Rochas revelam a variação da altura do mar na costa brasileira

Como parte de um fenômeno cíclico, atualmente intensificado pelas mudanças climáticas, as águas do Atlântico estavam a 3 metros acima da altura atual há 4,7 mil anos na região do Recife

Falésia Ponta dos Três Irmãos, em São Bento do Norte (RN), com até 8 metros de altura: os arenitos (como no detalhe) indicam onde o mar chegava há 120 mil anos

Helenice Vital / UFRN

Os geólogos sabem há tempos que o mar estava mais ou menos a 125 metros (m) abaixo do atual limite entre as praias e as ondas na cidade do Recife, em Pernambuco, há 20 mil anos. Naquele período, uma floresta ocupava a região que viria a ser a praia de Boa Viagem, uma das mais conhecidas da capital pernambucana. Talvez houvesse até mesmo rios com cachoeiras caindo das elevações que hoje formam a plataforma continental, limite entre os trechos mais rasos e mais profundos do mar.

Depois o mar subiu e, de acordo com análises do geógrafo Antonio Vicente Ferreira Junior, da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), entre 4,7 mil e 4,1 mil anos atrás, o nível médio na região do Recife e dos municípios costeiros mais próximos ao norte e ao sul pode ter atingido 3 m acima do nível médio atual. Seria o bastante para as ondas cobrirem a foz do rio Capibaribe, as avenidas à beira-mar e o antigo centro das cidades litorâneas da região metropolitana.

Estudos como este, publicado em abril na Ocean and Coastal Research, completam, detalham e eventualmente corrigem as informações obtidas por técnicas menos precisas que as atuais. Servem também para indicar as áreas mais vulneráveis à elevação do nível do mar, que deve ser intensificada nas próximas décadas pelas mudanças climáticas. O aumento da temperatura média anual do planeta aquece o oceano e faz seu volume expandir-se; pela mesma razão, as geleiras em terra firme derretem, o que também contribui para o aumento do volume dos mares.

Praia de Enxu Queimado, em São Miguel do Gostoso (RN), com arenitos expostos, que mostram a variação do nível médio do mar nos últimos 10 mil anosHelenice Vital / UFRN

“Nos anos 1980, não tínhamos GPS geodésico, com o qual hoje medimos a altitude de um ponto com grande precisão”, comenta o geólogo José Maria Landim Domingues, da Universidade Federal da Bahia (UFBA). Ele estava no doutorado quando participou da equipe coordenada pelos geólogos Kenitiro Suguio (1937-2021), da Universidade de São Paulo (USP), e Louis Martin, do Escritório de Pesquisa Científica e Técnica no Exterior (Orstom), hoje Instituto de Pesquisa para o Desenvolvimento (IRD), da França.

Os três e outros geólogos coletaram e analisaram cerca de 700 amostras de rochas e restos de organismos marinhos ao longo de metade do litoral, do norte de Alagoas ao sul de Santa Catarina. Esse estudo, publicado em 1985 na Revista Brasileira de Geociências, mostrou variações locais e regionais do nível médio do mar – no Nordeste, pode ter chegado a 5 m acima do atual há cerca de 5,7 mil anos, enquanto no Sul não teria passado de 3 m.

Aos poucos, um conceito se assentou: “Há alguns anos se falava em uma variação global uniforme do nível do mar, mas hoje sabemos que cada região tem suas peculiaridades, por causa da geologia e do relevo”, comenta a geóloga Helenice Vital, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Com sua equipe, ela acompanha há 20 anos a oscilação do mar no litoral potiguar (ver infográfico abaixo), publicando suas descobertas desde 2006 em revistas especializadas como a Marine Geology.

Definido como a altitude média da superfície dos oceanos, o nível do mar foi registrado pela primeira vez no Brasil pelo astrônomo português Bento Sanches Dorta (1739-1794) em 1781 na baía de Guanabara, e com regularidade a partir de 1831, também no Rio de Janeiro. O sobe e desce do mar reflete as forças gravitacionais da Lua e do Sol sobre a Terra, as deformações na superfície dos oceanos, o derretimento ou a formação de geleiras e a mudança do eixo da Terra, que faz o mar balançar como se estivesse em um prato suspenso no ar.

