UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ – UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR – CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA MODELAGEM DE ONDAS GERADAS PELO VENTO NO TERMINAL PORTUÁRIO DE VILA DO CONDE – PARÁ DEBORAH FONSECA AGUIAR Monografia apresentada como parte dos requisitos para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia da Universidade do Vale do Itajaí. Orientador: Carvalho Itajaí 2011 João Luiz B. de UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ – UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR – CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA MODELAGEM DE ONDAS GERADAS PELO VENTO NO TERMINAL PORTUÁRIO DE VILA DO CONDE – PARÁ DEBORAH FONSECA AGUIAR Itajaí 2011 ii NOTA O presente documento – Trabalho de Conclusão de Curso – faz parte do processo de avaliação da disciplina Projeto de Graduação do curso de Oceanografia da UNIVALI, a qual tem os seguintes objetivos: Proporcionar aos acadêmicos, condições complementares de atividades de aprendizagem teóricas e práticas nos diferentes campos de atuação profissional; Proporcionar condições para que os acadêmicos formados desenvolvam atitudes e hábitos profissionais, bem como adquiram, exercitem e aprimorem seus conhecimentos; Estimular a especialização em um campo de atividade específica; Promover a integração entre o acadêmico formado e o mercado de trabalho. O TCC é resultado do trabalho do aluno, executado sob orientação de um professor orientador. Por ter como finalidade documentação de aprendizado, não se trata de uma publicação científica estrito senso, sendo que os métodos empregados, resultados e conclusões obtidas, devem ser consideradas nesse contexto. Maiores informações sobre o conteúdo específico do documento podem ser obtidas com o autor ou o professor orientador do trabalho. iii DEDICATÓRIA A meus pais, meu irmão querido, a pequenina Stella e ao meu namorado, Wiliam, dedico. iv AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu pai primeiramente por investir nos meus sonhos, a minha mãe pela dedicação, ao meu irmão simplesmente por ser meu irmão... e quero dizer a vocês que era sim o que eu queria e me sinto muito feliz de estar me formando em Oceanografia.Obrigada! Quero agradecer também a uma pessoa que entrou há muito tempo na minha vida, mais a pouco na minha rotina. Wiliam, obrigada por estar comigo, me sinto super orgulhosa por isso, obrigada pelo amor,pela ajuda...enfim, não só por isso ou aquilo, mais por tudo.Meu amor lindo que eu amo tanto, com certeza sem você esse TCC não seria tão emocionante. Amo-te! Agradeço também as minhas amigas maravilhosas de infância que mesmo longe aquecem minha vida, LADAL 4ever! Agradeço aos professores que contribuíram muita para minha formação, em especial agradeço a professora Kátia, pelas belas aulas; ao professor Thadeu pelos conselhos e sabedoria, ao Pezutto por tantas informações e a Pati que é uma ótima professora e super querida! Agradeço ao meu orientador, pelos os conselhos, pela ajuda, pelos puxões de orelha, por sempre tentar parecer fácil o que parecia tão difícil. Obrigada João! Agradeço a galera do LOF, a melhor galera do mundo, Mauricio, Bruno, Guto, Vinão, Rafinha, Henrique, Lori, Mineiro, Gabriel. Em especial agradeço ao Lori pela força, ao professor Mineiro pelos conselhos e ao Henrique mais conhecido como Matlab Agradeço a Turma 2005/2 Agradeço aos meus queridos amigos, Carioca e Michelli (OOO caSAL), Débora Gaúcha Tchê, Noilictha, Gorda, Aline, Day, Jesus, André, Tiozão e ao Tio Chico de Camargo - ex gordo...Valeu D++! Agradeço aos meus primos, Luiza, Isis, Lohaynne, João Vitor (agora Flusãooo) e ao preto da minha vida Hendryk. v Agradeço as minhas avós Tereza e Luzia e aos meus avôs Francisco e Geraldo. Agradeço aos meus tios, Márcia, Zezé, Mari e Leda. Agradeço a minha amiga Lyssa pela paciência. E por fim, a Deus que me proporcionou viver em um lugar maravilhoso por 4 anos e meio! vi LISTA DE FIGURAS Figura 1- Distribuição (A) da energia relativa, (B) das componentes morfológicas, e (C) das fáceis sedimentares em uma seção longitudinal para um estuário idealizado dominado por maré (segundo DALRYMPLE et al., 1992). ............................................ 5 Figura 2: Seção longitudinal de um sistema estuarino indicando: as zonas de maré do rio (ZR), de mistura (ZM) e a costeira (ZC). São também apresentadas as características da estrutura vertical de salinidade e circulação medias. Qf denota a descarga fluvial ou vazão do rio . .................................................................................. 6 Figura 3: Delimitação funcional de um sistema estuarino. Características geomorfológicas e processos nas ZC, ZM e ZR. .......................................................... 8 Figura 4: O esquema mostra um estuário dominado por ondas, na parte superior encontra-se a distribuição de energia, na parte central a morfologia, e na parte inferior, fácies em seção longitudinal (LOS ESTUARIOS, 2007). .............................................. 9 Figura 5: O esquema mostra um estuário dominado por marés, na parte superior a distribuição de energia, no meio a morfologia e na parte inferior, fácies em seção longitudinal (LOS ESTUARIOS, 2007). ....................................................................... 10 Figura 6: Tipos fisiográficos de estuários (adaptada por FAIRBRIDGE, 1980). (1a) estuários de relevo alto, em vales em forma de U, fjörds, e (1b) tipos relacionados em relevo um pouco menos alto, fjards; (2) estuários de relevo moderado, em vales em forma de V, ria; (3) estuários de baixo relevo, em vales ramificados, em forma de funil, estuários de planície costeira (abertos), ou em forma de frasco, parcialmente bloqueado por uma ilha-barreira; (4) estuários de baixo relevo, em forma de L no plano, com o seu curso final paralelo à linha de costa, estuários de ilha-barreira; (5) estuários de baixo relevo, sazonalmente bloqueados pela deriva litorânea e processos costeiros, estuário cego; (6) estuários de frente deltaica e de tributários efêmeros, estuário de frente deltaica; (7) estuários tectônicos, apresentando forma de frasco com uma ria com uma planície atrás. ................................................................................. 13 Figura 7: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário sem fricção (modificado de DYER, 1997). .................................................................. 14 Figura 8: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário do tipo cunha salina ou altamente estratificado (DYER, 1997). ................................... 16 Figura 9: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário bem misturado (DYER, 1997). .................................................................................... 17 Figura 10: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário parcialmente misturado (DYER, 1997). ....................................................................... 18 Figura 11: Tríade dos parâmetros que definem a estrutura dinâmica de um estuário (SCHETTINI, 2000)..................................................................................................... 18 vii Figura 12: Esquema de circulação dos ventos no planeta, Fonte: SOUZA (2005) apud GARRISON (1999). .................................................................................................... 21 Figura 13: Influencia do vento no meio liquido. ........................................................... 22 Figura 14: Principais parâmetros apresentados em uma onda sinusoidal. .................. 24 Figura 15: Localização da área de estudo. ................................................................. 31 Figura 16: Caracterização geral da região Hidrográfica do Tocantis-Araguaia. ........... 34 Figura 18: Estrutura montada para o fundeio do ADCP. ............................................. 37 Figura 17:Área de estudo – em foco o Porto de Vila do Conde, local onde foram coletados os dados de vento e onde foi fundeado o ADCP......................................... 37 Figura 19:ADCP-NORTEK .......................................................................................... 38 Figura 20: GPS utilizado no campo............................................................................. 38 Figura 21: Barco utilizado no campo como suporte para a coleta dos dados. ............. 39 Figura 22: Mapa Base (*.srf) gerado no programa surfer onde serão apresentados os cenários de simulação ( coordenadas UTM). .............................................................. 40 Figura 23:Programa utilizado para a confecção da malha. ......................................... 41 Figura 24: Domínio modelado do Estúario do rio Pará, os eixos representam distâncias em UTM (Universal Transverse Mercator) .................................................................. 41 Figura 25: Digitalização das Cartas náuticas no programa Global Mapper 12.0, onde na imagem o sinal vermelho significa a batimetria já digitalizada. ............................... 43 Figura 26: Ficha do Catálogo das Estações Maregráficas Brasileiras, para o porto de Vila do Conde (Fonte: FEMAR, 2002). ........................................................................ 44 Figura 27: Comparação entre os espectros PIERSON & MOSCOWITZ e JONSWAP, evolução do espectro de onda com o vento, o ajuste da curva também é mostrado. .. 46 Figura 28: Distribuição da freqüência de ocorrência (%) dos ventos em função ao rumo. .......................................................................................................................... 51 Figura 29: Analise de vento pontual. Dados de vento em dias julianos obtidos em campo através de uma estação meteorológica instalada no local ............................... 52 Figura 30: Esquema da entrada dos navios ao porto de Belém e Vila do Conde. ....... 54 Figura 31: Batimetria da área de estudo. .................................................................... 55 Figura 32: Evolução das alturas máximas de ondas registradas em campo. .............. 56 Figura 33: Evolução do período de pico registro em campo........................................ 56 Figura 34: Evolução da intensidade de vento medida em campo. .............................. 57 Figura 35: Evolução da altura significativa (Hmo). ...................................................... 57 Figura 36: Comparação entre a evolução da altura significativa (hmo) multiplicada por um fator de multiplicação igual a 10 e intensidade de vento. ...................................... 58 Figura 37: Freqüência de ocorrência de altura significativa (Hmo). ............................. 58 Figura 38: Frequência de ocorrência de período de pico (Tp). .................................... 59 viii Figura 39: Evolução espectral ao longo do tempo. ..................................................... 59 Figura 40: Representação da evolução espectral ao longo do tempo comparado com as médias das intensidades de vento a cada hora. ..................................................... 60 Figura 41: Evolução do tamanho da pista. .................................................................. 61 Figura 42: Evolução da altura significativa (Hmo) para dados medidos e modelados . 61 Figura 43: Cenário obtido na modelagem de geração de ondas, os valores apresentados são de altura significativa (Hmo)........................................................... 63 Figura 44: Correlação entre os dados de vento medidos em campo e calculados pelo o modelo. ....................................................................................................................... 64 Figura 45: Relação entre altura de onda e velocidade do vento nos estuarios de Great South Bay e Delaware Bay. ........................................................................................ 65 Figura 46: Evolução da direção de vento durante os dias de coleta. ........................... 66 Figura 47: Evolução da Pista (Km), Altura significativa (Hmo) possuindo um fator de multiplicação igual a 20 e intensidade do vento (m/s) tendo fator de multiplicação igual a 10. Os fatores de multiplicação aplicados para Hmo e Intensidade de vento tem proposito apenas visual, proporcionando a melhor visualização dos parâmetros analisados .................................................................................................................. 66 Figura 48: Comparação dos resultados de altura de onda (Hmo) medidos em campo (Hmo medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S.Army (Hmo pista limitada) e SisBaHia (Hmo SisBaHiA) para mar em desenvolvido. ........... 67 Figura 49: Correlação entre os valores de Hmo modelado (SisBaHia ) e Hmo calculado (U.S.ARMY - pista limitada). ....................................................................................... 68 Figura 50: Correlação entre os valores de Hmo medidos em campo e Hmo calculado (U.S.ARMY - pista limitada). ....................................................................................... 68 Figura 51: Correlação entre o tamanho da pista gerada pelo SisBaHiA e altura de onda (Hmo) medida em campo............................................................................................ 69 Figura 52: Comparação dos resultados de alturas de ondas medidas em campo (Hmo medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S. Army e SisBaHia para mar desenvolvido. ............................................................................... 70 Figura 53: Correlação entre os dados calculados para altura de onda (Hmo) SisbaHia e U.S.ARMY. .............................................................................................................. 70 Figura 54: Cenário obtido na modelagem de geração de ondas, os valores apresentados são de altura significativa (Hmo)........................................................... 71 Figura 55: Comparação dos resultados de período de pico (Tp) medidos em campo (Tp medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S.Army ( Tp pista limitada) e SisBaHia (Tp SisBaHiA) para mar em desenvolvido. ................... 72 Figura 56: Correlação entre os dados calculados para período de pico através da formulação do U.S.ARMY (Tp pista limitada) e modelados pelo SisbaHia ( Tp SisBaHiA). .................................................................................................................. 72 ix Figura 57: Correlação entre os dados calculados para período de pico através da formulação do U.S.ARMY (Tp pista limitada) e Tp medido em campo para mar em desenvolvimento. ........................................................................................................ 73 Figura 58: Comparação dos resultados de período de pico medidos em campo (Tp medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S.Army e SisBaHia para mar desenvolvido. ............................................................................... 73 Figura 59: Correlação entre os dados calculados para período de pico (Tp) SisbaHia (Tp SisBaHiA) e U.S.ARMY(Tp mar desenvolvido). .................................................... 74 Figura 60: Correlação entre os dados calculados para período de pico através da formulação do U.S.ARMY (Tp mar desenvolvido) e os dados medidos. ..................... 74 x LISTA DE TABELAS Tabela 1: Dados gerais das principais bacias fluviais brasileiras (Fonte: LATRUBESSE & STEVAUX (2002). ................................................................................................... 33 Tabela 2: Médias apresentadas para os anos de 1987 a 1996 para Belém-PA. Fonte: INMET ........................................................................................................................ 53 Tabela 3: Comparação entre os dados Hmo medidos em campo e os dados modelados. ................................................................................................................. 62 Tabela 4: Comparação entre os dados de Tp medidos em campo e modelados. ....... 