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DOCUMENTO TEMÁTICO

REALIZAÇÃO:

UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM PARA O ESTABELECIMENTO DE REGIME PROBABILÍSTICO

DE ÁREA DE INUNDAÇÃO COSTEIRA DO BRASIL

APOIO:

UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM PARA O ESTABELECIMENTO DE REGIME PROBABILÍSTICO DE ÁREA DE INUNDAÇÃO COSTEIRA DO BRASIL

2

GOVERNO BRASILEIRO

Presidência da República

MICHEL TEMER

MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE

JOSÉ SARNEY FILHO

Secretaria Executiva

MARCELO CRUZ

Secretaria de Recursos Hídricos e Ambientes Urbanos

JAIR VIEIRA TANNUS JUNIOR

Diretoria de Zoneamento Territorial

RAIMUNDO NONATO C. CORDEIRO FILHO

Gerência Costeira

RÉGIS PINTO DE LIMA

MINISTÉRIO DO PLANEJAMENTO, DESENVOLVIMENTO E GESTÃO

DYOGO HENRIQUE DE OLIVEIRA

Secretaria Executiva

DYOGO HENRIQUE DE OLIVEIRA

Secretaria do Patrimônio da União

SIDRACK DE OLIVEIRA CORREIA NETO

Departamento de Destinação do Patrimônio


3

ANDRÉ LUÍS PEREIRA NUNES

MINISTÉRIO DAS RELAÇÕES EXTERIORES

JOSÉ SERRA

Secretaria-Geral das Relações Exteriores

MARCOS BEZERRA ABBOTT GALVÃO

Subsecretaria-Geral de Cooperação Internacional, Promoção Comercial e Temas

Culturais

SANTIAGO IRAZABAL MOURÃO

Agência Brasileira de Cooperação

JOÃO ALMINO

GOVERNO ESPANHOL

Embaixador da Espanha no Brasil

MANUEL DE LA CÁMARA HERMOSO

Coordenador-Geral da Cooperação Espanhola no Brasil

JESÚS MOLINA VÁZQUEZ

Diretora de Programas da Agência Espanhola de Cooperação Internacional para o

Desenvolvimento (AECID)

MARGARITA GARCÍA HERNÁNDEZ

Diretor de Projetos da Agência Espanhola de Cooperação Internacional para o

Desenvolvimento (AECID)

ALEJANDRO MUÑOZ MUÑOZ


4

COORDENAÇÃO TÉCNICA

Instituto de Hidráulica Ambiental da Cantabria - Universidade da Cantabria

Laboratório de Oceanografia Costeira - Universidade Federal de Santa Catarina

Instituto Oceanográfico – Universidade de São Paulo

Ministério do Meio Ambiente do Brasil

RESPONSÁVEIS TÉCNICOS

Professor: Mauricio González Rodríguez

Endereço: c/Isabel Torres nº 15

Parque Científico e Tecnológico da Cantabria 39011 Santander

Espanha

E-mail: [email protected]

Tel.: +34 942 201 616

Fax: +34 942 266 361

http.//www.ihcantabria.com

Professor: Antonio Henrique da Fontoura Klein

Universidade Federal de Santa Catarina

Centro de Filosofia e Ciências Humanas

Departamento de Geociências

Campus Universitário - Trindade

Florianópolis, SC- Brasil - CEP: 88040-900


5


Tel.: 55-48-37212577

http://loc.ufsc.br/

Professor: Moysés Gonsalez Tessler

Universidade de São Paulo

Endereço: Rua Anna Nastari Brunetti, 62 Granja Viana, Cotia , São Paulo-Brasil.

CEP: 06709-135


Tel.: 55-11-98381-8410

http://ldc.io.usp.br/

Diego Pereira de Oliveira (Analista de Infraestrutura)

Ministério do Meio Ambiente

SEPN 505 – Bloco B - Edifício Marie Prendi Cruz – sala 107

Brasília - DF - Brasil - 70730-542


Tel.: 55- 61- 2028-1743 / 55-61-2028-1364

http://www.mma.gov.br/


6

Observação Jurídica

Nenhum dos participantes, nem as instituições as quais representam no desenvolvimento

do SMC-Brasil, são responsáveis pela utilização dada a esta publicação.

A base de dados de ondas em águas profundas (GOW) e de níveis (GOT; GOS) incluída

no SMC-Brasil são de propriedade do IH Cantabria. O SMC-Brasil permite o

processamento e análise de tais dados ao longo da costa brasileira. Todavia, esses

dados não estão disponíveis para os usuários do sistema, apenas o dado processado e

analisado por cada usuário. O uso inadequado desses dados ou dos resultados obtidos a

partir destes, bem como as ferramentas não são de responsabilidade do IH Cantabria ou

do grupo que desenvolveu o projeto nem do MMA. Os usuários não podem utilizar

técnicas de engenharia reversa, descompilar ou fazer o download da base de dados de

ondas e níveis do software SMC-Brasil.


Contribuições e Desenvolvimento Instituto de Hidráulica Ambiental da Cantabria (IH Cantabria) Universidade da Cantabria Instituição líder do projeto: Mauricio González (principal pesquisador do projeto), Raúl Medina, Omar Gutiérrez (coordenador do projeto), Nabil Kakeh, Cynthia Martínez, Roland Garnier, Lara Ruiz, Jara Martínez, Verónica Canovas, Laura Ribas de Almeida, Belén López, Fernando Méndez, Antonio Espejo, Melisa Menéndez, Ana Abascal, Sonia Castanedo. Laboratório de Oceanografia Costeira - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Líder local do projeto: Antonio Henrique da Fontoura Klein (principal pesquisador do projeto), Clarissa Brelinger De Luca, Priscila Hoerbe Soares, Paula Gomes da Silva, Jonas Gomes Oliveira, Maiara Werner Pinto, Charline Dalinghaus, Caio Trajano Siqueira Salgado, Julia Gil dos Santos. Instituto Oceanográfico – Universidade de São Paulo (USP) Líder local do projeto: Moyses Gonsalez Tessler (principal pesquisador do projeto), Samara Cazzoli y Goya. Gerenciamento Costeiro – Ministério do Meio Ambiente (MMA) Colaboradores: Márcia Regina Lima de Oliveira, Leila Swerts, Adelias Freires Bastos, Salomar Mafaldo de Amorim Júnior, Flávia Cabral Pereira, Bruna Teixeira Pandolpho da Costa e Silva e Mateus Pereira Rodrigues Borges. Revisão Claudio Freitas Neves - COPPE/UFRJ Dieter Muehe - UFRJ João Luiz Nicolodi - FURG Financiamento do projeto Agência Espanhola de Cooperação Internacional para o Desenvolvimento – AECID Ministério do Meio Ambiente- MMA Brasil Ministério do Planejamento, Desenvolvimento e Gestão/Secretaria de Patrimônio da União- MP-SPU Brasil. Colaboração (Fornecimento de dados) Marinha do Brasil Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviárias (INPH) Foto da Capa Autor: Carlos Bippus Cedida por: Armando Sampaio Local: Rio de Janeiro, 1933.


8

Projeto SMC-Brasil: Uma Proposta de Abordagem para o Estabelecimento de Regime Probabilístico de Área de Inundação Costeira do Brasil / Ministério do Meio Ambiente- MMA / Instituto de Hidráulica Ambiental da Cantabria – IH Cantabria / Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, Brasília-DF, Brasil - 2017.

ISBN xxx-xx-xxxxx-xx-x xxx p. 1. Dinâmica Costeira. 2. Modelagem Costeira. 3. Gestão Costeira. 4. Cota de Inundação. I. Título.

II. Ministério do Meio Ambiente - MMA. III. Instituto de Hidráulica Ambiental da Cantabria – IH Cantabria. IV. Universidade Federal de Santa Catarina -UFSC – MMA.

CDU: 910.1

910.2


Sumário

9

Sumário

CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO ..................................................................................... 21

1. Introdução.......................................................................................................... 22

1.1. Marco do Documento ................................................................................... 22

1.2. Limitações do Uso do Documento ................................................................ 27

1.3. Estrutura do Documento ............................................................................... 29

CAPÍTULO 2: COTA DE INUNDAÇÃO ....................................................................... 31

2. Cota de Inundação ............................................................................................ 32

2.1. Introdução .................................................................................................... 32

2.2. Inundação costeira ....................................................................................... 32

2.3. Metodologias de Estimativa da Cota de Inundação ...................................... 34

2.3.1. Análise de Curto Prazo - Regime Médio ............................................ 34

2.3.2. Análise de Longo Prazo - Regime Extremo ........................................ 35

CAPÍTULO 3: CARACTERIZAÇÃO DO LITORAL BRASILEIRO ................................ 39

3. Caracterização do Litoral Brasileiro ................................................................... 40

3.1. Introdução .................................................................................................... 40

CAPÍTULO 4: DETERMINAÇÃO DA COTA DE INUNDAÇÃO NO LITORAL

BRASILEIRO .............................................................................................................. 43

4. Determinação da Cota de Inundação no Litoral Brasileiro ................................. 44

4.1. Introdução .................................................................................................... 44

4.2. Informação Utilizada ..................................................................................... 45

4.2.1. Base de Dados de Maré Astronômica (Global Ocean Tide – GOT) .... 47

4.2.2. Base de Dados de Maré Meteorológica (Global Ocean Surge –GOS) 53

4.2.3. Base de Dados de Ondas (Global Ocean Waves – GOW) ................. 57

4.3. Divisão do Litoral Brasileiro .......................................................................... 60

4.3.1. Orientação das Praias ........................................................................ 63

4.3.2. Direções da Batimetria ....................................................................... 66

4.3.3. Níveis de Referência (z0) ................................................................... 66

4.4. Propagação de Ondas e Cálculo do Runup .................................................. 69

4.4.1. Transformação de ondas em águas rasas ......................................... 69

4.4.2. Propagação de ondas pelo método de Snell ...................................... 72

4.4.3. Cálculo do Runup............................................................................... 75


Sumário

10

4.5. Cálculo da Cota de Inundação (CI) e Resultados ......................................... 76

4.5.1. Análise de Curto Prazo – Regime Médio ............................................ 77

4.5.2. Análise de Longo Prazo - Regime Extremo ........................................ 79

4.6. Considerações Sobre o Uso do Documento ................................................. 81

CAPÍTULO 5: UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM PARA O ESTABELECIMENTO

DE REGIME PROBABILÍSTICO DE ÁREA DE INUNDAÇÃO COSTEIRA DO BRASIL

................................................................................................................................... 83

5. Uma Proposta de Abordagem para o Estabelecimento de Regime Probabilístico

de Área de Inundação Costeira do Brasil .................................................................... 84

5.1. Introdução .................................................................................................... 84

5.2. Como Buscar os Resultados no documento “Uma proposta de abordagem

para o estabelecimento do regime probabilístico de inundação costeira do Brasil” . 84

................................................................................................................................ 89

5.3. Exemplo de Aplicação do Documento .......................................................... 90

5.4. Uma proposta de abordagem para o estabelecimento de regime probabilístico

de área de inundação costeira do Brasil: ................................................................. 96

REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 180

ANEXO 1 .................................................................................................................. 189


Lista de Figuras

11

Lista de Figuras

Figura 1 – Fluxograma esquemático do Projeto SMC - Brasil. .................................... 25

Figura 2 - Processos de wave setup e espraiamento junto à praia. Fonte: Modificado

de Ruggiero et al. (1997). ........................................................................................... 33

Figura 3 - Esquematização dos componentes da cota de inundação. ......................... 33

Figura 4 - Exemplo dos valores obtidos considerando os máximos anuais e o POT,

neste caso aplicado a dados de altura significativa de ondas. .................................... 37

Figura 5 - Tempestade entre dois pontos que cruzam a altura significativa limite. ...... 37

Figura 6 - Fluxograma da metodologia aplicada para obtenção dos valores de cota de

inundação ao longo do litoral brasileiro. ...................................................................... 45

Figura 7 - Pontos de dados de maré astronômica, maré meteorológica e ondas

utilizados neste documento......................................................................................... 46

Figura 8 - Pontos selecionados ao longo da costa para geração das séries de maré

astronômica. Em branco os 125 pontos (a cada 50 Km) gerados para validação dos

dados. Em vermelho, os 24 pontos escolhidos para o cálculo da cota de inundação no

litoral brasileiro. ........................................................................................................... 48

Figura 9 - Marégrafos encontrados na base de dados da página web da UHSLC

utilizados no processo de validação dos dados de maré astronômica (Fonte: IH

Cantabria - MMA, 2017b). ........................................................................................... 49

Figura 10 - Marégrafos brasileiros utilizados no processo de validação dos dados de

maré astronômica. ...................................................................................................... 50

Figura 11 - Resultado da validação da base de dados de marégrafos utilizados da

página web da UHSLC. São apresentadas a comparação quantil - quantil, erro de

tendência (Viés = BIAS), coeficiente de correlação R², coeficiente de correlação de

Pearson (CORR) e erro quadrático médio (EQM). Fonte: IH Cantabria – MMA (2017b).

................................................................................................................................... 52

Figura 12 - Exemplo de resultado obtido na validação dos dados de maré astronômica

(Marégrafo localizado no Porto de Luiz Correia). Fonte: IH Cantabria - MMA (2017b) 53

Figura 13 - Pontos selecionados para geração das séries de maré meteorológica da

base de dados do SMC-Brasil. ................................................................................... 54


Lista de Figuras

12

Figura 14 - Marégrafos encontrados na base de dados da página web da UHSLC

utilizados no processo de validação da maré meteorológica (Fonte: IH Cantabria –

MMA (2017b)). ............................................................................................................ 55

Figura 15 - Exemplos de resultados obtidos na validação dos dados de maré

meteorológica (Marégrafo localizado em Macaé - RJ). Em azul são os dados do

marégrafo e em vermelho os dados do SMC – Brasil. Fonte: IH Cantabria - MMA

(2017b) ....................................................................................................................... 56

Figura 16 - Etapas evolvidas na geração da base de dados de ondas GOW. ............. 58

Figura 17 - Malhas utilizadas na simulação do projeto C3A da CEPAL. Em amarelo, a

malha utilizada nas simulações na costa brasileira. Fonte: IH Cantabria - MMA

(2017a). ...................................................................................................................... 59

Figura 18 - Comparação entre dados medidos com satélite e dados de reanálise antes

e depois de calibrados. Em azul os dados medidos, em verde os dados de reanálise

sem calibração, e em vermelho os dados de reanálise já calibrados (Fonte: Reguero et

al., 2012). .................................................................................................................... 60

Figura 19 - Divisão do litoral brasileiro em 24 zonas de acordo com parâmetros

oceanográficos e orientação da linha de costa. .......................................................... 61

Figura 20 - Diagrama de caixa da altura significativa de onda indicando a distribuição

do parâmetro ao longo das 24 zonas. ......................................................................... 62

Figura 21 - Diagrama de caixa da amplitude de maré astronômica indicando a

distribuição do parâmetro ao longo das 24 zonas. ...................................................... 62

Figura 22 - Diagrama de caixa da amplitude de maré meteorológica indicando a

distribuição do parâmetro ao longo das 24 zonas. ...................................................... 63

Figura 23 - Obtenção da orientação da linha de costa através do ângulo entre a normal

à praia e o norte. Exemplo da Praia dos Ingleses, Florianópolis - SC (Fonte da

imagem: Google Earth). .............................................................................................. 63

Figura 24 - Direções de linha de costa observadas ao longo do litoral brasileiro. ....... 65

Figura 25 - Direções de linha de costa apresentadas em cada uma das 24 zonas.

