“RIESGOS, VULNERABILIDADES Y RESILIENCIA SOCIOAMBIENTAL PARA ENFRENTAR LOS CAMBIOS GLOBALES” Santiago (Chile), 03 al 05 de Diciembre 2014 Eje 2 – Geotecnologías aplicadas a los riesgos y vulnerabilidades p. 605 – 612
IMAGENS MULTITEMPORAIS DE SENSORES REMOTOS APLICADAS A ANÁLISE DA DINÂMICA COSTEIRA EM ICAPUÍ - CEARÁ, NORDESTE DO BRASIL WALLASON FARIAS DE SOUZA1 NICOLLY SANTOS LEITE2 JULIANA FELIPE FARIAS3 ANTÔNIO JEOVAH DE ANDRADE MEIRELES4 EDSON VICENTE DA SILVA5
RESUMO: As zonas costeiras concentram dois terços da população mundial, o que intensifica a dinâmica socioambiental nessas regiões que já possuem um intenso dinamismo natural. Os produtos de sensores remotos têm sido frequentemente utilizados na análise das transformações espaçotemporais da superfície terrestre, através da característica multitemporal de alguns sensores. O município de Icapuí - Ceará, Nordeste do Brasil, possui uma linha de costa de aproximadamente 45 km de extensão e representa um dos mais complexos sistemas ambientais da costa cearense, formando uma paisagem singular com a presença de falésias vivas, paleofalésias, extensos campos de dunas e algumas praias pouco ocupadas que, todavia, são afetados pelos efeitos da erosão costeira (avanço do mar) e outros impactos socioambientais em diferentes setores como a desestabilização da faixa praial e a derrubada de residências. Dessa forma, este trabalho busca, através da análise de imagens multitemporais dos satélites Landsat no Sistema de Informações Geográficas QGIS 2.2, evidenciar as principais transformações espaçotemporais na linha de costa do município de Icapuí-CE, enfatizando os processos de erosão costeira, de modo que possa fornecer subsídios para o planejamento e gestão adequada dos sistemas ambientais costeiros. PALAVRAS-CHAVE: Sensoriamento remoto. Imagens de Satélite. Erosão costeira. Evolução espaçotemporal. ABSTRACT: Coastal areas concentrate two thirds of the world population, which intensifies the environmental dynamics in these regions that already have a strong natural dynamics. Products remote sensors have often been used in the analysis of spatiotemporal changes of the land surface by multitemporal feature of some sensors. The municipality of Icapui - Ceará, northeastern Brazil, has a coastline of approximately 45 km long and is one of the most complex environmental systems of Ceará coast, forming a unique landscape with the presence of sharp cliffs, dead cliffs, extensive fields of dunes and some little busy beaches. However, this environment is affected by coastal erosion (advance of the sea) and other social and environmental impacts in different sectors such as the destabilization of praial range and the overthrow of residences. Thus, this paper seeks, through the analysis of multitemporal Landsat satellite images in Geographic Information System QGIS 2.2, highlighting the main spatiotemporal transformations in the county
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Universidade Federal do Ceará – UFC. Mestrando em Geografia.
[email protected]. Universidade Federal do Ceará – UFC. Mestranda em Geografia.
[email protected]. 3 Universidade Federal do Ceará – UFC. Doutoranda em Geografia.
[email protected]. 4 Universidade Federal do Ceará – UFC. Professor do Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFC.
[email protected]. 5 Universidade Federal do Ceará – UFC. Professor do Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFC.
[email protected]. 2
http://viiisimposiogeografiafisica.uchilefau.cl/ 605
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of Icapui-CE coastline, emphasizing the processes of coastal erosion, so that it can provide information for planning and proper management of coastal environmental systems. KEYWORDS: remote sensing. Satellite Images. Coastal erosion. Spatiotemporal evolution.
