Variabilidade morfológica de bancos de sedimentos - DSR

Anais XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE
Variabilidade morfológica de bancos de sedimentos nos canais de maré de Barra de
Guaratiba (baía de Sepetiba, RJ, Brasil)
Maria da Conceição Caetano Melo Resende1
Breylla Campos Carvalho2
Josefa Varela Guerra2
1
2
Universidade Federal Fluminense - Instituto de Geociências
24210-346 – Niterói – Rio de Janeiro, Brasil
[email protected]
Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Faculdade de Oceanografia
20550-900 - Rio de Janeiro - RJ, Brasil
[email protected]; [email protected]
Abstract. Studies that aim to improve our understanding of natural processes occurring in coastal environments
are of most importance since a large number of people inhabit these areas and are affected by their continuing
morphological changes. Sepetiba bay, located in the southern Rio de Janeiro coastline, is one of such
environments whose accelerated development has led to increased sedimentation rates. Barra de Guaratiba tidal
channel lies between the eastern tip of Marambaia barrier island and the continent; it allows the communication
between the nearby coastal ocean and Sepetiba bay by means of a few anastomosed channels occupied by islands
that are gradually covered by mangrove forests. The main goal of this work is to evaluate recent morphological
changes through the analysis of orthorectified aerial photographs taken in 1965, 1999, 2004, 2009, 2010, 2011
and 2012. The images were perfomed in ArcGIS 10.2TM software, using the method of supervised classification
of maximum likelihood (MaxVer). Additionally, pluviometric data recorded by a meteorological station from the
National Meteorological Institute were also analyzed. The highest rainfall values were recorded in 2004, 2009
and 2010, years that correspond to the presence of a greater number of sediment banks in the tidal channels. In
contrast, 2011 and 2012 corresponded to years with lower rainfall values, a factor that may have contributed to
the smaller area covered by the sediment banks.
Palavras-chave: supervised classification, coastal geomorphology, Barra de Guaratiba, classificação
supervisionada, geomorfologia costeira, Barra de Guaratiba.
1. Introdução
O uso de produtos de sensoriamento remoto na caracterização dos sistemas deposicionais,
possibilita não só a distinção entre eles, mas também o reconhecimento de variações dentro de
um mesmo sistema, como resposta da sua dinâmica de sedimentação e erosão. Além disso,
essa ferramenta torna-se cada vez mais imprescindível para o monitoramento da evolução da
morfologia costeira, por meio da comparação entre séries de imagens temporais (ROSSETI,
2008).
Neste sentido, a utilização de fotografias aéreas em estudos de ambientes costeiros tem
sido amplamente empregada (JUNIOR et al., 2001; DIAS et al., 2007; PIÉRRI, 2008;
MARANHÃO et al., 2012), em grande parte devido à sua resolução espectral e espacial, que
permite realizar mapeamentos com maior grau de detalhamento, bem como seu fácil
manuseio em ambientes de Sistema de Informação Geográfica (SIG).
Desta forma, este trabalho tem o objetivo de identificar a variabilidade morfológica dos
bancos de sedimentos nos canais de maré do setor leste da baía de Sepetiba, incluindo o canal
de Barra de Guaratiba, através da análise de fotografias aéreas. Esta área é fortemente
influenciada por processos continentais, devido ao aporte de água e sedimentos transportados
por drenagens que deságuam nesse setor da baía, e marinhos, devido à presença de um canal
de maré (canal de Barra de Guaratiba) que estabelece uma comunicação direta com a
plataforma continental.
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A baía de Sepetiba está localizada no litoral sul da porção sudoeste do estado do Rio de
Janeiro, entre as coordenadas geográficas 44º01’ e 43º36’ W e 23º04’ e 22º54’ S, pertencendo
ao geossistema ambiental denominado bacia da baía de Sepetiba (MOURA et al., 1999), que
engloba três sub-sistemas principais: Serra do Mar e Maciços Costeiros (do GericinóMendanha e da Pedra Branca), a Baixada de Sepetiba, e a baía propriamente dita, que
funciona como nível de base e, ao mesmo tempo, repositório dos processos naturais e
antrópicos que operam nas bacias de drenagem que para ela afluem (Figura 1).