70 xi RESUMO O presente trabalho teve como objetivo a utilização de um modelo numérico para a geração de ondas superficiais através da direção e intensidade de vento em um terminal portuário. Para este trabalho foi utilizado o modelo numérico SisBaHiA (Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental) desenvolvido pela fundação COPPE da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Dados de vento e onda foram medidos em campo entre os dias 25/02/2010 e 13/03/2010. A área de estudo está localizada na margem direita do estuário do Rio Pará (Amazônia), precisamente no Porto de Vila do Conde, terminal portuário de grande importância para o estado do Pará. Este estuário possui comprimento de 300km e largura variando de 12km a 50km. Os dados de ondas foram tratados em ambiente MATLAB® e STORM (software desenvolvido pela NORTEK). Os dados de entrada no modelo foram de ventos variáveis. Em relação aos dados medidos foram obtidas alturas significativas variando entre 0,08 e 1,15 metros, com média de 0,34 metros, moda de 0,21 metros e cerca de 30% delas ocorrendo entre 0,2 e 0,3 metros. Os períodos de pico distribuíram-se entre 2,42 e 5,32 segundos, com moda de 3,1 segundos e média de 3,67 segundos e em 69% dos casos o período de pico variou de 3 a 4 segundos. Em relação aos ventos, o predominante foi de norte-nordeste corroborando com os ventos esperados para a época do ano, sendo suas intensidades consideradas baixas com média para todos os dias de coletas de 2,8m/s. Devido à direção do vento a pista para geração de onda variou de 4,73km a 18,77km, sendo assim, quando o vento atuava entre 15º a 20º observava-se maior pista e conseqüentemente maior altura de onda. A batimetria média nesta área é de 11,9 metros. Já em relação aos dados modelados pelo SisBaHiA foi observado certa incoerência se comparados aos dados medidos, e assim sendo, foram feitas diversas analises para fins de comparação entre formulações disponibilizada pelo o SisBaHiA e pelo U.S.ARMY. Observou-se que o modelo limitou o local modelado pela pista, portanto acaba não se tornando eficaz para essa área de estudo. Porém, quando foi utilizada a formulação para mar desenvolvido, tanto a formulação apresentada pelo SisBaHiA quanto pelo U.S.ARMY, apresentaram bom desempenho. Entretanto notou-se uma defasagem entre os dados calculados pelas formulações e o modelado de 10 horas. Em relação ao período, independente da formulação, o resultado modelado não foi satisfatório. Outra análise realizada foi a comparação entre o vento medido e vento efetivo. Esta por sua vez demonstrou-se muito boa, obtendo uma correlação alta (r²=0,99). Dessa maneira, conclui-se que para um estuário desse porte, o modelo SisBaHiA não é eficiente devido à sua limitação pela pista. Outros erros poderiam ser considerados, como por exemplo, a relação do vento efetivo pelo vento medido. Porém todas as analises feitas para tentar encontrar outro erro deram negativas. Dessa maneira um modelo para mar desenvolvido seria o ideal para essa área. Palavras chave: Porto Vila do Conde (PA); Modelagem Numérica; Ondas de Gravidade xii SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS ........................................................................................ VII LISTA DE TABELAS ........................................................................................ XI RESUMO.......................................................................................................... XII 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1 2 OBJETIVO ...................................................................................................... 3 2.1 OBJETIVO GERAL....................................................................................................................... 3 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 3 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................... 4 3.1 DEFINIÇÃO DOS ESTUÁRIOS ................................................................................................... 4 3.2 PROCESSOS COSTEIROS E ESTUARINOS ........................................................................... 7 3.3 CLASSIFICAÇÕES DOS ESTUÁRIOS ...................................................................................... 8 3.3.1 Classificação Quanto Aos Processos Físicos Dominantes .................................................. 9 3.3.1.1 Estuários Dominados Por Ondas ..................................................................................... 9 3.3.1.2 Estuários Dominados Por Maré ........................................................................................ 9 3.3.2 Classificações Quanto A Geomorfologia ............................................................................... 10 3.3.2.1 Estuários De Planície Costeira ....................................................................................... 11 3.3.2.2 Fjordes ................................................................................................................................ 11 3.3.2.3 Construído Por Barras...................................................................................................... 11 3.3.2.4 Os Estuários Restantes ................................................................................................... 12 3.3.3 Classificações Quanto A Circulação Das Águas ................................................................. 13 3.3.3.1 Estuários Tipo Cunha Salina ........................................................................................... 14 3.3.3.2 Estuário Tipo Bem Misturado .......................................................................................... 16 3.3.3.3 Estuário Tipo Parcialmente Misturado ........................................................................... 17 3.4 MARÉ ........................................................................................................................................... 19 3.5 REVISÃO DE VENTOS E ONDAS: CONCEITOS BÁSICOS ............................................... 20 3.5.1 Ventos ......................................................................................................................................... 20 3.5.2 Ondas ......................................................................................................................................... 22 3.5- Revisão de Ondas: CONTEXTUALIZAÇÃO ......................................................................... 25 3.6 MODELAGEM NUMÉRICA ....................................................................................................... 26 3.6.1 Conceito de Modelagem .......................................................................................................... 26 3.6.2 Tipos de Modelos de Ondas ................................................................................................... 27 3.6.3 Modelo Utilizado ........................................................................................................................ 29 3.6.3.1 Descrição do SisBaHiA .................................................................................................... 29 3.6.3.2 Sobre a Importância e a Confiabilidade de Modelos ................................................... 29 xiii 4- MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................... 31 4.1 ÁREA DE ESTUDO .................................................................................................................... 31 4.1.1 HIDROLOGIA – As Bacias dos Rios Tocantis e Araguaia ................................................. 33 4.1.2 Parâmetros Hidrodinâmicos .................................................................................................... 34 4.1.2.1 Marés .................................................................................................................................. 34 4.1.2.2 Correntes ............................................................................................................................ 35 4.1.3 PARÂMETROS METEREOLÓGICOS .................................................................................. 35 4.1.3.1 Clima ................................................................................................................................... 35 4.1.3.2 Ventos ................................................................................................................................. 36 4.2- METODOLOGIA DE CAMPO E LABORATÓRIO .................................................................. 36 4.2.1 Campanhas Oceanográficas - Campo .................................................................................. 36 4.2.1.1 Aquadopp Current Profiler (ADCP) ................................................................................ 37 4.2.1.2 Estação meteorológica ..................................................................................................... 38 4.2.1.4 GPS ..................................................................................................................................... 38 4.2.1.5 Embarcação e Mergulhadores ........................................................................................ 39 4.2.2 Laboratório ................................................................................................................................. 39 4.2.2.1 Definição dos Contornos e Mapa Base ......................................................................... 39 4.2.2.2 Confecção da Malha de Elementos Finitos .................................................................. 40 4.2.2.3 Batimetria ........................................................................................................................... 42 4.2.2.4 Rugosidade ........................................................................................................................ 43 4.2.2.5 Maré .................................................................................................................................... 43 4.2.2.6 Dados Coletados............................................................................................................... 43 4.2.2.7 Modelo de Geração de Ondas ........................................................................................ 44 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................. 51 5.1 VENTO ......................................................................................................................................... 51 5.2 BATIMETRIA............................................................................................................................... 53 5.3 ALTURA DE ONDA E PERÍODO DE PICO MEDIDOS .......................................................... 55 5.4 ALTURA DE ONDA E PERÍODO DE PICO MODELADOS ................................................... 60 6 CONCLUSÃO ............................................................................................... 75 7 REFERÊNCIAS: ........................................................................................... 77 xiv 1 INTRODUÇÃO Nos últimos 50 anos os estudos dos ambientes estuarinos passaram a ser pesquisados mais intensamente. O grande objetivo é entender este ambiente para que possamos manejá-lo. O estudo de estuários se fundamenta em trabalhos experimentais, utilizando o mesmo como laboratório natural e de interpretação dos dados tanto teóricos quanto em modelagens e simulações. O termo estuário é utilizado para indicar o encontro do rio com o mar, por tanto se trata de um ambiente em transição entre oceano e o continente, ocorrendo com maior presença em regiões temperadas e subtropicais, que tem associação com diversas condições hidrodinâmicas e climáticas, entre elas, ventos, ondas, correntes e marés (MIRANDA et al. 2002). No entanto, em regiões tropicais úmidas os estuários são margeados por grandes áreas de manguezais, como é o caso do litoral paraense. Os estuários têm uma relação direta com o crescimento da atividade econômica, pois são locais adequados para a instalação portuária. Atualmente cerca de 85 % de toda a carga do comercio exterior brasileiro é movimentada através do setor portuário do Brasil (MARCHETTI & PASTORI, 2006). Segundo a secretaria de estado de desenvolvimento, ciência e tecnologia (SEDECT), atualmente, somente o Pará exporta através dos portos cerca de U$ 737 milhões por mês. O Pará está entre os dez estados que mais exportam no Brasil, entretanto esta região enfrenta problemas devido à infra-estrutura portuária, dificultando assim o escoamento do principal produto de exportação, o minério de ferro. A região amazônica possui uma vocação para a navegação. Os rios desempenham papel preponderante na colonização da mesma e foram às primeiras vias de acesso ao interior. As vias fluviais continuam ainda hoje a ter uma enorme importância para a economia local. É neste cenário que o presente trabalho se insere, uma vez que a região possui escassez de dados confiáveis, tornando-se importante o conhecimento da região, especificamente da área portuária de Vila do conde, notável exemplo de intermodalidade logística no Brasil. Neste trabalho temos como foco o estudo de ondas geradas pelo vento no terminal portuário do Porto da Vila do Conde no estado do Pará. A companhia Docas do Pará (CDP), autoridade portuária deste porto, busca ampliar a participação da Vila do Conde no cenário nacional, valorizando as grandes áreas retroportuárias e diversificando as cargas movimentadas no local. 1 As ondas podem ser consideradas como perturbações na interface entre dois meios de densidades diferentes. Dentre os vários tipos de ondas que ocorrem no oceano estão as ondas superficiais de gravidade geradas pelo vento. Sabe-se que ondas geradas pelo vento são os principais fatores na movimentação de navios atracados, causando também grandes esforços nas amarras, e estruturas do cais (PAES-LEME et al., 2008). A energia liberada pela onda influência de forma direta a morfologia do local, o transporte de sedimento e hidrodinâmica. Nos ambientes costeiros, uma descrição do clima de ondas é fundamental para vários aspectos na física, oceanografia e na engenharia costeira e oceânica. No projeto de plataformas de petróleo, de quebra-mares, de portos, nas predições de correntes litorâneas, de deriva lagrangiana e de transporte de sedimentos, são usados termos estatísticos de longos períodos. Esses termos são obtidos a partir de longos registros experimentais (PIUMBINI, 2006). Os custos envolvidos na aquisição e na manutenção do equipamento para o registro de ondas faz com que muitas vezes não possamos contar com os dados experimentais, além claro da dificuldade de poder contar com pessoas capacitadas para sua manipulação. Atualmente essa dificuldade pode vir a ser compensada através da modelagem numérica e matemática a partir de modelos computacionais que simulam a atuação das ondas no ambiente a partir de dados meteorológicos. Segundo MRANDA (2002) a modelagem parece ser uma boa alternativa na predição de fenômenos que ocorrem em ambientes marinhos costeiros fornecendo uma visão mais detalhada e realista do ambiente, pois alguns problemas que tínhamos antes como: presença de termos não-lineares da turbulência e da dificuldade de representar adequadamente o fundo do mar e a linha de costa, não são considerados mais como uma solução impossível, graças ao auxilio da modelagem. ROSMAN (2007) chama a atenção pela necessidade da aplicação de modelos para estudos, projetos e auxilio a gestão de recursos hídricos devido ao fato de ser inquestionável sua aplicabilidade face à complexidade do ambiente em corpos de água naturais, especialmente em lagos, reservatórios, estuários e zona costeira adjacente das bacias hidrográficas. Modelos são ferramentas integradoras, sem as quais dificilmente se consegue uma visão dinâmica de processos nestes complexos ambientais. O presente trabalho está direcionado ao estudo da geração de ondas a partir de dados de ventos adquiridos no campo, e usará o modelo numérico SISBAHIA (Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental) para calcular, ao longo do tempo, a distribuição espacial no domínio de parâmetros do clima de ondas gerados. 2 2 OBJETIVO 2.1 OBJETIVO GERAL Contribuir para a compreensão e o conhecimento das ondas de gravidade no estuário do Rio Pará. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Analisar os dados medidos: Período de Pico (Tp), Altura significativa (Hs); Testar o modelo SiSBaHia para representar a área amostrada durante os dias 23/02/2010 a 03/03/2010; 3 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 DEFINIÇÃO DOS ESTUÁRIOS Estuários têm uma importância histórica e fundamental para o desenvolvimento da humanidade. Cerca de dois terços das grandes cidades distribuídas ao redor da terra estão localizados nas proximidades dos estuários, representando em proporção às suas dimensões, uma das mais valiosas regiões de nosso planeta. Com algumas exceções, os estuários formaram-se em regiões relativamente estreitas de transição entre mar e as massas de terra continentais. É um ambiente de uma época geológica recente e sua forma e extensão estão sendo sempre modificadas através de processos erosivos e deposições sedimentares e também por efeitos relacionados ao abaixamento e elevação do nível do mar, tais alterações podem ser de natureza eustática (variações de volume de água dos oceanos) ou isostática (variação do nível da crosta terrestre) (MIRANDA, et al. 2002). Com relação as suas formas e extensões sabemos que dependem consideravelmente do nível do mar, da topografia do litoral e dos rios, sendo alteradas por processos erosivos, deposicionais de sedimentos e mais recentemente, como conseqüência da exploração e explotação das bacias de drenagem. O efeito da descarga fluvial além de gerar um componente da circulação estuarina que naturalmente se desloca para fora do estuário, ao diluir a água do mar produz diferenças de densidade ao longo do estuário, gerando movimentos estuário acima forçados pelo gradiente de pressão (MIRANDA, et al. 2002). Um estuário pode ser definido de varias formas, para muitos oceanógrafos, engenheiros e ecologistas o que nos mostra a diversidade do perfil dos pesquisadores dedicados à investigação desses ambientes, a palavra estuário é usada para indicar um ambiente onde ocorre mistura da água salgada do mar com a água doce dos rios. Estuários são ambientes transicionais complexos onde ocorrem inúmeras interações entre o aporte fluvial com as águas oceânicas, e em certos casos também com processos meteorológicos. Todos os processos atuam na modelagem da geomorfologia do estuário, e este, por sua vez, irá determinar de que modo ocorrerão tais interações (SCHETTINI, 2000). Segundo FAIRBRIDGE (1980), a definição de DIONNE (1963) é a mais abrangente em termos morfodinâmicos, sendo um estuário definido como um braço de mar que adentra em um vale de rio tão para o interior quanto o limite da elevação da maré, usualmente sendo divisível em três setores. 4 (a) o baixo estuário (ou estuário marinho), com conexão livre com o mar aberto; (b) o médio estuário, sujeito à intensa mistura de água doce e salgada; (c) o alto estuário (ou estuário fluvial), caracterizado por apresentar somente água doce, porém sujeito à ação diurna das marés. Os limites entre os setores são variáveis, e sujeitos a constantes mudanças decorrentes das variações da descarga fluvial. Em 1992 para tentar exemplificar as formações faciológicas ao longo de um estuário dominado por marés, DALRYMPLE et al., propôs o seguinte esquema mostrando como as diferentes forçantes devido a maré e a descarga fluvial interagem de maneira complexa dentro do interior da bacia estuarina (Figura 01). E definiu estuários como a porção de um vale afogado pelo mar que recebe sedimentos tanto de origem fluvial como marinha sendo influenciado pelas marés, ondas e processos fluviais. É considerado estuário a extensão a partir de um limite interno onde se observa fáceis ocasionadas por marés nas suas cabeceiras, até o limite externo de fáceis costeiras na desembocadura. Figura 1- Distribuição (A) da energia relativa, (B) das componentes morfológicas, e (C) das fáceis sedimentares em uma seção longitudinal para um estuário idealizado dominado por maré (segundo DALRYMPLE et al., 1992). 5 Outra classificação foi apresentada por KJERFVE (1989), onde ele não levou em conta somente a história geológica do estuário, mas também processos como: sedimentação recente e forçantes dinâmicas, além claro dos fatores climáticos que contribuíram para a formação desses ambientes costeiros de transição, sendo responsáveis pelo amplo espectro de suas características geomorfológicas e fisiográficas. Sendo assim o sistema estuarino foi definido por: “Ambiente costeiro com conexão restrita com o oceano adjacente à qual permanece aberta pelo menos intermitentemente, sendo esse ambiente dividido em três zonas distintas: Zona de Maré do Rio (ZR) – Correspondente a parte fluvial com salinidade praticamente igual a zero, mas ainda sujeita à influência da maré; Zona de Mistura (ZM) – Onde ocorre a mistura da água doce da drenagem continental com a água do mar; Zona Costeira (ZC) – Correspondendo à região costeira adjacente e que se estende até a “frente” que delimita a “camada limite costeira”. Nota-se que a ZR e a ZM (figura 02) correspondem aos setores denominados estuário fluvial e médio ou ao estuário da definição clássica proposta por CAMERON & PRITCHARD et al. (1963). A inclusão da ZC enfatiza o fato de que é essa parte da plataforma continental que está sob influência direta da massa de água estuarina. Na interface entre as massas de água costeira e estuarina formam-se zonas frontais notando-se uma concentração de poluentes na região de convergência (MANN & LAZIER, 1991). Figura 2: Seção longitudinal de um sistema estuarino indicando: as zonas de maré do rio (ZR), de mistura (ZM) e a costeira (ZC). São também apresentadas as características da estrutura vertical de salinidade e circulação medias. Qf denota a descarga fluvial ou vazão do rio . 6 Os limites entre as diferentes zonas citadas são dinâmicos e a sua posição geográfica pode variar sazonalmente ou em períodos de tempo menores de acordo com a intensidade e a variabilidade das diferentes forçantes como: descarga de água doce, maré, vento e circulação da região costeira adjacente. Já segundo outros autores (ALLEN, 1990; DALRYMPLE; ZAITLIN; BOYD 1992), pela posição os estuários podem ser caracterizados pelas variações de salinidade que acabam influenciando a estrutura da fauna e também na densidade da água, e pela interação dos processos fluviais e marinhos. Por tanto, em todos os estuários se destingue-se três áreas: 1. Uma parte externa (jusante) dominada pelas correntes de ondas ou de marés, que induzem um maior transporte de sedimento em suspensão; 2. Uma parte central com energia mínima, por que as influencias fluviais e marinhas se equilibram, onde os sedimentos finos são depositados;\ 3. Uma parte interna (montante) dominada pela energia do rio, que induz uma sedimentação grossa com transporte de sedimento de fundo (LOS ESTUARIOS, 2007). Neste contexto, atualmente a definição mais aceita é a clássica de CAMERON E PRITCHARD (1963): “Estuário é um ambiente costeiro semi-fechado com uma ligação livre com o oceano aberto, no interior do qual a água do mar é mensuravelmente diluída pela água doce oriunda da drenagem continental”. Essa classificação atende a um propósito básico segundo MIRANDA (2002), pois um exame detalhado de seu enunciado mostra que a circulação, processos de mistura, e a estratificação do estuário dependem principalmente de sua geometria, da descarga de água doce, da intensidade da maré, da salinidade e da circulação da região oceânica adjacente, e do vento atuando sobre a sua superfície livre. 3.2 PROCESSOS COSTEIROS E ESTUARINOS Nas zonas de rio (ZR) os movimentos são unidirecionais e a água dessa zona é integralmente de origem fluvial. Na transição entra a zona de rio (ZR) e a zona de mistura (ZM) existe uma região onde a velocidade resultante de movimentos convergentes é praticamente nula. A concentração de sedimentos tanto de origem fluvial quanto de origem marinha é muito elevada na zona de máxima turbidez 7 (MIRANDA et al. 2002). Devido aos processos de sedimentação, matéria orgânica e inorgânica acabam acumulando–se sobre o fundo, podendo ocasionar a médio e a longo prazo obstáculos para navegação. Esse processo, gerado pelo transporte de sedimentos e circulação estuarina, promove o aprisionamento dos mesmos no interior do estuário, impedindo ou retardando a sua saída para a zona costeira (Figura 03). A localização dessa zona de turbidez varia de acordo com vários fatores como: intensidade da descarga fluvial e a altura de maré. O transporte litorâneo gerado pela a arrebentação das ondas pode acumular sedimentos na entrada de estuários e lagunas costeiras, inibindo as trocas entre as zonas de mistura e costeira. O efeito oposto desse transporte, ou seja, o processo erosivo, também pode ocorrer na entrada de estuários, alterando suas características geomorfológicas. Os componentes mais energéticos das correntes na zona costeira são gerados pelo vento e maré; as correntes de maré têm em geral, como principal componente de alta freqüência àquela orientada ortogonalmente ao litoral. Figura 3: Delimitação funcional de um sistema estuarino. Características geomorfológicas e processos nas ZC, ZM e ZR. 3.3 CLASSIFICAÇÕES DOS ESTUÁRIOS De acordo com Miranda et al. 2002, os ambientes estuarinos são classificados de acordo com os processos físicos dominantes, geomorfologia e quanto à estratificação da salinidade. 8 3.3.1 Classificação Quanto Aos Processos Físicos Dominantes 3.3.1.1 Estuários Dominados Por Ondas Apresentam-se divididos em três zonas bem definidas: Um corpo marinho composto por depósitos de ilha barreira, leque de lavagem, canal de maré e delta de maré; Uma bacia central onde se depositam os sedimentos finamente granulados; Um delta de cabeceira de baía que está submetido á influencia da maré e/ou da água salina (estuário dominado por onda) (Figura 4). Figura 4: O esquema mostra um estuário dominado por ondas, na parte superior encontra-se a distribuição de energia, na parte central a morfologia, e na parte inferior, fácies em seção longitudinal (LOS ESTUARIOS, 2007). 3.3.1.2 Estuários Dominados Por Maré Desenvolvem-se na parte marinha barras arenosas alongadas conforme a direção das correntes marinhas e amplas planícies de maré arenosas, que possuem um canal de baixa sinuosidade, seguidas por uma área de meandros, e uma zona que é dominada por processos fluviais. Estuários dominados por maré (Figura 05) recebem sedimentos vindos dos rios, na cabaceira do estuário e da plataforma adjacente. Neste caso a energia das correntes de maré excede a energia das ondas na foz, devido o desenvolvimento das barras de areias alongadas que acabam dissipando a energia 9 das ondas o que faz variar o decréscimo da energia estuário acima, além disso, a forma afunilada da foz proporciona que a maré de enchente seja progressivamente contida estuário adentro, chegando à zero no limite de maré, enquanto que a energia fluvial decresce em direção ao mar (SILVA, 1996). Figura 5: O esquema mostra um estuário dominado por marés, na parte superior a distribuição de energia, no meio a morfologia e na parte inferior, fácies em seção longitudinal (LOS ESTUARIOS, 2007). 3.3.2 Classificações Quanto A Geomorfologia Em 1995 HAYES propôs uma classificação de acordo com os aspectos geomorfológicos dos estuários se baseando na altura da maré. O autor se atentava as formas deposicionais distintas observadas na foz dos canais estuarinos e lagunares ao longo de costas de restingas apresentando assim variações longitudinais na altura das marés. Essa classificação teve como referencia a classificação proposta por DAVIS (1964), onde o termo micromaré se refere a marés com altura menor que 2m, mesomarés a mares com altura variando de 2 a 4 m e macromarés a mares com altura maior que 4m. Os estuários largos, que possuem uma desembocadura mais larga e forma longitudinal em funil são característicos de regiões de macromáres, o que é o caso do estuário do Rio Pará. Já os estuários de micro e mesomarés estão associados a restingas e ocasionalmente por conexões entre o estuários ou lagunas, á retaguarda, e o mar (HAYES,1995) 10 De acordo com a geomorfologia, os estuários podem ser classificados em planície costeira, fiordes, rias, construídos por barras e deltas (PRITCHARD, 1952 apud KJERFVE (1987). 3.3.2.1 Estuários De Planície Costeira Estuários formados em planície costeira estão geralmente localizados nas regiões tropicais e subtropicais, sendo muito comum na costa leste da America do norte. Esses estuários são muito comuns também no Brasil, podendo-se citar os estuários dos rios São Francisco, das Contas e Potengi no litoral leste e nordeste brasileiro. Nesses estuários a razão largura/ profundidade é grande, a razão de fluxo depende da intensidade da descarga fluvial e da altura da maré, o transporte de sedimentos em suspensão é grande nos estuários abastecidos por rios muito caudalosos. (MIRANDA et al. 2002) 3.3.2.2 Fjordes São sistemas profundos e apresentam a razão largura/profundidade relativamente pequena, quando comparada aquela dos estuários de planície costeira as soleiras restringem fortemente as trocas de água com o oceano adjacente. Essa limitação pode ocasionar condições anóxicas e adversas para as comunidades biológicas nas camadas profundas no verão, pois nessa época do ano a estabilidade vertical da coluna de água é mais intensa. A descarga fluvial em geral é pequena, quando comparada ao volume total do sistema, mas pode ser grande em relação ao prisma de maré, no inverno a descarga fluvial é muito pequena ou até mesmo nula. Estes são ambientes localizados em latitude altas e são comuns no Alasca, Noruega, no Chile e na Nova Zelândia (MIRANDA et al. 2002). 3.3.2.3 Construído Por Barras São estuários formados durante a transgressão marinha devido às inundações dos vales primitivos, mas a sedimentação recente ocasionou a formação de barras na boca. Por tanto, esses ambientes estão associados a regiões costeiras que podem sofrer processos erosivos com muita facilidade, produzindo sedimentos grandes que serão retrabalhados pelas ondas e transportados pelas correntes litorâneas. Em geral são ambientes rasos (20-30m). Este grupo de estuários geralmente forma-se em regiões tropicais, sendo referido na literatura brasileira como estuário-lagunar. (MIRANDA et al. 2002). Segundo SILVA (1998), esses estuários apresentam um pequeno prisma de maré, com pouca entrada de água doce, se comparado a outro tipo estuarino, característico de zonas costeiras de micromarés. 11 3.3.2.4 Os Estuários Restantes Fazem parte deste grupo os estuários que não foram abrangidos nessa classificação geomorfológica feita anteriormente por tanto são colocados na categoria de estuários restantes, formados por outros processos como: falhas tectônicas, erupções vulcânicas, tremores e deslizamento de terra, inclui também os estuários que passaram por algum processo de sedimentação recente como é o caso dos deltas e rias. Nas regiões de macro ou hipermaré, com ação moderada ou grande de ondas e com o transporte fluvial de alta concentração de sedimentos em suspensão, o processo sedimentar recente favoreceu o crescimento de ilhas parte interior do estuário; esse tipo de estuário é denominado delta estuarino ou delta de enchente; por outro lado em regiões de micromaré, mas com as mesmas condições de concentração de sedimentos com a ação de ondas de energia moderada, a sedimentação tem lugar na plataforma continental interna, formando bancos de areia e ilhas, dando origem ao delta de vazante. O estuário tipo Ria é de origem tectônica, formou-se devido a elevação da parte continental onde estava localizado o vale interior do rio, aliviado do peso de glaciares durante o descongelamento. Este estuário é típico de regiões montanhosas e altas latitudes ocupadas anteriormente por glaciares, em relação a sua morfologia pode ser um canal entrecortado ou ter morfologia afunilada e aumento da profundidade em relação ao mar o que pode causar a amplificação da co-oscilação da maré (MIRANDA et al. 2002). A seguir a figura 06 adaptada por FAIRBRIDGE (1980) representando de uma forma esquemática a classificação geomorfológica dos estuários. 12 Figura 6: Tipos fisiográficos de estuários (adaptada por FAIRBRIDGE, 1980). (1a) estuários de relevo alto, em vales em forma de U, fjörds, e (1b) tipos relacionados em relevo um pouco menos alto, fjards; (2) estuários de relevo moderado, em vales em forma de V, ria; (3) estuários de baixo relevo, em vales ramificados, em forma de funil, estuários de planície costeira (abertos), ou em forma de frasco, parcialmente bloqueado por uma ilha-barreira; (4) estuários de baixo relevo, em forma de L no plano, com o seu curso final paralelo à linha de costa, estuários de ilha-barreira; (5) estuários de baixo relevo, sazonalmente bloqueados pela deriva litorânea e processos costeiros, estuário cego; (6) estuários de frente deltaica e de tributários efêmeros, estuário de frente deltaica; (7) estuários tectônicos, apresentando forma de frasco com uma ria com uma planície atrás. 