Levantamento do Perfil da Antepraia (Shoreface) com uso de Ecobatímetro
Portátil e Caiaque
1. Introdução
Tradicionalmente, o estudo de praias arenosas se concentra na porção emersa das
praias, abrangendo a pós-praia, a face de praia e, ocasionalmente, a região da
antepraia superior ocupada pela zona de surfe. Entretanto, sabe-se que tanto em
eventos episódicos de alta hidrodinâmica quanto em escalas de tempo mais
amplas, de anos a décadas, a troca de sedimentos entre a praia e a zona marinha
adjacente freqüentemente extrapola os limites da zona de surfe e ocupa toda a
antepraia, chegando a incluir a plataforma continental interna (Lee et al.,
1998). Além disso, a preocupação com uma possível subida do nível do mar e a
ocorrência de erosão das praias, assim como suas implicações no estabelecimento
de faixas de não edificação no planejamento urbano dos municípios costeiros
cria uma demanda de estudos consistentes, que permitam a utilização de modelos
atuais como subsídio à tomada de decisão, como a determinação da profundidade
de fechamento.
A extensão dos perfis batimétricos para além da zona de arrebentação apresenta
dificuldades logísticas, por exigir o emprego de embarcação para o levantamento
batimétrico, encarecendo o trabalho, além da dificuldade associada ao
deslocamento da embarcação. Este trabalho apresenta uma metodologia que
contorna tais dificuldades por meio do emprego de uma embarcação de pequeno
porte (caiaque), lançada ao mar no local do levantamento, e uso de um
ecobatímetro de mão e um aparelho de posicionamento por satélite (GPS). O
emprego de caiaque para levantamento batimétrico foi apresentado em forma de
painel por Belligotti & Muehe (2007) e por Hampson et al. (2011). Neste
último é utilizado um sistema de posicionamento mais preciso, porém mais caro e
que exige a montagem de uma estrutura de suporte o que pode dificultar a
estabilidade da embarcação principalmente ao atravessar a zona de surfe e
arrebentação.
2. Metodologia
A porção emersa da praia pode ser nivelada através do método das balizas de
Emery (Emery, 1961) ou por nivelamento topográfico convencional, com o uso de
teodolito, nível topográfico ou estação total. Este nivelamento pode ser
estendido até à zona submersa próxima até o limite de visão da mira
topográfica, incluindo a zona de surfe ou ao menos de parte da mesma, de acordo
com as condições de mar.
O perfil submarino deve ser levantado através da medição da profundidade em
pontos discretos ao longo do mesmo, com o uso de ecobatímetro portátil, e
posicionamento por meio de GPS, sendo as medidas de profundidade registradas em
gravador (Figura_1). O ecobatímetro utilizado (fabricado pela NorCross Marine
Products, modelo DF2200PX) possui dimensões reduzidas (20 cm de comprimento e
6,7 cm de diâmetro máximo) e é capaz de medir de 0,8 a 60 metros de
profundidade com resolução de 0,1 m. Possui um feixe de 20º de abertura e opera
em freqüência de 200 kHz. Tem o formato e a dimensão de uma lanterna de mão
típica.
A amarração entre os dois perfis pode ser executada através de um datum
vertical comum, como o nível médio do mar local, quando houver previsão de maré
adequada. Muehe et al. ( 2003) propõem a utilização de uma referência de nível
vertical (RN) ajustada ao nível médio do mar através do levantamento da altura
no ponto de refluxo máximo da onda na face de praia e correção desta altura
pela previsão de maré mais próxima. No presente trabalho, foi utilizada a
previsão de maré para o local das medições, cedida pela Marinha do Brasil (36
constantes harmônicas obtidas entre 20/12/1974 e 20/01/1975).
Previamente ao trabalho de campo, devem ser programadas as coordenadas
geográficas dos pontos ao longo do perfil onde se deseja medir a profundidade,
atentando à precisão do método de posicionamento e às dimensões de estruturas
que se deseja mapear. A partir de duas posições geográficas pré-determinadas
(através de cartas, imagens georreferenciadas ou no próprio campo, é possível
obter uma direção de perfil perpendicular à linha de costa e calcular as
coordenadas geográficas de pontos homogeneamente espaçados ao longo deste
perfil. Para corrigir os desvios entre cada posição programada e a posição da
medição, decorrente de deriva da embarcação, cada segmento, entre duas
posições, é projetado de forma a ficar paralelo ao perfil previsto, empregando
a metodologia descrita por Muehe (2004, 2006).
Ao contrário do registro batimétrico contínuo dos ecobatímetros convencionais,
as profundidades foram determinadas por meio de medidas sucessivas pontuais,
considerado o valor de maior ocorrência, buscando realizar a leitura da
profundidade numa posição entre a crista e o vale de cada onda. Para reduzir o
efeito da variação das medidas devido ao efeito da passagem das ondas, é
recomendado que, além da questão de segurança, esta metodologia seja aplicada
em condições de mar calmo.
Dois testes foram realizados no centro da praia de Piratininga (Niterói, RJ),
uma praia oceânica de alta energia localizada imediatamente a leste da entrada
da Baía de Guabara, a fim de avaliar a metodologia proposta. O primeiro foi uma
comparação entre o método proposto e a utilização de levantamento topográfico
com o uso de nível e mira. O segundo consistiu no levantamento de cinco perfis
batimétricos consecutivos, abrangendo um período completo de maré vazante. A
figura_2 mostra a localização dos perfis e da praia de Itaipu, para a qual foi
realizada a previsão de maré.