1 INTRODUÇÃO
Estima-se que dois terços da humanidade habitam zonas costeiras e são nessas regiões que estão localizadas a maioria das metrópoles contemporâneas. Essa tendência do litoral apresentar densidade demográfica mais elevada que áreas interiores intensifica-se em países de formação colonial, como o Brasil, onde a ocupação ocorreu no sentido do litoral para o interior (MOURA, 2009). O Brasil possui um extenso litoral com cerca de oito mil quilômetros de extensão, sendo o mais extenso litoral inter e subtropical do mundo (AB’SÁBER, 2001). Desde o início da ocupação do território brasileiro no século XVI, os principais núcleos de povoamento se consolidaram em regiões litorâneas, o que originou grandes núcleos urbanos relevantes ainda no contexto atual (MORAES, 2007). Assim, as zonas costeiras evidenciam-se como ambientes vulneráveis as formas de uso e ocupação antrópica e que necessitam da implementação de estratégias de conservação que levem em consideração sua dinâmica natural e a capacidade de suporte dos seus sistemas ambientais (MUEHE, 2013). Neste sentido, realiza-se neste trabalho avaliação da evolução espaçotemporal da planície litorânea de Icapuí, município situado no extremo leste do litoral do estado do Ceará, Nordeste do Brasil, através de produtos de sensores remotos e Sistemas de Informações Geográficas (SIGs). Em síntese, os sistemas ambientais costeiros de Icapuí (campos de dunas, terraços marinhos, falésias vivas, paleofalésias, estuários, delta de maré e faixa de praia) são submetidos constantemente à ação dos agentes morfogenéticos (fluxos de matéria e energia) que compõem a dinâmica costeira local como as derivas litorânea e eólica, a hidrodinâmica lagunar, estuarina e lacustre, a ação da gravidade, das ondas e das marés. Todavia, deve-se considerar também as interferências antrópicas nos fluxos de matéria e energia (MEIRELES; SANTOS, 2012). Assim, a integração de agentes naturais e antrópicos têm ocasionado diversos impactos socioambientais como o assoreamento de canais estuarinos, a erosão das encostas de falésias e a erosão costeira, sendo este processo enfatizado no presente estudo. A partir disso, entende-se que a planície litorânea é composta por sistemas ambientais de alta variabilidade espacial e temporal e que a compreensão de sua dinâmica e evolução requer o uso de produtos e tecnologias capazes de acompanhar no tempo e no espaço essas variações, sendo as geotecnologias capazes de relacionar os processos naturais e antrópicos, compreender as causas e efeitos de desequilíbrios e contribuir na tomada de decisões no que se refere ao planejamento e gerenciamento dos ambientes costeiros. (FLORENZANO, 2011; DALLAS; BARNARD, 2011; STOCKDON et al., 2002; MARINO; FREIRE, 2009). 606
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2 MÉTODOS E TÉCNICAS
Esta pesquisa realizou um estudo evolutivo nos últimos 40 anos sobre a planície costeira de Icapuí-CE, tendo como principal ferramenta os produtos de sensores remotos e as técnicas de geoprocessamento em ambiente SIG para analisar as transformações naturais e socioeconômicas na área de estudo em questão. Sobre este assunto, Florenzano (2011) afirma que as imagens de satélite permitem uma visão de conjunto e de dinâmica da superfície terrestre, permitindo visualizar os ambientes e sua transformação por fenômenos naturais e antrópicos. Dessa forma, privilegiou-se a adoção de ferramentas de livre acesso como as imagens de satélite das missões Landsat (1973-2014) e o Sistema de Informações Geográficas QGIS 2.2 no tratamento das imagens, manipulação de dados e elaboração de produtos cartográficos (mapas, perfis representativos de relevo e cartas-imagem). Além disso, a realização de trabalhos de campo se fez necessária em diferentes fases da pesquisa. Realizou-se previamente a coleta, organização e sistematização do banco de dados com imagens de satélite Landsat das missões 3, 5 e 7 (sensores MSS, TM e ETM+, respectivamente). Estas imagens foram disponibilizadas pelo Instituto Brasileiro de Pesquisas Espaciais (INPE) para download no site (http://www.dgi.inpe.br) da Divisão de Geração de Imagens (DGI-INPE), onde se considerou para seleção a ocorrência de nuvens na área de estudo e o período do ano da imagem, pois a dinâmica climática contribui para a dinâmica costeira. Através do plugin “RGB Composition” do QGIS se realizou a composição colorida das imagens com três de suas bandas espectrais, principalmente na composição