Figura 1. Localização da área de estudo, canal de Barra de Guaratiba. Projeção Universal
Transversa de Mercator (datum horizontal: WGS 84, zona de referência: 23); fotografia aérea
ortorretificada de 2011 (IPP, 2011).
2. Metodologia de Trabalho
Para elaborar os mapas com a delimitação dos bancos de sedimentos nos canais de maré
da área de estudo foram utilizadas fotografias aéreas ortorretificadas dos anos de 1965 (escala
1:40.000), 1999 (escala 1:30.000), 2004 (escala 1:15.000), 2009 (escala 1:10.000), 2010
(escala 1:10.000), 2011 (escala 1:10.000) e 2012 (escala 1:13.500), adquiridas junto ao
Departamento de Recursos Minerais do Estado do Rio de Janeiro e ao Instituto Pereira Passos
(RJ). O pré-processamento das imagens foi realizado por meio dos programas ArcGIS 10.2 TM
e Envi 5.0© e envolveu as etapas de (a) criação de mosaicos, (b) equalização das imagens e (c)
criação de máscaras para a área do canal de Barra de Guaratiba. Posteriormente, realizou-se a
classificação supervisionada para a delimitação dos bancos de sedimentos, utilizando o
classificador máxima-verossimilhança (MaxVer), que considera a ponderação das distâncias
entre as médias dos valores dos pixels das classes, utilizando-se parâmetros estatísticos
(MENEZES; ALMEIDA, 2012). O pós-processamento contou com a verificação dos
resultados, correção dos dados espúrios e validação em campo. Não foi considerado o
comportamento da maré, já que não há registros precisos do momento de tomada das fotos.
Complementarmente, foram analisados dados pluviométricos da estação metereológica da
Marambaia (Figura 1) disponíveis para os anos de 2004, 2009, 2010, 2011 e 2012, e
gentilmente disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).
3. Resultados e Discussão
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Na análise das fotografias aéreas tentou-se uma correlação com dados pluviométricos
disponíveis de 1985 a 2006; também foram utilizados dados pluviométricos totais diários para
os anos de 2004, 2009, 2010, 2011 e 2012. Ainda assim foram feitas análises comparativas
das feições geomorfológicas aqui estudadas, como bancos de sedimentos distribuídos ao
longo do canal do Pedrinho, canal do Bacalhau, ilha Nova, ilha do Cavalo, ilha das Baleias,
ilha Suruquaí, como apresentados nos mapas que seguem.
A imagem referente ao ano de 1965 (Figura 2) é a mais antiga e apresenta vegetação mais
preservada se comparada às demais imagens da série amostral, também sendo possível
observar o início da ocupação antrópica na área. Verifica-se ainda que nesta época havia a
presença de drenagem com rios e pequenos córregos meandrantes, desembocando de forma
suave para dentro da baía através do canal do Bacalhau, em direção ao canal principal, o canal
de Barra de Guaratiba. Destaca-se a distribuição dos bancos de sedimentos ao norte da ilha
Nova em direção ao manguezal adjacente ao rio Piracão, ao longo do canal do Pedrinho, no
canal do Pau Torto, nas proximidades das ilhas Baleias e nas proximidades do canal de
Guaratiba, onde se observa um delta de maré enchente.
Figura 2. Bancos de sedimentos referentes ao ano de 1965.