Legenda de cores está representadas na Figura 24. .................................................. 65

Figura 26 - Diferenças entre o nível do mar apresentado na carta e valores de nível

apresentados por alguns marégrafos da área. Exemplo representado na carta 200 da

DHN, entre o estado do Amapá e do Pará. MSL = Nível Médio do Mar. ..................... 67

Figura 27 - Exemplo da relação de níveis apresentada para a Zona 1. ...................... 67


Lista de Figuras

13

Figura 28 - Localização dos marégrafos escolhidos dentre aqueles apontados nas

cartas náuticas. ........................................................................................................... 69

Figura 29 - Representação do processo de empinamento. Observe que com a redução

da profundidade ocorre a diminuição do comprimento da onda e aumento na altura da

mesma para manter o fluxo de energia constante. ..................................................... 70

Figura 30 - Representação do processo de refração das ondas. É possível verificar a

tendência das ondas de ficarem paralelas à linha de costa conforme se aproximam da

praia (Fonte: Adaptado de HOLTHUIJSEN, 2007). ..................................................... 71

Figura 31 - Representação do processo de difração. Nota-se aqui a modificação da

direção de propagação das ondas devido ao contato com obstáculos (Fonte: Adaptado

de HOLTHUIJSEN, 2007). .......................................................................................... 71

Figura 32 - Orientação da batimetria em dois trechos do perfil. As profundidades (h) e

o ângulo das isóbatas (α), em relação ao norte, nestes dois trechos são considerados

no cálculo. .................................................................................................................. 73

Figura 33 - Representação das principais dimensões/profundidades envolvidas do

cálculo da propagação de ondas por Snell. ................................................................ 74

Figura 34 - Exemplo da análise de regime médio de cota de inundação para praias

dissipativas com orientação para Leste da zona 11. ................................................... 78

Figura 35 - Exemplo da análise de regime médio de cota de inundação para praias

refletivas com orientação para Leste da zona 11. ....................................................... 78

Figura 36 - Exemplo de análise de regime médio realizado para o nível instantâneo do

mar da zona 11. .......................................................................................................... 79

Figura 37 - Resultado da análise de regime extremo das praias refletivas de orientação

Leste (E) da zona 11. IC = Intervalo de Confiança. ..................................................... 81

Figura 38 - Aproximação de Van der Meer e Janssen (1995) para o cálculo do runup

em um perfil de dois setores. ...................................................................................... 82

Figura 39 - Posição da Zona 9 (em verde) no litoral do Brasil. .................................... 85

Figura 40 - Verificação da orientação da linha de costa na zona de interesse (Fonte da

Imagem: Google Earth). .............................................................................................. 86

Figura 41 - Descrição da Zona 9. Destacado em vermelho o número da zona e a

orientação da linha de costa que devem ser observados pelo usuário. Neste caso,

trata-se de uma praia orientada para leste na Zona 9. ................................................ 87

Figura 42 - Exemplo de resultado do regime médio para cota de inundação. ............. 88


Lista de Figuras

14

Figura 43 - Exemplo de resultado do regime extremo para cota de inundação. .......... 88

Figura 44 - Exemplo de resultado do regime médio para maré. .................................. 89

Figura 45 - Exemplo de resultado do regime extremo para maré. ............................... 89

Figura 46 - Sistema praial Barra da Lagoa-Moçambique, áreas nas quais foi aplicada a

metodologia demonstrada........................................................................................... 90

Figura 47 - Layout Zona 22. ........................................................................................ 91

Figura 48 - Resultados de regime médio de maré da zona 22. ................................... 91

Figura 49 - Resultados de regime extremo de maré da zona 22. ................................ 92

Figura 50 - Resultados de regime médio de cota de inundação da zona 22 (NE). ...... 93

Figura 51 - Resultados de regime médio de cota de inundação da zona 22 (SE). ...... 93

Figura 52 - Passos seguidos para aplicação da metodologia. ..................................... 95


Lista de Tabelas

15

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Marégrafos encontrados nas bases de dados da página web da UHSLC

utilizados no processo de validação dos dados de maré astronômica. Coordenadas em

graus decimais. Fonte: http://ilikai.soest.hawaii.edu/uhslc/rqds.html ........................... 49

Tabela 2 - Resultados da validação dos dados de maré astronômica dos marégrafos

localizados na costa e em mar aberto. São apresentados o erro de tendência (Viés),

coeficiente de correlação R² e o erro quadrático médio (EQM). Coordenadas em graus

decimais. Distância em quilômetros entre o marégrafo e o ponto de reanálise. (Fonte:

IH Cantabria - MMA (2017c)). ..................................................................................... 51

Tabela 3 - Resultados da validação dos dados de maré astronômica dos marégrafos

localizados nos estuários. Coordenadas: 10528 - Soure (X: -0,73 e Y: -48,52) e 10653

- Ponta do Céu (X: 0,75 e Y: -50,12) em graus decimais. Distância em quilômetros

entre o marégrafo e o ponto de reanálise. .................................................................. 52

Tabela 4 - Marégrafos encontrados na base de dados da página web da UHSLC

utilizados no processo de validação da maré meteorológica. Coordenadas em graus

decimais. .................................................................................................................... 55

Tabela 5 - Direções apresentadas nas zonas 1 a 24. ................................................. 64

Tabela 6 - Orientações iniciais da batimetria para cada área de estudo. .................... 66

Tabela 7 - Marégrafos dos quais foram utilizados os valores de z0 (Fonte: Cartas

náuticas da DHN). Sistema de coordenadas Geográficas (Grau Decimal), Datum

SIRGAS 2000 Z22S. ................................................................................................... 68

Tabela 8 - Parâmetros utilizados e resultados obtidos em cada passo da metodologia.

................................................................................................................................... 96

Tabela 9 - Constantes harmônicas e fator de forma que determina o tipo de maré

(semidiurna, semidiurna com desigualdade diurna, mista ou diurna) para cada

marégrafo utilizado. .................................................................................................. 189


Lista de Quadros

16

Lista de Quadros

Quadro 1 - Classificação e principais características da costa brasileira..................... 41


Lista de Abreviaturas

17


ABC – Agência Brasileira de Cooperação

AECID – Agência Espanhola de Cooperação Internacional para o Desenvolvimento

AP – Antes do Presente

BIAS – Erro de Tendência (Viés)

BMQ – Média das Baixamares de Quadratura

BMS – Média das Baixamares de Sizígia

CEPAL – Comissión Económica para América Latina

CI – Cota de Inundação

CORR – Coeficiente de Correlação de Pearson

DHN – Diretoria de Hidrografia e Navegação

E – Leste

ENE – Leste-nordeste

EQM - Erro Quadrático Médio

ESE – Leste-sudeste

GEBCO - General Bathymetric Chart of the Oceans

GEV – Generalized Extreme Value

GOS – Global Ocean Surge

GOT – Global Ocean Tide

GOW – Global Ocean Waves

IABS – Instituto Ambiental Brasil Sustentável

IC – Intervalo de Confiança

IH – Instituto Hidráulico

INPH – Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviárias

JPM – Joint Probabilities Method

MA – Maré Astronômica

MM – Maré Meteorológica

MMA – Ministério do Meio Ambiente

MP – Ministério do Planejamento, Desenvolvimento e Gestão

N – Norte

NCEP/NCAR – National Centers for Environmental Prediction / National Center for

Atmospheric Research



18

NE – Nordeste

NI – Nível Instatâneo

NIM – Nível Instantâneo do Mar

NMM – Nível Médio do Mar

NNE – Norte-nordeste

NNW – Norte-noroeste

Nobs – Número de Observações

NR – Nível de Referência

PMQ –Média das Preamares de Quadratura

PMS – Média das Preamares de Sizígia

POT – Peak Over Threshold

PR – Probabilidade de Ocorrência

ROMS – Regional Ocean Modeling System

RP – Período de Retorno (Return Period)

RU – Runup

S – Sul

SE – Sudeste

SEDR – Secretaria de Extrativismo e Desenvolvimento Rural Sustentável

SMC – Sistema de Modelado Costero / Sistema de Modelagem Costeira

SPU – Secretaria do Patrimônio da União

SSE – Sul-sudeste

SSW – Sul-sudoeste

SW – Sudoeste

SWAN – Simulating Waves Nearshore

TPXO – TOPEX/Poseidon Global Tidal Model

UC – Universidade da Cantabria

UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina

UHSLC – Universidade do Havaí

USP – Universidade de São Paulo

W - Oeste


Lista de Símbolos

19

Lista de Símbolos

B – Parâmetro de escala

C – Celeridade da onda

Cg - Celeridade de grupo da onda

d – Profundidade

F – Fator de forma

F - Parâmetro de localização

g - Aceleração da gravidade

h - Profundidade

hb- Profundidade de quebra da onda

H - Altura da onda

Horms- Média quadrática da altura das ondas

Hs - Altura significativa de onda

Hs,AM- Altura significativa máxima de onda atingida no ano

K1 - Componente luni-solar diurna

K2 - Componente luni-solar semidiurna

Kr - Coeficiente de refração

Ksh- Coeficiente de empinamento

L - Comprimento de onda

m – Inclinação da reta de ajuste

M2 - Componente lunar principal semidiurna

Mf - Componente lunar quinzenal

Mm - Componente lunar mensal

N – Somatório dos valores de cota de inundação

N2 - Componente lunar elíptica maior semidiurna

nci- Número de horas que a cota de inundação é atingida ou superada

O1 - Componente lunar principal diurna

P1 - Componente solar principal diurna

Q1 - Componente lunar elíptica maior diurna

Rs- Runup significativo (média de 1/3 dos maiores valores de runup)

– Runup médio

R1%- Runup superado por 1% das ondas


Lista de Símbolos

20



R² - Coeficiente de correlação

S2 - Componente solar principal semidiurna

T – Período das ondas

Tm - Período médio das ondas

Tp - Período de pico das ondas

x - Melhor ajuste vertical da distribuição do runupz0 - Diferença entre o nível

apresentado nas cartas náuticas e o nível médio do mar de um marégrafo

ZCI – Nível da cota de inundação

ZNM – Nível da maré

α – Orientação das isóbatas batimétricas

βF - Declividade da face da praia

γb – Declividade

γf – Rugosidade

γw – Percolação

θ - Direção de propagação das ondas

θm - Direção média das ondas

θp - Direção de pico das ondas


Capítulo 1

21

CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO


Capítulo 1

22

1. Introdução

1.1. Marco do Documento

A Zona Costeira brasileira é uma região de alta densidade populacional para a

qual convergem grande parte dos investimentos, infraestruturas e fluxos econômicos

preponderantes no país. A vulnerabilidade natural da zona costeira é relevante ao

bem-estar da população e ao crescimento econômico do país, onde impactos se

potencializam frente aos efeitos das mudanças do clima.

O Projeto Orla estabeleceu uma faixa de gestão da zona costeira com a

finalidade de identificar uma possível linha de segurança da costa, abrangendo as

áreas de grande dinamismo geomorfológico (com tendências de transgressão ou

regressão marinhas), cobrindo espaços de desequilíbrio em termos de processos

morfogenéticos e hidrodinâmicos.

Cerca de 40% da costa brasileira tem problema de erosão, sendo os seus

efeitos mais significativos nas regiões urbanizadas (MMA, 2006). Embora a

urbanização em si não provoque erosão, as edificações e construções dentro da faixa

de resposta da dinâmica da praia às tempestades tendem a ser retomadas pelo mar,

se tratando, portanto, de ocupações em áreas de risco a erosão e inundação (MMA,

2006).

Quando se trata de obras de engenharia costeira e sua interação com os

instrumentos de gestão ambiental é importante considerar que as intervenções

costeiras devem sempre ser avaliadas sob a ótica da unidade fisiográfica em que se

inserem. Obras isoladas em áreas costeiras devem ser evitadas, sendo necessário

favorecer as ações conjuntas em unidades fisiográficas definidas, em planos e

projetos envolvendo União, estados e municípios, a exemplo do próprio Projeto Orla.

Em 2000, no I Simpósio Brasileiro sobre Praias Arenosas, bem como em 2008,

no I Simpósio Nacional sobre Erosão Costeira, que reuniu academia e gestores, foi

identificado como desafio vencer a falta de conhecimento sobre os processos

litorâneos, que moldam a costa brasileira (ondas, marés, batimetria, ventos, entre

outros), que permitisse uma melhor caracterização de fenômenos ou tendências

erosivas ao longo do litoral. Também foi apontada a necessidade urgente de formar


Capítulo 1

23

profissionais especializados em processos litorâneos e em obras e intervenções na

costa, na perspectiva de qualificar os projetos de intervenção, melhorando o processo

de tomada de decisão e assegurando a proteção da linha de costa.

No evento foi apresentada a experiência da Espanha nas ações de gestão

costeira para proteção da linha de costa, estruturadas a partir de um programa

contínuo de formação e na instrumentalização para tomada de decisão (MMA, 2013).

Na Espanha, o “Modelo de Ajuda para a Gestão do Litoral” inclui o “Sistema de

Modelado Costero” (SMC), composto por um conjunto de ferramentas que permite o

estudo, desenho e elaboração de alternativas para projetos de engenharia costeira.

O processo de avaliação e implementação de obras de recuperação da linha

de costa espanhola utilizando o SMC acumula uma experiência de mais de 15 anos, a

partir da parceria entre o governo espanhol e o Instituto Hidráulico da Universidade da

Cantabria (IH Cantabria). O programa de gestão envolve a produção de conhecimento

para tomada de decisão, considerando a dinâmica natural, a gestão da costa e a

gestão urbana. Esse processo envolveu a reapropriação de áreas de domínio público

e indenização a particulares. A iniciativa foi uma resposta ao acelerado processo de

urbanização experimentado pela Espanha nos anos 70, que fundamentou a Lei da

Costa em 1988. A estratégia foi a de atuar na gestão de conflitos no litoral, de forma a

garantir a defesa da costa, habitats de fauna e flora e a ocupação humana. Além de

atender às demandas de resoluções e diretivas da União Européia, a exemplo da

gestão costeira integrada e, posteriormente, a de avaliação de risco à inundação.

Motivados por essa experiência, em 2010, os governos brasileiro e espanhol

estabeleceram o Acordo de Cooperação Técnica, Científica e Tecnológica para

executar o Projeto “Transferência de Metodologias e Ferramentas de Apoio à Gestão

da Costa Brasileira” entre a Agência Brasileira de Cooperação (ABC) e a Agência

Espanhola de Cooperação Internacional para o Desenvolvimento (AECID), com a

participação do Ministério do Meio Ambiente através da Secretaria de Extrativismo e

Desenvolvimento Rural Sustentável (MMA/SEDR), da Secretaria do Patrimônio da

União e do Ministério do Planejamento, Desenvolvimento e Gestão (SPU/MP), da

Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), da Universidade de São Paulo

(USP), da Universidade da Cantabria (UC-IH Cantabria/Espanha) e do Instituto


Capítulo 1

24

Ambiental Brasil Sustentável (IABS). O objetivo era contribuir para a melhoria da

gestão de implementação de obras costeias no Brasil, a partir de insumos que

incentivassem o entendimento e a proposição de soluções a problemas de erosão

costeira e seus impactos ambientais, promovendo a recuperação da funcionalidade

dos espaços públicos já ocupados e protegendo as populações em áreas de risco.

O projeto, denominado SMC - Brasil, gerou um conjunto de publicações para

apoiar estudos de processos costeiros e quantificar as variações que sofre o litoral

como consequência de eventos naturais ou de atuações humanas na costa. O material

é voltado para os gestores costeiros e academia, apresentando os referenciais

teóricos para entendimento da dinâmica costeira e construção de cenários da linha de

praia. Essas informações são importantes para o planejamento e qualificação da

tomada de decisão da orla marítima. O conjunto de documentos é composto por:

i. Estudo “Uma proposta de abordagem para o estabelecimento de regime

probabilístico de área de inundação costeira do Brasil” que tem como objetivo

disponibilizar informações sobre a faixa de inundação e nível do mar ao longo de toda

a costa brasileira.

ii. Documentos Temáticos com objetivo de apresentar e detalhar metodologias de

projeto para diversas atuações na costa, incluindo as metodologias para o pré-

tratamento dos dados de dinâmicas marinhas (ondas e níveis do mar).

iii. Manuais de Modelos Numéricos usados na ferramenta SMC-Brasil com objetivo de

disponibilizar a base de dados das cartas batimétricas e dinâmicas marítimas (ondas e

nível do mar) ao longo da costa brasileira; e oferecer um pacote de programas

numéricos que permita a correta utilização da metodologia proposta nos Documentos

Temáticos.

Os conteúdos apresentados no conjunto de documentos sintetizam a

transferência de conhecimento da experiência espanhola que são de grande valia para

o debate e o desenvolvimento de ações costeiras no Brasil relacionado à dinâmica da

praia. Ressalta-se que os documentos estão centrados em praias de sedimento

inconsolidado (areia, cascalho) localizadas em zonas abertas, nas quais a ondulação é

a dinâmica predominante. Por isso, é importante compreender que existem limitações


Capítulo 1

25

nos dados adquiridos e nos resultados alcançados, já que foram assumidas algumas

simplificações metodológicas. Para que o usuário utilize corretamente as informações

contidas nesses documentos, em especial no presente documento, deve-se levar em

consideração as limitações apresentadas na seção 1.2 deste capítulo.

O Projeto SMC–Brasil

O Projeto SMC – Brasil tem como componentes fundamentais a formação de

pessoal e a instrumentalização de gestores públicos em técnicas de proteção e gestão

do litoral que facilite a tomada de decisões. A proposta é apresentar subsídios que

possam apoiar a construção de um modelo que auxilie na dinamização e qualificação

de procedimentos de licenciamento ambiental e de planejamento territorial, avaliando

os impactos de obras na zona costeira (Figura 1).

Figura 1 – Fluxograma esquemático do Projeto SMC - Brasil.


Capítulo 1

26

A ferramenta computacional SMC - Brasil combina metodologias de trabalho,

bases de dados de cartas náuticas e modelos numéricos orientados para o estudo

e/ou solução de problemas na zona costeira. As metodologias permitem abordar o

estudo de um problema de forma sistemática, respondendo perguntas sobre dados de

entrada, escalas de análise de processos, aplicação de modelos, entre outros. As

escalas espaço-temporais na linha de costa consideram aspectos como a recuperação

de praias, o clima de ondas na costa e a cota de inundação.

As ferramentas do SMC-Brasil podem ser divididas em duas:

(1) o SMC Tools que inclui uma base de dados de batimetria, ondas, nível do mar,

transporte de sedimentos, etc.; e duas ferramentas de processamento de dados

integradas, uma para realizar a análise estatística das variáveis ambientais, e outra

ferramenta que permite realizar a transferência de uma série de ondas a partir de

profundidades indefinidas para pontos na costa;

(2) o Sistema de Modelagem Costeira (SMC) propriamente dito, que integra uma série

de modelos numéricos e permite dar um suporte prático à correta aplicação da

metodologia de trabalho proposta nos Documentos Temáticos.

A execução do Projeto SMC - Brasil trouxe aprendizados importantes para o

Brasil, colaborando na sensibilização e dimensionamento de problemas relevantes

para ações de gestão da orla marítima, que devem balizar a estratégia para

construção de um modelo de atuação para avaliação da proteção da linha de costa.

A primeira dificuldade esteve relacionada à falta de uma base de dados que

permitisse o compartilhamento de informações, com metadados adequados. A

oportunidade de disponibilizar uma base de dados via a ferramenta SMC – Brasil

representa um incremento para o Brasil, enquanto se atua em ações mais

estruturantes tanto para a disponibilização de dados, como na validação de

modelagens que possam cobrir as lacunas de informações.