RGB-543. O georreferenciamento destas imagens considerou o Datum geocêntrico WGS-84, o sistema de projeção Universal Transversa de Mercator e sistema de coordenadas UTM na zona 24 Sul, tendo como base para o procedimento o mosaico de imagens Landsat 2000 Geocover da National Aeronauticsand Space Administration (NASA) e o plugin “Georreferenciador” do QGIS 2.2 para georreferenciar através de outra imagem tendo erro médio de 0,60. O uso de informações sobre as formas do relevo foi necessário para evidenciar a evolução no tempo geológico da planície costeira e para visualizar os sistemas ambientais que contribuem para o equilíbrio dinâmico local. Assim, o uso de imagens de radar que captam a altitude foi uma excelente ferramenta. Trabalhou-se primeiramente com as imagens Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) disponíveis no site (http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/ce/ce.htm) da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), que consistem em uma base completa de cartas topográficas digitais da terra com resolução espacial de 90 m, dentre as quais se utilizaram para este trabalho as cartas SA-24-X-A e SA-24-X-B, e posteriormente com as imagens ASTER Global Digital Elevation Model (GDEM), que se trata de dados de altimetria resultantes do instrumento estéreo ao longo da órbita do satélite ASTER, onde é possível gerar modelos de elevação em SIGs com uma resolução horizontal de 30 metros, podendo-se evidenciar as morfologias e componentes de sistemas ambientais através de variações de cores baseadas na altitude. 607
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3 RESULTADOS Dessa forma, elaborou-se um mapa hipsométrico do município de Icapuí através das imagens ASTER, onde se puderam visualizar claramente as morfologias e sistemas ambientais evidenciados pelas diferenciações altimétricas em tons que variam do azul, para áreas mais rebaixadas, até os tons de laranja para áreas mais elevadas, de modo que se puderam definir com clareza as paleofalésias com cerca de 30 km de extensão, alinhadas entre os terraços marinhos e o tabuleiro litorâneo, evidência de um nível do mar acima do atual; os campos de dunas, sistemas fluviais e o delta de maré e seus sistemas associados (FIGURA 1), realizando uma sistematização dos componentes morfológicos da planície costeira de Icapuí.
Figura 1 - Mapa hipsométrico e de sistematização dos componentes morfológicos da planície costeira de Icapuí-CE. Fonte: Elaborado por Wallason Farias de Souza (2014).
Através do tratamento e sistematização dos produtos de sensores remotos, possibilitou-se a análise das transformações da planície costeira nos últimos 40 anos. A resolução espacial das imagens de satélite anteriores a missão 5 do programa Landsat não permite a análise em escala grande, sendo este tipo de análise possível somente a partir de 1987, com as imagens do sensor TM no satélite Landsat 5. Assim, através da vetorização da linha de costa das imagens multitemporais, possibilitou-se evidenciar os setores do litoral de Icapuí onde houve as maiores transformações, principalmente aquelas relacionadas a processos erosivos e progradacionais ao longo da faixa de praia. A dinâmica costeira é influenciada por um conjunto de fluxos de matéria e energia que foram sistematizados sobre uma imagem de satélite Landsat de julho de 2014 (FIGURA 2), destacando o papel deles nos sistemas ambientais e nas morfologias locais, evidenciando o 608
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equilíbrio dinâmico presente na zona costeira e auxiliando na compreensão dos processos erosivos locais.
Figura 2 - Mapa dos fluxos de matéria e energia atuantes na dinâmica costeira de Icapuí-CE. Fonte: Elaborado por Wallason Farias de Souza (2014).
Através da análise dos vetores resultantes das imagens de satélite multitemporais Landsat e da realização de trabalhos de campo no decorrer da pesquisa, visitando diferentes setores do litoral de Icapuí, identificou-se que os processos erosivos acontecem de maneira mais intensa e contínua nos últimos 15 anos em pelo menos quatro praias do município: Redonda, Peroba, Barreira de Sereia e Barrinha, onde as comunidades litorâneas sofrem os efeitos do “avanço do mar”, que vão desde a desestabilização e redução da faixa praial até a derrubada de residências e equipamentos públicos (QUATRO, 2014), como pode ser visto na carta-imagem e mosaico de fotografias registradas em trabalho de campo (FIGURA 3).