Rochas e conchas
Retratada em paredes de rochas à beira-mar, a oscilação da altura média do mar pode ser medida de várias formas. Os grupos de Vital e de Ferreira examinaram as variações nos últimos 10 mil anos, o período geológico conhecido como Holoceno, por meio de rochas chamadas arenitos de praia (ou beachrocks), que indicam os antigos limites do mar. Elas se formam somente na linha de costa, a fronteira entre a terra e o mar, quando a água dos rios encontra a do mar e faz o carbonato de cálcio (CaCO3) de organismos marinhos se dissolver e cimentar os sedimentos. Segundo Landim, essa cimentação foi registrada pela primeira vez pelo empresário e historiador português Gabriel Soares de Sousa (1540-1591) no Tratado descritivo do Brasil, de 1587, ainda que atribuindo a formação do que chamou de seixinhos de praia ao congelamento da areia em contato “com a frialdade da água do mar”. A análise microscópica e a datação do carbono de uma das formas de CaCO3 de conchas incrustadas nas rochas indicam quando as camadas das rochas se formaram e, a partir daí, a variação do nível do mar em um lugar específico.

No início de junho, o geólogo Rodolfo José Angulo, com sua equipe da Universidade Federal do Paraná (UFPR) e colegas do exterior, percorreu as praias de Laguna, em Santa Catarina, em busca de outro indicador da variação do nível do mar: os caracóis marinhos conhecidos como vermitídeos. A determinação da idade de uma das formas de carbono da couraça desses moluscos indica quando esses organismos se fixaram em rochas que estavam próximas à linha de maré baixa.

“Às vezes, encontramos vermitídeos em morros, indicando que naquele lugar o nível do mar já esteve mais alto”, comenta. Seu plano é descobrir como o mar subiu e desceu no litoral catarinense em um período mais recente, os últimos 300 anos, somando as informações das cascas dos moluscos com as dos dois tipos de aparelhos que acompanham a oscilação do mar, os marégrafos (o Brasil tem uma rede de cerca de 330 aparelhos ao longo do litoral) e satélites artificiais, como o Copernicus Sentinel-6, da Agência Espacial Europeia (ESA).

Arenitos, vermitídeos e corais já serviram para o grupo da UFPR mostrar que o nível do mar, entre 6 mil e 5 mil anos atrás, deveria estar a quase 3 m acima do atual no arquipélago de Abrolhos e a 4,5 m acima no atol das Rocas, ambos na costa brasileira. Os resultados foram detalhados em artigos publicados em maio e agosto de 2022 na Marine Geology.

Praia de Muro Alto, em Ipojuca (PE), com uma faixa de arenitos superficiais que se estende por 4,7 kmAntonio Vicente Ferreira Junior / UFPE

Em conjunto, esses estudos revelam as transformações do litoral brasileiro. “Há 120 mil anos, a plataforma continental de Pernambuco era parte do continente”, comenta Ferreira. Landim ajuda a enriquecer a paisagem milenar: “Há 20 mil anos, não existiam as baías de Todos os Santos [BA] e da Guanabara [RJ] nem a lagoa dos Patos [RS]. Estava tudo coberto por vegetação, até o mar subir e inundar tudo”.

Depois de recuar, subir e estabilizar-se, o nível do mar apresenta uma clara tendência de novamente se avolumar, em todo o mundo. “É inquestionável que o mar está subindo nas últimas décadas”, afirma Angulo.

De acordo com a Nasa, a agência espacial norte-americana, o nível médio global do mar aumentou cerca de 9,4 centímetros (cm) desde 1993; entre 2022 e 2023, o aumento foi de 0,7 cm, em razão do aquecimento global e do El Niño intenso. “Em teoria, deveríamos estar entrando em um período geológico de resfriamento, com recuo da linha da costa”, diz Vital. “Mas não é o que estamos vendo.”

No site Sea Level, a Nasa projeta uma elevação do mar de 10 cm em 2030 para Belém, Recife, Rio de Janeiro e Cananéia, no litoral paulista. Um grupo da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) também prevê uma elevação de 70 cm até 2100 na ilha Fiscal, no limite do centro histórico da capital fluminense, como argumentado em um artigo de março na Natural Hazards. Seria o bastante para causar a perda das áreas remanescentes de manguezais, aumentar as inundações marinhas e prejudicar lugares turísticos da cidade do Rio. A perspectiva de danos intensos tem feito municípios costeiros do Brasil planejarem medidas de prevenção contra a subida do mar (ver Pesquisa FAPESP nº 238).

“Para definirmos as áreas mais vulneráveis à elevação do nível do mar, precisamos fazer mapeamentos com precisão, na escala de centímetros”, diz Landim. Usando uma tecnologia de sensoriamento remoto que usa feixes de laser chamada Lidar (Light Detection and Ranging), ele verificou que, no município de Belmonte, no sul da Bahia, as áreas mais sensíveis são pouco ocupadas pelos moradores. “Praias urbanas estreitas, comprimidas entre as avenidas e o mar, tendem a desaparecer, a não ser que ganhem areia, um processo caro” (ver Pesquisa FAPESP no 338).

O avanço do mar sobre ilhas e continente está longe de ser uma possibilidade remota. Em junho, por causa da elevação do nível do mar, o governo do Panamá, na América Central, solicitou a cerca de mil moradores da ilha Gardi Sugdub, uma das 50 ocupadas pelos indígenas Guna, que se mudassem para uma cidade recém-construída no continente, com casas pré-fabricadas. De acordo com uma reportagem da CNN, as casas ainda não tinham acesso à água nem a serviços de saúde. A mudança, no entanto, é necessária. “Dentro de 40 a 80 anos – dependendo da altura das ilhas e da taxa de aumento do nível do mar –, a maioria, se não todas as ilhas habitadas da região, estará submersa”, alertou para a CNN Steven Paton, diretor do programa de monitoramento físico do Smithsonian Institution no Panamá.

A reportagem acima foi publicada com o título “As marcas das antigas marés” na edição impressa nº 342, de agosto de 2024.

Artigos científicos
ANGULO, R. J. et al. Mid-to Late Holocene sealevel changes at Abrolhos archipelago and Bank, southwestern Atlantic, Brazil. Marine Geology. v. 450, 106841. ago. 2022.
ANGULO, R. J. et al. Paleo-sea levels, Late-Holocene evolution, and a new interpretation of the boulders at the Rocas Atoll, southwestern Equatorial Atlantic. Marine Geology. v. 447, 106780. mai. 2022.
CALDAS, L. H. de O. et al. Holocene sea level history: Evidence from coastal sediments of the northern Rio Grande do Norte coast, NE Brazil. Marine Geology. v. 228, n. 1-4, p. 39-53. 30 abr. 2006.
FERREIRA JÚNIOR, A. V. et al. Beachrocks of the northeast of Brazil: Local effects of sea level fluctuations in a far-field during in Holocene. Ocean and Coastal Research. 2024, v. 72, e24022. 12 abr. 2024.
SUGUIO, K. et al. Flutuações do nível relativo do mar durante o quaternário superior ao longo do litoral brasileiro e suas implicações na sedimentação costeira. Revista Brasileira de Geociências. v. 15, n. 4, p. 273-86. ago. 1985.
TOSTE, R. et al. Dynamically downscaled coastal flooding in Brazil’s Guanabara Bay under a future climate change scenario. Natural Hazards. On-line. 26 mar. 2024.