3.3.3 Classificações Quanto A Circulação Das Águas Sendo os estuários um ambiente de transição localizado entre o oceano e continente e sofrendo a influencia da descarga fluvial, ondas, marés e também dos ventos podem ser classificados através da circulação de suas águas. Todos os tipos geomorfológicos de estuários podem apresentar os diversos tipos de circulação das águas (CUNHA, 2005). Uma característica única dos estuários é a grande variação da salinidade no seu interior, que por vez acontece de diferentes modos devido a interação entre a descarga fluvial, o regime de marés e a morfologia do estuário. O modo como a salinidade se distribui é reflexo direto das condições hidrodinâmicas, a medida que essas condições mudam ao longo do tempo, o mesmo se dá nos modos de mistura (SCHETTINI, 2000). Pela circulação das águas os estuários podem ser 13 classificados em três tipos: estuário cunha salina, tipo bem misturado e parcialmente misturado. Ainda segundo SCHETTINI, (2000), para explicar as diferentes classificações citadas à cima devemos considerar um estuário sem fricção no qual recebe certo aporte fluvial na sua cabeceira e que possui conexão livre com o mar na outra extremidade. Dessa maneira, a água do mar irá penetrar no interior do canal até onde a superfície do rio está aproximadamente no nível do mar. Lembrando que como estamos falando de um estuário sem fricção, portanto, não há fricção entre a água doce e a salgada e que a água se comporta como um fluido sem viscosidade a água doce escoará por sobre a água salgada devido à menor densidade (Figura 07). Se não houver variação na largura do canal, a espessura da camada de água doce e a velocidade de escoamento se manterão constantes. A haloclina será paralela à superfície ao longo do estuário, porém inclinada para baixo lateralmente para a esquerda de quem olha à jusante devido à força de Coriolis, claro que para quem está no hemisfério sul. Desse modo não há mistura entre as águas, havendo uma variação da salinidade na camada superficial para a camada mais profunda. A velocidade da camada inferior será zero. A quantidade de água que sai pela desembocadura neste local será igual a que entra pelo aporte fluvial. Figura 7: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário sem fricção (modificado de DYER, 1997). 3.3.3.1 Estuários Tipo Cunha Salina Em 1953 surgiram os primeiros trabalhos referentes a este tipo de estuário como, por exemplo, os realizados por MORGAN et al. (1953).Segundo AMARAL (2003), o estuário do tipo cunha salina possui salinidade das águas superiores menor 14 quando comparada com a salinidade das águas de fundo, o que acarreta em uma diferença no perfil vertical de salinidade.A cunha salina não se movimenta, por tanto não há mistura entre a água doce e da água salgada. Porém, SCHETTINI (2000) atenta para o seguinte fato: se analisarmos um estuário real, saberemos que a água apresenta viscosidade, o que faz com que ocorram os processos friccionais decorrentes do cisalhamento na interface entra as camadas de água, o que acaba gerando turbulência. A cunha salina será empurrada para fora do estuário, se a superfície tiver certo grau de inclinação para o interior do estuário irá gerar uma gradiente de pressão dessa maneira acarretará na resistência da cunha salina a essa força; conseqüentemente a extremidade da cunha torna-se mais inclinada para baixo à montante e a superfície livre torna-se também inclinada em direção ao oceano (Figura 08). Por causa do cisalhamento a água salgada junto à interface em pequena quantidade será empurrada juntamente com a água doce para fora. Quando o cisalhamento ultrapassar certo limite começará a ocorrer ondas ao longo da interface, essas ondas poderão ganhar altura e arrebentar formando uma turbulência propiciando a mistura em pequenas quantidades da água salgada para dentro da camada de água doce, esse processo se chama intrusionamento onde a massa é transportada do meio de menor turbulência para o de maior turbulência. De acordo com que vai aumentando a mistura da água mais densa com a menos densa o escoamento superficial aumenta em direção a desembocadura devido ao ganho de volume e energia potencial. Nesse estuário, apesar da mistura que ocorre em poucos centímetros ou até mesmo em metros, são facilmente distinguíveis as parcelas de água doce e salgada. As velocidades das camadas de fundo são menores do que as das camadas superficiais. Normalmente observamos uma pluma fluvial bem pronunciada na plataforma interna local onde efetivamente ocorre a mistura da água doce com a salgada. Esses estuários são característicos de regiões de micromaré e grande descarga fluvial, de modo que a velocidade da massa de água da camada acima da haloclina é praticamente igual à velocidade gerada por essa descarga. Encontram-se também, estuários do tipo cunha salina em regiões de mesomarés onde a distancia de penetração da cunha salina varia consideravelmente ao longo do estuário durante o ciclo de maré, movendo-se em direção ao equilíbrio em resposta as variações do nível do mar. 15 Em relação ao perfil vertical de salinidade, que é altamente estratificada nas estofas de enchente e vazante, evolui para a condição fracamente estratificada durante a vazante e a massa de água mais salina fica confinada nas proximidades do fundo (MIRANDA et al. 2002). Figura 8: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário do tipo cunha salina ou altamente estratificado (DYER, 1997). 3.3.3.2 Estuário Tipo Bem Misturado Esse estuário é típico de regiões com pequena descarga fluvial, sendo que os processos de mistura e os movimentos são dominados pela maré. O gradiente vertical de salinidade é praticamente desprezível, pois, a salinidade das águas superficiais quando comparada com as águas de fundo são iguais e a condição de estacionaridade pressupõe que a descarga fluvial e a maré permaneçam constantes e não variem de um ciclo de maré a outro. CUNHA (2005) descreve que neste tipo de estuário a salinidade da água varia somente lateralmente, isso acontece segundo SCHETTINI (2000) devido ao seguinte fato, se temos a amplitude da maré relativamente grande se comparada com a profundidade e turbulência produzida pelo cisalhamento pode ser grande o suficiente para misturar a coluna d´água completamente.nessas condições sempre haverá circulação gravitacional uma vez que a energia das correntes de maré sempre estarão misturando efetivamente a água doce com a salgada (Figura 9). Quando um estuário bem misturado possui uma largura expressiva normalmente ocorre variação lateral da salinidade devido à ação da força de Coriolis, onde se cria uma circulação residual onde a água doce tende a escoar 16 preferencialmente pela esquerda do estuário para quem olha a jusante no hemisfério sul, uma contra corrente ocorre do lado direito para compensar o volume. Esses estuários são denominados de lateralmente não homogêneos. Porém se o estuário é estreito, as forças friccionais laterais serão suficientes para acarretar a mistura lateral, o que os tornam lateralmente homogêneos. Figura 9: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário bem misturado (DYER, 1997). 3.3.3.3 Estuário Tipo Parcialmente Misturado Esse tipo de estuário é notório quando as influencias fluviais e de maré são comparáveis. Neste estuário o aumento da salinidade se dá de maneira gradativa tanto na escala vertical quanto na horizontal. (CUNHA, 2005). A energia envolvida nos movimentos devido às marés é considerável, uma vez que a adição do fenômeno da maré faz variar todo o volume do estuário periodicamente com a enchente e a vazante (DYER,1997), a dissipação da energia de maré pelo interior do estuário é contra as forças friccionais do fundo e das bordas, o que produz turbulência. Esses vórtices turbulentos podem carregar água salgada para cima e água doce para baixo (Figura 10) provocando um processo de mistura bidirecional muito mais intenso do que o processo de intrusionamento. A cada pico de correntes de maré a coluna de água é agitada e misturada durante os períodos de estofa, as correntes de densidade procuram restabelecer uma situação de equilíbrio que é rompido novamente no próximo ciclo de maré. Em função da mistura mais efetiva entre os dois tipos de água, a salinidade apresenta um 17 aumento progressivo da cabeceira até a desembocadura do estuário, havendo um menor gradiente vertical em toda a extensão. A ocorrência das águas fluviais e marinhas sem mistura é observada somente nas extremidades do sistema, diferente do que se observa nos estuários altamente estratificados (SCHETTINI, 2000). Figura 10: Distribuição e perfis de salinidade e velocidade de corrente em um estuário parcialmente misturado (DYER, 1997). As características descritas anteriormente que definem um estuário em Cunha salina, bem misturado e em parcialmente misturado dependem principalmente da morfologia do estuário, do regime de marés e da descarga fluvial esses são os fatores determinantes da circulação e características de estratificação do estuário (Figura 11). Figura 11: Tríade dos parâmetros que definem a estrutura dinâmica de um estuário (SCHETTINI, 2000). Neste contexto o estuário do Rio Pará se enquadra em um estuário dominado por maré. Quanto aos processos físicos, com formação do tipo planície costeira. Quanto à geomorfologia, possuindo características de ser relativamente raso, onde a área de seção transversal em geral aumenta estuário abaixo, e a configuração da 18 seção transversal tem a forma de “V”. A razão largura/ profundidade, é grande devido ao processo recente de sedimentação. O fundo é preenchido com lama e sedimentos finos na parte superior, apresentando grande suporte de sedimentos em suspensão, principalmente oriundos do rio Amazonas. E parcialmente misturado quanto à circulação das águas. 3.4 MARÉ A maré é uma onda longa caracterizada por oscilações verticais da superfície do mar ou outros corpos d’água como por exemplo baias e estuários, causada pela atração gravitacional da Lua e, em menor extensão, do Sol, sobre os diversos pontos da Terra. Os movimentos relativos Sol–Terra–Lua fazem com que as marés possam ser decompostas em vários harmônicos simples. Ao movimento periódico dos astros podem somar-se um número de fatores que contribuem a um comportamento não estacionário das marés em regiões estuarinas, como quando a onda é afetada pela vazão fluvial (GALLO, 2004). A penetração da maré num estuário é o resultado da interação do escoamento fluvial e do movimento oscilatório gerado pela maré na sua desembocadura, onde essas ondas longas são geralmente amortecidas e progressivamente distorcidas pelas forças do atrito no fundo e a vazão fluvial (GODIN, 1999). E influenciadas também pela geometria do canal (IPPEN e HARLEMAN, 1966). As principais forças intervenientes no processo são as de gravidade (principal agente no escoamento fluvial), as de pressão (provenientes de desníveis na linha d’água gerados pela maré), as de atrito (geradas pela resistência no fundo), as inerciais e finalmente, as provenientes da estratificação da água (pelo encontro de água doce e salgada). A fronteira rio-estuário não permanece fixa no tempo, mas apresenta variações de posição em função da variação dos parâmetros que caracterizam a maré (período e amplitude) e o escoamento fluvial (vazão, declividade e rugosidade do fundo). No caso do rio Amazonas, onde a mistura de água doce e salgada ocorre na plataforma continental, a perturbação do escoamento fluvial pela maré se percebe até algumas centenas de quilômetros à montante da foz. 19 3.5 REVISÃO DE VENTOS E ONDAS: CONCEITOS BÁSICOS 3.5.1 Ventos Os ventos desempenham papel importante no sistema marinho, sobretudo na geração das ondas e correntes de deriva. Os Ventos são formados pelo aquecimento irregular da atmosfera, uma vez que os raios solares não incidem uniformemente na superfície terrestre e em virtude da não uniformidade da orientação dos raios solares e dos movimentos da terra (SOUZA, 2006). De acordo com CAMPOS (1995), diferenças de temperatura causam diferenças de pressão atmosférica. A taxa de variação de pressão atmosférica entre duas áreas causa o movimento horizontal do ar, ou seja, o vento. A direção dos ventos sempre ocorre de regiões de alta pressão para as de baixa pressão e sua velocidade está relacionada com a magnitude do gradiente de pressão. Por tanto, as massas de ar se deslocam das regiões de alta pressão, polares, para áreas de baixa pressão, equatoriais. Esse movimento constante dá origem aos ventos chamados de planetários, que podem ser classificados em: Ventos Alísios: ventos que sopram dos trópicos para o Equador, em baixas altitudes; Contra Alísios: ventos que sopram de Equador para os pólos, em altas altitudes; Ventos do Oeste: ventos que sopram dos trópicos para os pólos; Ventos Polares: ventos frios que sopram dos pólos para as zonas temperadas. 20 A Figura 12 apresenta o esquema de circulação dos ventos no planeta. Figura 12: Esquema de circulação dos ventos no planeta, Fonte: SOUZA (2005) apud GARRISON (1999). O padrão de circulação dos ventos é bem complexo, principalmente da célula do meio, ou seja, a compreendida entra as latitudes de 30 e 60 graus. Ressaltando que nas regiões de encontro das células, geralmente não há ventos ou, se ocorrem, são muito fracos e irregulares. Próximo do equador, a região chamada de doldrum, ou calma equatorial, além da ausência de ventos apresenta grande ocorrência de chuvas causadas pela grande evaporação. Esse fenômeno é muito comum na região de estudo, uma vez que está localizada nas proximidades da linha do Equador. Os parâmetros importantes para os ventos são a sua velocidade e direção predominante, o efeito do vento pode ser melhor entendido a partir da Figura 13 (adaptada de GARRISON,1999). 21 Figura 13: Influencia do vento no meio liquido. Onde, A- Correntes gerais, originadas pela rotação da terra, correntes marítimas e ventos de longa duração (remotos) que alteram o nível do mar; B- Influência da velocidade do vento atuando diretamente sobre a massa líquida. Destaca-se que é um termo de curta duração que varia com a velocidade, direção e duração do vento; C- Influência do vento sobre um filme líquido sobre a superfície da água. 3.5.2 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 unidas agem para manter o nível da superfície do meio (DEAN & DALRYMPLE, 1991). Essa deformação requer alguma força para gerá-la, podendo ser ventos, perturbações meteorológicas, terremotos, atração planetária, etc. (GIOC, 2000). Uma vez que as ondas são criadas, a força gravitacional e a tensão superficial permitem que elas se propaguem. Estas ondas irão apresentar diferentes períodos, comprimentos e mecanismos de controle como conseqüência da variedade das características das forçantes que as geram. As ondas de gravidade geradas pelo vento juntamente com as ondas de maré, são as principais responsáveis pelo transporte de energia na superfície do mar 22 (YOUNG, 1999). Estas ondas são geradas por perturbações na interface oceanoatmosfera, causada pela tensão de cisalhamento do vento. As características das ondas de gravidade geradas pelo vento variam em função da velocidade e duração do vento, bem como o tamanho da pista sobre a qual o mesmo atua. A energia dessas ondas vai sendo incorporadas as maiores, que crescem ainda mais por esse motivo, quando o mar atinge seu estado de equilíbrio, isso quer dizer quando as ondas não conseguem mais crescer, é chamado de mar completamente desenvolvido. Como as características do vento não se mantêm constantes ao longo do tempo, nem sempre o estado do mar atinge a condição de completo desenvolvimento (PEREIRA, 2000). As ondas que ainda estão na zona de geração, recebendo energia do vento, são chamadas de vagas (wind-sea ou sea) e as ondas que se propagam fora da zona de geração, não recebendo, portanto a energia daquele vento chama-se marulho (sweel) (CANDELLA, 1997; ALVES, 1996). O marulho passa por um processo de selecionamento progressivo causado pela dispersão das ondas, isso quer dizer que ondas com períodos maiores propagam-se com velocidades maiores. As vagas possuem períodos de 4 a 8 s e direção coincidente com a direção do vento local. Já os marulhos possuem períodos em média superiores a 10s e direção de onda de origem