DINÂMICA DEPOSICIONAL DAS FEIÇÕES COSTEIRAS
Agenor Cunha da Silva1;
João Wagner Alencar Castro2
Fábio Ferreira Dias3; Paulo Olisieri4
1
Universidade Santa Úrsula/ Marinha do Brasil
Instituto de Ciâncias Biológicas e Ambientais - ICBA
[email protected]
24
Museu nacional do Rio de Janeiro - UFRJ
Laboratório de Geologia Marinha e Ambiental
[email protected] / [email protected]
3
Universidade Federal Fluminense - UFF
Departamento de Análise Geoambiental
[email protected]
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo estudar aspectos da dinâmica deposicional que podem afetar trabalhos
cartográficos devido à evolução morfológica das feições costeiras e processos deposicionais relativos à
estabilidade da linha de costa. Um ambiente costeiro urbano de atrativo paisagístico em âmbito internacional é
usado como área de estudo enfocando o arco praial do segmento Leblon – Arpoador na cidade do Rio de Janeiro.
Inclui as praias de Ipanema e o Canal do Jardim de Alah. Dados de ventos, ondas e correntes predominantes
nesta área do Atlântico Sul são os usados juntamente com informações de imagens de satélites e dados de
sedimentos para determinar a tendência dos processos deposicionais do segmento praial estudado. A
determinação dos pontos críticos de assoreamento e erosão contribui para atualizar informações cartográficas
relativas ao posicionamento da linha de costa. Definir tendências de alteração da linha de costa, em função da
dinâmica deposicional, significa subsidiar futuros projetos que envolvam intervenções para a expansão da única
via de circulação urbana; a Avenida Vieira Souto possa ser realizada sem prejuízo do patrimônio paisagístico
que representa para a cidade do Rio de Janeiro.
Palavras chaves: Sedimentação, Dinâmica Deposicional, Praia de Ipanema, Feições Costeiras.
ABSTRACT
The present work aims to study aspects of the depositional dynamics that may affect the cartographic maps
accuracy due to morphological evolution processes in coastal sedimentation to the good shoreline mapping
accuracy to the cartographic work. An urban coastal environment attractive landscaped internationally is used as
an area of study focusing on the beach arc segment Leblon - Arpoador in the city of Rio de Janeiro. This area
includes Ipanema beach and Jardim de Allah channel. Winds, waves and currents prevalent in this area of the
South Atlantic are data used along with information from satellite images and sediment data to determine the
trend of depositional processes studied on the beach segment. The determination of the critical points of siltation
and erosion contributes to update map information regarding the shore line position accuracy. The shoreline
change trends, will be pointed depending on the depositional sediment dynamics, meaning to support future
projects involving interventions to expand the only way to urban movement; Avenida Vieira Souto. In this way
the results of this work can be used to support on beach intervention projects without harming the landscape
heritage that represents to a city like Rio de Janeiro.
Key words: Sedimentation, Depositional Dynamics, Ipanema beach, Coastal features
1. INTRODUÇÃO
Mapeamentos que incluem as linhas de costa têm exigido estudos cada vez mais detalhados para
representar com exatidão os limites dos oceanos em nossos litorais. Cartógrafos e pesquisadores voltados para a
zona costeira geralmente incluem problemas de sedimentação que podem alterar a linha de costa e afetar a vida
das populações exigindo atenção da mídia e ação de autoridades ligadas ao poder público. Estudos sobre
processos erosivos em praias da Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro mostraram que a elevação do nível dos
oceanos poderá fazer com que muitas praias desapareçam e as faixas de areia que protegem a orla poderão ser
engolidas pelo mar (Rosman, 2012). Neste contexto, nos últimos anos estudos vinculados à área de geologia
costeira e marinha passaram a dar maior atenção a este problema; suas causas e conseqüências (Castro 2012;
Silva 2009; Silva & Castro, 2007; Dias et al., 2009). A ação das ondulações de tempestade (swell) e a ocupação
urbana inadequada da zona de pós-praia (backshore) podem também afetar a face da praia (shoreface). A
contenção do avanço do mar nas praias do Rio de Janeiro deve ocorrer pelo aumento da faixa de areia (Rosman,
2010). Estudos recentes, conjugando dados topográficos e batimétricos procuram definir a estabilidade das
praias e da linha de costa (Ferreira et al., 2014). A partir da análise dos sedimentos e de imagens históricas de
satélites este estudo busca determinar áreas críticas de deposição ou de retirada de areia, que podem alterar a
posição da linha de costa na área de estudo. (Fig. 1).
