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UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE ESCOLA SUPERIOR DE CIENCIAS MARINHAS E COSTEIRAS Monografia para a Obtenção do Grau de Licenciatura em Geologia Marinha Monitoramento da Evolução da Linha de Costa no Litoral da Cidade de Vilankulo, Província de Inhambane: Aplicação da Ferramenta DSAS Autor Zaquito Fernandes Félix André Manhice UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE ESCOLA SUPERIOR DE CIENCIAS MARINHAS E COSTEIRAS Monografia para a Obtenção do Grau de Licenciatura em Geologia Marinha Monitoramento da Evolução da Linha de Costa no Litoral da Cidade de Vilankulo, Província de Inhambane: Aplicação da Ferramenta DSAS Autor Supervisor Zaquito Fernandes Félix André Manhice (Lic. Aurio Mendes) Quelimane, Julho de 2021 I Dedicatória Dedico este trabalho a Família Manhice e Magul, em especial a minha mãe Ester Zacarias Magul (em memória) e irmã Josefina Amasia (em memoria), por ela ser uma fonte de inspiração para enfrentar os desafios da vida. A Gestão Integrada da Zonas Costeiras (GIZC) não se limita simplesmente no que ganhamos, mas sim também no que as futuras gerações irão ganhar, pois se ganhamos hoje, no passado alguém permitiu que assim fosse também para connosco. O Homem, foi feito por causa da Natureza e não a Natureza por causa do Homem, isto é, a natureza por si só, possui uma reserva suficiente para atender as necessidades do Homem, porém os recursos naturais seriam inesgotáveis se e só se o Homem tirasse da Natureza o necessário. Considere Pilkey & Cooper (2014), num dos seus trabalhos intitulado “The Last Beachˮ quando dizem: • Acostume-se a viver em ambientes costeiros mutáveis; • Não lute contra a natureza com uma linha de defesa; • Considere temporárias todas as estruturas construídas pelo homem na linha de costa; • Apenas considere como último recurso, a construção de estruturas de engenharia para a proteção e conservação costeira; • Baseie as decisões de construções costeiras no benefício da maioria das populações, ao invés da minoria proprietária de imóveis na orla marítima; • Deixe cair o farol, a cabana de praias, o hotel ou o quiosque quando o seu tempo chegar. II Agradecimentos Em primeiro lugar agradeço a Deus pelo auxílio, que durante a formação, em meio a adversidades da vida, me manteve firme neste projecto que hoje já é uma realidade. Aos meus pais (André Finiche Manhice e Ester Zacarias Magul) e aos meus irmãos (Alísio Elvino André Manhice e Gilberto Tones Félix André Manhice e Josefina Amasia André Manhice (em memória), a Fátima Açucena André Manhice e Lacina Karen Liana André Manhice) pelo amor e carinho. paciência, compreensão e apoio incondicional prestado durante a minha formação. Ao meu supervisor Aurio Mendes pelo apoio durante a elaboração deste trabalho. Ao Dr. Manuel Simbe pelas observações dadas durante a projeção do trabalho. A todo corpo docente da Escola Superior de Ciências Marinhas e Costeira por ser a ‟fonte de suministro” do conhecimento adquirido, este que constituiu a maior percentagem do trabalho, e por demostrarem um afeto que vai além da escola. Sinto-me orgulhoso em saber que fazem parte do meu percurso académico. Aos meus colegas de curso, de escola, amigos o meu muito obrigado por até aqui caminharem comigo. Em geral, arisco-me a dizer que todos acima mencionados constituem a melhor equipe de profissionais que já tive no mundo. III Declaração de Honra Eu, Zaquito Fernandes Félix André Manhice, declaro por minha honra que a presente Monografia intitulado Monitoramento da Evolução da Linha de Costa no Litoral da Cidade de Vilankulo, Província de Inhambane: Aplicação da Ferramenta DSAS, é da minha autoria e nunca havia sido apresentado ou submetido numa outra instituição para a obtenção de qualquer grau académico, podendo este ser submetido agora na UEM-ESCMC para a obtenção do grau de Licenciatura em Geologia Marinha. Asseguro que a informação contida neste trabalho é o fruto das pesquisas efectuadas, sendo que as contribuições dos outros autores neste trabalho foram devidamente citadas e referenciadas na página concernente a referências bibliográficas. O autor: _________________________________ (Zaquito Fernandes Félix André Manhice) IV Resumo As zonas costeiras tem sempre sofrido pressão de processos naturais e/ou antrópicos resultando na mudança da posição da linha de costa, podendo afectar dunas, praias, e costas rochosas e deste modo reduzindo a espessura da costa. No presente trabalho é apresentada uma estratégia de monitoramento de evolução da linha de costa em escalas temporais de médio (décadas) e curto prazo (anual), visando obter um melhor entendimento da dinâmica costeira e identificar áreas vulneráveis a erosão costeira no litoral da cidade de Vilankulo, Província de Inhambane. Como procedimento metodológico, foram georreferenciadas imagens multitemporais, adquiridas a partir do sensoriamento remoto, compreendendo um período total de 30 anos, onde posteriormente foram geradas linhas, uma de base e outras três de costa respectivas a cada imagem adquirida, para que estas fossem processadas no software Digital Shoreline Analysis System (DSAS). Com isso, foi possível efectuar cálculos estatísticos para a taxa de variação da linha de costa. No monitoramento foram comparados os parâmetros EPR e LRR. A comparação entre os parâmetros indicou que conforme uma variável aumenta o diminui seu valor em um parâmetro, ocorre variação semelhante em outro parâmetro. A análise dos indicadores de acreção e erosão de praia apontou que o litoral de Vilankulo apresenta tendências de recuo da linha de costa, com uma taxa média negativa de 0,43 m/ano nos últimos 30 anos. A praia do pescador registou alternância entre acreção e erosão enquanto que as praias do Tropical e Dona Ana foram predominantemente negativas orientação do transporte de sedimentos no sentido Norte-Sul. Palavras-chave: Erosão costeira, Monitoramento, Linha de costa, Geoprocessamento, Digital Shoreline Analysis System. V Abstract The coastal zone has always suffered pressure from natural and/or anthropogenic processes resulting