diferente das observadas no vento local. Dentro da zona de geração, o vento define a direção predominante das ondas. Parte das ondas geradas, entretanto, espalha-se em torno da direção principal. Dentro dos estudos de ondas regulares desenvolveram-se duas teorias: a teoria linear de ondas desenvolvida por AIRY (1845) e a teoria não linear de ondas. A teoria linear de ondas assume que a superfície de água é uma função sinusoidal perfeita e encontra aplicabilidade para zonas profundas e para ondas de baixa amplitude. De acordo com a teoria linear de ondas, o movimento das mesmas pode ser representado por uma onda sinusoidal, progressiva e cristas longas: sinusoidal por repetir a si mesma e por ter a forma suave de uma curva senóide; progressiva por mover-se com velocidade constante em uma direção perpendicular a crista sem mudar de forma; e com cristas longas por ser uma série longa e com cristas paralelas que são iguais em altura e eqüidistantes entre si (WMO, 1998). São apresentados na Figura 14 uma onda bidimensional propagando-se na direção X ao longo do tempo e seus principais parâmetros, dentre eles: 23 Comprimento de onda (L): distância horizontal, em metros, entre duas cristas sucessivas; Período de onda (T): é o tempo que leva para a onda completar um ciclo completo (de crista a crista ou de cava a cava), geralmente é medido em segundos; Amplitude (a): é a magnitude do máximo deslocamento do nível médio do mar (em metros); Altura de onda (H): é a diferença na elevação da superfície entre a crista de onda e a onda anterior. Para uma onda sinusoidal simples, H = 2a; Taxa de propagação (c): é a velocidade em que o perfil de ondas se propaga, sendo também chamada de velocidade de onda ou velocidade de fase. Obliqüidade da onda: é a relação entre a altura e o comprimento de onda (H/L). Figura 14: Principais parâmetros apresentados em uma onda sinusoidal. A teoria não linear explica o comportamento das ondas quando a amplitude é maior ou quando estas se aproximam de zonas menos profundas. Nestas situações a superfície desvia-se de uma sinusóide perfeita e o problema deixa de ser linear. A teoria “espectral” que é recentemente a mais utilizada nos muitos modelos de ondas, inclui-se na formulação de ondas irregulares e estabelece que a geração de ondas é melhor descrita como um fenômeno espectral. O conceito de espectro é baseado no trabalho de Fourier e permite representar uma superfície como a soma de senos e co-senos com diferentes freqüências e orientados em todas as direções. Esta 24 aproximação é a que melhor consegue descrever a variabilidade espacial verificada na natureza (BRITO,2005). Para o estudo e previsão de ondas os fatores mais importantes são: Altura de onda, período e a direção de propagação dessas ondas. Cada onda é delimitada no domínio do tempo pelos instantes em que a superfície as água cruza o nível médio (ou zero) ascendentemente (zero ascendente) ou descendentemente (zero descendente). A diferença entre o nível máximo e mínimo atingido pela superfície da água define a altura individual da onda.Analogamente, o período individual da onda corresponde ao intervalo de tempo entre dois zeros ascendentes ou descendentes consecutivos. 3.5- Revisão de Ondas: CONTEXTUALIZAÇÃO As ondas têm atraído a atenção e muitos comentários desde o começo da historia, Aristóteles (384-322ac) observou a existência da relação entre vento e ondas, e essa relação natural se tornou fonte de estudo, (THE OPEN UNIVERSITY, 1999). Até a década de 40, a única forma que os navegantes tinham para descrever o estado do mar era a escala Beaufort, criada por um almirante inglês em 1805 e adotada pela Marinha inglesa em 1834, a escala relacionava intensidade de vento com a força do mar da seguinte maneira: Equação 1 Onde, U é a intensidade do vento em milhas marítimas por hora (nós) e B é o fator Beaufort. Essa escala é até hoje aceita. Em 1943, SVERDRUP & MUNK desenvolveram o método da onda significativa, e conseguiram, neste ano, realizar as primeiras previsões de ondas, esses resultados foram divulgados somente em 1947 (KOMEN et al., 1994). No entanto, na atualidade, a compreensão do mecanismo de formação das ondas e sua propagação ainda não são feitas de uma forma muito precisa, em parte isso ocorre devido a dificuldade nas observações das ondas no mar e pelo fato de modelos numéricos serem baseados na dinâmica de fluidos idealizada, e como sabemos a água do oceano não se comporta precisamente com esses ideais Entretanto, conseguimos informações bem próximas, (THE OPEN UNIVERSITY, 1999). Os modelos podem auxiliar nos estudos relacionados à erosão 25 costeira e transporte de sedimentos, estimativa da energia, projetos de portos e estruturas costeiras e oceânicas como plataformas de exploração de petróleo (WMO, 1988). Desde então varias técnicas têm sido utilizadas para a predição de ondas. As primeiras tentativas foram baseadas em relações empíricas entre altura e comprimento da onda, velocidade do vento, duração, e pista (CANDELLA, 1997). No entanto, o desenvolvimento do espectro de onda permitiu a evolução de componentes individuais da onda, dessa maneira as previsões seguem componentes individuais do espectro de onda no espaço e no tempo, permitindo que cada componente cresça ou decaia dependendo dos ventos locais, (PIUMBINI, 2006). De um modo geral a forma do espectro de ondas varia consideravelmente de acordo com a velocidade do vento, período de tempo que o vento sopra, comprimento da pista, etc. (PINHO,2003). Com o objetivo de se obter um espectro de onda para diversas condições de mar, diversos autores vêm propondo formulações baseando-se em analises teóricas juntamente com ajustes empírico. Existem varias formas de representação espectral, porém as mais comuns são: PIERSON-MOSKOWITZ & JONSWAP. 3.6 MODELAGEM NUMÉRICA 3.6.1 Conceito de Modelagem A modelagem é um processo de tradução em diferentes etapas (ALMEIDA et al., 1999): Modelagem conceitual: concepção de fenômeno observado, conhecendo suas causas e efeitos e as interações dos agentes intervenientes na sua ocorrência; Modelagem matemática: traduções do modelo conceitual escrita em linguagem matemática. Os diferentes modelos matemáticos são diferentes arranjos, incluindo um numero maior ou menor de causas e efeitos, e de agentes intervenientes em diferentes formas. Para tanto há regras e princípios formais a serem seguidos; Modelagem numérica: São traduções dos modelos matemáticos adaptados para vários métodos de calculo; 26 Modelagem computacional: Tradução de um modelo numérico em linguagem computacional que possa ser compilada e executada em um computador. 3.6.2 Tipos de Modelos de Ondas PIERSON et al.(1955) desenvolveram um método, denominado PNJ, capaz de prever o espectro das ondas ao invés de apenas parâmetros, descrevendo – o matematicamente através de uma função que relaciona o quadrado da altura das vagas (ondas que ainda estão na zona de geração, sendo capazes de receber energia do vento) com a frequência. Tal método pode ser considerado um grande passo para os modelos espectrais. Entretanto não havia uma formulação que pudesse descrever a dinâmica da evolução dos espectros (KOMEN et al. ,1994). Os trabalhos de PHILLIPS (1957) e MILES (1957) sobre transferência de energia entre atmosfera e oceano juntamente com o trabalho de HASSELMANN (1962) sobre a função de transferência não linear de energia foi crucial para se estabelecer a formulação espectral atualmente utilizada. (KOMEN et al., 1994). Segundo CANDELLA (1997), os modelos de onda podem diferir em alguns aspectos, como na representação do espectro de energia ou na representação das fontes e sumidouros de energia. Alguns autores adotam estes fatores, e também o termo de interação não linear, para classificar diferentes modelos de propagação (SWAMP, 1988 apud CANDELLA, 1997; WMO 1998), denominando-os modelos de primeira, segunda ou terceira geração. Os primeiros modelos de geração de ondas chamados, portanto de modelos de primeira geração foram desenvolvidos na década de 70 e não consideravam explicitamente as interações quádruplas de onda. O espectro de ondas nestes modelos permitia somente para seu desenvolvimento um limite superior do espectro de PIERSON-MOSKOWITZ (1964) apud FUCHS (1999). Foi encontrado mais tarde por HASSELMANN et al (1973) apud FUCHS (1999) que para descrever inteiramente o crescimento dos mares pelo vento era necessário explicar corretamente as interações quádruplas das ondas. Os modelos de primeira geração, também denominadas de modelos desacoplados, consideram que cada componente do espectro de energia se propaga com sua própria velocidade de grupo, com desenvolvimento independente dos demais, até que atinjam um nível individual de saturação (CANDELLA, 1997). Este nível pode ser representado pela energia do espectro de um mar plenamente desenvolvido. Nestes modelos, a interação não-linear é desprezada ou então pouco significativa e representada de forma muito simples. 27 (WMO, 1998), sendo que há subestimação do crescimento das ondas e da interação não-linear entre as ondas na região de alta freqüência e superestimação da entrada de energia pelo vento. Os modelos de segunda geração atentaram para consertar este problema por meio da parametrização destas interações e usando o espectro JONSWAP como um limite superior (RIS, 1997). Nos modelos de segunda geração a interação não linear é representada através de parametrizações, podendo ser denominados de modelos híbridos ou discretos. Os modelos de segunda geração híbridos consideram que o espectro das vagas e dos marulhos é diferenciado, considerando, então que o modelo para vagas é paramétrico e o modelo para marulhos é desacoplado (tal como o modelo de primeira geração). O modelo de segunda geração discreto representa todo o espectro com freqüências discretas, eliminando, assim, o problema de espectros diferentes para vagas e marulhos. Os modelos de segunda geração apresentam como limitações a dificuldade de representar mares complexos gerados por rápidas alterações da direção do vento (HOLTHUIJSEN, 2007). Devido às limitações dos modelos de segunda geração em reproduzir condições extremas, os modelos de terceira geração foram desenvolvidos, onde o espectro é computado por integração da equação do balanço de energia espectral sem nenhuma restrição. A grande evolução dos modelos de terceira geração, no entanto, está nas trocas de energia entre atmosfera e oceano e entre as próprias ondas, que são parametrizadas sem nenhum tipo de restrição quanto ás formas espectrais pré-determinadas, possibilitando melhor representação de situações de mudanças bruscas de direção de vento, como também interações entre vagas e marulhos (Wind-sea e swell) (CRUZ,2004). Neste tipo de modelo, o estado do mar é determinado através do espectro de energia que descreve a distribuição da energia ao longo da freqüência e da direção de propagação. 28 3.6.3 Modelo Utilizado 3.6.3.1 Descrição do SisBaHiA O SisBaHiA (Sistema Base de hidrodinâmica Ambiental), é um sistema profissional registrado pela Fundação Coppetec, órgão gestor de convênios e contratos de pesquisa da coordenação de programas de Pós Graduação em Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro,UFRJ. O SisBaHiA encontra-se continuamente sendo ampliado e aperfeiçoado pela COPPE desde 1987, através de várias teses de mestrado e doutorado, além de projetos de pesquisa.Tem sido adotado em dezenas de estudos e projetos contratados à fundação Coppetec envolvendo modelagem de corpos de água naturais. O modelo utilizado no SisBaHia será o de geração de ondas por campos de vento permanentes ou variáveis. O modelo determina se a geração de ondas será limitada pela pista ou pela duração do vento. O modelo permite calcular, ao longo do tempo, a distribuição espacial no domínio de parâmetros do clima de ondas gerado tais como: alturas significativas e médias quadráticas, períodos de pico, tensões oscilatórias no fundo ondas, etc. (ROSMAN, 2001). 3.6.3.2 Sobre a Importância e a Confiabilidade de Modelos Geralmente quando se levanta dados ambientais para estudos e projetos, planejamento, gestão ou gerenciamento, obtêm-se series temporais em uns poucos pontos distribuídos na área de interesse. Através de modelos calibrados as informações obtidas nestes poucos pontos podem ser estendidas para toda a área de interesse. E, se os modelos calibrados são capazes de reproduzir bem as situações as quais se fez levantamento, não há porque duvidar que possam ser usados como efetivas ferramentas de previsão, para prever impactos de modificações a serem introduzidas no meio, ou prever situações com cenários diferentes dos que ocorreram nas épocas de medições. (ROSMAN, 1997). Ainda segundo ROSMAN op cit., modelos são ferramentas indispensáveis para auxilio a projetos, a gestão e ao gerenciamento de sistemas ambientais, pois permitem integrar informações espacialmente dispersas, estender o conhecimento para regioes nas quais não há medições, ajudar a interpretação de medições feitas em estações pontuais, prever situações simulando cenários futuros, etc. 29 Para garantir o sucesso do modelo é necessário que se faça a calibração do mesmo, modelos não calibrados também são uteis, desde que se conheça muito bem as características do sistema que está sendo modelado, mesmo assim, sua utilidade fica diminuída.Por melhor que seja o modelo adotado, não é possível avaliar quantitativamente a acerácea dos resultados sem dados medidos para a comparação. É através da analise dos dados medidos, valores computacionais seguidos de ajustes, eu se faz a calibração do modelo (ROSMAN, 2001). 30 4- MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 ÁREA DE ESTUDO Entende-se como rio Pará um conjunto hidrográfico formado por inúmeros rios cujas águas nele desembocam, dando origem a uma sucessão de baías e enseadas que se estendem ao longo de toda costa sul da ilha de Marajó e o continente, iniciando a baia de Marajó. O rio Pará apresenta extensão de 300 km e cerca de 20 km de largura em média (LIMA et al.; 2001). O estuário do rio Pará se inicia na baía das bocas (delta de Boiuçu/Breves), e se estende pelo chamado rio Pará onde recebe toda a massa de água do rio Tocantins e inclui a pequena baía em frente á Belém, na altura do emboque dos rios Guamá/Mojú/Acará/Capim, passando pelo complexo terminal estuarino conhecido como Baia do Marajó (ABSABER, 2006) (Figura 15). Figura 15: Localização da área de estudo. 31 O Rio Pará corresponde, de fato, ao braço sul do rio amazonas, que circunda a ilha de Marajó. O caso do estuário do porto da Vila do Conde é, de fato, o caso de um dos principais braços de um dos maiores estuários do mundo, ou seja, do estuário do rio Amazonas, onde ocorre um imenso emaranhado de rios, canais, furos, ilhas e terras baixas, em constante movimento e mutação devido às forças naturais de correntes, marés, ondas, enchentes, variações da salinidade, intrusões salinas, vegetação entre outros fatores. O rio Pará separa a costa leste, sudeste e sul da ilha de Marajó do continente, tem largura considerável havendo trechos em que o navegante situado no meio do rio não avista suas margens. De acordo com CARRETEIRO (1987), o rio Amazonas, dentro dos limites do território nacional, possui cerca de 3.100 km de extensão, com declividade média de 2 cm/km. Possuindo duas desembocaduras, a “norte” em forma de delta e a “sul” em forma de estuário. O terminal portuário de Vila do Conde se encontra em um local chamado ponta Grossa, à margem direita do rio Pará, município de Barcarena. Barcarena pertence à mesorregião metropolitana de Belém e é limitado ao norte pela baía do Guajará e pelo município de Belém; ao sul pelos municípios de Moju e Abaetetuba; a leste pela baía de Guajará e pelo município de Acará e a oeste pela baía de Marajó. O porto foi inaugurado na década de 80 com objetivo de servir de suporte a movimentação e o escoamento de bauxita e alumínio, respectivamente, no complexo Albrás-Alunorte. Atualmente, as cargas predominantes no Porto de Vila do Conde são: alumina, lingotes de alumínio, bauxita, coque, óleo combustível, madeira e piche (COSTA, 2008). Mais próximo da área estudada, o principal acidente hidrográfico de Barcarena é a baía de Marajó que, em sua maior abertura para nordeste, compõe, com outras contribuições hídricas, o golfão Marajoara. Além desses dois elementos alguns furos separam a porção continente da porção insular do município, entre os quais o Furo do Arrozal, que separa a Ilha de Carnapijó e recebe o rio Barcarena, e o rio Itaporanga, nasce ao sul do município. Outro rio de expressão na área é o Moju, cuja foz limita com o município de Acará. A sudoeste o rio Arienga limita com Abaetetuba e, a sudeste, o limite com Moju é feito através do Igarapé Cabresto (SEPOF, 2005). 