3. Resultados
O primeiro teste, realizado para avaliar a precisão do método proposto através
de comparação com nivelamento topográfico convencional, foi realizado na praia
de Piratininga em abril de 2009 em condições de mar muito calmo, isto é ondas
com altura de até 0,5 m e período de 7s. A maré foi considerada constante
durante o período de medição (15 minutos) e igual à altura do refluxo máximo da
onda na face da praia. Os perfis foram levantados simultaneamente, utilizando
os mesmos sete pontos de medição e totalizando aproximadamente 30 m de
sobreposição dos dois métodos (Figura_3).
O perfil ecobatimétrico indicou profundidades 0,46 m, em média, maiores que o
perfil através de nivelamento topográfico com desvio padrão de 0,09 m. A
geometria dos perfis, entretanto, manteve-se constante. Este desvio entre o
perfil topográfico e o batimétrico está relacionado à determinação da altura do
nível do mar como sendo representado pelo refluxo máximo da onda na face da
praia para o nivelamento topográfico, enquanto que as medidas com o
ecobatímetro representam a profundidade da água conforme indicado pelo
ecobatímetro. A figura_4 mostra os mesmos perfis, mas com a aplicação de um
fator de correção, ou calibração, dos dados batiméticos de + 0,46 m. É evidente
a correspondência entre os perfis, apesar dos pequenos desvios na porção mais
profunda.
A figura_5 mostra a relação entre as profundidades determinadas através de cada
método. As duas medidas apresentam estreita relação entre si, como mostra a
regressão linear na figura.
3.1. Comparação entre perfis consecutivos
Em 23 de junho de 2007, foram levantados cinco perfis consecutivos no centro da
praia de Piratininga. O ensaio foi realizado das 07:49 às 14:04 horas e cada
levantamento teve duração média de 65 minutos. Este período abrange uma maré
vazante completa. A correção da profundidade pela maré foi feita a cada 10
minutos aproximadamente com a utilização de previsão horária de maré, calculada
para a praia de Itaipu (Fig._6).
A figura_7 mostra o resultado do teste, realizado na praia de Piratininga. O
perfil submarino se estendeu por 673 m, com 40 pontos de medição, chegando a
uma profundidade de 16,1 m. Estes perfis foram interpolados a cada metro para
fins de análise utilizando o software BMAP 2.0 (Beach Morphology Analysis
Package), que interpola os perfis de forma linear, não modificando a geometria
medida. O desvio padrão médio das profundidades ao longo do perfil foi de 0,07
m, chegando a um máximo de 0,12 m e um mínimo de 0,01 m. Apesar das diferenças,
a distribuição do desvio padrão ao longo do perfil não apresentou relação com a
profundidade ou distância. A diferença média de profundidade entre o envoltório
máximo e mínimo foi de 0,17 m ± 0,05, sendo a maior diferença 0,31 m e a menor
0,04 m.
4. Monitoramento
A metodologia apresentada vem sendo utilizada no monitoramento de perfis em
várias praias, com resultados consistentes em termos de definição de sua
morfologia e mudanças de gradiente. A figura_8 mostra a superposição de perfis
na praia de Piratininga, incluindo o desvio padrão ao longo do perfil. Os
perfis foram levantados entre março de 2007 e julho de 2008.
Apesar da metodologia não ser refinada o bastante para uma determinação precisa
da profundidade de fechamento, a partir da identificação da profundidade de
convergência dos perfis observa-se, no conjunto dos perfis batimétricos, uma
nítida mudança de declividade na profundidade entre 11 e 12 m (Fig._8). Outra
maneira de avaliação é o desvio padrão das variações entre perfis e que indica
um aumento significativo na profundidade de 10 m. Dessa forma a profundidade de
fechamento parece se localizar na faixa dos 10 a 12 m o que a situa dentro da
faixa de profundidade encontrada em outros trabalhos realizados em praias de
alta energia no litoral brasileiro e que encontraram valores entre 7 e 12 m
(Gruber et al. 2006; Belligotti, 2009; Muehe et al., 2011).
5. Conclusões
A metodologia apresentada, mesmo sem o refinamento e precisão dos registros
ecobatimétricos contínuos, se mostrou satisfatória na caracterização e
monitoramento do perfil topográfico da antepraia, permitindo a avaliação da
mobilidade morfológica do fundo através de superposição de perfis, da
identificação de bancos, da configuração do perfil e de mudanças de gradientes,
muitas vezes associadas à localização da profundidade de fechamento ou do
limite da antepraia e início da plataforma continental interna. Entretanto,
apesar de identificar a configuração de perfis da antepraia para fins de
caracterização e comparação, o método não oferece precisão suficiente para
atender aos quesitos de um levantamento higrográfico no sentido de indicar a
profundidade precisa de cada ponto. Esta, no entanto, mesmo que se faça uma
calibração das sondagens por meio da medição das profundidades de uma placa
refletora, dependerá sempre das condições de ondulação e da precisão da
previsão maregráfica que por sua vez é influenciada pela distância ao marégrafo
mais próximo. Outra limitação é a extensão mar-a-fora dos levantamentos devido
ao pequeno tamanho da embarcação, razão pela qual se restringe à antepraia,
isto é da zona de arrebentação à transição com a plataforma continental
interna.