A imagem referente ao ano de 1999 (Figura 3), foi tomada no período entre maio e julho
(outono/inverno), período em que foi registrada precipitação acumulada de cerca de 3972,8
mm (Figura 5) (ALMEIDA, 2010). Quanto à análise da imagem, observam-se alterações
consideráveis, como desmatamentos e retificação de canais de drenagem, intensificação dos
processos de ocupação antrópica nas regiões adjacentes aos canais e área de mangues. Estas
alterações são consequência do desenvolvimento urbano desta área, principalmente com a
implantação do Pólo Petroquímico de Itaguaí. Devido à retificação do rio São Francisco e do
canal da Guarda, localizados na porção leste da baía de Sepetiba, na década de 1970, houve o
aumento da carga sedimentar disponibilizada por estes rios à baía (BORGES, 1990). Como
consequência, observa-se um aumento da área ocupada por bancos de sedimentos nas
desembocaduras dos rios e canais de drenagem, distribuindo-se em direção à ilha Nova e
norte da ilha do Bom Jardim, bem como ao longo do canal do Bacalhau e canal de Guaratiba.
Na Figura 4 é apresentada a imagem referente ao ano de 2004, em vôo executado no
período de junho e julho (outono/inverno). Neste ano foi registrado o valor de 1078,0 mm de
precipitação total (Figura 5), substancialmente inferior ao de anos anteriores, podendo
explicar o fato do grande acúmulo de bancos de sedimentos ao norte das ilhas Bom Jardim,
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Nova, Cavalo, Baleias e Suruquaí, além da área ao longo do canal do Bacalhau e no canal
principal de Guaratiba (Figura 4).
Figura 3. Bancos de sedimentos referentes ao ano de 1999 (fotografias tomadas entre maio a
julho – outono/inverno).
Figura 4. Bancos de sedimentos referentes ao ano de 2004 (fotografias tomadas entre junho e
julho – outono/inverno).
Na Figura 6 observa-se a distribuição dos bancos de sedimentos nos canais do Pedrinho,
entre as ilhas do Bom Jardim e ilha do Cavalo, ilha Suruquaí e ao longo do canal do Bacalhau
para o ano de 2009. Neste período o total pluviométrico registrado foi de 753,8 mm sendo
concentrado nos meses de outubro, novembro e dezembro (total de 532,8 mm) (Figura 5).
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Figura 5. Precipitação total (em mm) registrada na estação Marambaia/INMET/RJ para os
anos de 2004, 2009, 2010, 2011 e 2012.
Figura 6. Bancos de sedimentos referentes ao ano de 2009 (fotografias tomadas entre
setembro e dezembro – primavera/verão).
Na imagem do ano de 2010 (Figura 7), com vôo executado entre setembro e dezembro
(primavera/verão), observa-se maior acúmulo de sedimentos ao norte das ilhas do Bom
Jardim e ilha Nova, canal do Bacalhau e canal de Guaratiba. O mapa de 2010 é o mostra um
maior acúmulo de sedimentos, se comparado aos anos anteriores, fato que pode estar
relacionado aos processos de assoreamento registrado pelo SEMADS (2001) na bacia
hidrográfica que drena a baía de Sepetiba, em função da intensificação da ocupação antrópica,
principalmente no que tange ao aumento das instalações industriais na região. Neste ano,
observa-se que as chuvas foram bem distribuídas ao longo do ano, com total de 1684,2 mm,
em que cerca de 470 mm concentraram-se nos meses de setembro a dezembro (Figura 5).
A Figura 8 corresponde à imagem de 2011 (vôo executado em outubro) e mostra grande
concentração de material em suspensão ao longo do canal do Bacalhau. Os bancos de
sedimentos apresentam-se mais reduzidos, mas ainda ocupam algumas áreas preferenciais,
como desembocaduras dos rios e canais como o Pedrinho e o de Guaratiba. Em 2011, o total
pluviométrico foi de 1108,6 mm, apresentando 148,2 mm no mês de outubro (Figura 5), ou
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seja, baixo índice pluviométrico, o que provavelmente influenciou na redução da área
ocupada pelos bancos de sedimentos neste período.
Figura 7. Bancos de sedimentos referentes ao ano de 2010 (fotografias tomadas entre
setembro e dezembro – primavera/verão).
Figura 8. Bancos de sedimentos referentes ao ano de 2011 (fotografias tomadas em outubro primavera).
