Variabilidade espaço-temporal da morfologia costeira: resultados de sensoriamento remoto

Autor(es)

Cássia Pianca Barroso

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto Oceanográfico (IO/DIDC)
• Data de defesa: 2014-06-30

Membros da banca

Eduardo Siegle; Javier Alcántara Carrió; Pedro de Souza Pereira; Moyses Gonsalez Tessler; Elirio Ernestino Toldo Junior

• Orientador: Eduardo Siegle; Robert Alan Holman

Resumo

A habilidade de prever mudanças morfológicas nas regiões costeiras é restringida pela falta de dados observacionais com suficiente resolução espacial e temporal. Com o desenvolvimento do sensoriamento remoto, esse problema pode ser minimizado, especialmente com o uso de câmeras de vídeo para o estudo de regiões costeiras. Os objetivos dessa tese são, através do uso de imagens de vídeo, (1) desenvolver um método robusto para extrair a localização da linha de costa; (2) analisar um conjunto de dados inéditos de 26 anos de imagens diárias; (3) caracterizar as escalas espaciais e temporais da variação da linha de costa em um local representativo, a praia de Duck, NC; (4) testar esse método em uma praia reflectiva e com cúspides, a praia de Massaguaçu localizada no litoral brasileiro; (5) descrever recentes observações de feições morfológicas de meso-escalas associadas a um canal de marés usando uma técnica óptica inovadora e documentar as taxas e padrões de migração dessas feições morfológicas em New River Inlet, NC. Um modelo foi desenvolvido, chamado ASLIM (Augmented ShoreLine Intensity Maxima) para extrair as posições da linha de costa baseado na intensidade máxima observada nas imagens de exposição (timex) através de um ajuste Gaussiano com um subsequente filtro Kalman filtro, este para reduzir incertezas e ruídos. O ASLIM quando comparado com dados do levantamentos batimétricos mostrou um boa correlação com coeficiente de 0.85, estatisticamente significativo). As ondas foram caracterizadas em termos da altura significativa e os componentes longitudinal e transversal do fluxo de energia da onda (Px e Py, respectivamente). Menos de 2\\% da altura da onda é explicada por escalas maiores do que um ano. 66\\% da variância foi explicada por períodos maiores do que o ciclo anual, apesar do fato das forçantes (ondas) serem dominadas por períodos curtos (menores que 20 dias). O primeiro modo da EOF para a variação da linha de costa contém 49\\% da variância e representou o movimento transversal da linha de costa. O segundo modo (26\\% da variância) está associado com a alternância de sinais de acresção em cada lado píer, enquanto que os modos mais altos (7\\% e 5.6\\%) descrevem os efeitos locais do píer. O píer apresentou uma influência significativa no comportamento da linha de costa, à qual estende-se a 500 metros ao norte e sul do píer, duas vezes mais do que os valores assumidos por estudos anteriores. O píer restringe o transporte longitudinal sazonal entre a parte sul (verão) e a parte norte (inverno), resultando em uma acumulação de sedimentos sazonalmente reversa no lado up-drift da deriva. Sinais de erosão foram encontrados ao lado down-drift do píer e que propagam-se 1200 m/ano para longe do píer. A linha de costa apresentou uma tendência à erosão apenas no lado norte do píer, esta erosão pode estar relacionada com a tendência de aumento do transporte longitudinal para o norte, que é bloqueado devido ao píer, gerando uma acumulação na parte sul do píer e erosão na parte norte. O método ASLIM também foi testado na Praia de Massaguaçu e mostrou ser uma valiosa ferramenta para investigar variabilidade da linha de costa. Nossas observações em New River Inlet (NC), revelaram um complexo de bancos de espraiamento e feições arenosas de meso-escalas que migraram em um padrão coerente horário onde nas regiões offshore migraram em direção contrária a desembocadura do rio enquanto que as feições na região próxima a costa, migraram em direção ao canal. Para quantificar de forma objetiva as taxas e padrões de migração um algoritmo foi desenvolvido (LLSA - Lagged Least Square Algorithm) usando sequências de imagens de exposição (timex). Esse método compara diferentes imagens que possuem diferentes intervalos de tempo, e encontra o intervalo (lag) onde essas imagens são similares. A taxa média de migração encontrada foi de 1.53 m/dia (com desvio padrão de 0.76 m/dia). 72\\% das taxas estimadas foram maiores que 1.0 m/dia, 31\\% foram maiores que 2 m/dia, e as taxas máximas encontradas foram 3.5 m/day, em 23 dias. As taxas de migração média longitudinais mostraram um nó em 110 metros da linha de costa que separa as feições que migram para longe do canal (offshore) e para a linha de costa. O padrão circular pareceu ser consistente com o fluxo residual esperado em um delta de maré vazante. Em conclusão, nossos resultados mostraram que o uso de câmeras de vídeo são uma ótima ferramenta para fornecer informações sobre a dinâmica de morfologias costeiras com alta resolução temporal e espacial, de curto à longo-prazo. (AU)

• Processo FAPESP: 10/13083-3 - Uso de imagens de vídeo para a extração de variáveis costeiras: processos de curto a médio termo
• Beneficiário: Cássia Pianca Barroso
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado