da análise de imagens de sensores remoto, foi possível investigar a variabilidade da linha de costa em escalas de longo (72-98) e curto período (85 a 88, 88 a 90, 90 a 91), cujas variações morfológicas são caracterizadas por um recuo da linha de costa, provavelmente devido à variações climáticas, tais como El-Niño e La-Niña, que controlam a precipitação ao longo da zona costeira, onde os períodos de erosão mais severos (85-88) são acompanhados de elevadas taxas de precipitação (>4.000 mm/ano). Do ponto de vista da análise espacial de ambientes costeiros, os manguezais constituem um dos melhores ambientes para análise a partir de sensores remotos, tanto no espectro eletroóptico devido sua alta reflectância no infravermelho próximo, quanto nas microondas devido sua textura rugosa. Portanto, os manguezais tem mostrado ser um excelente indicador geológico para detecção e quantificação das variações morfológicas de curto e longo período. Por fim, a integração de sensores remotos com GIS e dados de campo apresenta um papel fundamental para o gerenciamento integrado de zonas costeiras, avaliação de risco ambiental, caracterização local, mapas bases e geração de mapas temáticos e disseminação da informação de domínio público, que são fatores significantes no processo de tomada de decisão. 1
ABSTRACT Orbital remote sensing data were used to evaluate its applications in the study of wet tropical coastal environments in the Brazilian Amazon (Bragança coastal plain, in the northeastern of the State of Pará). This work was developed as part of the GlobeSAR-2 Program, whose the objectives were build and consolidate the formation of human resources, as well as evaluate the potential and the applicability of the synthetic aperture radar (SAR) RADARSAT-1 in the Latin America. The study site is situated in the Cretaceous Bragança-Viseu coastal basin. The holocenic evolution of this area is marked by muddy progradation over a submerging coast, where is developed one of the most mangrove system of the world, with almost 6,000 km 2. This research has showed that orbital remote sensing data can provide excellent geologic and coastal land use information. The SAR RADARSAT-1 imageries represent a powerful tool to understand the coastal processes in the wet tropical environments, mainly in the mangrove coasts. This fact is related to microwave radiation can be interpreted for Amazon coastal zone mapping and monitoring, because SAR image constitutes in the unique source of data with all-weather remote sensing capability, in response to difficulty to get optical images in the Amazon, due to all-time cloud cover. Landsat TM imageries are excellent data sources to integration with RADARSAT-1. They present a good performance in coastal environments discrimination. The remote sensing data integration allow a synoptic view of the area and provide geobotanic (relation between coastal environment and vegetation) and multitemporal information. In addition to integrated data, geographic information system (GIS) combines different data sets and simultaneously interprets the spatial and temporal relationship between various coastal environments. This way, GIS allows for a more comprehensive, accurate and easier interpretation of a geomorphologic mapping under an organizational philosophy to control data towards use the information to coastal zone management. The application of remote sensing data in the tropical coastal studies was used in different approaches. In relation to spatial and temporal variability of the shoreline, this study has revealed that during the Holocene, the coastal plain is marked by a muddy progradation. However, from the analysis of the remote sensing images were possible investigate the shoreline variability under long (1972-1998) and short (1985-1988, 1988-1990, 1990-1991) term, which is characterized by shoreline retreat, probably due to climatic changes, such as El-Niño and La-Niña events. These climatic events control the rainfall along the coastal zone, where severe erosional period (1985-1988) are coupled with high precipitation rate (> 4,000 mm/yr.). From the point of view of the spatial analysis of the coastal changes, the mangroves constitutes one of the most environments to be analyzed by remote sensing images, as in the electro-optical spectrum due to their high reflectance in the infrared, as in the microwave due to their rough surface responsible for high backscattering. Therefore, mangroves have showed to be an excellent geologic indicator to detect and to quantify short and long-term morphological coastal changes. To conclude, remote sensing data integration, GIS and auxiliary fieldwork data present a fundamental role to the integrated coastal zone management, environmental risk assessment, local characterization of the study sites, base maps upgrading and information dissemination for public consultation, which are all significant factors in this decision-making process. 2