32 4.1.1 HIDROLOGIA – As Bacias dos Rios Tocantis e Araguaia O estuário do rio Pará se encontra inserido na bacia do rio Tocantins-Araguaia. Segundo LATRUBESSE & STEVAUX (2002), a bacia do rio Tocantins-Araguaia é visivelmente ignorada na literatura internacional quando se menciona grandes rios. Possuindo uma área de 757.000 km² e uma descarga média anual de 12.000 m³/s¹ (Tabela 01), o sistema dos Rios Tocantis-Aranguaia é a décima primeira drenagem do mundo em vazão. Tabela 1: Dados gerais das principais bacias fluviais brasileiras (Fonte: LATRUBESSE & STEVAUX (2002). Boa parte da parte da Região Hidrográfica do Tocantins – Araguaia se localiza na região Centro- Oeste, desde as nascentes dos rios Araguaia e Tocantins até a sua confluência, e daí, para jusante, adentra na Região Norte até a sua foz. A Figura 16 apresenta uma caracterização geral da Região Hidrográfica do Tocantins – Araguaia. O rio Tocantins nasce no Planalto de Goiás, sendo formado pelos rios das Almas e Maranhão, e com extensão total aproximadamente de 1.960 km até sua foz no oceano Atlântico. (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006). Estudos relacionados com o crescimento demográfico e a expansão do desmatamento na bacia indicaram alterações hidrológicas como o aumento do pico de vazão no período chuvoso e redução no período de seca, caracterizando uma maior amplitude . 33 Figura 16: Caracterização geral da região Hidrográfica do Tocantis-Araguaia. 4.1.2 Parâmetros Hidrodinâmicos 4.1.2.1 Marés A maré nessa região é definida como semidiurna, com duas preamares e duas baixa-mares semelhantes por dia lunar (24h 50min). O nível médio da água no porto da Vila do Conde encontra-se a 1,68 m acima do nível de redução estabelecido pela DHN para a região. O comportamento da maré neste local reflete a influência da vazão fluvial do rio Pará, uma vez que os intervalos de enchente e vazante são bastante distintos. A preamar se apresenta com uma duração de cerca de 5 horas e meia, já a baixa-mar tem uma duração de aproximadamente 7,3 horas. Pela a Tábua de Marés essa característica também é reproduzida e apresentada na publicação DG6 da DHN. 34 4.1.2.2 Correntes Segundo estudos realizados e apresentados pela PLANAVE (2005), de maneira geral, a corrente se inverte cerca de uma hora após a baixamar ou preamar, havendo um período de cerca de 30 minutos de corrente sem intensidade significativa antes da ocorrência de sua inversão – período da estofa da maré. Direção predominante nas enchentes: SW–WSW a 3m e WSW a 6m; Direção predominante nas vazantes: NE e NNE a 3m e WSW a 6m; As principais correntes que atuam no litoral paraense são as correntes de maré e secundariamente as correntes litorâneas (resultados da chegada das ondas na costa), as correntes litorâneas são as grandes responsáveis pelo transporte de grandes quantidades de sedimentos da plataforma continental para o litoral (ALVEZ, 2001). Muitos dos estuários do mundo são influenciados, em maior ou menor grau, pelas correntes de marés. A energia destas correntes de marés serve como mecanismo de mistura entre as águas doces provenientes dos rios e as águas salgadas oriundas do ambiente marinho, bem como a resuspenção, transporte e deposição dos sedimentos, além da formação de canais e bancos em regiões de macromaré e a redistribuição de contaminantes que possam atingir a área. A amplitude e duração das marés, bem como a intensidade das correntes, é função da quantidade de chuva, da intensidade dos ventos reinantes e das variações das direções das correntes nos canais, igarapés, rios e bancos (CORRÊA,2005). As correntes de maré estão presentes na circulação da plataforma continental interna, até próximo ao litoral, onde ocorrem a predominância de correntes de maré reversas, as quais agem perpendicularmente a costa com velocidades máximas ultrapassando as vezes 0,75m/s na plataforma continental interna (ALVEZ, 2001). 4.1.3 PARÂMETROS METEREOLÓGICOS 4.1.3.1 Clima O clima da região é do tipo tropical úmido, caracterizado pela classificação de KOPPEN, é do tipo Af, o qual caracteriza um clima tropical de floresta constantemente úmido, onde a pluviosidade, no mês mais seco, atinge no mínimo 60 mm (CORRÊA et al., 1974). Neste tipo de clima tanto a temperatura como a precipitação, sofrem uma variação mínima anuamente, mantendo-se níveis elevados. As temperaturas médias anuais apresentam valores em torno de 27°C, com máxima absoluta de 35°C e 35 mínima absoluta de 20°C.A umidade relativa do ar é superior a 80% chegando até 87% . 4.1.3.2 Ventos Os ventos nessa região são fracos pela manha e moderados à fraco à tarde. Os principais ventos que atingem a Costa Atlântica Paraense são os ventos alísios que possuem direção nordeste, variando de norte para leste. O vento dominante (que possui maior intensidade) é o de NE, porém nos meses de transição entres os períodos chuvosos e secos o vento predominante é o de SE (MONTEIRO, 2006). 4.2- METODOLOGIA DE CAMPO E LABORATÓRIO Este item irá apresentar os métodos utilizados na coleta dos dados realizados na etapa de Campo, e no processamento dos mesmos na etapa de laboratório, para a implementação do modelo utilizado. 4.2.1 Campanhas Oceanográficas - Campo Infelizmente não foi possível a realização de um pré-campo para se conhecer melhor a área de estudo, dessa maneira a campanha oceanográfica foi realizada do dia 25/03/2010 ao dia 13/03/2010 com os seguintes objetivos: Coletar dados de ondas e ventos da área adjacente a Vila do Conde, município de Barcarena - PA. O planejamento do campo se deu dá seguinte forma: Escolha dos equipamentos para a coleta de dados; Definir local de instalação dos equipamentos para a coleta dos dados; Definir configuração dos equipamentos; Coordenar equipe de oficina a montar a estrutura para o fundeio do Aquadopp Current Profiler; Coordenar equipe de mergulho para o fundeio do Aquadopp Current Profiler; Coordenar tripulação para coleta de dados. Os equipamentos utilizados para a realização do campo foram: Aquadopp Current Profiler (ADCP) – Nortek Estação meteorológica – Monitor de vento - Young GPS (Garmim mod. GPS 12XL e GPS 60) Equipamentos de mergulho Embarcação 36 4.2.1.1 Aquadopp Current Profiler (ADCP) O ADCP foi instalado a aproximadamente 8 metros de profundidade, variando de acordo com a maré, sobre uma estrutura montada com altura de 0,75 metros na área adjacente ao Porto de Vila do Conde. Este permaneceu no local por 17 dias (25/02/2010 a 13/03/2010) coletando dados de direção e velocidade de ondas (Figuras 17, 18 e 19). Figura 17:Área de estudo – em foco o Porto de Vila do Conde, local onde foram coletados os dados de vento e onde foi fundeado o ADCP. Figura 18: Estrutura montada para o fundeio do ADCP. 37 Figura 19:ADCP-NORTEK 4.2.1.2 Estação meteorológica A Estação meteorológica ficou instalada no Píer do Porto da Vila do Conde (ver Figura 17) por 18 dias (24/02/2010 a 13/03/2010) coletando dados de direção e velocidade de ventos. 4.2.1.4 GPS O GPS foi utilizado para marcar os locais especificados para a coleta dos dados, e posteriormente para ajudar na recuperação dos equipamentos. Figura 20: GPS utilizado no campo. 38 4.2.1.5 Embarcação e Mergulhadores A embarcação utilizada para a coleta dos dados foi de pequeno porte. Os mergulhadores foram fundamentais neste estudo, pois, devido a grande profundidade do canal estes tiveram que descer com a poita (Figura 21), colocá-la de maneira com que a força das correntes não a movesse do local e posteriormente fixar o equipamento junto as poitas. Figura 21: Barco utilizado no campo como suporte para a coleta dos dados. 4.2.2 Laboratório No laboratório foi realizada a análise dos dados coletados em campo, bem como a definição dos contornos, mapa base além da confecção da malha. O modelo utilizado nesse trabalho é o modelo de geração de ondas por campo de ventos permanentes ou variáveis. A região de interesse encontra-se na latitude 01º30’21” sul e na longitude 48º37'33" oeste, no município de Barcarena. É importante ressaltar que os dados coletados em campo foram necessários na calibração do modelo, portanto valores reais foram inseridos no programa computacional SisBaHiA, com o intuito de fazer com que este programa gere modelos que reproduzam a realidade. 4.2.2.1 Definição dos Contornos e Mapa Base Os contornos do estuário do rio Pará foram definidos utilizando como base principal uma imagem de satélite da região. Através da digitalização mediante o software Surfer (versão 8.0) da área georreferenciada, criou-se o mapa base onde foram apresentados os cenários das simulações (figura 22). Neste mapa foram definidos os contornos fechados, chamados de contorno de terra e os contornos abertos, chamados de domínio em água. Os contornos de terra, em geral, representam as margens do corpo de água, os contornos abertos geralmente representam os limites do domínio de água modelado, e não fronteira física. 39 Figura 22: Mapa Base (*.srf) gerado no programa surfer onde serão apresentados os cenários de simulação ( coordenadas UTM). 4.2.2.2 Confecção da Malha de Elementos Finitos Para se obter resultados satisfatórios no modelo hidrodinâmico, a confecção da malha foi realizada de tal forma a se respeitar os contornos dos limites do domínio a ser estudado, tendo a densidade de elementos definida de acordo com o grau de detalhamento dos resultados esperados. A confecção da malha foi realizada pelo programa Argus ONE, e depois exportada para o SisBaHiA. O SisBaHia aceita malhas com elementos de dois tipos quadrangulares ou triangulares ou os dois em uma mesma malha, mas o Argus ONE só gera malha com elementos de um mesmo tipo, portanto quadrangulares ou triangulares, deste modo leva –se em conta o fato de que as malhas quadrangulares são melhores e preferíveis no SisBaHia. Neste trabalho foram utilizados elementos finitos quadrangulares, o domínio foi discretizado utilizando um total de 1613 elementos e 6913 nós. 40 Figura 23: Domínio modelado do Estuário do rio Pará, Os eixos representam distâncias em UTM (Universal Transverse Mercator). Figura 24: Malha utilizada no modelo. 41 4.2.2.3 Batimetria As informações relativas à batimetria foram obtidas através de levantamentos a partir de cartas náuticas disponibilizadas pela DHN, dessa maneira foi realizada a digitalização (figura 25) das cartas seguintes cartas náuticas: Carta Náutica n˚ 303-Rio Pará- Do Baixo do Espardate a Mosqueiro. 2ªed. 1983. Escala 1: 100.002- Sondagens batimétricas realizadas até 1983; Carta Náutica n˚304 –Brasil- Rio Pará – Do Mosqueiro a Abaetetuba. 2ªed.1983. Escala 1:99. 980. Sondagens batimétricas realizadas até 1980; Carta Náutica n˚305 – Brasil –Rio Pará- Da Ilha do Capim à ilha da conceição 1ªed.1974. Escala 1:99. 960. Sondagens batimétricas realizadas até 1973; Carta Náutica n˚306 – Brasil –Rio Pará- Da Ilha da Conceição aos Estreitos. 2ªed.1993. Escala 1:99. 960. Sondagens batimétricas realizadas até 1989; Carta Náutica n˚315- Brasil- Rio Pará- Da Boca da Vigia à ilha do Mosqueiro. 1ª ed.1961. Escala 1:49.996. Sondagens batimétricas realizadas de 1959 a 1960; Carta Náutica n˚316- Brasil – Rio Pará- Do Mosqueiro à Belém. 2ªed. 1980. Escala 1:49.990. Sondagens batimétricas realizadas até 1978; Carta Náutica n˚320- Brasil – Rio Pará – Porto de Belém. 1ªed.1961. Escala 1:50.000. Sondagens batimétricas realizadas em 1958, 1960; A digitalização das cartas náuticas foi realizada através do programa Global Mapper 12.0. Em seguida a batimetria foi exportada em forma de tabela contendo latitude, longitude e profundidade para o programa Surfer 8.0 onde foi feita uma interpolação dos dados e posteriormente exportados para o SisBaHia, nesse caso o melhor resultado para a interpolação foi obtido com método de kriging que parte do principio que pontos próximos no espaço tendem a ter valores mais parecidos do que pontos mais afastados; é um método pré-suposto, e mais recomendável para uso geral. Este método interpola e extrapola até os limites Xmin, Ymin, Xmax, Ymax. Gerando resultados realistas com variações semelhantes às naturais. Pode ser lento se o intervalo do grid for muito pequeno (Figura 25). A batimetria foi fundamental na geração da grade do modelo. Esse é um dos pontos mais importantes na implantação do modelo sendo determinante na qualidade dos resultados. A geração da grade do modelo depende basicamente do conhecimento da batimetria do estuário. 42 Figura 25: Digitalização das Cartas náuticas no programa Global Mapper 12.0, onde na imagem o sinal vermelho significa a batimetria já digitalizada. 4.2.2.4 Rugosidade Para rugosidade equivalente ao fundo foi utilizado o valor de 0.03mm, considerando assim como sendo um fundo arenoso. 4.2.2.5 Maré A série temporal de elevação do nível d’água, devido à maré astronômica adotada neste trabalho, corresponde a registros obtidos no catálogo de Estações Maregráficas Brasileiras da Fundação de Estudos do Mar (FEMAR) para o porto de Vila do Conde (Figura 26). 4.2.2.6 Dados Coletados Os dados coletados em campo vindos do ADCP e estação meteorológica foram tratados através no programa MATLAB® e também no STORM, programa esse desenvolvido pela NORTEK, esse tratamento prévio é necessário para podermos colocar todos os equipamentos com o mesmo tempo de medição, além de facilitar o entendimento dos dados na hora da validação do modelo. 43 Figura 26: Ficha do Catálogo das Estações Maregráficas Brasileiras, para o porto de Vila do Conde (Fonte: FEMAR, 2002). 4.2.2.7 Modelo de Geração de Ondas Após a definição dos contornos, neste caso definidos como mar e terra, a confecção do mapa base da malha e a digitalização da batimetria, passa-se a utilizar como área de trabalho o programa SisBAHIA. Todos esses dados foram salvos anteriormente nos programas onde foram criados com extensão compatível para 44 abertura dos mesmos no SisBaHiA. Dentro deste programa foi criado uma base de dados para o programa de geração de ondas. Foi adicionado também, a esse banco de dados, os valores medidos de vento pela estação meteorológica. Com todos os dados validados dentro do programa SisBaHiA, começa a partir de então, de fato, o modelo de geração de ondas que consiste em algumas etapas, antes de esclarecer essas etapas é importante classificar os tipos de mares. Dessa forma temos: 1. Mar completamente desenvolvido: Uma determinada condição de vento constante, alturas das ondas crescendo à medida que a pista aumenta, até atingirem um limite máximo. Acredita-se que este estado é atingido quando a energia transferida do ar para a superfície da água é completamente dissipada pela arrebentação das ondas. Nesta condição é produzida a máxima altura de onda que pode ser mantida por um determinado vento. 