Fig.1 – Área de estudo
2. MATERIAL E MÉTODOS
A análise granulométrica dos sedimentos de praia e técnicas de interpretação de imagens históricas de
satélites se inclui entre os procedimentos adotados no desenvolvimento deste trabalho. Técnicas utilizando séries
históricas de fotografias aéreas e mapas antigos têm sido adotadas para verificar alterações na linha de costa
(Byrnes et al., 2003). Trabalhos voltados para determinar processos erosivos e cálculo da taxa de retrogradação
da linha de costa usando imagens aéreas e cartas náuticas têm sido desenvolvidas por diversos estudiosos
(Crowell et al., 1993, Crowell et al., 1991, Douglas & Crowell 2000, Honeycutt et al., 2001, Shalowitz, 1964,
Boak & Turner 2005). A análise das amostras dos perfis ao longo do arco praial Leblon – Ipanema - Arpoador,
na Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro foi feita pelo método de peneiramento à seco (Suguio, 1973). Tabelas
com os parâmetros granulométricos e com valores das medições da largura das praias e da posição da linha de
costa foram feitas a partir dessas imagens. Os resultados da granulometria são mostrados através de cartas
temáticas elaboradas por um programa de mapeamento (Surfer @), enquanto que as imagens de satélite foram
2
compiladas desde o ano de 2000 (Google Earth @). A dinâmica deposicional das feições costeiras é aqui
avaliada a partir dos resultados das análises granulométricas e da comparação de imagens históricas de satélites e
Cartas Náuticas (DHN). Os trabalhos de campo, laboratório e gabinete incluem procedimentos já usados com
êxito em estudos de sedimentação em outras áreas costeiras (Silva, 1985).
2.1 Trabalhos de campo
Os trabalhos de campo envolveram a coleta de amostras de sedimentos em seis (6) perfis
perpendiculares à faixa arenosa do arco praial do segmento costeiro Leblon – Arpoador.
• Procedimentos de Amostragem
Em cada perfil foram obtidas três (3) séries de amostras de sedimentos superficiais totalizando dezoito (18)
amostras distribuídas da seguinte forma:
• a primeira série de amostras em cada perfil corresponde aos locais mais próximos à calçada e ao trafico
de veículos;
• a segunda série corresponde aos pontos localizados a meio caminho da faixa arenosa entre a calçada e o
mar; e,
• a terceira série de amostras são sedimentos mais úmidos, ou molhados, correspondentes à zona que
efetivamente sofre a ação direta da dinâmica das ondas e do transporte costeiro.
A localização dos pontos de coleta foi feita utilizando o sistema de posicionamento com receptores GPS
(Global Position System/E-TREX GARMIN) no datum WGS-84, que forneceu em tempo real as coordenadas de
latitude, longitude e limites de altitude associados ao nível de redução (NR) da área, com variação espacial entre
1 e 10m, garantindo precisão nas medições em cada ponto de coleta.
• Coleta de Amostras Geológicas
Em cada ponto ao longo dos perfis foi coletado cerca de 250g de material em sacos plásticos com etiquetas
georeferenciadas pelo GPS.
• Granulometria por Peneiramento
O procedimento adotado foi o do peneiramento a seco. Foi utilizada uma série de peneiras com limite de
abertura nas frações de areia grossa e fina a muito fina. A definição das classes granulométricas para diferentes
os diferentes tipos de areias foi feita na classificação de Wentworth (1922), seguindo-se procedimentos
recomendados (Suguio, et al.,1995).