Unesp

Grupo de pesquisadores e estudantes mapeou todo o litoral de SP

Projeto foi coordenado pela professora Paulina Setti Riedel, da Unesp

[22/08/2015]

Um grupo de pesquisadores e estudantes mapeou todo o litoral de São Paulo e descobriu que a Baixada Santista é altamente sensível ao derramamento de petróleo. Isso significa que a região seria muito impactada no âmbito social, ambiental e econômico, caso ocorresse um vazamento de óleo de grandes proporções.

O projeto foi coordenado pela doutora Paulina Setti Riedel, docente do Departamento de Geologia da Unesp de Rio Claro, no interior paulista. Dezenas de alunos de graduação e pós-graduação, de vários cursos, participaram do mapeamento das áreas litorâneas. A coleta de dados, feita por meio terrestre e aquático, e a análise das informações foram realizadas entre 2006 e 2014. "Como São Paulo é o estado mais impactado pelo derramamento de óleo, a ideia era fazer uma pesquisa diferenciada, detalhada. O litoral é muito recortado e o material pode parar em qualquer prainha", diz Paulina.

O estudo deu origem ao "Atlas de Sensibilidade Ambiental ao Óleo no Litoral Paulista", lançado em 2014, e a 128 "Cartas de Sensibilidade Ambiental a Derramamento de Óleo". O atlas aponta os locais onde há maior ou menor sensibilidade ao derramamento de petróleo.

Para a classificação dos ambientes, os pesquisadores utilizaram o Índice de Sensibilidade do Litoral (IsL), baseado em um padrão estabelecido pelo Ministério do Meio Ambiente, que segue normas internacionais. O IsL 1 representa baixa sensibilidade e o IsL 10, alta.

Os dados mostram que a Baixada Santista apresenta um litoral com alta sensibilidade a derramamentos de óleo. Cerca de 65,5% da região encontra-se sob IsL 9 ou 10, incluindo manguezais (58,6%), lagunas e margens de rio (1,3%) e planícies de maré lamosas e abrigadas (5,5%). Os costões rochosos abrigados ocorrem em apenas 10,8 quilômetros do litoral da Baixada Santista, porém, esses ambientes são considerados prioritários, devido à sua maior biodiversidade e menor capacidade de se recuperar ou restabelecer.

Atualmente, 78,3% da área de Cubatão, 73,4% de Santos, 64,8% de São Vicente, 60,1% de Bertioga, 52,6% de Peruíbe, 51,6% de Praia Grande, 42% de Guarujá e 25,4% de Itanhaém e Mongaguá são consideradas de alta sensibilidade.

O Polo Industrial de Cubatão e do Porto de Santos fazem da região um dos locais mais suscetíveis a vazamentos de óleo, tanto crônicos como acidentais. "Existe um grande trânsito de navios, o que aumenta a probabilidade de um acidente. Essa área fica muito exposta a riscos”, explica Paulina.

A partir das informações do atlas e das cartas, é possível planejar melhor as ações de contenção, em caso de incidentes. Dessa forma, pode-se utilizar melhor os recursos disponíveis, para agilizar a limpeza e diminuir os danos ambientais. "Quando acontece uma situação de emergência, você tem de agir o mais rápido possível, priorizar as regiões mais sensíveis para controlar o problema", afirma.

Ainda de acordo com a coordenadora da pesquisa, é recomendável que empresas da região tomem medidas para evitar incidentes. "A sensibilidade de uma praia composta por areia grossa sempre será maior do que a de uma praia com areia fina. Se é inevitável o trânsito de navios, que eles sejam mantidos da melhor maneira possível, para evitar vazamentos", diz.

Litoral Sul
Menos recortado que o Litoral Norte e a Baixada Santista, o Litoral Sul paulista apresenta predominância de ambientes sensíveis, com IsL 10. Os manguezais representam 66,8% da linha da costa, seguidos pelas planícies de maré lamosas e abrigadas, com 13,2% da linha costeira, também bastante sensíveis, de IsL 9. Juntos, os IsL 9 e 10 somam 80% da faixa litorânea Sul.