A base de dados de ondas e de nível de marés (maré astronômica e

meteorológica) para a costa brasileira, que pode ser acessada via SMC Tools, foi

obtida por meio de técnica de reanálise. Tendo como referência o ano de 2008, a série


Capítulo 1

27

gerada representa o comportamento de ondas e marés dos últimos sessenta anos, a

cada hora, com malha de 1km próximo a costa.

A iniciativa do SMC – Brasil mobilizou academia e órgãos gestores,

possibilitando levantar a demanda de formação continuada de profissionais que irão

atuar na gestão costeira. O acesso à ferramenta SMC – Brasil despertou a

necessidade de ações mais sinérgicas entre a pesquisa e gestão, que possibilite aos

estados costeiros, de forma cooperada com as universidades locais, realizar análises

e estudos da dinâmica costeira para orientações mais precisas e eficazes no que diz

respeito aos processos de licenciamento, zoneamento e planejamento territorial.

É importante deixar claro que o conjunto de produtos do Projeto SMC – Brasil

não supre a necessidade dos dados em escala local, na precisão adequada. Tratam-

se, portanto, de insumos para apoiar o Brasil na construção de um modelo de gestão

brasileira para análise da proteção da linha de costa, que promova a difusão da

informação e a qualificação do processo de tomada de decisão.

Em resumo, para o uso adequado da ferramenta SMC – Brasil é necessário

investir na formação e capacitação de gestores, técnicos e pesquisadores no que se

refere às técnicas de proteção e manejo das costas brasileiras e em conhecimentos

básicos sobre dinâmica costeira. É fundamental também que o país avance na

estratégia de coleta e disponibilização de informações básicas sobre oceanografia,

fundamental para a melhor aplicação de modelos e simulações. Ainda, reforça-se a

necessidade de que este documento seja aplicado estritamente de acordo com seus

objetivos e limitações, descritas a seguir.

1.2. Limitações do Uso do Documento

Os resultados apresentados neste documento são de grande valia ao

considerar o desenvolvimento costeiro no Brasil. No entanto, é importante

compreender que existem limitações nos dados adquiridos e resultados alcançados

uma vez que foram assumidas algumas simplificações metodológicas. Para que o

usuário utilize corretamente a informação contida no documento “Uma proposta de


Capítulo 1

28

abordagem para o estabelecimento de regime probabilístico de área de inundação

costeira do Brasil” deve-se levar em consideração as seguintes limitações:

- Especial atenção deve ser dada no caso de utilização dos resultados deste

documento para verificação da inundação nas áreas costeiras. Ao verificar a área

inundada é necessária a utilização de uma base única de elevação de terreno que

contenha dados de batimetria e topografia. No Brasil, embora a zona costeira tenha

levantamento batimétrico, sob a responsabilidade da Diretoria de Hidrografia e

Navegação – DHN, e cartográfico, elaborado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e

Estatística – IBGE e pela 5ª Divisão de Levantamento do Exército – V-DL, estes

instrumentos não possuem referências geodésicas comuns, nem horizontais, nem

verticais, o que significa dizer que o nível zero de uma base não coincide com o nível

zero da outra. Essa diferença é relevante na análise de variações do nível do mar.

- Apesar de haver uma longa série de dados de ondas (60 anos), esta foi simulada a

partir de dados de vento e da batimetria global, e não propriamente medida. Entretanto

foi calibrada e validada para águas profundas;

- Os dados utilizados, provenientes de reanálises globais, não apresentam grande

resolução local. Além disso, o modelo utilizado é relativamente simples

desconsiderando processos de difração, por exemplo, por promontórios e ilhas e

perda de energia por fricção. Desta forma, a cota de inundação gerada deve ser

utilizada como uma primeira análise da inundação em cada zona. Em casos onde são

necessários dados mais específicos de determinada área em escala de detalhe,

sugere-se a utilização de um modelo local onde devem ser inseridos dados de

batimetria de detalhe e forçantes locais;

- O modelo de propagação de ondas é baseado na lei de Snell de refração, a qual

assume uma batimetria reta e paralela na propagação de ondas com apenas dois

trechos (variações de profundidade principais em apenas dois pontos) sendo assim

desconsideradas as demais variações de fundo;

-As propagações são interrompidas quando a onda atinge a profundidade de 5m, não

sendo considerados efeitos de dissipação pela quebra ou quaisquer outros processos

ocorridos além desta profundidade;


Capítulo 1

29

- A diferença entre praias refletivas e dissipativas para o cálculo do runup foi realizada

apenas considerando a declividade da face da praia. Há também outros fatores

importantes ao determinar o estágio morfodinâmico de uma praia, como por exemplo,

o tamanho de sedimento, no entanto, estes foram desconsiderados neste documento.

Além disso, sabe-se que uma praia normalmente refletiva pode assumir caráter

dissipativo em casos de eventos extremos de inundação. Estes fatos também devem

ser considerados;

- A cota de inundação de uma praia é obtida a partir da hipótese de que a declividade

da mesma é homogênea e contínua. De maneira geral, isto não corresponde ao perfil

de uma praia real composto por berma, duna ou estrutura antrópica.

1.3. Estrutura do Documento

O presente documento temático foi dividido em cinco capítulos de forma a

introduzir o assunto da inundação costeira, abordar metodologias de análise, explicar

a metodologia utilizada, bem como os resultados obtidos da análise da cota de

inundação ao longo do litoral brasileiro. O conteúdo de cada capítulo é apresentado a

seguir:

Capítulo 1: Apresenta o escopo do trabalho realizado, o objetivo e contexto em que foi

construído.

Capítulo 2: Apresenta a teoria, conceitos e métodos de estimativa e análise da cota de

inundação.

Capítulo 3: Descrição do litoral brasileiro de acordo com suas características físicas,

ambientais e de ocupação da costa. Variáveis como maré, ondas, erosão e inundação

costeira são abordadas e suas variações ao longo do litoral do país são apresentadas.

Capítulo 4: Neste capítulo descreve-se detalhadamente a metodologia utilizada na

construção do documento. Primeiramente, são descritas as bases de dados de

reanálise de onda e nível utilizadas nos cálculos da cota de inundação, as


Capítulo 1

30

metodologias de geração, calibração e validação das mesmas. A seguir, o passo a

passo das análises de regime extremo e médio da cota de inundação.

Capítulo 5: No quinto capítulo são apresentados os resultados obtidos de forma

separada para cada zona do litoral do Brasil, bem como a forma correta de busca

pelos mesmos no documento.


Capítulo 2

31

CAPÍTULO 2: COTA DE INUNDAÇÃO


Capítulo 2

32

2. Cota de Inundação

2.1. Introdução

Pela enorme disponibilidade de recursos, fácil acesso e oferta de melhor

qualidade de vida, a zona costeira é a área do globo em que a ocupação é mais

intensa (STROHAECKER, 2008). O avanço da urbanização coloca em risco a

população que reside nas áreas litorâneas devido à dinâmica dos processos que

atuam na modificação das feições da costa e do relevo (KOMAR, 1976). As oscilações

do nível do mar são ocasionadas por interações astronômicas, oceanográficas e

atmosféricas em diferentes escalas de tempo e intensidade. Desta forma, a ação

conjunta de forçantes como maré, vento, pressão e ondulação pode induzir o aumento

do nível do mar e impactar bruscamente a costa adjacente (MMA, 2006). Neste

contexto, a inundação costeira é um importante processo que pode levar à erosão da

costa, principalmente quando resulta de um evento atmosférico extremo.

Neste capítulo, serão apresentados os conceitos relacionados à cota de

inundação, bem como as metodologias de cálculo e análise de tal processo.

2.2. Inundação costeira

A inundação, de uma forma geral, pode ser definida como o excesso de carga

de água, comparada à capacidade de drenagem do ambiente (ISDR, 2002). O evento

de inundação costeira consiste, inicialmente, no nível médio do mar em determinado

trecho da costa. A partir deste, as marés astronômica (MA) e meteorológica (MM)

causam a elevação da superfície do mar, seguidas das ondulações que, ao chegarem

à praia, percorrem parte da faixa de areia até determinada altura (runup). O runup é

composto pelo empilhamento de água na costa devido à quebra de ondas (wave

setup) e pelo espraiamento da onda na face da praia (Figura 2) (SHORT, 1999).


Capítulo 2

33

Figura 2 - Processos de wave setup e espraiamento junto à praia. Fonte: Modificado de Ruggiero et

al. (1997).

A soma de todos esses componentes é o que chamamos de cota de inundação,

que é influenciada pela altura das ondas e pela declividade da praia (Figura 3). As

principais causas dos eventos extremos de inundação são fortes tempestades que

geram grandes ondulações, provocando uma elevação extrema no nível da água,

especialmente quando ocorrem ao mesmo tempo que as preamares de sizígia

(USACE, 2002).

Figura 3 - Esquematização dos componentes da cota de inundação.


Capítulo 2

34

Problemas relacionados à inundação costeira vêm sendo observados em todo o

mundo, principalmente em áreas onde a ocupação da orla é mais intensa (MMA,

2006). No caso de praias arenosas, os eventos de inundação vêm associados à

erosão, o que torna ainda mais grave a situação na orla (TESSLER, 2008).

A inundação causada pela elevação do nível do mar e a resposta morfodinâmica

do perfil variam em costas com características morfológicas diferentes, mesmo em

situações de mesma amplitude de maré (SHORT, 1999). Praias com declividades

menores (dissipativas) possuem grande parte do sedimento disponível na porção

submersa, permitindo maior deslocamento horizontal devido à inundação. Já as praias

com maior declividade (refletivas), por apresentarem o pacote de sedimentos na

porção subaérea da praia não permitem tamanha excursão horizontal do nível da

água, mas sofrem retração devido ao ajuste da linha de costa.

2.3. Metodologias de Estimativa da Cota de Inundação

A distribuição da cota de inundação pode ser estimada a partir da análise

estatística, sendo esta realizada de duas maneiras: i) análise de curto prazo - regime

médio, a qual apresenta o resultado do valor de cota de inundação e o número de

horas que esta foi atingida ou superada ao longo de um ano e; ii) análise de longo

prazo - regime extremo, que calcula a probabilidade de ocorrência e o período de

retorno para cada valor de cota de inundação a longo prazo.

A seguir se detalham ambos os métodos, com especial atenção à análise do

regime extremo, a qual é utilizada para estimar características de longo prazo das

ondas e marés, com o objetivo de, por exemplo, obter as melhores condições de

projeto para estruturas marítimas.

2.3.1. Análise de Curto Prazo - Regime Médio

A análise de curto prazo (regime médio) da cota de inundação é calculada

através da seguinte equação:


Capítulo 2

35

Sendo N o somatório dos valores de cota de inundação nos 60 anos analisados

e o número de horas que a cota é alcançada ou superada.

O resultado apresentado consiste no valor da cota de inundação pelo número

de horas que a mesma é alcançada ou superada por ano.

2.3.2. Análise de Longo Prazo - Regime Extremo

A análise de longo prazo (regime extremo) é uma estimativa de tendência do

que ocorre na costa brasileira, extremamente importante para evitar muitos problemas

de engenharia. Neste documento, a análise de longo prazo foi realizada a fim de

apresentar a probabilidade de ocorrência e o período de retorno para cada valor de

cota de inundação calculado.

Na estatística de regimes extremos de duração de dezenas de anos ou mais,

as condições não são estacionárias e a abordagem deve ser diferente daquela

utilizada em análises de curto prazo (HOLTHUIJSEN, 2007). A análise de longo prazo

tem dois propósitos específicos: organizar os dados e extrapolar a série temporal a

valores extremos que ocorrem com baixas probabilidades de serem excedidos.

Fornece, assim, uma distribuição teórica da probabilidade de ocorrência do fenômeno

analisado (KAMPHUIS, 2000).

Normalmente a análise é realizada através da distribuição de longo prazo da

altura significativa de onda e dos respectivos períodos de retorno. Este tipo de análise

pode ser feito de três formas: i) considerando todos os valores observados, ii)

considerando apenas o maior valor em tempestades e iii) considerando o maior valor

observado por ano (HOLTHUIJSEN, 2007).

A análise estatística de regime extremo assume que os dados são

independentes uns dos outros, o que é bastante complicado quando se trabalha com

séries com intervalos de dados próximos. Uma solução para alcançar tal

independência estatística é certificar que os dados são distantes o suficiente no


Capítulo 2

36

tempo. No primeiro tipo de análise (todos os dados observados), por exemplo, esta

hipótese é ignorada (KAMPHUIS, 2000). Além disso, os dados também deveriam ser

identicamente distribuídos, o que só acontece se estes fossem divididos em classes

de iguais características (HOLTHUIJSEN, 2007).

Dessa forma, os métodos para estimar o regime extremo da cota de inundação

a partir de uma base de dados podem ser divididos em: i) Métodos Diretos - onde se

analisam os níveis extremos de cota atingidos, entre eles o método dos máximos

anuais e o método dos picos acima do limiar e; ii) Métodos Indiretos - em que a maré

astronômica, maré meteorológica e as ondas são analisadas separadamente para

então chegar em um valor extremo, exemplos são o método da probabilidade conjunta

e o método indireto de simulação. Ambos os métodos são descritos a seguir.

2.3.2.1. Métodos Diretos

Método dos Máximos Anuais

Sendo o método mais conhecido, simples e amplamente utilizado, o Método

dos Máximos Anuais (MMA) utiliza o maior valor observado em cada ano, obtendo-se

assim os mesmos números de valores para o mesmo número de anos (Figura 4). Sob

condições gerais é utilizado a distribuição de valores extremos generalizada

(Generalized Extreme-Value – GEV). E, caso a distribuição dos dados for de Weibull

ou log-normal, a GEV se reduz a distribuição de Gumbel (HOLTHUIJSEN, 2007;

KAMPHUIS, 2000).

Método dos Picos Acima do Limiar

O método POT (do inglês Peak Over Threshold) considera os maiores valores

independentes acima de um limiar pré-determinado pelo usuário, numa mesma série

temporal de dados (Figuras 4 e 5). Dessa forma, uma quantidade maior de extremos

pode ser utilizada para a análise. Este método possui duas vantagens: i) concentra a

análise nos regimes que dominam os maiores extremos; e ii) apresenta um dado mais

sólido além de simplificar a interpretação dos resultados das análises (HOLTHUIJSEN,

2007).


Capítulo 2

37

Figura 4 - Exemplo dos valores obtidos considerando os máximos anuais e o POT, neste caso

aplicado a dados de altura significativa de ondas.

Figura 5 - Tempestade entre dois pontos que cruzam a altura significativa limite.

2.3.2.2. Métodos Indiretos

Método de Probabilidade Conjunta

O método JPM (do inglês Joint Probabilities Method) envolve a avaliação

empírica da probabilidade da função de densidade da maré astronômica e da maré

meteorológica separadamente, assumindo a independência entre esses dois

processos (PUGH; VASSIE, 1978). Uma vantagem desse método é que uma série


Capítulo 2

38

incompleta de dados também pode ser utilizada se esses dados não corresponderem

sistematicamente aos mesmos períodos do ano. Este método ainda estima a

probabilidade de baixos níveis de maré (PIRAZZOLI; TOMASIN, 2007). Uma variação

deste método foi apresentada por Medina et al. (1997) que incorporou à técnica o

runup das ondas, estendendo assim o número de variáveis estocásticas analisadas.

Uma revisão do método JPM foi apresentada por Tawn e Vassie (1989). Estes

autores incorporaram um parâmetro de índice extremo na análise, obtido

empiricamente através dos dados disponíveis, o qual passa a considerar a

dependência temporal entre as variáveis analisadas.

Métodos Indiretos de Simulação

Métodos indiretos de simulação geram um conjunto de dados com base nas

funções de distribuição das variáveis que governam estes dados. Esse método

permite uma modelagem dos processos físicos de forma mais real possível, incluindo

todos os tipos de relações entre estas variáveis, sempre que a variável seja conhecida

ou determinada a partir dos dados medidos. A partir destes dados medidos, tratados

estatisticamente e simulados pode-se então obter o regime extremo da cota de

inundação (IH CANTABRIA, 2000).

Neste documento foi utilizado para análise de regime extremo o método dos

máximos anuais (MMA) com distribuição de valores generalizada (GEV). Uma

descrição mais detalhada desta análise pode ser vista na seção 4.5.2.


Capítulo 3

39

CAPÍTULO 3: CARACTERIZAÇÃO DO LITORAL BRASILEIRO


Capítulo 3

40

3. Caracterização do Litoral Brasileiro

3.1. Introdução

O litoral brasileiro é extenso e bastante recortado. Dos 26 estados, 17 fazem

fronteira com o Oceano Atlântico, compreendendo mais de 8.000km de costa

(TESSLER; GOYA, 2005). Toda essa extensão lhe confere grande diversidade de

processos condicionantes a diferentes ambientes ao longo da costa, onde se alternam

dunas, falésias, praias, mangues, recifes, baías, vegetação costeira, estuários,

marismas e recifes de corais. A seguir são apresentadas as principais características

da costa do Brasil adaptadas de PBMC (2014).

41

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et

al.,

1995

b) c

om r

etra

ção

da li

nha

de c

osta

de

0,5-

1,0m

/ano

. N

a Ilh

a de

Mar

acá,

pro

cess

os e

rosi

vos

aind

a m

ais

extre

mos

são

enc

ontra

dos,

com

a t

axa

de r

etra

ção

da l

inha

de

cos t

a ch

egan

do

a al

canç

ar

5,0-

10,0

m/a

no

(TO

RR

ES

; E

L-R

OB

RIN

I, 20

06).

Ero

são

é ob

serv

ada

na

prai

a es

tuar

ina

de

Mos

quei

ro e

ao

long

o da

cos

ta A

tlânt

ica

na re

gião

de

Sal

inóp

olis

e

Aju

rute

ua (

EL

RO

BR

INI e

t al.,

200

6).