•
Preparação da amostra - inspeção visual onde foram conferidos fatores relativos à identificação,
posicionamento e quantidade mínima (100g) para análise;
•
Lavagem - em água destilada e em temperatura ambiente, onde partículas estranhas (folhas, madeira,
pregos, etc.) são separadas para descarte;
•
Secagem – para eliminar a umidade e secar totalmente as amostras são colocadas em estufa onde
permanecem a 100 ºC por cerca de duas horas;
•
Desagregação das partículas – concreções que dificultam o peneiramento devem ser desagregadas
manualmente antes do peneiramento;
•
Quarteamento – a obtenção da amostra é feita por separação por um quarteador de câmaras do tipo
Jones (Miller, 1988);
•
Peneiramento – após o quarteamento, a amostra é novamente pesada e colocada em um jogo de
peneiras, em vibrador por 10 minutos; e
•
Pesagem das peneiras - o material retido em cada peneira é pesado em balanças com três casas
decimais. Os resultados anotados em tabelas com cálculos dos percentuais para elaboração das curvas
de distribuição para cada amostra.
2.2 Trabalhos de Laboratório
As análises dos sedimentos, elaboração de tabelas e curvas granulométricas foram feitas no Laboratório
de Geologia e Sedimentologia Costeira da USU, conforme procedimentos recomendados por Suguio (1973).
Foram também realizadas análises estatísticas a fim de se determinar os parâmetros granulométricos dos
sedimentos (Folk & Ward, 1957).
2.3 Trabalhos de Gabinete
Neste estudo, a medida granulométrica adotada é dada em unidades Fi e em vez de milímetros, como
geralmente adotada pela ABNT 6502/95 para a nomenclatura das partículas. A classificação dos sedimentos foi
feita pela metodologia proposta por Folk & Ward (1957). Neste sentido, foram feitos cálculos para a obtenção
dos valores do diâmetro médio, do desvio padrão (selecionamento), da assimetria e da curtose.
3
2.3.1 Elaboração de Perfis de Praia.
Ao longo do arco praial foram traçados seis (6) perfis perpendiculares à linha de costa. Denominados A,
B, C, D, E e F. Em cada perfil foram coletadas três (3) amostras totalizando 18 pontos de coleta de sedimentos.
Variações nas dimensões da largura da faixa de areia em cada perfil e no comprimento da faixa de espraiamento
no Canal do Jardim de Alah foram valores monitorados usando o site GOOGLE EARTH (Fig. 2).
Fig.2 – Localização dos pontos de coleta nos perfis, de A até F, perpendiculares a linha de costa
no segmento praial Leblon – Ipanema da cidade do Rio de Janeiro (RJ).
2.3.2 Diagnóstico ambiental - Ventos, Ondas e correntes
Na costa sudeste do Brasil, os ventos de nordeste, oriundos do Anticiclone Semi-Permanente do
Atlântico Sul, são dominantes e ocorrem durante todo o ano, sendo interrompidos na passagem de sistemas
frontais, quando a direção passa a SW (Torres Jr, 1995). Informações sobre o clima de ondas e o regime de
ventos obtidas junto ao serviço de previsão do Centro de Hidrografia da Marinha (CHM) indicam padrões que se
alternam na região com situações de tempo bom e mau tempo:
• Situação de Bom Tempo, caracterizado por ondas de Leste (E), se associa com o sistema de alta pressão
do Anticiclone do Atlântico Sul dominante;
• Situação de Mau Tempo, caracterizado por ondas de Sudoeste (SW) e Sul (S), se associa a passagem de
frentes frias, seguidas de ciclones extratropicais, ou de Sudeste (SE).
Características das ondas e da circulação costeira foram inferidas a partir da imagem do Google Earth
obtida à época da coleta das amostras dos sedimentos (Fig. 3).
Fig. 3 – Imagem de 16 de junho de 2013 - mostra a direção predominante das ondas
no segmento costeiro estudado provém do quadrante SE (Google Earth @).