A imagem referente ao ano de 2012 (Figura 9) foi adquirida em agosto (inverno), época
caracteristicamente com déficit hídrico se comparado aos meses de verão. Observa-se uma
redução considerável da área ocupada pelos bancos de sedimentos se comparados com os
outros mapas, principalmente aqueles referentes a 2010 e 2011. O ano de 2012 foi um ano de
baixo índice pluviométrico, com um índice de cerca de 931,40 mm, sendo que no mês de
agosto foram registrados apenas 13,0 mm de chuvas para a região (Figura 5).
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Figura 9. Mapa dos Bancos de Sedimentos referentes ao ano de 2012.
Alguns problemas foram detectados ao longo da aplicação da classificação
supervisionada às fotografias aéreas, devido ao fato de nem todas terem a mesma qualidade.
Por esta razão, não foi possível equalizá-las de modo a ficarem homogêneas, o que prejudicou
a classificação. Por exemplo, na fotografia aérea de 2011, o classificador utilizado (MaxVer)
confunde o que seria um banco de sedimentos com água com elevada concentração de
material particulado em suspensão. Outro ponto a ser levado em consideração diz respeito ao
fato de a hora de tomada das fotografias ser desconhecida. Desta forma, não se conhece a fase
da maré no momento da aquisição das fotografias. Em relação aos dados pluviométricos, não
há amostragem para todos os anos explorados neste trabalho, como é o caso das imagens
anteriores a 2004, que podem ter sido obtidas sob distintas condições ambientais.
4. Conclusões
Nos recobrimentos aéreos compreendidos entre 1965 e 2012, observamos mudanças
consideráveis na distribuição dos bancos de sedimentos. Na fotografia aérea de 1965 os
bancos de sedimentos distribuem-se principalmente ao norte da ilha Nova, ao longo do canal
do Pedrinho, no canal do Pau Torto, nas proximidades das ilhas Baleias e do canal de
Guaratiba, onde observa-se um delta de maré enchente. Em 1999 há uma concentração de
bancos de sedimentos nas desembocaduras dos rios e canais de drenagem, distribuindo-se em
direção à ilha Nova e norte da ilha do Bom Jardim, bem como ao longo do canal do Bacalhau
e canal de Guaratiba. Em 2004 observa-se uma considerável redução de bancos, que se
concentram ao norte da ilha Bom Jardim. O ano de 2009 registrou uma menor concentração
dos bancos de sedimentos nas áreas próximas às ilhas Nova e do Cavalo, reaparecendo ao sul
da ilha do Cavalo em direção ao canal do Pau Torto. Em 2010 observa-se uma maior
concentração de bancos, principalmente na porção mais a norte das ilhas Nova/Bom Jardim e
lha do Cavalo. Registra-se também forte ocupação humana no morro de Guaratiba. O
recobrimento aéreo de 2011 apresenta uma considerável redução dos bancos, os quais se
distribuem nas desembocaduras dos rios e canais como o Pedrinho e o canal de Guaratiba. O
ano de 2012 também registra uma redução na distribuição dos bancos de sedimentos.
Considerando-se os totais pluviométricos para os anos analisados observa-se que os anos
de 2004, 2009 e 2010 registraram os maiores índices pluviométricos na região em estudo, o
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que pode estar diretamente relacionado ao maior acúmulo e aumento da área ocupada por
bancos de sedimentos no setor leste da baía de Sepetiba.
Agradecimentos
Agradecemos ao engenheiro Marco Zambeli, ao geógrafo Gustavo Lopes, à arquiteta
Margareth das Graças Falcão Ramos do Instituto Pereira Passos IPP/RJ pelo fornecimento das
ortofotos de 1999, 2004,1009, 1010, 2012, ao geógrafo José Luiz Macedo Farias do Arquivo
Nacional/RJ por suas sugestões e aquisição de fotos históricas, à Gabriela Vianna do
Departamento de Recursos Minerais do Estado do Rio de Janeiro DRM/RJ e à Norma
Patrocínio SEOMA/INMET – Instituto Nacional de Meteorologia/RJ.
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