Var

iaçõ

es d

a lin

ha d

e co

sta

na r

egiã

o de

Bra

ganç

a (P

A) e

ntre

197

2 e

1998

, ind

icam

60,

6% d

e ár

eas

eros

ivas

e 3

9,4%

de

área

s ac

resc

idas

(S

OU

ZA-F

ILH

O;

PA

RA

DE

LLA

, 20

03).

As

mai

ores

mud

ança

s ob

serv

adas

est

ão

rela

cion

adas

a á

reas

de

man

guez

ais

send

o oc

upad

as p

or b

aixi

os

aren

osos

, to

rnan

do e

ssas

áre

as m

ais

susc

etív

eis

à er

osão

. C

om

base

em

le

vant

amen

tos

da

mor

folo

gia

prai

al,

dest

acam

as

va

riaçõ

es e

m m

enor

esc

ala

espa

cial

da

pení

nsul

a de

Bra

ganç

a,

incl

uind

o as

pr

aias

de

B

uçuc

anga

, A

juru

teua

e

Vila

do

s P

esca

dore

s (K

RA

US

E; S

OA

RE

S, 2

004)

. Os

auto

res

rela

cion

am a

er

osão

na

área

com

int

erve

nçõe

s an

trópi

cas,

com

a o

cupa

ção,

de

smat

amen

to d

e m

angu

ezai

s e

estre

itam

ento

de

cana

is d

e m

aré

send

o re

laci

onad

os c

om a

ten

dênc

ia e

rosi

va d

a re

gião

. C

ampo

s de

dun

as a

tivas

mig

ram

atra

vés

de c

ampo

s de

dun

as v

eget

adas

, m

angu

ezai

s e

sist

emas

de

cana

is e

stua

rinos

.

A

conf

igur

ação

ge

omor

foló

gica

as

soci

ada

aos

dive

rsos

ag

ente

s hi

drod

inâm

icos

to

rna

esse

lit

oral

na

tura

lmen

te

susc

eptív

el à

inun

daçã

o e

eros

ão, a

s qu

ais

tend

em a

res

ulta

r em

deg

rada

ção

de e

coss

iste

mas

nat

urai

s, d

anos

soc

iais

e

prej

uízo

s ec

onôm

icos

. N

esta

re

gião

a

inun

daçã

o co

stei

ra

acon

tece

pr

inci

palm

ente

pe

las

baix

as

cota

s do

te

rreno

(a

ltim

etria

men

or q

ue 5

m) (

TES

SLE

R, 2

008)

e d

e ac

ordo

com

o

mes

mo

auto

r, o

risco

nat

ural

à in

unda

ção

varia

de

mui

to a

lto

a al

to e

ntre

as

área

s ur

bana

s da

s ci

dade

s de

Mac

apá

e de

S

anta

na,

no A

map

á e

de a

lto p

ara

méd

io n

as c

idad

es d

e B

elém

e B

raga

nça

- no

Par

á. A

cid

ade

de S

ão L

uiz

do

Mar

anhã

o ap

rese

nta

risco

pot

enci

al à

inu

ndaç

ão v

aria

ndo

entre

méd

io e

al

to.

Os

dem

ais

trech

os d

esta

cos

ta s

ão,

pred

omin

ante

men

te,

clas

sific

ados

com

o de

gra

us m

édio

a

baix

o. N

este

s lo

cais

, o

men

or r

isco

à i

nund

ação

dev

e-se

, pr

inci

palm

ente

, à b

aixa

den

sida

de d

emog

ráfic

a.

PA

G

olfo

do

Am

azon

as

MA

Ree

ntrâ

ncia

s M

aran

hens

es

Cos

ta L

este

do

Mar

anhã

o ao

Cab

o C

alca

nhar

(R

N)

Nordeste / Leste

PI

Região Nordeste ou Litoral das Barreiras

A Costa Faminta do Nordeste

Costa Nordeste com Déficit Sedimentar

Nordeste

Tropical, úmido a semi-árido com déficit hídrico anual mais ao norte

Mesomaré (2-3,5m) Micromaré

1-2m, 7,5s

Clim

a de

on

das

forte

men

te

sazo

nal

e di

reta

men

te a

ssoc

iado

com

o c

ompo

rtam

ento

do

s ve

ntos

dom

inan

tes.

Dez

embr

o a

abril

com

ve

ntos

alís

ios

de n

orde

ste

gera

ndo

onda

s sw

ell

e du

rant

e o

rest

o do

ano

ven

tos

alís

ios

de

sude

ste

gera

m o

ndas

sea

(H

ES

P e

t al.,

200

9).

Inte

nso

trans

porte

se

dim

enta

r po

r de

riva

litor

ânea

. D

omín

io d

e fa

lési

as c

om p

laní

cies

co

stei

ras

aren

osas

po

uco

dese

nvol

vida

s e

área

s ab

rigad

as r

estri

tas

a de

sem

boca

dura

de

rios

e es

tuár

ios,

car

acte

rizad

a pe

la p

rese

nça

mar

cant

e de

are

nito

s pr

aiai

s (b

each

roc

ks)

e ca

mpo

s de

dun

as a

tivas

.

Larg

ura

méd

ia 4

0km

; qu

ebra

da

plat

afor

ma

a pr

ofun

dida

de m

édia

de

60m

. A

pres

enta

for

mas

de

re

levo

co

m

forte

in

fluên

cia

tect

ônic

a e

vulc

ânic

a.

Pre

dom

ínio

de

ca

rbon

atos

na

pl

ataf

orm

a ex

tern

a e

arei

as

silic

iclá

stic

as

na

plat

afor

ma

inte

rna.

Epi

sódi

os d

e es

tabi

lizaç

ão

de

níve

l do

m

ar

estã

o re

pres

enta

dos

por

terr

aços

de

abra

são

na b

orda

da

plat

afor

ma

ou

por

feiç

ões

subm

ersa

s (1

0, 2

5, 4

0 e

60m

de

prof

undi

dade

) co

rrel

atas

a r

ocha

s pr

aiai

s (e

.g.

VIT

AL

et a

l., 2

008)

. A

nális

e pe

trogr

áfic

a de

stes

co

rpos

are

nitic

os s

ubm

erso

s m

ostra

ram

ser

em

os m

esm

os e

quiv

alen

tes

aos

enco

ntra

dos

na

zona

co

stei

ra

atua

l re

pres

enta

ndo ,

po

rtant

o an

tigas

lin

has

de c

osta

(S

AN

TOS

et

al.,

2007

, C

AB

RA

L N

ETO

et

al

., 20

11).

A

plat

afor

ma

cont

inen

tal

tam

bém

ap

rese

nta

vest

ígio

s de

dr

enag

em e

scav

ada

em é

poca

s de

nív

el d

o m

ar

mai

s ba

ixo

que

o at

ual.

Val

es in

ciso

s, a

inda

não

co

mpl

etam

ente

pr

eenc

hido

s,

e câ

nion

s en

cont

ram

-se

asso

ciad

os c

om o

s pr

inci

pais

rio

s ao

long

o da

pla

tafo

rma

n ord

este

, e

apre

sent

am

uma

clar

a ex

pres

são

na b

atim

etria

da

plat

afor

ma

cont

inen

tal.

A

pres

ença

de

la

mas

ne

sta

plat

afor

ma

enco

ntra

-se

rest

rita

ao in

terio

r des

tes

vale

s in

ciso

s e

aos

câni

ons

que

corta

m o

talu

de

cont

inen

tal

Nor

dest

e (e

.g.

VIT

AL

et a

l., 2

005a

, 20

05b,

200

8, 2

010;

DO

MIN

GU

EZ,

200

9).

No

seto

r se

mi-á

rido

os s

egm

ento

s m

ais

impa

ctad

os p

ela

eros

ão

cost

eira

est

ão n

o C

eará

, na

regi

ão a

o no

rte d

o P

orto

de

Pec

ém e

em

Fo

rtale

za.

Na

regi

ão

de

Forta

leza

, po

r ex

empl

o,

fora

m

repo

rtada

s re

traçõ

es d

a lin

ha d

e co

sta

de a

prox

imad

amen

te 2

00m

, re

sulta

do d

a in

stal

ação

do

Por

to d

e M

ucur

ipe

e do

s es

pigõ

es

cons

truíd

os a

o lo

ngo

de to

da a

cos

ta (

MO

RA

IS e

t al.,

200

6; M

MA

, 20

08).

Em

Mac

au e

Gua

mar

é (R

N)

a re

cess

ão d

a lin

ha d

e co

sta

está

col

ocan

do e

m r

isco

est

açõe

s de

bom

beam

ento

de

petró

leo

(VIT

AL ,

200

6).

De

acor

do c

om o

s au

tore

s, a

ero

são

é ac

eler

ada

pela

co

nstru

ção

de

estru

tura

s pe

rpen

dicu

lare

s na

s pr

aias

de

M

acau

, C

aiça

ra

do

Nor

te

e To

uros

. N

a co

sta

de

falé

sias

se

dim

enta

res,

a e

rosã

o é

ampl

a e

ocor

re e

m q

uase

toda

a li

nha

de

cost

a do

sul

do

Rio

Gra

nde

do N

orte

ao

long

o da

Par

aíba

, P

erna

mbu

co e

Ala

goas

. O

con

trário

oco

rre

na c

osta

de

Ser

gipe

, on

de a

abu

ndan

te q

uant

idad

e de

sed

imen

tos

trazi

da p

elos

rio

s m

anté

m a

prox

imad

amen

te 5

7% d

a co

sta

em e

quilí

brio

, en

quan

to

21%

est

ão e

m e

rosã

o (B

ITTE

NC

OU

RT

et a

l., 2

006)

. Na

Par

aíba

, se

gmen

tos

da c

osta

em

ero

são

repr

esen

tam

em

torn

o de

42%

dos

14

0km

de

linha

de

cost

a (N

EV

ES

et

al.,

2006

). E

m P

erna

mbu

co,

apro

xim

adam

ente

30%

das

pra

ias

apre

sent

am p

roce

ssos

ero

sivo

s.

A m

aior

ia d

esta

s ap

rese

nta

eros

ão e

m fu

nção

de

fato

res

natu

rais

, co

mo

a ci

rcul

ação

co

stei

ra

e dé

ficit

sedi

men

tar,

enqu

anto

in

terv

ençõ

es a

ntró

pica

s m

uita

s ve

zes

inte

nsifi

cam

ess

e pr

oces

so

(NE

VE

S;

MU

EH

E,

1995

; M

AN

SO

et

al.,

2006

). E

m A

lago

as a

vu

lner

abilid

ade

cost

eira

é c

ausa

da p

elo

redu

zido

apo

rte f

luvi

al d

e se

dim

ento

s. A

ero

são

é co

ncen

trada

prin

cipa

lmen

te n

a po

rção

no

rte d

o es

tado

, qu

e ap

rese

nta

mai

or a

tivid

ade

rela

cion

ada

ao

turis

mo

(AR

AÚ

JO e

t al

., 20

06).

Em

Ser

gipe

, de

aco

rdo

com

B

itten

cour

t et

al

. (2

006)

, os

se

gmen

tos

em

eros

ão

estã

o lo

caliz

ados

em

A

tala

ia

Nov

a (n

orte

de

A

raca

jú)

e ao

su

l da

de

sem

boca

dura

do

rio S

ão F

ranc

isco

, on

de a

Vila

do

Cab

eço

foi

com

plet

amen

te e

rodi

da.

De

fato

, o

segm

ento

da

cost

a br

asile

ira

que

apre

sent

a er

osão

mai

s se

vera

oco

rre

na f

oz d

o rio

São

Fr

anci

sco,

sen

do r

esul

tado

dos

vár

ios

rese

rvat

ório

s pa

ra g

eraç

ão

de e

nerg

ia e

létri

ca c

onst

ruíd

os a

par

tir d

a dé

cada

de

1950

. Ass

im,

com

a

cons

truçã

o de

ssas

ba

rrag

ens

houv

e a

rete

nção

de

se

dim

ento

s no

s re

serv

atór

ios,

sen

do q

ue o

forn

ecim

ento

de

arei

a e

tam

bém

de

se

dim

ento

s fin

os

(silt

e e

argi

la)

decr

esce

u dr

astic

amen

te

na

foz

do

rio

São

Fr

anci

sco.

C

omo

prin

cipa

l co

nseq

uênc

ia a

lgun

s an

os d

epoi

s in

icio

u-se

um

inte

nso

proc

esso

de

er

osão

à

sudo

este

da

em

boca

dura

, na

co

sta

serg

ipan

a (B

AN

DE

IRA

et

al.,

2013

). A

cos

ta d

a B

ahia

, de

man

eira

ger

al,

entre

Man

gue

Sec

o, n

a de

sem

boca

dura

do

rio S

ão F

ranc

isco

, e

Sal

vado

r es

tá e

m e

quilí

brio

(D

OM

ING

UE

Z et

al.,

200

6). P

laní

cies

de

co

rdõe

s lit

orân

eos

se

dese

nvol

vera

m

em

frent

e ao

s rio

s Je

quiti

nhon

ha e

Car

avel

as, n

a B

ahia

, rio

Doc

e no

Esp

írito

San

to, e

rio

Par

aíba

do

Sul

no

Rio

de

Jane

iro.

Nes

sa r

egiã

o da

Bah

ia,

apro

xim

adam

ente

60%

da

cost

a es

tá e

m e

quilí

brio

, e

26%

da

cost

a es

tá e

m e

rosã

o, c

om in

tens

os p

roce

ssos

ero

sivo

s oc

orre

ndo

nas

adja

cênc

ias

de d

esem

boca

dura

s flu

viai

s. G

rand

es e

xten

sões

de

fal

ésia

s no

sul

da

Bah

ia,

de C

umur

uxat

iba

a di

visa

com

o

Esp

írito

San

to, e

stão

sof

rend

o um

bal

anço

sed

imen

tar n

egat

ivo

de

long

o-te

rmo

(DO

MIN

GU

EZ

et a

l. 20

06).

O l

itora

l do

Est

ado

do

Esp

írito

S

anto

, de

fo

rma

gera

l, ap

rese

nta

uma

tend

ênci

a de

re

traçã

o da

lin

ha d

e co

sta

(ALB

INO

et

al.,

2006

). O

s au

tore

s re

lata

m

que

o lit

oral

ca

pixa

ba

apre

sent

a al

ta

vuln

erab

ilida

de

eros

iva

em d

ecor

rênc

ia d

o ba

ixo

apor

te s

edim

enta

r te

rríg

eno.

C

ontu

do,

dest

acam

qu

e es

sa

tend

ênci

a er

osiv

a ve

m

send

o ag

rava

da

pelo

pr

oces

so

inte

nso

de

urba

niza

ção.

Te

ndên

cias

Alg

uns

pont

os s

ão c

onsi

dera

dos

com

alto

gra

u de

inun

daçã

o,

com

o a

foz

do r

io P

arna

íba

no P

iauí

por

ass

ocia

r ev

ento

s er

osiv

os a

reg

imes

de

inun

daçã

o pe

riódi

cos

no c

urso

do

rio

em p

erío

dos

de c

heia

, na

s ce

rcan

ias

de F

orta

leza

pel

a al

ta

dens

idad

e de

mog

ráfic

a e

nas

porç

ões

mai

s in

tern

as

das

área

s pr

óxim

as à

cid

ade

de M

osso

ró (

Rio

Gra

nde

do N

orte

) de

vido

às

área

s ba

ixas

pro

pens

as à

inun

daçã

o da

dre

nage

m

dos

rios

Apo

di e

Mos

soró

. O

utra

s ár

eas

cons

ider

adas

com

al

to g

rau

de i

nund

ação

são

Joã

o P

esso

a, R

ecife

e A

raca

ju

pela

alta

den

sida

de d

emog

ráfic

a e

entre

os

estu

ário

s do

s rio

s R

eal

e V

aza -

Bar

ris n

o S

ergi

pe p

elas

bai

xas

altit

udes

dos

te

rren

os e

os

efei

tos

da d

inâm

ica

cost

eira

que

con

dici

onam

ár

eas

de i

nund

ação

. Já

em

loc

ais

com

men

ores

den

sida

de

dem

ográ

ficas

o r

isco

à i

nund

ação

ten

de a

dim

inui

r. A

lém

de

sses

, tam

bém

ress

acas

no

litor

al, c

omo

repo

rtado

por

Pau

la

et a

l. (2

011)

, no

Cea

rá p

odem

ser

cau

sado

ras

de in

unda

ção

cost

eira

qua

ndo

o ní

vel

de á

gua

é ac

ima

de 4

,5m

, o

que

acon

tece

cer

ca d

e 32

dia

s (n

o to

tal)

por

ano.

Seg

undo

Mel

o Fi

lho

et a

l. (1

995)

as

ress

acas

que

atin

gem

ess

a re

gião

est

ão

asso

ciad

as à

açã

o de

fur

acõe

s ex

tratro

pica

is d

o he

mis

fério

no

rte p

rovo

cand

o te

mpe

stad

es q

ue r

esul

tam

na

cheg

adas

de

ondu

laçõ

es n

a co

sta

nord

este

do

Bra

sil.

A c

ombi

naçã

o de

al

titud

es

méd

ias

mai

s el

evad

as

e a

baix

a de

nsid

ade

popu

laci

onal

con

fere

à c

osta

bai

ana

baix

o ris

co a

o pr

oces

so

natu

ral d

e in

unda

ção

cost

eira

. Con

tudo

, em

loca

is a

ssoc

iado

s a

dese

mbo

cadu

ras

fluvi

ais

que

apre

sent

am a

lta d

ensi

dade

po

pula

cion

al,

com

o na

s ci

dade

s de

Sal

vado

r, Ilh

éus

e P

orto

S

egur

o, e

sse

risco

torn

a-se

ele

vado

(TE

SS

LER

, 200

8).