in a change in the position of the shoreline, which can affect dunes, beaches, and rocky shores, thus reducing the thickness of the coast. The work introduces a strategy for monitoring shoreline evolution at medium (decades) and short term (annual) time scales, aiming to obtain a better understanding of coastal dynamics and to identify areas vulnerable to coastal erosion on the coastline of Vilankulo city, Inhambane Province. As methodological procedure, multitemporal images were georeferenced, acquired from remote sensing, comprising a total period of 30 years, where lines were subsequently generated, one for the base and the other for the coastline of each image acquired, so that they could be processed in the software Digital Shoreline Analysis System (DSAS). Through this, it was then possible to perform statistical calculations for the shoreline change ratio. In the monitoring the EPR and LRR parameters were compared. The comparison between the parameters indicated that as a variable increases or decreases its value in one parameter, similar variation occurs in another parameter. The analysis of accretion and erosion indicators pointed out that Vilankulo's coastline presents trends of shoreline retreat, with a negative average rate of 0.43 m/year in the last 30 years. The Pescador beach recorded alternationbetween accretion and erosion while the beaches of Tropical and Dona Ana were predominantly negative orientation of sediment transport in the north-south direction. Keywords: Coastal erosion, Monitoring, Shoreline, Geoprocessing, Digital Shoreline Analysis System. VI LISTA DE FIGURAS Figura 1: Evolução da série Landsat. Fonte: (USGS, 2018) ................................................................ 9 Figura 2: Resumo dos parâmetros NSM, EPR e SCE. Fonte: (Henderson, 2018). ............................ 10 Figura 3: Resumo do parâmetro LLR. Fonte: (Henderson, 2018). .................................................... 11 Figura 4: Limiar para discriminação dos fenómenos de erosão e acreção com base na análise DSAS. ............................................................................................................................................................ 11 Figura 5: Mapa de Localização da Área de Estudo. ........................................................................... 13 Figura 6: Modelação de correntes de marés na Baía do Bazaruto e nas áreas marinhas adjacente. (a) enchente e (b) vazante. Fonte: (DNAC, 2009). .................................................................................. 17 Figura 7: Precipitação e Temperatura Media Mensal na Estacão Meteorológica de Inhambane no período entre 1980 a 2010. Fonte: (MICOA, 2012). .......................................................................... 18 Figura 8: Ciclones e Tempestades Tropicais registrados dentro e fora do Canal de Moçambique, que afectaram Vilankulo entre 1970 e 2007 (Fonte: MICOA, 2012). ...................................................... 19 Figura 9: Fluxograma da Metodologia utilizada. ............................................................................... 21 Figura 10: Imagem bruta de Landsat-5 adquirida para o ano de 1990 (Fonte: Earth Explorer). ....... 22 Figura 11: Recorte de imagens da área estudo (Litoral de Vilankulo). .............................................. 23 Figura 12: Transects gerados entre a Linha de Base e suas respectivas Linhas de Costa. Do SUL para NORTE: Praia do Pescador (A), Praia do Tropical (B) e Praia Dona Ana (C). ......................... 25 Figura 13: Variação espaciotemporal da Linha de Costa usando o parâmetro EPR (m/ano) para as Praias do Centro da Cidade de Vilankulo nos períodos 1990-2005 (A), 2005-2020 (B). ................. 25 Figura 14: Variação espaciotemporal da Linha de Costa usando o parâmetro LRR (m/ano) para as Praias do Centro da Cidade de Vilankulo no período 1990-2020. ..................................................... 26 Figura 15: Gráfico comparativo de tendência dos parâmetros EPR e LRR. ...................................... 27 Figura 16: Erosão na falésia de Arenito Carbonático/ beachrock na praia Dona Ana. ...................... 31 Figura 17: Estabelecimento de lazer cada vez mais migrando para zona entre-maré na Praia do Tropical (a esquerda) e muro derrubado e recuo costeiro na Praia de Dona Ana (a direita) ............. 31 LISTA DE TABELAS Tabela 2: Características das imagens Landsat usadas no estudo. ..................................................... 21 LISTA DE ANEXOS Anexo No. 1: Praias associadas a Formações do tipo Beach-rock junto a muros de proteção costeira (Praia do Tropical). ............................................................................................................................ 37 VII Anexo No. 2: Bancos de área formados na Baia, expostas em períodos de maré morta (a esquerda). Rua Marginal em risco devido a ineficiência das estruturas implantadas junto a praia Dona Ana (a direita). ............................................................................................................................................... 37 Anexo No. 3: Gráfico de variação do parâmetro LRR em função dos Transects para o período total de estudo. ............................................................................................................................................ 38 Anexo No. 4: Dados Gerados por DSAS no intervalo de 1990 a 2005 ............................................. 38 Anexo No. 5: Dados Gerados por DSAS no intervalo de 2005 a 2020 ............................................. 40 Anexo No. 6: Dados Gerados por DSAS no intervalo total dos 30 anos. .......................................... 