4
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Resultados são apresentados a partir das análises granulométricas de sedimentos coletados em perfis de
praia e análise temporal de feições costeiras de imagens de satélites.
3.1 Análises Granulométricas
A tabela 1 relaciona os resultados das análises granulométricas dos sedimentos coletados em 16 de
junho de 2013 nos seis (6) perfis de coleta ao longo do arco praial estudado. Nesta tabela são apresentados o
posicionamento e parâmetros do diâmetro médio, desvio padrão, assimetria e curtose.
TABELA 1 – RELAÇÃO DOS PARÂMETROS GRANULOMÉTRICOS OBTIDOS NOS PERFIS AO
LONGO DO SEGMENTO PRAIAL ARPOADOR, IPANEMA E LEBLON.
ANÁLISE DE SEDIMENTOS
ARPOADOR – IPANEMA – LEBLON (17/06/2013)
Posicionamento
Parâmetros Granulométricos
No.
Perfil
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D1
D2
D3
E1
E2
E3
F1
F2
F3
N
E
681872
681872
681872
682088
682088
682088
682712
682719
682725
683440
683437
683434
684691
684689
684687
685358
685354
685350
7456599
7456571
7456535
7456689
7456666
7456650
7456846
7456817
7456795
7456853
7456826
7456799
7456785
7456749
7456768
7456566
7456535
7456505
Diâmetro
Médio
1.25
0.75
0.25
1.25
1.25
1.05
0.75
1.75
0.25
1.25
1.25
0.75
1.25
0.75
0.25
1.75
1.25
1.05
Desvio
Padrão
0.73
0.68
0.63
0.5
0.72
0.78
0.43
0.82
0.55
0.45
0.48
0.62
0.47
0.52
0.49
0.42
0.42
0.46
Assimetria
Curtose
0.07
0.14
-0.05
-0.16
-0.37
-0.01
-0.22
-0.41
0.23
-0.17
-0.15
-0.37
-0.12
-0.13
0.17
0.18
-0.19
-0.31
0.82
0.84
0.76
1.2
1.01
0.6
1.23
0.59
0.9
1.13
1.15
0.85
1.28
1.18
0.99
0.93
1.13
1.43
Nos gráficos da figura 4 são mostradas variações dos dados da tabela I em relação à média calculada
para cada parâmetro granulométrico. São gráficos de barra que permitem visualizar como se comportam os
parâmetros granulométricos dos sedimentos coletados nos perfis do segmento praial Leblon – Arpoador.
Variações devidas aos processos deposicionais podem ser verificadas em relação à linha de costa.
Fig.4 – Gráficos da variação dos Parâmetros Granulométricos em perfis de praia (Leblon – Arpoador).
5
Os gráficos dos parâmetros granulométricos mostram valores dos diâmetros médios, assimetria, desvio
padrão e curtose das amostras nos pontos de coleta de cada perfil.
• A partir do diâmetro evidencia os dois principais tipos de sedimentos:
o Areias grossas predominantes nas áreas mais próximas da linha d’água; e
o Areias médias predominam nos locais mais próximos da calçada.
• O gráfico da assimetria apresenta classificação entre assimetria positiva e muito negativa também reflete
diferentes tipos de distribuição desse parâmetro.
o Assimetrias positivas - amostras mais próximas da calçada com sedimentos mais finos; e
o Assimetrias negativas - amostras mais próximas da linha d’água, material mais grosseiro.
• Os valores do desvio padrão se mostram de pobremente a bem selecionados.
o Sedimentos pobremente selecionados predominam na praia do Leblon
o Sedimentos bem selecionados predominam nas praias de Ipanema e do Arpoador
• A curtose reflete variações das amostras de sedimentos de platicúrticas a leptocúrticas que se distribuem ao
longo de todo o segmento praial estudado.
o Distribuições platicúrticas predominam nas amostras mais próximas da calçada.
o Distribuições leptocúrticas predominam nas amostras mais próximas da linha d’água.