Os manguezais constituem o principal ambiente nos três municípios do litoral sul. Cananéia representa 69,2% do litoral, seguido por Iguape, com 63,7%, e Ilha Comprida, com 57%. Em Ilha Comprida, as praias de areia fina e expostas são bastante representativas, com 31,6%. Em Cananéia, as planícies de maré (IsL 9) representam 15,7%. Já Iguape apresenta praias em 26,3% de seu litoral, 14,2% são de areia fina e expostas (IsL 3), e 12,1% são de areia fina. Como há limitações para a limpeza nesses ambientes, por sua elevada sensibilidade, o litoral sul de São Paulo pode ser considerado uma área estratégica para ações preventivas.

O atlas completo, que abrange também o litoral norte, bem como cada carta, separadamente, estão disponíveis para download, em português, na biblioteca digital da Unesp. Há previsão para a versão em inglês, ao final do segundo semestre de 2015.

Mariane Rossi, do G1 Santos

Mudança do clima e ação humana alteram litoral no Brasil

04/07/2014

Por Fabio Reynol
Agência FAPESP – As zonas costeiras costumam sofrer alterações provocadas por elementos naturais, como elevação do nível do mar e o regime de ondas a que são submetidas. Com as mudanças climáticas, os elementos naturais que influenciam nas alterações das praias, chamados de condições forçantes, devem se intensificar e modificar o desenho das terras costeiras.

Barreira de proteção para proteger a praia da força das ondas. Estudo realizado por pesquisadores de São Paulo e de Pernambuco detalhou a vulnerabilidade da costa nos dois estados (foto: Eduardo Siegle)

Pesquisa conduzida em São Paulo e Pernambuco, que investigou os impactos sofridos por quatro praias nos dois estados, concluiu, no entanto, que os efeitos da ação humana podem ser ainda mais fortes do que os da natureza.
Executado com apoio da FAPESP e da Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco (Facepe), o trabalho é resultado de uma chamada de propostas lançada no âmbito de um acordo de cooperação entre as instituições.

A pesquisa “Vulnerabilidade da zona costeira dos estados de São Paulo e Pernambuco: situação atual e projeções para cenários de mudanças climáticas” durou três anos, período em que foram estudadas as praias paulistas de Ilha Comprida, no município de mesmo nome, e de Massaguaçu, em Caraguatatuba, e as pernambucanas praia da Piedade, em Jaboatão dos Guararapes, e praia do Paiva, em Cabo de Santo Agostinho.
“Escolhemos praias com características diferentes para fazer as comparações. Massaguaçu, no litoral norte paulista, e Jaboatão, na região metropolitana do Recife, são praias urbanas, enquanto Ilha Comprida e Paiva ficam em regiões menos habitadas”, disse o coordenador do projeto, Eduardo Siegle, professor do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO/USP), que dividiu a liderança dos trabalhos com a professora Tereza Araújo, da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).
A pesquisa analisou como as mudanças climáticas globais provocam alterações na costa. Uma das condições forçantes é o clima de ondas. Segundo Siegle, as mudanças climáticas provocam alterações nos regimes de ventos, principais influenciadores na formação das ondas. Com direção e força alteradas, as ondas podem redesenhar o contorno das praias, refazendo sua morfologia.

“As ondas redefinem os depósitos de sedimentos e as praias atingem um equilíbrio dinâmico mediante as condições a que estão sujeitas; pode ocorrer erosão em alguns pontos e deposição de material em outros”, disse Siegle, acrescentando que uma praia pode encolher, mudar de formato e até aumentar de tamanho.
Outro fator decorrente das mudanças climáticas é a elevação do nível do mar, que leva as ondas a ter maior alcance e atingir novos pontos da costa. Essa condição costuma aumentar erosões e provocar inundações de áreas próximas à costa.