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Figura 3 - Localização das praias atingidas por erosão costeira em Icapuí-CE. Fonte: Elaborado por Wallason Farias de Souza (2014). Todavia, a dinâmica costeira também condicionou a processos progradacionais, ou seja, acúmulo de sedimentos aumentando a faixa de praia. Estes processos foram evidenciados através da análise multitemporal das imagens de satélite a oeste do promontório da praia de Ponta Grossa, onde se percebeu uma deposição de sedimentos de até 400 m. No estuário da Barra Grande, também se evidenciou um processo de deposição dos sedimentos. Percebe-se uma continua transformação da flecha de areia existente, sendo alongada com o passar dos anos em até 800 m desde 1987 até 2014, condicionando também a ocorrência de um pequeno trecho de vegetação de mangue na porção interior da flecha e ainda nos canais de maré, que tem os seus cursos modificados de acordo com o acúmulo de sedimentos e vazão fluvial no momento da imagem. A partir disso, gerou-se um mapa de evolução espaçotemporal do estuário da Barra Grande, onde a partir de uma imagem Landsat 8 de 2014, pode-se visualizar a evolução da flecha de areia e mensurar a área com vegetação de mangue (cerca de 100 ha) e a área ocupada por salinas e carcinicultura (cerca de 500 ha). Por fim, numa tentativa de identificar, visualizar e sintetizar a unidades geoambientais existentes na planície costeira de Icapuí, elaborou-se uma carta-imagem na qual se pôde espacializar a diversidade de sistemas ambientais existentes e visualizar através de registros fotográficos resultantes de trabalhos de campo a situação atual e as formas de uso e ocupação nos mesmos, atentando para o nível de conservação e degradação e identificando as pressões sobre os recursos naturais. 610
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4 CONCLUSÕES
Os resultados aqui apresentados propõem a definição de um modelo de evolução espaçotemporal do litoral de Icapuí através de imagens de satélite nos últimos 40 anos, de modo que essas informações subsidiem diagnósticos e zoneamentos ambientais visando à conservação dos sistemas ambientais costeiros. Assim, conclui-se que: Os dados de relevo sistematizados no mapa hipsométrico são importantes no entendimento dos fluxos de matéria e energia destacados em um mapa específico, sendo ambos fundamentais no entendimento da complexa dinâmica socioambiental da área de estudo. A definição da evolução espaçotemporal da planície costeira, destacando as transformações na linha de costa através da utilização de 20 imagens multitemporais de satélite Landsat (desde 1973) foi imprescindível na análise das transformações na planície costeira, espacialização e definição dos diferentes tipos de usos e ocupação do solo, os impactos ambientais e, principalmente, os processos erosivos costeiros e as comunidades litorâneas afetadas por este processo. Os produtos cartográficos gerados permitem compreender os desequilíbrios na planície costeira ocasionados pela ocupação inadequada das áreas de aporte sedimentar e que condicionam processos erosivos na linha de costa e problemas para as comunidades litorâneas que são afetadas por esse processo. Tais produtos servem como subsídio para a elaboração de estratégias de contenção do avanço do mar e redução dos efeitos da erosão costeira sobre a população, contribuindo na tomada de decisões por parte do poder público visando o planejamento e gestão adequada dos sistemas ambientais costeiros do município.
5 Agradecimentos Agradecemos ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo auxílio com bolsas de graduação na modalidade de Iniciação Científica no projeto “Evolução espaçotemporal da planície costeira de Icapuí, extremo leste do litoral cearense”.
5. REFERÊNCIAS AB’SÁBER, A. N. Litoral do Brasil. São Paulo: Metalivros, 2001. Dallas, K.; P. L. Barnard. Anthropogenic influences on shoreline and nearshore evolution in the San Francisco Bay coastal system. Estuarine, Coastal and Shelf Science, v.92, n.1, p195–204, 2011. FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. São Paulo: Oficina de textos, 2011. 611
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