Os processos deposicionais são mostrados em relação aos dois principais parâmetros granulométricos,
expressos pelo diâmetro médio e pela assimetria. A variação espacial destes parâmetros é mostrada por modelos
de distribuição em mapas que permitem verificar como ela ocorre ao longo do segmento Arpoador - Ipanema –
Leblon (Fig. 5). A Leste e a Oeste do Canal do Jardim de Alah as diferenças granulométricas são evidentes. Elas
condizem com a ação das ondas e com a deriva costeira predominantes.
Fig 5. – Modelo Granulométrico da distribuição dos sedimentos coletados em junho de 2013 no segmento praial
ARPOADOR - IPANEMA – LEBLON
6
3.2 Imagens de Satélite
Imagens de satélite foram usadas para medições das variações no dimensionamento de feições costeiras
em uma série histórica de imagens do sistema Google Earth desde o ano 2000. Usando recursos deste sistema,
foram registrados valores anuais das medições em metros da largura da faixa arenosa da praia do Arpoador,
próximas ao perfil F. Esta medição é a distância entre o calçadão e linha d’água. Outro tipo de medida usada é o
comprimento do canal do Jardim de Alah considerando as distâncias registradas em cada ano entre o calçadão e
o limite da ação das ondas na faixa de espraiamento relativa à linha d’água.
Na tabela III são apresentados os resultados das variações computadas em relação à média da largura da
faixa de areia no Arpoador, que apresentou para o período 39.99m, enquanto que o canal do Jardim de Alah, o
comprimento médio, relativo à distância que vai do calçadão até ao limite da linha da costa na zona de
espraiamento das ondas, foi de 108.07m. As variações registradas na tabela 2 são mostradas no gráfico da figura
6. As variações são apresentadas de forma conjunta permitindo verificar como aos valores médios da largura da
faixa de areia se comportam em relação ao comprimento do canal do Jardim de Alah no segmento praial Leblon
– Arpoador, na Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro, RJ. Neste gráfico é possível verificar alterações em
relação às variações na largura da faixa de areia e no comprimento do canal do Jardim de Alah no segmento
praial Leblon – Arpoador, na Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro desde o ano 2000 (excetuando o ano de
2001).
TABELA 2 – MEDIÇÕES (M) DA LARGURA E DO COMPRIMENTO DE FEIÇÕES COSTEIRAS
RELATIVAS AO POSICIONAMENTO DA LINHA DE COSTA (NÍVEL MÉDIO DO MAR – NMM).
Dinâmica costeira
ARPOADOR
Ano
CANAL DO JARDIM DE ALÁH
Dimensão-L
Variação
Deposição(D)
Dimensão-C
Variação
Deposição(D)
Largura
(L - 38.99)
Erosão (E)
Comprimento
(C - 108.07)
Erosão (E)
2000
21.04
17.65
D
125.72
-17.95
E
2002
54.46
-3.6
E
104.47
15.47
D
2003
59.97
-10.02
E
98.05
20.98
D
2004
29.05
0.82
D
108.89
-9.94
E
2005
31.39
-4.74
E
103.33
-7.6
E
2006
48.34
0.66
D
108.73
9.35
D
2007
52.66
-5.7
E
102.37
13.67
D
2008
25.03
0.94
D
109.01
-13.96
E
2009
22.52
-1.72
E
106.35
-16.47
E
2010
33.13
-1.19
E
106.88
-5.86
E
2011
18.01
15.74
D
123.81
-20.98
E
2012
29.93
2.86
D
110.93
-9.06
E
2013
56.72
0.06
D
108.13
17.73
D
2014
63.54
-11.76
E
96.31
24.55
D
Médi
as
38.99
-----------
108.07
--------------
As variações na largura da praia no Arpoador e do comprimento do canal do Jardim de Alah são
apresentadas no gráfico da figura 6. Este gráfico mostra como os processos de sedimentação podem afetar e
alterar a posição da linha de costa. Tanto pela deposição D como pela erosão E que ocorrem na praia do
Arpoador e na área do canal do Jardim de Alah.