CE

RN

Cos

ta

Nor

dest

e do

Cab

o C

alca

nhar

ao

Rec

ônca

vo

Bai

ano

PB

P

E

AL

SE

BA

A Costa Deltaica Dominada por ondas

Central

ES

Litoral Oriental

Rec

ônca

vo

Bai

ano

a C

abo

Frio

Cos

ta m

ista

de

falé

sias

se

dim

enta

res

e de

ltas

dom

inad

os

por o

ndas

Ape

sar d

e ap

rese

ntar

um

a te

ndên

cia

prog

rada

nte,

a re

gião

do

Rio

Doc

e (E

S)

foi

clas

sific

ada

com

o ár

ea d

e al

to r

isco

a

inun

daçã

o co

stei

ra

(MM

A,

2008

). D

e ac

ordo

co

m

o do

cum

ento

, a a

tribu

ição

de

grau

s de

risc

o m

ais

elev

ado

deve

-se

ao

baix

o re

levo

e a

o m

aior

índ

ice

de u

rban

izaç

ão n

esta

re

gião

. A

reg

ião

da g

rand

e V

itória

e a

s ár

eas

inte

riore

s da

dr

enag

em

do

Rio

P

araí

ba

do

Sul

fo

ram

, pe

los

mes

mos

m

otiv

os,

clas

sific

adas

co

mo

de

alto

ris

co

a in

unda

ção

cost

eira

. N

o R

io d

e Ja

neiro

as

área

s al

tam

ente

urb

aniz

adas

da

s ci

dade

s de

Mac

aé e

Rio

das

Ost

ras

poss

uem

o g

rau

mai

s el

evad

o de

ris

co à

inu

ndaç

ão i

dent

ifica

da n

o lit

oral

orie

ntal

flu

min

ense

(M

UE

HE

et

al

., 20

06).

Na

área

da

B

aía

de

Gua

naba

ra,

disp

osta

ao

lo

ngo

de

um

eixo

de

fa

lha,

co

nver

gem

tod

as a

s re

des

de d

rena

gem

pro

veni

ente

s da

S

erra

do

Mar

pró

xim

as a

baí

a. E

sse

fato

r ju

ntam

ente

com

a

alta

de

nsid

ade

popu

laci

onal

, em

si

tuaç

ões

de

mar

és

asso

ciad

as

à pa

ssag

ens

de

sist

emas

fro

ntai

s,

e ai

nda

acom

panh

adas

de

alta

pre

cipi

taçã

o, f

az c

om q

ue a

áre

a do

co

ntor

no i

nter

no d

a ba

ía,

mai

s re

baix

ada,

fic

a ex

post

a à

inun

daçã

o.

Con

form

e ap

rese

ntad

o po

r Te

ssle

r (2

008)

, a

regi

ão s

udes

te a

pres

enta

dife

rent

es g

raus

de

risco

nat

ural

a

RJ

Cos

ta c

om

Lagu

nas

Ass

ocia

das

a C

ordõ

es

Are

noso

s D

uplo

s

Sul

Sul

SP

Região Sudeste ou Litoral de Escarpas Cristalinas

Cab

o Fr

io a

To

rres

A Costa Montanhosa do Sudeste do Brasil

Costa Sudeste dominada por Costões Rochosos

42

prog

rada

cion

ais

ocor

rem

pró

xim

as à

s de

sem

boca

dura

s flu

viai

s,

com

o do

Rio

Doc

e e

do R

io It

abap

oana

. Na

regi

ão n

orte

do

Rio

de

Jane

iro,

próx

imo

a di

visa

com

o E

spíri

to S

anto

até

Cab

o Fr

io,

eros

ão a

cent

uada

oco

rre

na r

egiã

o ao

sul

do

rio P

araí

ba d

o S

ul

em

Ata

fona

, on

de

arei

a es

tá

send

o re

tida

na

plat

afor

ma

cont

inen

tal i

nter

na p

ela

cobe

rtura

de

lam

a ap

orta

da p

elo

rio e

pel

a de

riva

litor

ânea

dom

inan

te e

m d

ireçã

o ao

sul

, pa

ra f

ora

da á

rea

afet

ada

(MU

EH

E e

t al

., 20

06).

A c

idad

e ap

rese

nta

um d

os m

ais

inte

nsos

fen

ômen

os e

rosi

vos

de t

odo

o lit

oral

sud

este

do

Bra

sil

com

tax

a de

ret

raçã

o de

7,5

m/a

no.

Out

ras

área

s em

ero

são

incl

uem

as

cost

as a

ltam

ente

urb

aniz

adas

de

Mac

aé e

Rio

das

O

stra

s (M

UE

HE

et a

l., 2

006)

. Ret

raçã

o da

cos

ta n

a or

dem

de

10 a

15

m f

oi o

bser

vada

em

di

vers

os l

ugar

es,

send

o co

nseq

uênc

ia

prin

cipa

lmen

te d

e um

gra

nde

even

to d

e te

mpe

stad

e em

mai

o de

20

01.

Não

obs

tant

e a

linha

de

cost

a, c

onsi

dera

ndo

com

o ta

l a

inte

rseç

ão d

a fa

ce p

raia

l com

o n

ível

méd

io d

o m

ar, e

ntre

Nite

rói e

A

rraia

l do

Cab

o, t

em-s

e m

antid

o es

táve

l (M

UE

HE

, 20

11).

Na

regi

ão m

etro

polit

ana

do R

io d

e Ja

neiro

, qu

e in

clui

a c

osta

de

Nite

rói,

a gr

ande

den

sida

de p

opul

acio

nal t

orna

a c

osta

oce

ânic

a e

estu

arin

a m

ais

vuln

eráv

el a

ero

são,

ala

gam

ento

s e

desl

izam

ento

s.

A e

xpan

são

de á

reas

urb

aniz

adas

sob

re re

giõe

s ba

ixas

de

antig

as

lagu

nas

( e.g

. B

arra

da

Tiju

ca)

com

cap

acid

ade

de d

rena

gem

lim

itada

, re

pres

enta

m r

isco

s qu

e vã

o au

men

tar

sob

cená

rios

de

aum

ento

do

níve

l do

mar

e d

e au

men

to n

as i

nten

sida

des

de

tem

pest

ades

(M

UE

HE

; N

EV

ES

, 20

08).

No

litor

al d

e S

ão P

aulo

, nã

o há

gr

ande

s ex

tens

ões

de

prai

as

sob

cond

içõe

s er

osiv

as

inte

nsas

, m

as M

assa

guaç

u, p

or e

xem

plo,

a e

rosã

o ch

egou

a

atin

gir

estru

tura

s pú

blic

as

e pr

ivad

as.

Os

segm

ento

s qu

e ap

rese

ntam

pro

cess

os d

e er

osão

est

ão n

orm

alm

ente

rela

cion

ados

a

obst

ácul

os n

atur

ais

ou d

e or

igem

ant

rópi

ca, a

feta

ndo

a di

nâm

ica

de tr

ansp

orte

de

sedi

men

to (T

ES

SLE

R e

t al.,

200

6).

inun

daçã

o, r

elac

iona

dos

à ex

posi

ção

à ev

ento

s ex

trem

os,

cara

cter

ístic

as g

eom

orfo

lógi

cas

e a

dens

idad

e de

mog

ráfic

a lo

cal.

No

Rio

de

Ja

neiro

m

aior

es

grau

s de

ris

co

fora

m

apon

tado

s na

cha

mad

a de

reb

aixa

da d

a B

aía

de G

uana

bara

de

vido

a

depr

essã

o do

te

rren

o e

as

alta

s de

nsid

ades

po

pula

cion

ais,

es

tand

o as

pr

aias

ex

post

as.

Na

cost

a,

as

prai

as

expo

stas

so

frem

co

nsta

ntem

ente

co

m

tem

pest

ade

enqu

anto

as

porç

ões

abrig

adas

da

Baí

a sã

o at

ingi

das

apen

as

por

even

tos

mai

s en

ergé

ticos

. E

m

situ

açõe

s de

m

ares

ex

cepc

iona

is a

com

panh

ados

de

alto

s va

lore

s de

pre

cipi

taçã

o,

as á

reas

mai

s re

baix

adas

fic

am m

ais

expo

stas

à e

vent

os d

e in

unda

ção.

Ess

a ju

nção

de

fato

res

físic

os,

som

ados

à a

lta

dens

idad

e po

pula

cion

al f

az c

om q

ue e

sta

seja

um

a zo

na d

e al

to g

rau

de r

isco

à i

nund

ação

. E

m S

ão P

aulo

, ap

esar

da

baix

a de

nsid

ade

popu

laci

onal

, a

regi

ão d

a M

aram

baia

foi

cl

assi

ficad

a co

m a

lto g

rau

de r

isco

à i

nund

ação

dev

ido

a ju

nção

de

fato

res

clim

átic

os e

oce

anog

ráfic

os v

incu

lado

s a

alto

s ní

veis

de

inun

daçã

o.

PR

Subtropical, mesotérmico

Micromaré (menor que 2 m)

Dominado por ondas 5-7m, 8s

Não

oco

rrên

cia

de m

angu

ezai

s po

r lim

itaçã

o cl

imát

ica.

Do

Cab

o de

San

ta M

arta

ao

Chu

í, a

linha

de

cost

a é

form

ada

por

uma

exte

nsa

e la

rga

faix

a de

pr

aia

com

se

dim

ento

s pr

edom

inan

tem

ente

fin

os

em

frent

e a

um

múl

tiplo

sis

tem

a de

bar

reira

s ar

enos

as. D

eriv

a lit

orân

ea d

omin

ante

na

regi

ão é

par

a no

rte,

com

al

gum

as

inve

rsõe

s re

laci

onad

as

à sa

zona

lidad

e do

clim

a de

ond

as e

orie

ntaç

ão

da li

nha

de c

osta

(SIE

GLE

; AS

P, 2

007)

.

Form

as

são

resu

ltant

es

de

proc

esso

s se

dim

enta

res,

pr

esen

ça

de

silic

iclá

stic

os

e ca

rbon

atos

. P

orçã

o in

tern

a m

uito

inf

luen

ciad

a pe

lo

mod

elad

o co

stei

ro.

O

rele

vo

cont

inen

tal

mon

tanh

oso

se

refle

te

prin

cipa

lmen

te

na

sinu

osid

ade

das

isol

inha

s o

que

é m

ais

notá

vel

nas

isób

atas

de

10

e

15m

(A

BR

EU

, 19

98).

Apo

rte

sedi

men

tar.

Pre

dom

inân

cia

de

sedi

men

tos

finos

na

plat

afor

ma

méd

ia e

ext

erna

. R

egim

e se

dim

enta

r do

min

ante

men

te t

erríg

eno

com

a p

redo

min

ânci

a de

sed

imen

tos

relíq

uias

e

palim

psét

icos

en

quan

to

as

font

es

de

supr

imen

tos

mod

erno

s es

tão

conf

inad

as

e re

laci

onad

as c

om a

aflu

ênci

a do

rio

da

Pra

ta e

da

de

sem

boca

dura

da

la

guna

do

s P

atos

(C

OR

RÊ

A, 1

987)

. M

orfo

logi

a ba

stan

te r

egul

ar e

ho

mog

ênea

, com

sua

larg

ura

varia

ndo

de 1

00 a

19

0km

e c

om a

pre

senç

a da

zon

a de

que

bra

na

prof

undi

dade

de

160m

(M

AR

TIN

S e

t al

., 20

05).

Pre

senç

a de

in

úmer

os

banc

os,

cana

is,

pale

ocan

ais

e pa

leol

inha

s de

cos

ta a

foga

das

(CO

RR

ÊA

, 19

90).

Pre

senç

a do

pal

eoca

nal

do

rio d

a P

rata

sob

re a

par

te s

ul.

No

Par

aná,

as

mod

ifica

ções

mai

s si

gnifi

cativ

as d

a lin

ha d

e co

sta

ocor

rem

nas

adj

acên

cias

de

dese

mbo

cadu

ras

estu

arin

as.

Ess

as

mod

ifica

ções

incl

uem

ero

são

e ac

reçã

o em

dife

rent

es t

rech

os d

a co

sta

e oc

orre

ram

com

tax

as d

e at

é 10

0m e

m m

enos

de

uma

déca

da (

AN

GU

LO e

t al.,

200

6). A

linh

a de

cos

ta o

ceân

ica

é m

ais

está

vel,

send

o as

áre

as m

ais

impa

ctad

as p

ela

eros

ão a

s pr

aias

de

Flam

engo

e R

ivie

ra e

a p

orçã

o ce

ntra

l da

pra

ia d

e M

atin

hos,

re

stau

rada

com

rea

limen

taçã

o pr

aial

(A

NG

ULO

et

al.,

2006

). E

m

San

ta C

atar

ina,

na

porç

ão c

ontin

enta

l, os

ris

cos

asso

ciad

os à

er

osão

cos

teira

são

o r

esul

tado

de

ocup

ação

des

orde

nada

e a

oc

orrê

ncia

de

tem

pest

ades

. Pon

tos

mai

s cr

ítico

s es

tão

loca

lizad

os

em

Bar

ra

Vel

ha,

Piç

arra

s e

Pen

ha,

com

er

osão

de

m

édia

in

tens

idad

e, e

nqua

nto

Bom

binh

as e

stá

sofre

ndo

eros

ão d

e m

enor

in

tens

idad

e (K

LEIN

et

al.,

200

6).

Na

ilha

de S

anta

Cat

arin

a,

proc

esso

s er

osiv

os e

stão

oco

rren

do a

o lo

ngo

da c

osta

oce

ânic

a.

O m

aior

risc

o oc

orre

nas

áre

as u

rban

as d

o no

rte d

a ilh

a e

na c

osta

no

roes

te n

a B

arra

da

Lago

a. Á

reas

urb

aniz

adas

na

cost

a le

ste

e su

l com

risc

o er

osiv

o de

méd

io a

alto

incl

uem

Cam

pech

e, A

rmaç

ão

e P

ânta

no d

o S

ul (

HO

RN

, 20

06).

No

esta

do m

uita

s m

edid

as

miti

gado

ras

fora

m t

omad

as v

isan

do r

eduz

ir o

proc

esso

ero

sivo

. S

alvo

al

gum

as

exce

ções

on

de

fora

m

real

izad

os

proj

etos

de

al

imen

taçã

o de

pra

ia,

estru

tura

s ríg

idas

com

o ro

chas

e m

uros

de

cont

ençã

o sã

o as

prá

ticas

mai

s ut

iliza

das

pelo

s ór

gãos

mun

icip

ais.

N

o en

tant

o,

em

algu

ns

caso

s,

esta

s es

trutu

ras

acab

am

por

inte

nsifi

car

aind

a m

ais

o pr

oces

so

eros

ivo.

A

fix

ação

de

de

sem

boca

dura

s co

m

mol

hes

tam

bém

é

caus

a de

er

osão

, oc

asio

nand

o pr

ogra

daçã

o da

linh

a de

cos

ta a

bar

lam

ar e

ret

raçã

o a

sota

mar

dos

mol

hes.

O a

lto ri

sco

à er

osão

ace

ntua

da n

o es

tado

é

resu

ltado

da

oc

upaç

ão

urba

na

som

ada

a fo

rtes

mar

és

met

eoro

lógi

cas

(KLE

IN e

t al.,

200

6).

Da

porç

ão s

ul d

a B

aixa

da S

antis

ta a

té It

ajaí

o g

rau

de ri

sco

à in

unda

ção

atin

giu

valo

res

méd

ios

a al

tos,

pel

a ju

nção

de

fato

res

com

o a

pres

ença

de

trê

s im

porta

ntes

po

rtos,

de

nsid

ades

pop

ulac

iona

is r

elat

ivam

ente

alta

e a

im

portâ

ncia

só

cio -

econ

ômic

a de

stes

cen

tros

(TE

SS

LER

et

al.,

2006

). N

o re

stan

te d

o es

tado

de

SC

o g

rau

de ri

sco

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8).


Capítulo 4

43

CAPÍTULO 4: DETERMINAÇÃO DA COTA DE INUNDAÇÃO NO LITORAL BRASILEIRO


Capítulo 4

44

4. Determinação da Cota de Inundação no Litoral Brasileiro

4.1. Introdução

A verificação da dinâmica marinha e de variações na elevação da superfície livre

do mar é imprescindível na abordagem de qualquer estudo ou projeto de engenharia

costeira. Com o intuito de gerar informação relativa aos valores de cota de inundação

no litoral brasileiro, foram gerados gráficos de nível desta superfície ao longo de toda a

costa do país.

A metodologia (Figura 6) consistiu em, inicialmente, dividir o litoral brasileiro em

setores de acordo com parâmetros oceanográficos (ondas e marés). Para cada zona,

foram verificadas as principais direções/orientações de linha de costa e séries

temporais de ondas foram propagadas até águas rasas (5m de profundidade) para

cada uma destas orientações. As ondas foram propagadas sobre o nível do mar

instantâneo (MA + MM) e, a partir dos parâmetros de ondas em águas rasas, calculou-

se o runup relativo a cada caso propagado, utilizando um modelo empírico que

relaciona altura significativa (Hs) e comprimento de onda (L) com valores de runup

(NIELSEN; HANSLOW, 1991). Tal modelo empírico considera os processos de wave

setup e espraiamento de forma conjunta no runup. Por fim, a cota de inundação foi

obtida a partir da soma dos valores de z0 (nível médio do mar - DHN), runup, maré

astronômica e maré meteorológica.