Um ponto confirmado pelos resultados obtidos foi o fato de que, em algumas regiões, as ações antrópicas no litoral exerceram mais influência nessas alterações que as forças da natureza. “Acompanhamos imagens de décadas. Nesse período, os impactos de uma ocupação mal feita do litoral podem ser muito maiores do que aqueles provocados por mudanças climáticas”, disse.
Processos de urbanização que impermeabilizam áreas praianas necessárias ao movimento de sedimentos, por exemplo, costumam provocar erosões de forma mais acentuada. No estudo, a ação humana figurou entre os principais influenciadores da vulnerabilidade costeira.

Observação dos processos costeiros 

O trabalho também se debruçou sobre as mudanças históricas nas condições forçantes naturais. Para isso, a equipe lançou mão de modelos computacionais que simularam essas forças e seus efeitos ao longo das últimas décadas. Outro método de investigação foi a coleta de dados em campo. Os pesquisadores fizeram levantamentos morfológicos, que analisam o formato das praias e mediram parâmetros de suas ondas.
A medição de variáveis físicas na região costeira exigiu a aplicação de métodos inovadores para colocar instrumentos nas zonas de arrebentação, relatou Siegle. A equipe acoplou um perfilador acústico de correntes marinhas Doppler (ADCP) em uma moto aquática com um trenó.

O equipamento fornece parâmetros como velocidade das correntes na coluna d’água, altura, direção e período das ondas. A moto aquática foi usada para levantamentos batimétricos e hidrodinâmicos em áreas rasas sujeitas à arrebentação de ondas, nas quais embarcações convencionais não conseguem navegar.
Uma série de imagens aéreas registradas ao longo de aproximadamente 40 anos foi outra importante fonte de dados para a pesquisa. Foram acessados arquivos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e do próprio Instituto Oceanográfico da USP. Por meio de pontos georreferenciados marcados sobre as imagens, foi possível acompanhar as alterações na faixa costeira ao longo do tempo.

Com os dados coletados pelos diferentes métodos, o grupo estabeleceu nove indicadores de vulnerabilidade: posição da linha de costa, largura da praia, elevação do terreno, obras de engenharia costeira, permeabilidade do solo, vegetação, presença de rios ou desembocaduras, taxa de ocupação e configurações ao largo. Este último diz respeito à área de mar aberto adjacente à região costeira em estudo.
Sistemas praiais mais largos tendem a ser mais estáveis que faixas estreitas, portanto menos vulneráveis. A presença de vegetação bem desenvolvida na zona pós-praia sugere um cenário de baixa erosão e rara intrusão de água salina.

A vulnerabilidade à inundação pode ser estimada, entre outros fatores, pela permeabilidade do solo. Quanto menos permeável for o solo, mais sujeita à inundação será a área. E por alterar simultaneamente vários desses fatores, a taxa de ocupação da costa é um dos mais preponderantes indicadores de vulnerabilidade de uma área costeira.

Os indicadores foram depois tabulados e classificados de acordo com três graus de vulnerabilidade: alta, média ou baixa, para cada ano analisado. Registrou-se a evolução da vulnerabilidade de cada praia estudada e os pesquisadores chegaram a várias conclusões.
“Entre elas eu destacaria a importância da ocupação humana no litoral na elevação da vulnerabilidade da praia”, disse Siegle. As praias urbanas nos dois estados apresentaram situação de vulnerabilidade maior que aquelas com taxa de ocupação menor.
A aplicação desse método foi detalhada na tese de doutorado de Paulo Henrique Gomes de Oliveira Sousa, intitulada “Vulnerabilidade à erosão costeira no litoral de São Paulo: interação entre processos costeiros e atividades antrópicas”, defendida em 2013 no Programa de Pós-Graduação em Oceanografia do IOUSP.
O projeto de pesquisa resultou em cinco trabalhos de iniciação científica, quatro dissertações de mestrado e duas teses de doutorado, uma com bolsa FAPESP – Cássia Pianca Barroso desenvolveu o trabalho “Uso de imagens de vídeo para a extração de variáveis costeiras: processos de curto a médio termo”.
De acordo com Siegle, vários artigos estão em fase de redação e quatro já foram publicados, entre eles Evolução da vulnerabilidade à erosão costeira na Praia de Massaguaçú (SP), Brasil no Journal of Integrated Coastal Management e Vulnerability assessment of Massaguaçú Beach (SE Brazil) na Ocean & Coastal Management.

Parceria São Paulo-Pernambuco

Além dos resultados científicos, o projeto apresentou como fruto a aproximação entre instituições de pesquisa paulistas e pernambucanas. “A interação foi muito grande e pesquisadores pernambucanos participaram das pesquisas em campo em São Paulo e vice-versa”, contou Siegle.
A aproximação dos grupos levou a outro trabalho conjunto FAPESP-FACEPE, o projeto “Suscetibilidade e resistência de sistemas estuarinos urbanos a mudanças globais: balanço hidro-sedimentar, elevação do nível do mar, resposta a eventos extremos”, coordenado pelos professores Carlos Schettini (UFPE) e Rubens Cesar Lopes Ferreira (IO/USP).

A execução do projeto coordenado por Siegle e Tereza Araújo ainda levou à formação do Grupo de Trabalho “Respostas da Linha de Costa” que incorpora o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Ambientes Tropicais Marinhos (AmbTropic) , sediado no Instituto de Geociências da Universidade Federal da Bahia e apoiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (Fapesb).

Litorais recortados

Físicos tentam explicar por que variam tanto os contornos costeiros

Igor Zolnerkevic

Edição Impressa 187 - Setembro 2011

Um modelo desenvolvido por físicos da Universidade Federal do Ceará (UFC) e do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) é o primeiro a simular em computador uma variedade considerável de contornos possíveis que as linhas costeiras podem assumir. Os autores do trabalho, publicado em julho na Physical Review E, são os primeiros a admitir que é uma abordagem simplificada de um fenômeno complexo. Mas esperam que o modelo, que explora o uso de figuras geométricas conhecidas como fractais, possa no futuro auxiliar o monitoramento da erosão marítima, uma preocupação constante das cidades litorâneas.

“Nuvens não são esferas, montanhas não são cones e litorais não são círculos”, disse certa vez o matemático francês Benoit Mandelbrot, que cunhou o termo fractal em 1975, se referindo à incapacidade da geometria convencional de retratar as formas da natureza. Os fractais – formas geométricas de aparência rugosa, cheia de reentrâncias – saem-se muito melhor na tarefa. Pode-se observar isso em imagens de satélite da ferramenta on-line Google Earth. Vários trechos de litorais do mundo – especialmente na Noruega, mas também no Brasil, em particular na divisa entre o Pará e o Maranhão e entre São Paulo e o Rio de Janeiro – parecem não mudar de aparência, não importa a altura da qual sejam visualizados. Partes de costa com poucos quilômetros parecem versões em miniatura de trechos de centenas de quilômetros. Essa é a principal propriedade dos fractais: a semelhança dos detalhes das partes com a figura completa.

Certos trechos de costa, porém, têm contornos mais tortuosos e dão a impressão de terem uma “fractalidade” mais acentuada, noção capturada matematicamente pelo conceito de dimensão fractal. O valor dessa quantidade pode ser de igual a 1, para uma longa praia com contorno suave, como certos trechos do litoral nordestino próximos de uma linha perfeitamente reta, até teoricamente igual a 2, para uma costa tão recortada, repleta de baías e cabos dentro de mais baías e cabos, que medir o seu perímetro com máxima resolução seria uma tarefa praticamente impossível. Análises sugerem que costas reais não têm dimensão superior a 1,6 – a maioria fica entre 1 e 1,4.
Modelos – Apesar de litorais serem citados como exemplos de fractais desde os anos 1960, só em 2004 surgiu a primeira explicação de como a natureza os esculpe. O físico francês Bernard Sapoval e seus colegas italianos Andrea Baldassari e Andrea Gabrielli criaram um modelo simples da força erosiva do mar em costas rochosas. Pelo mecanismo proposto, a tortuosidade costeira resultaria do equilíbrio entre a força das ondas e a capacidade da linha da costa de atenuá-la.