2. Mar em desenvolvimento: Quando as ondas ainda não atingiram o estado citado acima (ROSMAN, 2008). Portanto, em geral, a forma do espectro de ondas varia consideravelmente, com já dito anteriormente, de acordo com a velocidade do vento, período de tempo que o vento sopra, comprimento de pista, etc.Com a intenção de se obter um espectro de ondas esperado para as diversas condições de mar diversos autores vem propondo formulações baseando-se em analises teóricas juntamente com ajuste empíricos, neste contexto temos as primeiras formulações para mares completamente desenvolvidos, apresentadas por PIERSON & MOSKOWITZ (1964) que é função apenas da velocidade do vento (independente da pista). Equação 2 Onde, f= freqüência g = aceleração da gravidade α = coeficiente de Phillips (=0.0081) ƒu= freqüência limite para mar completamente desenvolvido. Este último parâmetro seria apenas dependente da velocidade do vento. Mais tarde, foi formulado o modelo JONSWAP (Joint North Sea Wave Project) por HASSELMANN et al.; (1973), que parte do modelo de PIERSON –MOSKOWITZ e 45 que introduz fatores de escala e de forma, de forma a considerar o tamanho da pista, esses autores esclareceram que o coeficiente de Phillips e o comprimento da pista teriam uma relação clara,dessa maneira foi constatado que este espectro teria uma tendência em ter um pico maior( Figura----) do que o de PIERSON & MOSKOWITZ em mares desenvolvidos,este espectro representa mares com limitação de pista, e os dados de entrada são a velocidade do vento e o comprimento da pista. Equação 3 Onde, fp é a freqüência de pico do espectro, onde σ=0.07 para f < fp e σ =0.09 para f > fp, γ=3.3. Neste espectro, α não é mais uma constante como no espectro de PIERSON & MOSCOWITZ (1964) e sim o fator de escala correspondente à constante de PHILLIPS (In: U.S. ARMY 2001-2006) devendo guardar uma relação com o comprimento da pista, por fim, γ é o fator que dá a razão entre a energia de pico deste espectro e a energia de pico do espectro de PIERSON & MOSCOWITZ, a comparação entre o espectro de PM e de JONSWAP é mostrada na Figura 27. Figura 27: Comparação entre os espectros PIERSON & MOSCOWITZ e JONSWAP, evolução do espectro de onda com o vento, o ajuste da curva também é mostrado. U.S. ARMY ( Corpo de Engenheiros dos U.S) (2001) fornece uma relação entre o coeficiente de Phillips e o comprimento da pista, obtida por KITAIGORODSKII (1983). (In: U.S. ARMY 2001-2006). Esta relação é apresentada a seguir: 46 Equação 4 Onde, X é o comprimento da pista e u* é a velocidade de atrito que representa a transferência de quantidade de movimento do vento para as ondas, definida por: Equação 5 A tensão exercida pelo vento na superfície livre pode ser calculada pela seguinte expressão: Equação 6 Onde, CD é o coeficiente de arraste do vento e W10 é a velocidade do vento medida a 10m da superfície livre. Para determinação deste coeficiente utilizou-se a parametrização proposta por WU (1982) (In: Rosman 2000). Equação 7 O parâmetro altura significativa é usado para caracterizar um estado de mar. A altura significativa nada mais é do que considerar N alturas de ondas medidas em certo ponto, ordená-las (da maior para menor). Obtém-se altura significativa a partir da média das primeiras ondas mais altas (N/ 3) (Rosman,2008).A partir de um espectro é possível estimar valores de altura significativa e freqüência de pico.Por definição, a altura significativa de um determinado espectro de onda é dada como: Equação 8 Onde, mo é a variância da altura das ondas obtida a partir do espectro por: 47 Equação 9 U.S. ARMY (2001) apresenta fórmulas que governam o crescimento das ondas com a pista em águas profundas, para serem utilizadas em previsões de onda simplificadas, obtidas a partir do espectro de JONSWAP (equação (2)). A seguir são apresentadas estas fórmulas: Equação 10 Equação 11 Onde, Tp é o Período de pico. As equações acima apresentadas são aplicáveis à situação de mar em desenvolvimento. Estas fórmulas são aplicáveis a duas situações de geração de ondas em águas profundas. A primeira delas ocorre quando o vento sopra em direção constante, ao longo de uma pista limitada por contornos de terra por um tempo suficiente para se atingir um estado constante de mar em desenvolvimento. Nesta situação, têm-se ondas limitadas por pista. Uma segunda situação de ondas limitadas por pista pode ocorrer quando o vento sopra por um tempo limitado em uma região afastada de limites de terra, de maneira que o comprimento de pista é limitado pela duração do vento. Equações que governam o crescimento das ondas com limitação de duração do vento podem ser obtidas convertendo duração em uma pista equivalente através da seguinte equação, fornecida em U.S. ARMY (2001): Equação 12 48 Onde, t é a duração do vento. Xd é a pista considerando não haver limitações espaciais para a pista, sendo esta limitada apenas pela duração do vento. Uma terceira situação, que pode ser tratada por métodos simplificados é a de mar completamente desenvolvido. As fórmulas (12) e (13), apresentadas a seguir, podem ser utilizadas para obter a altura significativa e o período de pico do espectro para esta situação: Equação 13 Equação 14 Para águas rasas U.S. ARMY (2001) sugere que as equações (9) e (10) podem ser utilizadas, com a limitação que o período de pico não deve exceder um valor definido pela fórmula (14), apresentada a seguir: Equação 15 Onde, h é a profundidade local. Este limite de período de pico será considerado para o cálculo das tensões no fundo. Uma vez que apenas as ondas de águas rasas produzem tensões no fundo. Considerando-se as fórmulas citadas anteriormente, a seguir é apresentado o algoritmo que é repetido para cada ponto de cálculo. 49 50 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 VENTO Através dos dados obtidos a partir da estação metereológica temos que o vento predominante nos dias da coleta (24/02/2010 a 13/03/2010) foi o de nordeste (Figura 28), o que representa exatamente os padrões esperados para essa época do ano. Geralmente, os períodos que vão de janeiro a junho nesta região são denominados de períodos de enchente, onde os ventos predominantes são de nordeste com velocidades entre 5.2 e 7.7m/s (DIÉGUES, 1972). Neste caso os ventos medidos entre 15 e 20 graus possuíram as maiores ocorrências, cerca de 30%. Figura 28: Distribuição da freqüência de ocorrência (%) dos ventos em função ao rumo. Analisando os dados de vento de maneira pontual (Figura 29) temos que os instantes que representaram os maiores valores de velocidade de vento foram na parte da tarde, a partir das 16h00min. 51 Observa-se ventos de até 5,5 m/s e nos últimos dias de coleta dos dados foi possível notar ventos com velocidades de até 7.5m/s no começo da noite, os ventos com velocidades entre 1 e 3 m/s são predominantes, a velocidade média do vento atuante do terminal portuário de Vila do Conde foi de 2,8m/s, nota-se também que a direção predominante associada as maiores velocidades foi de nordeste. Figura 29: Analise de vento pontual. Dados de vento em dias julianos obtidos em campo através de uma estação meteorológica instalada no local Segundo a empresa PLANAVE, que realizou em Março de 2010 um relatório para Companhia Docas do Pará, que visou à atualização do plano de desenvolvimento e zoneamento do porto da Vila do Conde, a velocidade média dos ventos está situada entre 2,0 m/s e 3,8 m/s, ocorrendo com maior intensidade nos meses de Fevereiro, Outubro, Novembro e Dezembro. Podendo afirmar ainda que, o regime de ventos observado na região é o N/NE. No entanto, estes ventos ocorrem de forma esporádica, não se constituindo, portanto, um agente prejudicial à movimentação de navios e cargas no Porto. Na tabela a seguir são apresentadas as médias das velocidades e a direção predominante para cada mês do ano durante os períodos de 1987 a 1996. Observa-se através da Tabela 2 uma consistência em relação às médias anuais para os meses da coleta dos dados. Os dados medidos em fevereiro e março 52 de 2010 foram de 3,0m/s e 2,8m/s respectivamente tendo total coerência com as médias apresentadas de 1987 a 1996. Tabela 2: Médias da velocidade do vento apresentadas para os anos de 1987 a 1996 para BelémPA. Fonte: INMET Mês Direção Velocidade (m/s) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro N N/NE NE E/NE E/NE E/SE SE/E SE/E E E/NE N/NE N/NE 3,2 3,4 2,8 2,6 2,2 2,0 2,1 2,9 2,4 3,2 3,8 3,5 Em estuários, lagoas e lagos a direção que o vento atua é muito importante, pois define o tamanho da pista (fetch) para a geração de ondas. Uma pequena variação no ângulo do vento pode originar diferenças significativas no comprimento da pista. Nestas zonas não existe uma direção predominante para o Fetch, (BRITO 2005) Já para zonas em que o Fetch não é restringido (zonas de mar aberto, por exemplo, existe tamanho de pista dominante e pequenas mudanças na direção do vento não alteram significativamente o comprimento do mesmo ou a direção da onda gerada. 5.2 BATIMETRIA Em relação à batimetria dessa área nota-se tamanha imprecisão nos dados, com alguns pontos inconsistentes, visto que a ultima atualização, realizada pela Marinha do Brasil, aconteceu em 2002, (Figura 31). A implementação do Porto de Vila do Conde foi feita em um canal natural do rio Pará, onde a profundidade média desse estuário é de 12,1 metros, esse trecho é denominado de baia de Marajó, onde se constata a existência de uma singularidade 53 geológica, caracterizada por uma “ponta” em um fragmento relativamente retilínio e monótono das margens do rio, que propicia a ocorrência das águas relativamente profundas próximas ás margens do rio. Um dos grandes problemas nessa área em relação à batimetria se dá devido às freqüentes variações de profundidade e mudanças de posição dos bancos, assim como as alterações das suas margens por erosão. Ocorrem casos de bancos que há poucos anos estavam sujeitos a cobertura e descobrimento nas marés, que foram transformados em ilhas; altos fundos, que logo quando afloram, ficam cobertos por vegetação, formando novas ilhas em curto espaço de tempo. Pode-se observar que na desembocadura a profundidade é menor, o que dificulta a entrada dos navios, mais precisamente na área do porto de Vila do Conde a profundidade média é entorno de 12 metros e a frente do porto tem profundidades chegando a mais de 30 metros, (Figura 30). Figura 30: Esquema da entrada dos navios ao porto de Belém e Vila do Conde. A figura 31 representa a batimetria digitalizada a partir das cartas náuticas da Diretoria de Hidrografia e Navegação e que serviram de entrada para o modelo. 54 Figura 31: Batimetria da área de estudo. 5.3 ALTURA DE ONDA E PERÍODO DE PICO MEDIDOS São apresentados a seguir os dados medidos de altura máxima - Hmáx, referente à maior altura de onda individual em um registro, e Tp referente ao período correspondente à freqüência com maior densidade espectral também no registro. (Figura 32 32 e Figura 33). É importante ressaltar que os registros estão divididos por hora, portanto a cada hora se tem um valor Hmáx e Tp, sendo que a primeira hora começa no dia 26/02/2010 e termina no dia 12/03/2010. 55 Figura 32: Evolução das alturas máximas de ondas registradas em campo. Figura 33: Evolução do período de pico registro em campo. Nota-se que os valores de Tp e Hmáx medidos variam de 2,5s a 5,30s e 0,1m a 1.5m respectivamente. A maior altura medida (Hmáx) foi de 1,5m no décimo segundo dia, com vento de intensidade igual a 6,2 m/s. Como já imaginado os maiores valores de altura de onda estão relacionados aos ventos de maiores intensidade (Figura 34). 56 Figura 34: Evolução da intensidade de vento medida em campo. Para melhor visualização da relação intensidade de vento e onda foram multiplicados os valores de altura significativa (Hmo) de onda medida em campo por um fator de multiplicação 10, somente para visualização, uma vez que, como os tamanhos de ondas são bem menores que os de intensidade de vento.Portanto fica melhor observar o efeito proporcional vento-onda com escala maior para ondas (Figura 35 e Figura 36). Figura 35: Evolução da altura significativa (Hmo). 57 Figura 36: Comparação entre a evolução da altura significativa (hmo) multiplicada por um fator de multiplicação igual a 10 e intensidade de vento. As alturas significativas das ondas medidas variam entre 0,08 e 1,15 metros, com média de 0,34 metros, moda de 0,21 metros e cerca de 30% delas ocorrendo entre 0,2 e 0,3 metros (Figura 37). Os períodos de pico se distribuem entre 2,42 e 5,32 segundos, com moda de 3,1 segundos e média de 3,67 segundos. Em 69% dos casos, o período de pico variou de 3 a 4 segundos (Figura 38). Figura 37: Freqüência de ocorrência de altura significativa (Hmo). 58 Figura 38: Frequência de ocorrência de período de pico (Tp). A Figura 39 representa a evolução espectral ao longo do tempo, demonstrando assim as características do campo de ondas no local da coleta. De acordo com a análise espectral observam-se menores freqüências (0,2 – 0,3 Hz) relacionadas aos maiores valores de energia espectral (>0,03 m2/Hz). Nota-se também que nos últimos dias de aquisição de dados a energia foi ainda maior (>0,06 m2/Hz). Figura 39: Evolução espectral ao longo do tempo. 59 A Figura 40 evidencia a relação de energia de onda com os dados de vento. Para essa comparação foi feita uma média da intensidade do vento por hora, nota-se que quando os ventos sopram com maior intensidade a energia das ondas aumentam, conseqüentemente nestes instantes ocorrem ondas de maior altura. Nos últimos dias de coletas observaram-se ventos mais fortes, e ondas chegando a 1.5 metros de altura e período variando de 3,5 a 5,5 segundos. Figura 40: Representação da evolução espectral ao longo do tempo comparado com as médias das intensidades de vento a cada hora. 5.4 ALTURA DE ONDA E PERÍODO DE PICO MODELADOS Os dados modelados são apresentados a seguir. Tais foram modelados com duração de vento de 4 horas e velocidade e direção variáveis. Os dados para a modelagem de geração de ondas podem ser fornecidos de duas maneiras: permanentes ou variáveis, para o fornecimento de ventos variáveis dependerá da disponibilidade de medições, que em geral são efetuadas pontualmente. Neste caso, como já citado anteriormente, foram feitas medições de vento através da estação meteorológica. Os ventos medidos durante a campanha foram predominantemente de Norte-Nordeste, com velocidade média de 2,8 m/s. Vale ressaltar que para a época da coleta são ventos típicos, enfim, para ventos de NorteNordeste a pista local varia de 5,07 km a 18,79 km, sendo tamanho médio da pista de 11,9 Km. Os intervalos de saída dos dados foram de hora em hora. (Figura 41) È notória a significância em relação ao tamanho deste estuário se comparado, por exemplo, com o estuário do rio Itajaí-açu, situado em Itajaí, Santa Catarina, onde segundo SCHETTINI (2001) a ação direta de ondas de gravidade no local não 60 desempenha um papel importante devido à retificação da barra do estuario e seu aspecto sinuoso, não havendo assim pista para a formação de ondas de altura suficiente para desempenhar um papel importante na dinâmica sedimentar na bacia estuarina. Já o estuário do rio Pará chegando a ter 18,79 km de pista neste caso, dependendo da direção do vento, as ondas ali geradas, além da maré, é de total relevância para a dinâmica local. Figura 41: Evolução do tamanho da pista. Facilmente se observa na Figura 42 uma diferença significativa nos valores de altura de onda modelados e medidos, o modelo consegue obter alturas até 0,37m enquanto que em campo obtivemos altura significativa de até 1,2m, essa discrepância pode ocorrer principalmente porque o modelo de geração de onda calcula o algoritmo para pista limitada, devido a esse fator o modelo possui uma limitação na hora de gerar altura de onda, pois, o calculo para altura de onda depende e é diretamente proporcional ao tamanho da pista, como foi apresentado na equação 10 para mar em desenvolvimento. Figura 42: Evolução da altura significativa (Hmo) para dados medidos e modelados 61 A tabela a seguir representa a comparação de dados obtidos pelo modelo SisBaHiA com os dados obtidos pelo levantamento em campo. Tabela 3: Comparação entre os dados Hmo medidos em campo e os dados modelados. Data Velocidade (m/s) Direção (graus) Hmo (m) (medido) Hmo (m) (modelado) 26/02/2010 2,32 18,16 0,28 0,12 04/03/2010 2,61 20,15 0,24 0,13 09/03/2010 28 21,51 0,34 0,14 Com esses resultados verifica-se que a altura de onda modelada é quase a metade das ondas medidas em campo. Outro fato interessante é notado na Figura 43, onde se observa que o estuário do rio Pará rapidamente se torna um ambiente chamado de mar desenvolvido e esse estágio de mar é atingido quando toda energia do vento e transferida para a superfície da água e dissipada pela arrebentação das ondas. Portanto acreditasse que o modelo de mar desenvolvido seria o mais indicado para este local. Outro fator que pode ser levado em conta é o fato que a batimetria deste local não é altamente confiável, perto do ponto especifico de coleta temos profundidades variando de 2 m até 30m de profundidade, aumentando a profundidade, aumenta a velocidade da onda e conseqüentemente diminui seu tamanho. De acordo com FISCHER (2005) um dos fatores mais importantes para a previsão de ondas é a profundidade que acaba limitando o processo de crescimento de onda por algumas razões. Primeiramente,ela faz diminuir a declividade limite da onda e, portanto, a altura para determinado período.Ela também influência na dissipação de energia da onda, pois em pequenas profundidades, além dos fenômenos de rebentação parcial, turbulência e atrito interno, somam-se os efeitos do atrito e da percolação no fundo. Segundo CANDELLA (1997), um dos principais problemas nos modelos de segunda geração, modelo no qual o SisBaHiA se enquadra, surge na interação de vagas e marulhos, as vagas são ondas de cristas curtas, devido à propagação da onda em vários rumos, e são compostas por ondas mais esbeltas com período e comprimento de onda mais curtos, dessa forma a superfície da água é muito mais 62 perturbada pela ação do vento, e os marulhos são as ondas observadas quando o vento cessa ou as ondas avançam para uma região sem vento, a distancia entre as cristas são maiores, a fonte de energia torna-se pequena com o enfraquecimento do vento e as ondas curtas desaparecem primeiro, deixando somente as maiores. Figura 43: Cenário obtido na modelagem de geração de ondas, os valores apresentados são de altura significativa (Hmo). Sendo assim, quando há diminuição na intensidade do vento ou alteração brusca de sua direção o modelo de segunda geração não consegue expressar essas mudanças, que no caso seria a transformação de vagas em marulhos ou no caso oposto, quando o marulho atinge uma região com intensidade de vento suficientemente alta tornando-se vagas abruptamente. Os modelos de segunda geração residem na dificuldade de representação de mares complexos gerados por rápidas alterações do vento (WAMDI, 1988); essa poderia também ser uma razão aceitável para explicar a incoerência dos dados modelados com os dados medidos. Outro fator que pode ser levado em consideração segundo PINHO (2003) é a relação entre vento medido e o vento efetivo calculado pelo modelo, um erro de calculo pode comprometer toda a modelagem e como conseqüência a geração de 63 dados não condizentes com a realidade. Analisando a correlação entre o vento efetivo e o vento medido, temos que o vento calculado pelo modelo possui total coerência com o medido, obtendo o coeficiente de correlação (r²) de 0,99. Dessa maneira, podese afirmar que o fato das ondas modeladas não possuírem alturas compatíveis com as alturas medidas, não há relação com a intensidade de vento efetivo calculado. (Figura 44). Figura 44: Correlação entre os dados de vento medidos em campo e calculados pelo o modelo. Os estudos de Nordstron et al.