As séries temporais utilizadas fazem parte da base de dados do SMC-Brasil que

dispõe de dados de maré e ondas com grande resolução espacial ao longo de toda a

costa brasileira. Tratam-se de bases de dados geradas a partir de reanálises de maré

astronômica - GOT (Global Ocean Tide), maré meteorológica - GOS (Global Ocean

Surge) e ondas - GOW (Global Ocean Waves), desenvolvidas pelo Instituto de

Hidráulica da Cantabria, na Espanha. Estas bases de dados foram geradas dentro do

âmbito do projeto “Efectos del cambio climático en la costa de América Latina y el

Caribe” realizado pela Comissión Económica para América Latina (CEPAL, 2011) e

compreendem todo o globo, apresentando maior detalhe na área da América Latina e

Caribe. As séries de nível e ondas compreendem o período de 1948 a 2008 (60 anos

de dados) e resolução temporal horária, o que é significativo no desenvolvimento de

análises de regime médio e extremo de elevação/inundação.


Capítulo 4

45

Neste capítulo serão apresentadas as informações (nível e ondas) utilizadas para

verificação da cota de inundação, a metodologia adotada no cálculo e análise de cada

variável, bem como as restrições que devem ser consideradas ao utilizar o documento

“Uma proposta de abordagem para o estabelecimento de regime probabilístico de área

de inundação costeira do Brasil".

Figura 6 - Fluxograma da metodologia aplicada para obtenção dos valores de cota de inundação

ao longo do litoral brasileiro.

4.2. Informação Utilizada

Análises de regime extremo de nível do mar exigem séries longas (décadas),

com boa resolução temporal. No Brasil existe uma carência de dados de ondas e

nível, e raras são as séries temporais de longo prazo disponíveis. Uma opção neste

caso é a utilização de dados de reanálises. A reanálise é a geração de dados através

de simulações com modelos numéricos em escala global, regional ou local. Através da

Base de Dados

Etapas da Metodologia

Resultados


Capítulo 4

46

modelagem numérica de geração de ondas e nível é possível se obter dados em

escalas espaciais e temporais homogêneas.

As séries de dados de reanálise de maré astronômica, maré meteorológica e

ondas disponíveis na base de dados do modelo SMC-Brasil foram utilizadas no cálculo

da cota de inundação apresentado neste documento. Os pontos de maré astronômica,

maré meteorológica e ondas da base de dados do SMC-Brasil utilizados neste

documento estão apresentados na Figura 7.

Figura 7 - Pontos de dados de maré astronômica, maré meteorológica e ondas utilizados neste

documento.

A seguir serão apresentadas características destes dados bem como a

metodologia empregada para sua geração. As informações apresentadas aqui estão

descritas de forma detalhada no Documento Temático de Ondas e no Documento

Temático de Níveis e Cota de Inundação, que fazem parte dos documentos teóricos

do SMC-Brasil (IH CANTABRIA - MMA, 2017a, 2017b).


Capítulo 4

47

4.2.1. Base de Dados de Maré Astronômica (Global Ocean Tide – GOT)

A base de dados de maré astronômica (MA) do SMC - Brasil consiste em dados

de elevação do nível do mar resultantes das forças de atração do sistema Terra-Lua-

Sol. Esta base foi gerada a partir de constantes harmônicas do modelo global de maré

TPXO (EGBERT et al., 1994; EGBERT; EROFEEVA, 2002). O TPXO gera resultados

a partir da assimilação de dados altimétricos de satélite em um modelo hidrodinâmico

usando o método inverso proposto por EGBERT et al. (1994). O TPXO assimila dados

das missões TOPEX/Poseidon e de marégrafos e sua base de dados inclui 8

constantes harmônicas diurnas e semidiurnas (K1, O1, P1, Q1, M2, S2, N2 e K2) e

duas componentes de longo prazo (Mf e Mm), com uma distribuição espacial de 0,25°.

A metodologia aplicada para gerar a base de dados de maré astronômica do

SMC-Brasil consistiu nas seguintes etapas:

a) Seleção de pontos ao longo da costa brasileira: Inicialmente foram

selecionados pontos ao longo de toda a costa do Brasil com espaçamento de 50km

entre eles (Figura 8). No total foram selecionados 125 pontos, sobre os quais foram

geradas as séries de maré astronômica;

b) Obtenção das constantes harmônicas do modelo TPXO para cada ponto

escolhido na etapa anterior;

c) Previsão das séries de maré astronômica: Com base nas constantes

harmônicas foi realizada a previsão da maré astronômica em cada ponto. Por fim, têm-

se séries horárias de elevação do nível do mar pela maré astronômica para o período

de 60 anos;

d) Com base nas séries nos 125 pontos foi realizada a validação da base de

dados;

e) Dos 125 pontos, 24 foram utilizados para verificação da cota de inundação

(Figura 8).

Para a validação foram utilizados dados de marégrafos de distintas fontes:

Universidade do Havaí (UHSLC) (http://ilikai.soest.hawaii.edu/uhslc/rqds.html), Instituto

Nacional de Pesquisas Hidroviárias (INPH) e Marinha do Brasil.


Capítulo 4

48

Figura 8 - Pontos selecionados ao longo da costa para geração das séries de maré astronômica. Em branco os 125 pontos (a cada 50km) gerados para validação dos dados. Em vermelho, os 24

pontos escolhidos para o cálculo da cota de inundação no litoral brasileiro.

As bases de dados de marégrafos encontrados na página web da UHSLC

apresentam séries de resolução temporal horária com registros variando entre 1940 e

2007. Destes, 4 foram utilizados (2 na costa do Brasil, 1 na Patagônia e 1 no Caribe)

(Figura 9, Tabela 1). Quanto aos marégrafos brasileiros, 24 estações distribuídas ao

longo da costa do país foram utilizadas (Figura 10). As séries destes marégrafos

apresentam resolução temporal horária e abrangem o período de 1 ano variando de

1955 a 2011.

A validação dos dados de maré se deu nas seguintes etapas:

i) Obtenção das constantes harmônicas de cada marégrafo a partir do pacote

t_tide (PAWLOWICZ et al., 2002) em ambiente MATLAB;

ii) As séries de maré foram reconstruídas com base nas constantes para um ano

padrão (2000);

iii) Seleção dos pontos GOT mais próximos dos marégrafos, com distância

máxima de 100km;


Capítulo 4

49

iv) Comparação dos dados GOT com os dados do marégrafo a partir de

parâmetros estatísticos.

Figura 9 - Marégrafos encontrados na base de dados da página web da UHSLC utilizados no processo de validação dos dados de maré astronômica (Fonte: IH Cantabria - MMA, 2017b).

Tabela 1 - Marégrafos encontrados nas bases de dados da página web da UHSLC utilizados no processo de validação dos dados de maré astronômica. Coordenadas em graus decimais. Fonte: http://ilikai.soest.hawaii.edu/uhslc/rqds.html

Marégrafo Localização País Long Lat Aquisição de dados (anos) h270A Le Robert França -60,93 14,68 1976-1984 h202B Natal Brasil -35,18 -5,75 1983-1984 h719A Macaé Brasil -41,47 -22,23 2001-2007 h599A Diego Ramirez Chile -68,7 -56,5 1991-1997


Capítulo 4

50

Figura 10 - Marégrafos brasileiros utilizados no processo de validação dos dados de maré

astronômica.

A validação dos dados dos marégrafos se deu por meio de parâmetros

estatísticos como R² (Coeficiente de Correlação), EQM (Erro Quadrático Médio) e Viés

(Erro de Tendência). Na Tabela 2 estão apresentados os resultados obtidos destes

parâmetros para cada marégrafo brasileiro, bem como a distância em quilômetros

entre os marégrafos e o ponto da grade em que foram extraídos os dados. Na Figura

11 estão apresentados os resultados da validação para a base de dados de

marégrafos utilizados da página web da UHSLC e na Figura 12, um exemplo de

resultado da validação dos marégrafos brasileiros.

Os marégrafos localizados nos estuários, por estarem em águas rasas, registram

séries de dados onde o efeito da maré também é importante, sendo assim, a validação

dos dados se deu através do cálculo da função de distribuição de quantis comparando

as séries medidas pelo marégrafo com a base de dados do SMC-Brasil. A Tabela 3

apresenta o resumo estatístico dos quantis que foram utilizados para comparação dos

dados.


Capítulo 4

51

Tabela 2 - Resultados da validação dos dados de maré astronômica dos marégrafos localizados na costa e em mar aberto. São apresentados o erro de tendência (Viés), coeficiente de correlação R² e o erro quadrático médio (EQM). Coordenadas em graus decimais. Distância em quilômetros entre o

marégrafo e o ponto de reanálise. (Fonte: IH Cantabria - MMA (2017c)). Nº

Marégrafo Nome

Marégrafo Long Lat R2 EQM Viés m Dist. Localização

20520 Salinópolis -0,62 -47,35 0,871 0,52 0,00025 0,74 71 Costa

30225 Porto de Luiz Correia -2,85 -41,65 0,955 0,179 -0,0002 0,81 58 Costa

30337 Terminal

Portuário do Pecém

-3,68 -35,73 0,974 0,116 -1E-05 0,93 69 Costa

30540 Porto de Cabedelo -6,97 -34,84 0,979 0,094 0,00013 0,97 45 Costa

30725 Porto de Maceió -9,68 -35,73 0,976 0,086 -0,0001 1,02 39 Costa

40135 Porto de Aratu -12,8 -38,49 0,92 0,196 0,00024 0,79 75 Costa

40140 Capitania

dos Portos de Salvador

-12,97 -38,52 0,952 0,138 0,00008 0,87 56 Costa

40219 CEPEMAR -20,32 -40,34 0,781 0,217 -0,0004 0,78 72 Costa

40252

Capitania dos Portos do Espírito

Santo

-20,32 -40,30 0,976 0,06 -3E-05 0,93 54 Costa

40255 Porto de Tubarão -20,29 -40,24 0,963 0,074 0,00066 0,93 54 Costa

50116 Ponta de Imbetiba (Macaé)

-22,39 -41,77 0,894 0,111 -0,0002 0,92 46 Costa

50127 Ilha do Boqueirão -22,78 -43,16 0,864 0,137 0,00053 0,71 78 Costa

50141 Ponta da Armação -22,88 -43,14 0,94 0,071 -0,0002 0,91 66 Costa

50159 Copacabana - Salvamar -22,99 -43,19 0,9 0,093 0,00132 0,89 57 Costa

50165

Ilha de Guaíba

(Terminal MBR)

-23,0 -44,03 0,844 0,137 -0,001 0,76 59 Costa

50205 Porto de Ubatuba -23,45 -45,05 0,943 0,069 0,00034 0,97 42 Costa

60132 Porto de Paranaguá -25,5 -48,53 0,803 0,238 -0,0004 0,68 76 Costa

60135 Barra do Porto de

Paranaguá -25,57 -48,32 0,895 0,119 -0,0004 1,02 55 Costa

60139

Terminal Portuário de

Ponta do Félix

-25,46 -48,68 0,733 0,35 -0,0002 0,52 92 Costa

60250 Porto de Imbituba -28,23 -48,65 0,797 0,082 0,00038 0,82 56 Costa


Capítulo 4

52

60370 Porto de Rio Grande -32,12 -52,10 0,642 0,091 0,00016 0,67 94 Costa

30950 Fernando de Noronha -3,87 -32,42 0,981 0,087 -8E-05 0,99 336 Mar aberto

Tabela 3 - Resultados da validação dos dados de maré astronômica dos marégrafos localizados nos estuários. Coordenadas: 10528 - Soure (X: -0,73 e Y: -48,52) e 10653 - Ponta do Céu (X: 0,75 e Y: -50,12) em graus decimais. Distância em quilômetros entre o marégrafo e o ponto de reanálise.

Quantil de 25% Quantil de 50% Quantil de 95% Quantil de 99% Nº

Marégrafo Dist. Marégrafo SMC Marégrafo SMC Marégrafo SMC Marégrafo SMC

10528 156 -0,97 -0,71 -0,06 0 1,61 1,32 1,88 1,57

10653 93 -1,08 -1,05 -0,03 0,01 1,78 1,67 2,08 1,9

Figura 11 - Resultado da validação da base de dados de marégrafos utilizados da página web da

UHSLC. São apresentadas a comparação quantil - quantil, erro de tendência (Viés = BIAS), coeficiente de correlação R², coeficiente de correlação de Pearson (CORR) e erro quadrático médio

(EQM). Fonte: IH Cantabria – MMA (2017b).


Capítulo 4

53

Figura 12 - Exemplo de resultado obtido na validação dos dados de maré astronômica (Marégrafo

localizado no Porto de Luiz Correia). Fonte: IH Cantabria - MMA (2017b)

No Anexo I é possível observar algumas constantes harmônicas e o fator de

forma que determina o tipo de maré (semidiurna, semidiurna com desigualdade diurna,

mista ou diurna) para cada marégrafo utilizado.

Mais detalhes da geração dos dados de maré astronômica bem como os

resultados da validação dos mesmos podem ser encontrados em IH Cantabria – MMA

(2017b) Documento Temático de Níveis e Cota de Inundação, e IH Cantabria – MMA

(2017c) Documento de Validação de Marégrafos.

4.2.2. Base de Dados de Maré Meteorológica (Global Ocean Surge –GOS)

A base de dados de maré meteorológica (MM) do SMC-Brasil consiste em séries

temporais horárias de 60 anos (1948-2008) de dados de variação do nível do mar

decorrente de fatores atmosféricos. Os dados de MM foram gerados a partir de

simulações com o Modelo de Circulação Regional - ROMS (Regional Ocean Modeling

System), desenvolvido pelo Ocean Modeling Group de Rutgers.


Capítulo 4

54

O ROMS é um modelo numérico hidrostático de superfície livre que resolve as

equações tridimensionais mediadas de Reynolds Navier-Stokes (Raynolds-averaged

Navier-Stokes – RANS) (SHCHEPETKIN; MCWILLIAMS, 2005). Para gerar a série, foi

utilizado o módulo barotrópico (2DH) do modelo em malha global com resolução

espacial de 0,25° e dados de batimetria do modelo ETOPO2 (NOAA). Ventos globais a

10m de altura e pressão ao nível do mar, obtidos a partir de reanálise disponibilizados

pelo centro NCEP/NCAR, foram utilizados como forçantes. As séries de vento e

pressão utilizadas compreendem o período de 1948 a 2008, e apresentam resolução

temporal de 6 horas. Ao final da simulação, foram geradas séries temporais de maré

meteorológica para cada nó da malha global, com resolução horária para todo o

período simulado.

Foram então selecionados 24 pontos distribuídos ao longo da costa brasileira

com as séries de maré meteorológica para composição da base de dados GOS

(Figura 13).

Figura 13 - Pontos selecionados para geração das séries de maré meteorológica da base de dados

do SMC-Brasil.


Capítulo 4

55

Para a validação dos dados da reanálise, novamente foram utilizados dados de

marégrafos da base de dados da UHSLC (Tabela 4, Figura 14).

Tabela 4 - Marégrafos encontrados na base de dados da página web da UHSLC utilizados no processo de validação da maré meteorológica. Coordenadas em graus decimais.

Marégrafo Localização País Long Lat Aquisição de dados (anos) h719A Macaé Brasil -41,47 -22,23 2001-2007 h280A Rio de Janeiro Brasil -43,15 -22,88 1963-2008 h281A Cananéia Brasil -47,92 -25,02 1954-2006 h718A Imbituba Brasil -48,4 -28,13 2001-2007

Figura 14 - Marégrafos encontrados na base de dados da página web da UHSLC utilizados no

processo de validação da maré meteorológica (Fonte: IH Cantabria – MMA (2017b)).

O procedimento foi realizado nas seguintes etapas:

i) Análise harmônica das séries de elevação dos marégrafos;

ii) Previsão da maré astronômica para o mesmo período observado nos

marégrafos com as constantes obtidas na etapa anterior;


Capítulo 4

56

iii) Cálculo da diferença entre dados medidos e a maré astronômica;

iv) Comparação dos dados medidos com os simulados pela reanálise GOS

(Figura 15).

Figura 15 - Exemplos de resultados obtidos na validação dos dados de maré meteorológica

(Marégrafo localizado em Macaé - RJ). Em azul são os dados do marégrafo e em vermelho os dados do SMC – Brasil. Fonte: IH Cantabria - MMA (2017b)

Mais detalhes da geração dos dados de maré meteorológica bem como os

resultados da validação dos mesmos podem ser encontrados em IH Cantabria - MMA

(2017b) Documento Temático de Níveis e Cota de Inundação.

As marés meteorológicas e astronômica foram geradas separadamente

assumindo apenas as interações lineares. As interações não lineares entre estes dois

processos são significativas em plataformas extensas em águas rasas (LOSADA et al.,

2013). Isso requer resolução espacial muito alta para um modelo global (1-5 km) e ao

nível de aproximação do SMC - Brasil, onde o intuito é de gerar nível para a

propagação de ondas, é razoável desconsiderá-las.


Capítulo 4

57 ¹ Ondas espectrais descrevem a superfície do mar como um processo estocástico, ou seja, caracterizando todas as observações possíveis do estado de mar (HOLTHUIJSEN, 2007).

4.2.3. Base de Dados de Ondas (Global Ocean Waves – GOW)

A base de dados de ondas disponível no SMC - Brasil traz dados espectrais de

onda1 em uma série com resolução temporal horária para um período de 60 anos

(1948 a 2008). Tratam-se de dados de altura significativa de onda (Hs), período médio

(Tm) período de pico (Tp), direção média (θm), direção de pico (θp) e dispersão

direcional. Os dados para toda a costa do Brasil foram gerados em duas fases: 1)

Inicialmente foi realizada uma reanálise global com o modelo Wave Watch III

(TOLMAN, 1989) gerando parâmetros de onda para todo o globo; 2) Em seguida, as

séries geradas pela reanálise global foram utilizadas como entrada do modelo de

escala regional/local SWAN (BOOIJ et al., 1999). Os dados utilizados para propagação

neste documento são aqueles resultantes da primeira etapa do processo de geração

das bases (GOW).