7
VARIAÇÃO DAS DIMENSÕES DA LARGURA DA FAIXA DE AREIA NO ARPOADOR E
DO COMPRIMENTO DO CANAL DO JARDIM DE ALAHH 200-2014
30
24.55
20
20.98
17.65
15.74
15.47
17.73
13.67
10
9.35
2.86
0.82
0.66
O
0.94
0.06
0
1
2
-3.6
3
4
5
-4.74-7.6
6
7
8
9
-1.72
-5.7
10
-1.19
-5.86
11
12
-10.02
-17.95
-20
14
-9.06
-9.94
-10
13
-11.76
-13.96
-16.47
-20.98
-30
Fig. 6 – Variação das feições representadas pela largura da faixa de areia e pelo comprimento do canal do Jardim
de Alah localizados ao longo do segmento Leblon – Arpoador, na Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro, RJ.
As medições apresentadas no gráfico da figura 06 expressam condições da dinâmica deposicional em
função dos diferentes tipos de sedimentos que são depositados ao longo do tempo. A sensibilidade das partículas
ao rigor dos agentes deposicionais se evidencia pelos valores granulométricos que se distribuem atendendo
condições de transporte e das variações nas dimensões das feições costeiras analisadas. No gráfico é possível
constatar que os valores que se alternam em relação à média, das variações na largura da faixa de areia no
Arpoador e no comprimento do canal do Jardim de Alah refletem condições deposicionais de erosão e
assoreamento que se revezam nestes locais ao longo do tempo.
Os resultados mostram que a dinâmica costeira do arco praial estudado está associada ao mecanismo de
deriva litorânea decorrente do fluxo que predomina na direção Oeste; ou seja, da Praia de Ipanema para a da
Praia do Leblon. Esta é uma situação que afeta diretamente os padrões de distribuição dos sedimentos. O
transporte costeiro que predomina no sentido Leste – Oeste reflete uma dinâmica deposicional que atende ao
comportamento de uma célula de circulação quase permanente que se junta à deriva litorânea a partir do
Arpoador. Neste sentido é notório que águas mais frias e límpidas se aproximam pela ponta do Arpoador,
derivam como correntes em direção as praias de Ipanema e Leblon distribuindo sedimentos ao longo deste
percurso. Esta situação geralmente é interrompida quando da entrada de Frentes-Frias. O transporte costeiro é
invertido e os padrões de sedimentação são modificados.
4. CONCLUSÕES
Pelos resultados obtidos se conclui que a dinâmica deposicional das feições costeiras representada pela
variação da faixa de areia nas praias do segmento Leblon- Ipanema - Arpoador está diretamente associada aos
padrões de distribuição dos sedimentos. As variações no posicionamento da linha de costa, referenciada ao arco
praial, ocorrem em função das condições oceanográficas. A ação das ondas e correntes costeiras no contexto do
balanço sedimentar e da estabilidade das praias se caracteriza nos níveis de energia que são distribuídos ao longo
da praia quando processos de erosão ou de assoreamento se tornam mais intensos. Todavia é importante
considerar que esta estabilidade é muito frágil. A forma pela qual essa busca ocorre pode ser inconveniente.
Eventos erosivos registrados na praia do Arpoador podem estar associados a obras ou ações do engordamento da
praia do Leblon. Em 2008 um aumento significativo da erosão no Arpoador quase eliminou a faixa de areia e
permitindo que ondas atingissem a calçada, trazendo prejuízos materiais aos moradores e freqüentadores daquela
praia. É essencial que o mapeamento das áreas costeiras inclua o monitoramento das feições costeiras. Neste
contexto a determinação da linha de costa, como limite das feições costeiras deve merecer pesquisas mais
frequentes que considerem a interatividade dos tipos de sedimentos com os fatores físicos que regem os agentes
deposicionais nestes ambientes.
5. BIBLIOGRAFIA
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