À medida que as baías e os cabos escavados pelo mar se tornam mais recortados, aumenta o poder dessas feições geológicas de aprisionar e dissipar a energia das ondas. O mecanismo seria o mesmo que torna as paredes com superfícies rugosas ótimos isolantes acústicos. Apesar de parecerem realistas, os litorais que surgiram nas simulações sempre acabavam com uma dimensão fractal de 1,33, valor que descreve bem a costa leste dos EUA e partes do litoral sul fluminense. Mas que não dá conta de toda a variedade de contornos costeiros.

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Após Sapoval apresentar esse trabalho num seminário na UFC, o físico José Soares de Andrade Junior e seus alunos de doutorado Pablo Morais e Erneson Oliveira começaram a pensar em como produzir litorais virtuais com dimensões fractais diferentes. Com o português Nuno Araújo e o alemão Hans Herrmann, físicos do ETH, criaram um modelo que, embora simplifique muito a ação do mar, trata de forma mais realista a distribuição espacial das rochas. Enquanto o modelo anterior dispunha as rochas mais ou menos resistentes à erosão aleatoriamente e de forma não correlacionada ao longo da costa, o novo modelo tenta simular, com a introdução de correlações estatísticas de longo alcance no espaço, as afinidades que rochas vizinhas possuem.

“Essas correlações são capazes de mudar a dimensão fractal da costa”, conta Andrade. Desse modo, os pesquisadores puderam gerar litorais com dimensões fractais que variavam de 1 a 1,33, dependendo da distribuição de resistência à erosão das rochas.

O novo modelo sugere ainda que os litorais só assumem formas fractais quando a força do mar é equilibrada pela dureza das rochas. Se a resistência das rochas for bem maior que a força das ondas, a costa tem formato rugoso, mas não é fractal. Quando a intensidade das ondas supera muito a resistência das rochas, a costa é continuamente erodida e o litoral assume a forma de um tipo especial de fractal, chamado de autoafim. “Esse fractal tem propriedades de contração e dilatação desiguais em diferentes direções”, explica Andrade. Ele espera em breve identificar essas diferentes geometrias costeiras em imagens reais de satélite e, com ajuda de geólogos do Instituto de Ciências do Mar da UFC, verificar se a dinâmica da erosão ocorre como o modelo prevê. “Se, por exemplo, identificarmos erosão acelerada”, diz, “alguma medida de proteção poderá ser tomada”.

Como todo modelo, o do grupo franco-italiano e o da equipe da UFC são uma representação simplificada da realidade e desprezam um fator que oceanógrafos e engenheiros costeiros consideram essencial na definição da linha da costa: o relevo submarino, que determina a direção de propagação das ondas e como elas incidem sobre a costa.

Os rios de areia, fluxo de sedimentos levantados pelas ondas e carregados pelas correntes marinhas, são outro detalhe importante que os modelos desconsideram. O especialista em geomorfologia costeira Dieter Muehe, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, explica que as áreas de maior risco de erosão estão nos pontos para os quais as ondas convergem e o fenômeno acontece com maior energia.

Andrade confessa ainda não saber exatamente como incluir o transporte de areia em seu modelo, que considera uma primeira aproximação do que ocorre com os litorais em escala continental – o movimento dos sedimentos, em comparação, atuaria em uma escala menor, com a dimensão aproximada de uma praia. O grupo da UFC, que também estuda o movimento das dunas de areia, começou a investigar como acontece o transporte da areia na água. Andrade afirma: “É preciso estudar o fenômeno do ponto de vista físico em uma escala menor, antes de o transpor para uma maior”.

>Artigo científico
MORAIS, P.A. et al. Fractality of eroded coastlines of correlated landscapes. Physical Review E. 7 jul. 2011.