A reanálise global de ondas foi realizada dentro do âmbito do projeto Efectos

del cambio climático en la costa de America Latina y el Caribe (C3A), financiado pela

Comisión Económica Para America Latina y el Caribe (CEPAL). A simulação se deu

com a versão 2.2 do modelo Wave Watch III utilizando a batimetria disponível na base

de dados General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO). O modelo foi forçado

com dados de ventos globais (10 metros acima do nível do mar) e cobertura de gelo

da reanálise atmosférica NCEP/NCAR que apresenta resolução espacial de 1,9° e

temporal de 6 horas. Desta forma, foram geradas séries horárias de parâmetros de

onda (Hs, Tm, Tp, θm, θp e dispersão direcional) para cada nó da malha de simulação

(Figura 16).


Capítulo 4

58

Figura 16 - Etapas envolvidas na geração da base de dados de ondas GOW.

A reanálise foi executada em malha global de resolução de 1,5°x1°, com

acoplamento de malhas de maior detalhe ao longo da costa da América Latina e

Caribe. Na costa brasileira a malha de detalhe apresenta resolução de 0,5° (Figura

17).

O modelo foi calibrado e validado com dados de boias e satélites. Este

processo foi realizado em 3 etapas: i) validação preliminar dos dados através de

comparação com dados instrumentais; ii) remoção dos outliers representativos de

eventos de furacões com base na metodologia proposta por Mínguez et al. (2012); e

iii) calibração dos dados de Hs a partir da metodologia proposta por Mínguez et al.

(2011).


Capítulo 4

59

Figura 17 - Malhas utilizadas na simulação do projeto C3A da CEPAL. Em amarelo, a malha

utilizada nas simulações na costa brasileira. Fonte: IH Cantabria - MMA (2017a).

Para a validação preliminar foram utilizados os dados de 21 boias dispostas em

águas profundas nos oceanos Atlântico, Pacífico e no mar do Caribe. Além destas,

dados de altimetria de satélite das missões Jason 1, Jason 2, TOPEX, ERS-2, Envisat

e GFO, também foram utilizados nas fases de validação inicial e calibração do modelo.

É importante salientar que, devido à baixa resolução temporal dos dados de

reanálise atmosférica utilizados, eventos extremos resultantes de furacões não são

bem representados na simulação de ondas. Por este motivo, os dados referentes a

estes eventos, chamados aqui de outliers, foram excluídos das séries de dados

medidos antes da comparação efetiva com os dados simulados.

Ao final do processo, os dados obtidos antes e após a calibração foram

comparados com dados medidos. Os dados calibrados apresentaram melhor

representação em relação aos não calibrados no que diz respeito aos mais altos

valores de Hs (Figura 18).


Capítulo 4

60

Figura 18 - Comparação entre dados medidos com satélite e dados de reanálise antes e depois de

calibrados. Em azul os dados medidos, em verde os dados de reanálise sem calibração, e em vermelho os dados de reanálise já calibrados (Fonte: Reguero et al., 2012).

Mais detalhes da geração, calibração e validação dos dados de onda podem

ser encontrados em Reguero et al (2012), CEPAL (2011) e no Documento Temático

de Ondas (IH CANTABRIA - MMA, 2017a).

4.3. Divisão do Litoral Brasileiro

Com o intuito de representar os valores de elevação específicos de cada trecho

da costa, o litoral do Brasil foi dividido em zonas, e as análises de nível se deram

separadamente em cada uma delas. Para realizar tal divisão, foram considerados os

seguintes parâmetros:

1 – Orientação principal da costa e da batimetria adjacente;

2 – Altura significativa de onda (Hs);

3 – Amplitude de maré astronômica (MA);


Capítulo 4

61

4 – Amplitude de maré meteorológica (MM).

Como resultado desta etapa o litoral brasileiro foi segmentado em 24 zonas,

estando a zona 1 situada no extremo norte da costa do país e a zona 24 na porção

mais ao sul (Figura 19). Nas Figuras 20, 21 e 22 estão apresentadas as distribuições

dos parâmetros utilizados na divisão do litoral ao longo das 24 zonas. A análise da

distribuição dos parâmetros demonstrados em tais figuras foi realizada com base nos

dados apresentados anteriormente na Figura 7.

Figura 19 - Divisão do litoral brasileiro em 24 zonas de acordo com parâmetros oceanográficos e

orientação da linha de costa.


Capítulo 4

62

Figura 20 - Diagrama de caixa da altura significativa de onda indicando a distribuição do parâmetro

ao longo das 24 zonas.

Figura 21 - Diagrama de caixa da amplitude de maré astronômica indicando a distribuição do

parâmetro ao longo das 24 zonas.

q75

q25

q75

q25


Capítulo 4

63

Figura 22 - Diagrama de caixa da amplitude de maré meteorológica indicando a distribuição do

parâmetro ao longo das 24 zonas.

4.3.1. Orientação das Praias

Foram verificadas as orientações de linha de costa existentes em cada uma

das 24 zonas. Tal orientação foi obtida a partir do ângulo entre a normal à linha de

costa e o norte (0°) (Figura 23).

Figura 23 - Obtenção da orientação da linha de costa através do ângulo entre a normal à praia e o

norte. Exemplo da Praia dos Ingleses, Florianópolis - SC (Fonte da imagem: Google Earth).

q25

q75


Capítulo 4

64

As orientações de linha de costa presentes em cada uma das 24 zonas estão

demonstradas na Tabela 5.

Tabela 5 - Direções apresentadas nas zonas 1 a 24.

Zonas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 N N N NNE N N N NNE NE NNE E E

NNE NNE NNE NE NNE NNE NNE NE ENE NE ESE ESE NE NE NE ENE NE NE NE ENE E ENE SE SE

ENE ENE ENE E ENE ENE ENE E ESE E SSE SSE E E NNW ESE E E NNW ESE SE ESE S S

ESE ESE SE NNE NNW SE SE SSW NNW SSE SW S

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 N NNE ENE NE NE NE ENE ENE NNE N E E

NNE NE E ENE ENE ENE E E NE NNE ESE ESE NE ENE ESE E E E SE ESE ENE NE SE SE

ENE E SE ESE ESE ESE SSE SE E ENE SSE SSE E ESE SE SE SE S SSE ESE E

ESE SE SSE SSE SSW S SE ESE SE SSE S S SW SSW SSE SE

SSE S SSW SSW S SSE S S

No total, foram verificadas doze orientações diferentes de linha de costa ao

longo do litoral do país. Desde linhas de costa com orientação para NNW até trechos

com orientação para SW (Figura 24).

Na Figura 25, estão demonstradas as direções de linha de costa presentes em

cada uma das 24 zonas em que foi dividido o litoral brasileiro.


Capítulo 4

65

Figura 24 - Direções de linha de costa observadas ao longo do litoral brasileiro.

Figura 25 - Direções de linha de costa apresentadas em cada uma das 24 zonas. Legenda de cores

está representada na Figura 24.


Capítulo 4

66

4.3.2. Direções da Batimetria

Também foram averiguadas as orientações principais das isolinhas de batimetria

em águas profundas e intermediárias, nas 24 zonas. Mais uma vez, a orientação foi

verificada a partir do ângulo entre a normal às isolinhas e o norte (0°).

As orientações da batimetria verificadas em cada zona estão representadas na

Tabela 6.

Tabela 6 - Orientações iniciais da batimetria para cada área de estudo.

Zonas / Orientação inicial da batimetria (°) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

45 50 30 44 11 37 7,5 74 95 111,5 130 141 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 87 90 112 117 100 139 159 145,5 115 112 128 123

4.3.3. Níveis de Referência (z0)

As profundidades a serem utilizadas na propagação de ondas à nível regional

foram baseadas em cartas náuticas da DHN (Diretoria de Hidrografia e Navegação).

Neste caso, cabe ressaltar que estas cartas apresentam profundidades relativas à

média das baixamares de sizígia, uma vez que tem como objetivo a segurança da

navegação. A diferença entre o nível apresentado nas cartas e o nível médio do mar

(NMM) de um marégrafo localizado na mesma área é o que chamamos aqui de z0.

A relação entre o nível apresentado nas cartas náuticas e o NMM dos

marégrafos (z0) está disponível nas próprias cartas (Figura 26) e vêm demonstradas

juntamente com os resultados deste documento no formato apresentado na Figura 27.

Dentre os marégrafos apresentados nas cartas náuticas utilizadas em cada

zona, apenas um foi utilizado como referência para obtenção do valor de z0. Optou-se

por utilizar aqueles marégrafos que se encontravam o mais distante possível de rios e

baías, por serem representativos de locais mais expostos. Na Tabela 7, estão listados

os marégrafos utilizados em cada zona, bem como a sua localização. Na Figura 28, a

distribuição de tais marégrafos ao longo da costa brasileira.


Capítulo 4

67

Figura 26 - Diferenças entre o nível do mar apresentado na carta e valores de nível apresentados

por alguns marégrafos da área. Exemplo representado na carta 200 da DHN, entre o estado do Amapá e do Pará. MSL = Nível Médio do Mar.

Figura 27 - Exemplo da relação de níveis apresentada para a Zona 1.


Capítulo 4

68

Tabela 7 - Marégrafos dos quais foram utilizados os valores de z0 (Fonte: Cartas náuticas da DHN). Sistema de coordenadas Geográficas (Grau Decimal), Datum SIRGAS 2000 Z22S.

Zona Nome Nº Marégrafo Lat. Long. z0 (m) 1 Ponta do Céu 10650 0,75 -50,10 2,1 2 Ponta do Céu I 10653 0,75 -50,12 2,1 3 Salinópolis 20520 -0,62 -47,35 2,75 4 Ilha de Santana 30130 -2,28 -43,63 2,3 5 Porto de Tutóia 30140 -2,76 -42,27 1,8 6 Mundaú 30331 -3,18 -39,38 1,6 7 Termisa 30407 -4,82 -37,03 1,9 8 Porto de Cabedelo 30540 -6,97 -34,83 1,3 9 Ponta das Pedras 30620 -7,62 -34,80 1,3

10 Tamandaré 30680 -8,75 -35,10 1,2 10 Porto de Suape 30685 -8,39 -34,96 1,2 11 Porto de Maceió 30725 -9,68 -35,72 1,2 12 Capitania de Salvador 40141 -12,97 -38,52 1,3 13 Porto de Ilhéus 40145 -14,78 -39,03 1,1 14 Cabrália 40152 -16,28 -39,02 0,9 15 Conceição da Barra 40209 -18,62 -39,73 0,8 16 Porto de Tubarao 40255 -20,28 -40,24 0,8 17 Porto de Tubarao 40255 -20,28 -40,24 0,8 18 Terminal de Imbetiba 50116 -22,38 -41,77 0,7 19 Porto de Ubatuba 50205 -23,45 -45,04 0,7 20 Porto de Ubatuba 50205 -23,45 -45,04 0,7 21 Ilha da Paz 60208 -26,18 -48,49 0,7 22 DCP Sao Francisco do Sul 60220 -26,24 -48,58 0,8 23 Porto de Imbituba 60250 -28,22 -48,65 0,4 24 Tramandai 60320 -29,97 -50,12 0,1


Capítulo 4

69

Figura 28 - Localização dos marégrafos escolhidos dentre aqueles apontados nas cartas náuticas.

4.4. Propagação de Ondas e Cálculo do Runup

4.4.1. Transformação de ondas em águas rasas

Ao atingir águas rasas, as ondas sofrem transformações na altura, direção e

velocidade de propagação devido a interações com o fundo e com obstáculos. As

principais transformações de ondas em águas rasas são o empinamento, a refração, a

difração e a perda de energia por atrito (KAMPHUIS, 2000; HOLTHUIJSEN, 2007).

O empinamento (shoaling) ocorre quando a onda atinge águas rasas e passa a

interagir com o fundo, resultando em diminuição do comprimento da onda e

incremento na altura da mesma (Figura 29) (HOLTHUIJSEN, 2007).


Capítulo 4

70

Figura 29 - Representação do processo de empinamento. Observe que com a redução da

profundidade ocorre a diminuição do comprimento da onda e aumento na altura da mesma para manter o fluxo de energia constante.

Por outro lado, a refração é a mudança de direção da onda conforme esta se

aproxima da praia (HOLTHUIJSEN, 2007). Quando a onda chega a zonas menos

profundas, ocorre redução da velocidade com que esta se desloca. Se uma onda

chega de forma oblíqua a um ponto onde a profundidade é menor, a porção da onda

que atinge este ponto primeiro começa a diminuir a velocidade enquanto a porção que

está na parte mais profunda mantém a velocidade (HOLTHUIJSEN, 2007). Isso faz

com que a onda mude de direção e se desloque conforme as isolinhas de batimetria

(Figura 30). É por causa deste processo que as cristas das ondas tendem a chegar

paralelas à linha de costa.

Por fim, a difração é o desvio ou espalhamento da onda ao contornar ou

transpor um obstáculo, sendo a difração mais intensa quanto menor for o comprimento

de onda com relação ao tamanho do obstáculo (HOLTHUIJSEN, 2007). Ao passar

pelo obstáculo, ocorre a redistribuição lateral de energia resultando na mudança da

direção de propagação da onda (HOLTHUIJSEN, 2007) (Figura 31).


Capítulo 4

71

Figura 30 - Representação do processo de refração das ondas. É possível verificar a tendência das ondas de ficarem paralelas à linha de costa conforme se aproximam da praia (Fonte: Adaptado de

HOLTHUIJSEN, 2007).

Figura 31 - Representação do processo de difração. Nota-se aqui a modificação da direção de

propagação das ondas devido ao contato com obstáculos (Fonte: Adaptado de HOLTHUIJSEN, 2007).


Capítulo 4

72

4.4.2. Propagação de ondas pelo método de Snell

A propagação de ondas até águas rasas foi realizada com base na lei de Snell

da propagação de ondas. São calculados os valores de altura de onda em águas

rasas considerando os processos de empinamento e refração:

Onde, é a altura da onda na profundidade 2, é a altura da onda na

profundidade 1, é o coeficiente de empinamento e é o coeficiente de refração.

Os coeficientes são função da celeridade de grupo (Cg) e da direção de propagação

da onda (θ) nas profundidades 1 e 2:

A celeridade de grupo, por sua vez, é calculada em função do período (T), do

comprimento de onda (L) e da profundidade (h):


Capítulo 4

73 ¹.Águas Profundas: As ondas estão em águas profundas quando a profundidade (d) é superior a metade do comprimento da onda (L): d>L/2. 2.Águas Intermediárias: As ondas estão em águas intermediárias quando a profundidade (d) é superior a um vigésimo, mas inferior a metade do comprimento de onda (L): L/2>d>L/20. 3.Águas rasas: As ondas estão em águas rasas quando a profundidade (d) é inferior a um vigésimo do comprimento da onda (L): d<L/20. (Glossário das Zonas Costeiras. Disponível em: <http://www.aprh.pt/rgci/glossario/index.html>.)

Considera-se que as direções de propagação nas profundidades 1 e 2 tem

relação direta com a orientação das isolinhas batimétricas nestas profundidades.

Assim, há a mudança de direção de ondas em dois trechos do perfil batimétrico, uma

mudança de águas profundas¹ para águas intermediárias² e uma mudança de águas

intermediárias para águas rasas³ (Figura 32).

Figura 32 - Orientação da batimetria em dois trechos do perfil. As profundidades (h) e o ângulo das

isóbatas (α), em relação ao norte, nestes dois trechos são considerados no cálculo.

Águas profundas

Águas intermediárias

Águas Rasas Costa


Capítulo 4

74

Desta forma, cada estado de mar é propagado desde uma profundidade d1 até

uma profundidade final d2, próximo à praia. Esta profundidade d1 é próxima a

profundidade de fechamento (profundidade na qual a onda passa a interagir com o

fundo de forma a mudar significativamente a morfologia (HALLERMEIER, 1981)). A

propagação de cada estado de mar ocorre até que se atinge a profundidade de 5m.

A propagação de cada caso de onda é realizada sobre um nível instantâneo do

mar (NIM) que é a soma da maré astronômica (MA) e maré meteorológica (MM)

referentes ao mesmo período do caso.

Na Figura 33, estão apontadas as principais dimensões envolvidas na

propagação de ondas pelo método de Snell, aplicadas neste documento.

Figura 33 - Representação das principais dimensões/profundidades envolvidas do cálculo da

propagação de ondas por Snell.


Capítulo 4

75

4.4.3. Cálculo do Runup

O runup pode ser definido como a máxima excursão vertical da água na zona de

espraiamento (STOCKDON et al., 2006). Normalmente, o cálculo do runup se dá por

meio de modelos empíricos gerados a partir de dados de campo que relacionam

parâmetros de onda com a excursão das ondas na faixa de areia (NIELSEN;

HANSLOW, 1991).

Muitos trabalhos foram desenvolvidos no sentido de predizer o comportamento

das ondas ao chegar à praia ou ao atingir uma estrutura (HUNT, 1959; GUZA;

THORTON, 1982; HOLMAN, 1986; MASE, 1989; NIELSEN; HANSLOW, 1991;

STOCKDON et al., 2006; SILVA, 2012). Grande parte deles considera como um único

processo as elevações decorrentes do wave setup (empilhamento de água devido à

quebra de ondas) e do espraiamento, devido a complexidade em se diferir tais

processos em campo.