(1996) feitos em dois estuários, Great South Bay em Nova Iorque e Delaware Bay em New Jersey, nos Estados Unidos, levaram às conclusões de que as alturas de ondas geradas por ventos locais dependem principalmente das condições do vento (velocidade, direção e duração) e das dimensões da bacia (largura, comprimento e profundidade). Great South Bay é uma lagoa protegida por uma barreira costeira, tendo uma profundidade menor do que 5 m e a distância da pista de vento é menor do que 12 km. Já Delaware Bay é um estuário em forma de funil com profundidade em torno de 12m e a distância da pista para geração de ondas é de aproximadamente 48 Km. Em seus estudos,verificou-se que ventos com baixa intensidade (< 6,0 m/s) geram ondas com altura significativa menor que 0,15 m em ambos os estuários. O incremento da velocidade do vento não traz efeitos significativos nas alturas de onda, em Great South Bay devido à curta distância do fetch e pela pequena profundidade. Já em Delaware Bay um aumento da intensidade do vento traz um efeito bastante significativo na altura de onda, passando a 0,52 m, com velocidade de vento de 12 m/s. 64 Figura 45: Relação entre altura de onda e velocidade do vento nos estuarios de Great South Bay e Delaware Bay. Assim como mostra os estudos de Nordstron et al.(1996),é preciso se ter uma pista grande, com intensidade de vento alta ( > 6m/s) para formação de ondas com alturas maiores, levando em consideração esse estudo, acredita-se que as ondas medidas em campo com alturas entre 0,6 e 1,5 poderiam ser formadas através do empilhamento da água. Porém isso acontece quando as condições climáticas mudam, normalmente durante as tempestades, ventos fortes acumulam água contra a costa e criam o empilhamento das ondas, gerando certa elevação do nível do mar. Áreas costeiras planas são particularmente suscetíveis a tais inundações, especialmente se esta coincide com uma maré alta de sizígia, que no caso coincidiu, quando o aumento do nível do mar se dará entre 2 a 10 metros acima do normal. Observando a Figura 46 e 47 temos que quando há mudança do vento para os ângulos de 15 a 20 graus é proporcionado um aumento na pista e conseqüentemente na altura de onda, porém a mudança de direção não é considerada brusca e nem há um aumento da velocidade de vento considerável para causar o empilhamento da água. 65 Figura 46: Evolução da direção de vento durante os dias de coleta. Figura 47: Evolução da Pista (Km), Altura significativa (Hmo) possuindo um fator de multiplicação igual a 20 e intensidade do vento (m/s) tendo fator de multiplicação igual a 10. Os fatores de multiplicação aplicados para Hmo e Intensidade de vento tem proposito apenas visual, proporcionando a melhor visualização dos parâmetros analisados Outra teoria sobre as maiores alturas de ondas medidas em campo seria que ou elas são formadas dentro do estuário, desconsiderando assim o tamanho da pista para a geração da onda e considerando este estuário ao invés de mar em desenvolvimento um mar desenvolvido, ou essas ondas se propagam estuário adentro chegando ao local de medição com altura máxima de até 1,5m. No entanto, segundo a PLANAVE (2010) o porto de Vila do Conde está protegido das ondas geradas em alto mar, devido à sua localização, sofrendo apenas 66 com as ondas formadas na superfície do rio, geradas por ventos na região. A altura máxima provável das ondas é de 0,84 m de amplitude com período de 3,5 s. Assim sendo, alguns testes foram realizados para analisar a coerência dos dados modelados, esses testes consistia em criar em ambiente excel planilhas onde eram comparadas as formulações do SisBaHiA, juntamente com as proposta pelo U.S ARMY CORPS OF ENGINEERS(1987) no manual de proteção costeira (anexo 1 ) e os dados medidos, foram calculados dados para pista limitada e mar desenvolvido. ale ressaltar que essa tabela foi criada somente para servir como uma forma de validar a formulação do SisBaHiA, pois foi encontrado algumas diferenças na formulação do SisBaHiA em relação a formulação apresentada pelo U.S.ARMY (1987). Os resultados para pista limitada são apresentados na Figura 48, observa-se que há uma discrepância entre os dados modelados e calculados (formulação U.S.ARMY (1987)) em relação aos dados medidos, porém, como o SisBaHiA é um modelo que determina se a geração de onda é limitada pela pista ou pela duração do vento seus dados são bem coerentes com a formulação proposta pelo U.S.ARMY (1987), comprovando que o modelo calcula de uma maneira correta os dados para pista limitada, apresentando uma correlação linear alta com os dados calculados (formulação U.S.ARMY) e muito baixa com os dados medidos. Figura 48: Comparação dos resultados de altura de onda (Hmo) medidos em campo (Hmo medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S.Army (Hmo pista limitada) e SisBaHia (Hmo SisBaHiA) para mar em desenvolvido. 67 Figura 49: Correlação entre os valores de Hmo modelado (SisBaHia ) e Hmo calculado (U.S.ARMY pista limitada). Figura 50: Correlação entre os valores de Hmo medidos em campo e Hmo calculado (U.S.ARMY pista limitada). Foi realizado também um teste com os dados medidos e o tamanho de pista calculada pelo SisBaHiA proporcional a cada direção de vento, com o objetivo de saber se o tamanho da pista que o modelo calculava seria capaz de gerar ondas com as alturas medidas em campo. E o resultado dessa comparação foi que o modelo não conseguiria gerar ondas de até 1m ou mais como visto em campo com os tamanhos de pista calculados pelo SisBaHiA. A correlação desses dados foi muito baixa e é apresentada na Figura 51. 68 Figura 51: Correlação entre o tamanho da pista gerada pelo SisBaHiA e altura de onda (Hmo) medida em campo. Outro teste foi realizado, porém desta vez os dados calculados foram baseados nas fórmulas do U.S. Army e também nas fórmulas disponibilizadas no manual do SiSBaHiA para mar desenvolvido.O objetivo desta vez era tentar visualizar o efeito da formulação de mar desenvolvido em relação aos dados medidos, o resultado esperado seria então alturas de ondas parecidas com as medidas em campo. Existem duas formulações, uma para modelo em desenvolvimento, que seriam aqueles limitados pela a pista ou duração de vento, portanto estamos tratando de mares que não poderiam atingir o desenvolvimento total devido a essas limitações, e a outra para mar desenvolvido. Como o primeiro teste foi feito para mar em desenvolvimento com limitação de pista e obtivemos um resultado positivo em relação à formulação utilizada pelo o SisBaHia e U.S.Army, descartando assim a possibilidade de erro na formulação, esse teste seria então para tentar observar uma relação coerente entre os dados medidos e os dados calculados para mar desenvolvido. Dessa forma foi criada outra tabela em ambiente excel e calculados os dados para mar desenvolvido. Os dados foram calculados de duas maneiras, a primeira foi pela formulação disponibilizada pelo U.S.ARMY e a outra pela formulação apresentada pelo manual do SiSBaHiA. Pela Figura 53 e 54 observa-se que rapidamente tanto as ondas quanto os períodos atingem o estágio de mar desenvolvido, neste caso, o ideal como resultado para este teste seria obter altura de onda igual à medida em campo, comprovando assim uma limitação do modelo Contudo, nota-se que os dados medidos estão defasados em relação aos dados calculados pelo U.S.ARMY e modelados pelo o SiSBaHiA. Em relação aos dados modelados e calculados (formulação disponibilizada pelo SiSBaHiA e 69 U.S.ARMY) a coerência existente entre eles é alta o que nos prova que o modelo só não é eficaz devido sua limitação em relação a pista. Figura 52: Comparação dos resultados de alturas de ondas medidas em campo (Hmo medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S. Army e SisBaHia para mar desenvolvido. Figura 53: Correlação entre os dados calculados para altura de onda (Hmo) SisbaHia e U.S.ARMY. O período de pico (Tp) também foi analisado. Contudo, houve certa discrepância entre os dados modelados. Foram obtidos períodos altos (8,3 s), incompatíveis com o tamanho de pista ali existente e não houve registros de eventos que possam ter caracterizado períodos longos (Figura 54). A tabela a seguir, representa a comparação de dados obtidos pelo modelo SisBaHia, com os dados obtidos pelo levantamento em campo Tabela 4: Comparação entre os dados de Tp medidos em campo e modelados. Data Velocidade (m/s) Direção (graus) Tp(s) (medido) Tp (s) (modelado) 26/02/2010 2,32 18,16 3,95 5,69 04/03/2010 2,61 20,15 3,81 6,10 09/03/2010 2,8 21,51 3,91 6,37 70 De acordo com VIOLANTE DE CARVALHO (1998), períodos entre 13-20 s correspondem a ondulações geradas em latitude mais altas, que caracterizam ondulações de swell. Estes períodos existem enquanto a pista de geração se mantém elevada. O mesmo pode ser dito para a faixa de períodos entre 9 – 12 s, porém com pistas menores.Os períodos intermediários de 5 -9 s pode ser gerados com um mar local com vento forte. Finalmente, os menores períodos da faixa entre 3 -4 s estão sempre associados a ventos locais que caracterizam ondulações de sea. Figura 54: Cenário obtido na modelagem de geração de ondas, os valores apresentados são de altura significativa (Hmo). Segundo CANDELLA (1997) as observações de longos períodos de ondas relacionadas com ondas de alturas bastante pequenas podem estar relacionadas com a subestimativa da intensidade do vento, o que não é o nosso caso, e pode ser agravado pela utilização da interpolação dos dados espacial e temporalmente. A formulação apresentada pelo SisBaHia na referência técnica difere da formulação apresentada pelo U.S.ARMY para pista limitada, através dos cálculos realizados percebeu-se a incoerência dos resultados, deste modo a discrepância dos 71 dados apresentados pela modelagem podem estar relacionados com um possível erro na formulação. Todavia, a formulação apresentada pelo SisBaHiA para mar desenvolvido oferece resultados condizentes com a realidade para altura de ondas, porém talvez por causa da atuação do vento ocorra a defasagem observada, em relação ao período não se sabe ao certo o que pode ter influenciado no fato dos dados modelados, calculados e o medidos não possuírem coerência (Figura 55). O período de pico calculado para pista limitada com a formulação do U.S.ARMY (1987) possui um padrão similar ao período de pico modelado, porém, ambos diferem do período de pico modelado. Nota-se novamente uma correlação alta (r²=0,9) entre os dados modelados e calculados, e baixa para os dados medidos (Figura 55 e 56). Figura 55: Comparação dos resultados de período de pico (Tp) medidos em campo (Tp medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S.Army ( Tp pista limitada) e SisBaHia (Tp SisBaHiA) para mar em desenvolvido. Figura 56: Correlação entre os dados calculados para período de pico através da formulação do U.S.ARMY (Tp pista limitada) e modelados pelo SisbaHia ( Tp SisBaHiA). 72 Figura 57: Correlação entre os dados calculados para período de pico através da formulação do U.S.ARMY (Tp pista limitada) e Tp medido em campo para mar em desenvolvimento. Os resultados de período de pico (TP) para a formulação de mar desenvolvido são apresentados na Figura 58. Mais uma vez observa-se uma relação positiva entre os dados modelados e os dados calculados através das fórmulas propostas pelo U.S.ARMY (1987) e isso acontece pelo fato que esses dados seguem um padrão. Contudo nota-se que os dados modelados possuem valores para Tp bem mais elevado do que os dados medidos e calculados (Figura 59 e 60). Figura 58: Comparação dos resultados de período de pico medidos em campo (Tp medido) com os dados calculados pela formulação apresentada pelo U.S.Army e SisBaHia para mar desenvolvido. 73 Figura 59: Correlação entre os dados calculados para período de pico (Tp) SisbaHia (Tp SisBaHiA) e U.S.ARMY(Tp mar desenvolvido). Figura 60: Correlação entre os dados calculados para período de pico através da formulação do U.S.ARMY (Tp mar desenvolvido) e os dados medidos. 74 6 CONCLUSÃO O vento predominante nos dias de coleta foi o esperado para a época do ano N-NE, sendo que as maiores ocorrências foram de ventos com intensidades de 1 a 3m/s, abaixo dos valores esperados para os meses de Fevereiro e Março, porém condizentes com a média apresentada pelo INMET para os anos de 1987 a 1996 que foi de 2,8m/s. Os dados de altura de ondas e períodos de picos coletados variaram entre 0,08 e 1,15 metros e 2,42 e 5,32 segundos respectivamente, sendo que 30% das alturas de ondas ocorreram entre 0,2 e 0,3 metros e 69% dos períodos de pico variaram entre 3 e 4 segundos. Em relação à evolução espectral ao longo do tempo para demonstrar as características do campo de ondas no local de coleta obtivemos maiores valores de energia espectral relacionado aos maiores períodos e por conseqüência a menores freqüências, foi notado que as maiores intensidade de vento estão relacionadas as maiores energia de ondas, logo,com as maiores alturas de onda também. Para a modelagem de geração de ondas alguns fatores como tamanho da pista, duração do vento e intensidade do mesmo é de total importância. No caso do terminal portuário de Vila do Conde, a modelagem de geração de ondas pelo SisBaHiA não foi eficiente. Tendo como principal problema o fato do modelo ser limitado pela pista, o que afetou diretamente no crescimento das ondas modeladas, a maior pista calculada pelo modelo foi de 18,79km com vento atuante de 6,28m/s gerando ondas de 0,41m, porém o valor medido foi praticamente o dobro 0,83m na mesma hora. Dessa forma constatou-se que a formulação utilizada pelo SisBaHiA para mar em desenvolvimento mantém o mesmo padrão dos dados medidos, as ondas possuem um mesmo instante de pico em relação a altura e período de pico, porém com valores diferentes, praticamente a metade do valor medido em relação a onda e quase o dobro do valor medido para período de pico. Modelos para mar desenvolvido seriam de melhor aplicabilidade, porém, com a formulação utilizada neste trabalho foi observada uma defasagem de 10h entre os dados modelados e medidos. Em relação ao vento efetivo não foi encontrado nenhum 75 problema em relação ao seu cálculo, vale ressaltar que um erro em seu calculo pode comprometer toda a modelagem. 76 7 REFERÊNCIAS: AB’SÁBER, A. N. Paisagens de exceção: O litoral e o pantanal matogrossence: Patrimônios básicos. São Paulo: Ateliê editorial. 2006. 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