O modelo empírico empregado no cálculo do runup no documento foi

desenvolvido por Nielsen e Hanslow (1991). Os autores fizeram testes para cálculo de

runup em praias arenosas reais, com declividades variadas. Foram analisados os

valores de runup de seis praias (de praias dissipativas a refletivas), relacionando-os

aos dados de altura de ondas de águas profundas (aproximadamente 80m). Os dados

de onda abrangeram alturas de onda de 0,53 a 3,76m e períodos de 6,4 a 11,5s.

Assim, as seguintes relações foram propostas:


Capítulo 4

76

Onde, é o valor significativo (média de 1/3 dos maiores valores) de runup, é o

valor superado por 50% das ondas, é o runup médio, é o valor superado por 2%

das ondas, é o valor superado por apenas 1% das ondas, é o melhor ajuste

vertical da distribuição do runup e varia de acordo com a declividade da face da praia:

para

para

Onde, é média quadrática da altura das ondas e é a declividade da face da

praia.

Como é possível observar nas equações apresentadas pelos autores, o runup

é calculado de forma diferente de acordo com a declividade da face da praia em

questão. Por essa razão, o cálculo deste parâmetro foi realizado tanto para praias

dissipativas quanto para praias refletivas, sendo definido um valor de declividade

(tanβ) de 0,01 para praias dissipativas e 0,105 para praias refletivas. Desta forma,

para cada estado de mar propagado, foi calculado um valor de runup para praias

dissipativas e um valor de runup para praias refletivas, resultando em duas séries

horárias de 60 anos dos parâmetros.

4.5. Cálculo da Cota de Inundação (CI) e Resultados

A cota de inundação (CI) foi obtida a partir da soma dos valores de z0, maré

astronômica (MA), maré meteorológica (MM) e runup ( ):


Capítulo 4

77

Ao final foram obtidas séries de cota de inundação com resolução temporal

horária. Os resultados de nível do mar instantâneo para águas profundas (Nível) e

águas rasas (CI) foram gerados em todas as 24 zonas para cada orientação de linha

de costa, de acordo com o estágio morfodinâmico da praia. As séries de cota de

inundação e de nível instantâneo do mar foram analisadas em regime médio e

extremo.

4.5.1. Análise de Curto Prazo – Regime Médio

Neste documento o regime médio foi calculado de forma a apresentar o valor

da cota de inundação e o número de horas que esta é atingida ou superada por ano. O

cálculo realizado se apresenta na equação a seguir:

Onde N é o número total de valores de cota de inundação da série de 60 anos

de dados e é o número de horas que a cota é atingida ou superada. Este cálculo

foi realizado para praias dissipativas e refletivas para cada orientação da linha de

costa dentro de cada uma das 24 zonas. Finalmente, o resultado é apresentado como

nas Figuras 34 e 35.


Capítulo 4

78

Figura 34 - Exemplo da análise de regime médio de cota de inundação para praias dissipativas

com orientação para Leste da zona 11.

Figura 35 - Exemplo da análise de regime médio de cota de inundação para praias refletivas com

orientação para Leste da zona 11.

O mesmo cálculo foi realizado para os valores de nível instantâneo do mar - NIM

(Figura 36).


Capítulo 4

79

Figura 36 - Exemplo de análise de regime médio realizado para o nível instantâneo do mar da zona

11.

4.5.2. Análise de Longo Prazo - Regime Extremo

As análises de regime extremo foram realizadas de forma a apresentar a

probabilidade de ocorrência e o período de retorno para cada valor de cota de

inundação.

A análise de regime extremo utilizada para geração dos resultados deste

documento foi o Método dos Máximos Anuais (Annual-maximum-aproach). A

abordagem dos máximos anuais leva em consideração o maior valor observado em

cada ano (HOLTHUIJSEN, 2007). Neste caso, o valor máximo anual é selecionado,

obtendo-se N valores para N anos analisados.

Segundo a teoria dos valores extremos, a distribuição a ser utilizada aqui é a

distribuição generalizada de valores extremos (Generalized Extreme-Value – GEV). No

caso da série original utilizada apresentar uma distribuição de Weibull ou log-normal, a

distribuição GEV dos máximos fica reduzida a distribuição de Gumbel

(HOLTHUIJSEN, 2007).

A distribuição GEV é dada por:


Capítulo 4

80

A distribuição de Gumbel é dada por:

Onde, é o valor máximo atingido no ano, é o parâmetro de localização

(posição da distribuição no eixo Hs) e B é o parâmetro de escala (KAMPHUIS, 2000).

A estimativa do período de retorno, em anos, é então dada por:

A distribuição do regime extremo é, por fim, apresentada como demonstra a

Figura 37.


Capítulo 4

81

Figura 37 - Resultado da análise de regime extremo das praias refletivas de orientação Leste (E) da

zona 11. IC = Intervalo de Confiança.

4.6. Considerações Sobre o Uso do Documento

Como citado no item 1.2 deste documento, existem algumas limitações com

relação aos resultados obtidos e apresentados. Entre elas, o fato de a cota de

inundação de uma praia ser obtida a partir da hipótese de que a declividade da mesma

é homogênea e contínua. De maneira geral, isto não corresponde ao perfil de uma

praia real composto por berma, duna ou estrutura antrópica.

Algumas metodologias podem ser utilizadas de forma a aproximar os valores

de cota de inundação apresentados no documento aos da realidade da praia objeto de

estudo. Para estimar de modo simplificado a cota ou a distância alcançada pelo runup

da onda em uma praia composta por dois setores de perfil, se recomenda utilizar a

formulação proposta por Van der Meer e Janssen (1995) (Figura 38). Tal formulação

permite determinar o runup em um perfil com dois setores α e β a partir do runup que

Zona 11 – Praias Refletivas (E)


Capítulo 4

82

teria o primeiro setor - Ru0 (dado pelo documento “Uma proposta de abordagem para o

estabelecimento do regime probabilístico de inundação costeira do Brasil”) e das

características de rugosidade e percolação do segundo setor.

Para tanto, é necessário realizar uma estimativa do nível de maré (ZNM) pelo

qual se propaga a onda que chega a cota ZCI. Em uma primeira aproximação, se ZCI é

a cota de inundação correspondente a X anos de período de retorno, se tomará como

ZNM a correspondente, também a X anos de período de retorno. Um exemplo de

aplicação desta metodologia está apresentado no próximo capítulo.

Figura 38 - Aproximação de Van der Meer e Janssen (1995) para o cálculo do runup em um perfil de

dois setores.


Capítulo 5

83

CAPÍTULO 5: UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM PARA O ESTABELECIMENTO DE REGIME

PROBABILÍSTICO DE ÁREA DE INUNDAÇÃO COSTEIRA DO BRASIL


Capítulo 5

84

5. Uma Proposta de Abordagem para o Estabelecimento de Regime Probabilístico de Área de Inundação Costeira do Brasil

5.1. Introdução

Os resultados deste documento estão apresentados por zona e contém as

análises de regime médio e extremo de maré e cota de inundação. Além dos

resultados, estão apresentadas também informações sobre os dados utilizados,

orientação de linha de costa e valores de z0 para cada zona.

5.2. Como Buscar os Resultados no documento “Uma proposta de abordagem para o estabelecimento do regime probabilístico de inundação costeira do Brasil”

Ao buscar os resultados no documento “Uma proposta de abordagem para o

estabelecimento do regime probabilístico de inundação costeira do Brasil” o leitor deve

atentar para os seguintes passos a serem seguidos:

1. Localizar a área de interesse no litoral brasileiro e verificar em qual, das 24

zonas, ela se encontra (Figura 39).


Capítulo 5

85

Figura 39 - Posição da Zona 9 (em verde) no litoral do Brasil.

2. Verificar qual a orientação da linha de costa da praia que se quer os

resultados (Figura 40):


Capítulo 5

86

Figura 40 - Verificação da orientação da linha de costa na zona de interesse (Fonte da Imagem:

Google Earth).

3. Identificar o estágio morfodinâmico em que a área de interesse se encontra

através da declividade da face da praia ( :

- Praia Dissipativa:

- Praia Refletiva:

Atentar para o fato de que praias arenosas podem variar de estágio

morfodinâmico conforme o clima de ondas incidente. Praias refletivas podem

assumir comportamento dissipativo em situações extremas, por exemplo.

4. Localizar nos resultados deste documento a zona em questão e verificar

qual a cor da orientação de linha de costa referente à área da qual se quer

os resultados. Os resultados são apresentados com coloração diferente para

cada orientação (Figura 41).


Capítulo 5

87

Figura 41 - Descrição da Zona 9. Destacado em vermelho o número da zona e a orientação da linha de costa que devem ser observados pelo usuário. Neste caso, trata-se de uma praia orientada para

leste na Zona 9.

5. Buscar nos gráficos de regime médio e extremo os resultados de cota de

inundação referentes à orientação da linha de costa de interesse (Figuras 42

e 43).


Capítulo 5

88

Figura 42 - Exemplo de resultado do regime médio para cota de inundação.

Figura 43 - Exemplo de resultado do regime extremo para cota de inundação.


Capítulo 5

89

6. E, por fim, buscar os valores de nível (MA e MM) em mar aberto (Figuras 44

e 45).

Figura 44 - Exemplo de resultado do regime médio para maré.

Figura 45 - Exemplo de resultado do regime extremo para maré.


Capítulo 5

90

5.3. Exemplo de Aplicação do Documento

Neste item será apresentado um exemplo de aplicação dos resultados

apresentado no documento “Uma proposta de abordagem para o estabelecimento do

regime probabilístico de inundação costeira do Brasil”. A análise foi realizada no

sistema praial Barra da Lagoa - Moçambique (Florianópolis - SC) (Figura 46), de forma

a avaliar cota de inundação e nível instantâneo do mar em trechos da praia com

diferentes orientações de linha de costa.

Figura 46 - Sistema praial Barra da Lagoa-Moçambique, áreas nas quais foi aplicada a metodologia demonstrada.

O primeiro passo é localizar em qual zona do litoral brasileiro se encontra a

área de estudo desejada. Neste caso, o sistema praial Barra da Lagoa - Moçambique

se encontra na zona 22 (Figura 47).

NE

SE


Capítulo 5

91

Figura 47 - Layout Zona 22.

A seguir, devemos verificar a orientação da linha de costa nos trechos da praia

a serem analisados: sendo NE na Barra da Lagoa e SE na praia de Moçambique (ver

Figura 46).

Só então, as seguintes questões podem ser respondidas:

a) Qual é o nível instantâneo do mar superado 1 hora ao ano?

- Nível: 1,1m

Figura 48 - Resultados de regime médio de maré da zona 22.


Capítulo 5

92

b) Qual é o nível instantâneo do mar alcançado uma vez dentro de 50 anos? Quais são os intervalos de confiança?

- Nível: 1,37m

- Intervalo de confiança: 1,25m e 1,50m.

Figura 49 - Resultados de regime extremo de maré da zona 22.

c) Qual a cota de inundação a ser alcançada 10 horas por ano?

- Para Barra da Lagoa: 3,2m.


Capítulo 5

93

Figura 50 - Resultados de regime médio de cota de inundação da zona 22 (NE).

- Para Moçambique: 3,8m.

Figura 51 - Resultados de regime médio de cota de inundação da zona 22 (SE).


Capítulo 5

94

d) Qual a cota de inundação com período de retorno de 50 anos nos dois setores de perfil analisados?

Neste caso, será apresentado um exemplo de aplicação dos valores de cota de

inundação do documento “Uma proposta de abordagem para o estabelecimento do

regime probabilístico de inundação costeira do Brasil” utilizando a aproximação de Van

der Meer e Jansen (1995).

A metodologia consiste em 6 passos (Figura 52):

1) Escolha do período de retorno com o qual se vai trabalhar: neste caso, valores de

cota de inundação referentes ao período de retorno de 50 anos;

2) Verificação do valor de nível instantâneo ( ) referente ao período de retorno de 50

anos da Zona 22 (zona em que está inserida a área de estudo);

3) Verificação dos valores de cota de inundação ( ) referentes ao período de retorno

de 50 anos da Zona 22. Nota-se que os resultados são diferentes de acordo com a

orientação da linha de costa: Barra da Lagoa (NE) e Moçambique (SE);

4) Cálculo do runup inicial com base nos valores citados anteriormente:

5) Cálculo do runup ajustado de acordo com a formulação proposta por Van der Meer

e Jansen (1995):

6) Cálculo da cota de inundação ajustada com base no novo valor de runup:


Capítulo 5

95

Figura 52 - Passos seguidos para aplicação da metodologia.

Os valores dos parâmetros de declividade, rugosidade e percolação bem como

os resultados finais obtidos em cata etapa da metodologia para as duas orientações

de linha de costa estão apresentados na Tabela 8.


Capítulo 5

96

Tabela 8 - Parâmetros utilizados e resultados obtidos em cada passo da metodologia.

5.4. Uma proposta de abordagem para o estabelecimento de regime probabilístico de área de inundação costeira do Brasil:

97

ZO

NA

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105

ZO

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Can

tabr

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MA

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Per

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1948

-200

8.

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e d

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Glo

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SM

C-B

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l).

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M

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(UH

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:

112

NÍV

EL D

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R

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E M

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R

EGIM

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,1)

Pra

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Ref

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(tan

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0,1

)

REG

IME

EXT

REM

O

113

CO

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E IN

UN

DA

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O

REG

IME

EXT

REM

O

Pra

ias

Dis

sip

ativ

as (

tan

β ≤

0,1

)

Pra

ias

Ref

leti

vas

(tan

β >

0,1

)

114

ZO

NA

6

LOC

ALI

ZA

ÇÃ

O D

A Z

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A 6

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S D

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o:

1948

-200

8.

Bas

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: G

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l Oce

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(SM

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l).

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Glo

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WII

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III

. C

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o M

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o G

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Dad

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1,

Jaso

n 2,

TO

PEX,

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2,

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. V

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Mod

elo

Glo

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: D

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1948

-200

8.

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7

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da

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V

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: 24

Mar

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1948

-200

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NÍV

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R

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0,1

)

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116

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Pra

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Pra

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117

ZO

NA

7

LOC

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: 24

Mar

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1948

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:

118

NÍV

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R

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O

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Pra

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tan

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0,1

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120

ZO

NA

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-200

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-200

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Bas

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NÍV

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123

ZO

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1948

-200

8.

Bas

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: 24

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1948

-200

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124

NÍV

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127

NÍV

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128

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129

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PO

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DA

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o:

1948

-200

8.

Bas

e d

e D

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: G

OW

- G

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l Oce

an W

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(SM

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l).

Sim

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Glo

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: W

WII

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III

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o M

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Dad

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1,

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PEX,

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2,

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Mod

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1948

-200

8.

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7

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: 24

Mar

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MA

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o:

1948

-200

8.

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s: G

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E M

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R

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0,1

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REM

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0,1

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132

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140

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REG

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Pra

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143

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144

ZO

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ZO

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15

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145

NÍV

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0,1

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REG

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REM

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REG

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Pra

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Dis

sip

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tan

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0,1

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raia

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147

ZO

NA

16

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1948

-200

8.

Bas

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Capítulo 6

180

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Anexo 1

189

ANEXO 1

Tabela 9 - Constantes harmônicas e fator de forma que determina o tipo de maré (semidiurna, semidiurna com desigualdade diurna, mista ou diurna) para cada marégrafo utilizado.

Marégrafo Nome O1 K1 M2 S2 F=

20520 Salinópolis 9,6 11,2 172,5 55,7 0,091148 30225 Porto de Luiz Correia 7,8 9,1 105,6 34,4 0,120714

30337 Terminal Portuário do Pecém 6,7 8,1 90,2 29,45 0,123694

30540 Porto de Cabedelo 5,1 4,8 80,5 28,3 0,090993 30725 Porto de Maceió 5,7 3,1 71,6 26,7 0,089522 40135 Porto de Aratu 5,7 2,9 82,4 33,2 0,074394

40140 Capitania dos Portos de Salvador 6,6 4,1 78 30,5 0,098618

40219 CEPEMAR 8,5 5,8 48,1 22,2 0,203414

40252 Capitania dos Portos do Espírito Santo 9,1 4,9 47 20,8 0,20649

40255 Porto de Tubarão 9,1 5,5 44,2 21,9 0,220877 50116 Ponta de Imbetiba (Macaé) 10,4 5,8 37,8 19,8 0,28125 50127 Ilha do Boqueirão 11,4 6,3 37,9 6,8 0,395973 50141 Ponta da Armação 10,9 6 33,3 18,5 0,326255 50159 Copacabana -Salvamar 10,7 6,3 30,3 17,2 0,357895

50165 Ilha de Guaíba (Terminal MBR) 11,1 6 32,9 19,2 0,328215

50205 Porto de Ubatuba 10,6 2,7 28,7 16,3 0,295556 60132 Porto de Paranaguá 11,1 7,6 49,1 33,3 0,226942

60135 Barra do Porto de Paranaguá 11,9 7,4 38,7 24,6 0,304897

60139 Terminal Portuário da Ponta do Félix 12,5 7,1 54,9 35 0,21802

60250 Porto de Imbituba 11,2 6,7 13,2 10 0,771552 60370 Porto de Rio Grande 10,8 4,7 3,4 3,5 2,246377 30950 Fernando de Noronha 4,9 5,3 80,8 25,7 0,095775 10528 Soure 9,3 9,5 136,9 42,1 0,105028 10653 Ponta do Céu I 5,1 10,3 152,1 35 0,082309

F Maré 0-0,25 Semidiurna

0,25-1,5 Semidiurna com desigualdade diurna 1,5-3 Mista

>3 Diurna

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