43 ÍNDICE Conteúdo Páginas Dedicatória ........................................................................................................................................... I Agradecimentos ................................................................................................................................... II Declaração de Honra .......................................................................................................................... III Resumo .............................................................................................................................................. IV Abstract ............................................................................................................................................... V LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................................... VI LISTA DE TABELAS ...................................................................................................................... VI LISTA DE ANEXOS ........................................................................................................................ VI 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 1 1.1. Problematização ........................................................................................................................ 2 1.2. Justificativa ................................................................................................................................ 2 2. OBJECTIVOS .................................................................................................................................. 4 2.1. Objectivo Geral ......................................................................................................................... 4 2.2. Objectivos Específicos .............................................................................................................. 4 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 5 3.1. Geoprocessamento .................................................................................................................... 5 3.1.1. Sensores Ópticos ................................................................................................................ 6 3.1.2. Análise Multitemporal ........................................................................................................ 7 3.1.3. Satélite Landsat .................................................................................................................. 8 3.2. Digital Shoreline Analysis System (DSAS) .............................................................................. 9 3.3. Avanço e Recuo da Linha de Costa ........................................................................................ 12 4. METODOLOGIA .......................................................................................................................... 13 4.1. Caracterização da Área de Estudo ........................................................................................... 13 4.1.1. Localização .......................................................................................................................13 4.1.2. Geomorfologia ................................................................................................................. 14 4.1.3. Geologia ........................................................................................................................... 14 4.1.4. Hidrologia ......................................................................................................................... 15 4.1.5. Aspectos Oceanográficos ................................................................................................. 15 4.1.6. Aspectos Climáticos ......................................................................................................... 17 4.1.7. Aspectos Antropogênicos ................................................................................................. 19 4.2. Materiais e Métodos ................................................................................................................ 20 4.2.1. Coleta de Dados ............................................................................................................... 21 4.2.2. Tratamento dos Dados ...................................................................................................... 21 4.2.3. Processamento de Dados .................................................................................................. 24 5. RESULTADOS .............................................................................................................................. 24 6. DISCUSSÃO .................................................................................................................................. 28 7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ...................................................................................... 32 7.1. Conclusão ................................................................................................................................ 32 7.2. Recomendações ....................................................................................................................... 32 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 33 9. ANEXOS ........................................................................................................................................ 37 1 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 1. INTRODUÇÃO A Linha de Costa (LC) representa a interface entre os ambientes marinho e terrestre, podendo se mover de uma posição para outra em escalas espácio-temporais (Boak & Turner, 2005). Estas alterações reflectem padrões de acreção e erosão, causado por acções antrópicas e forçantes naturais, em uma variedade de escalas espácio-temporais (RUDORFF; BONETTI, 2010). Quando essas variações são rápidas podem ser medidas e determinadas com precisão e geralmente estão relacionadas à factores meteo-oceanográficos e o balanço sedimentar local. Contudo, as variações da linha de costa podem corresponder a tendências geológicas de milhares de anos, envolvendo movimentos da crosta terrestre e as fases de progradação e retrogradação costeira relacionadas as variações relativas do nível médio do mar (Nordstrom, 1980). É importante referir que a linha de costa não sofre erosão ou deposição, apenas é sujeita às mudanças em sua localização (OERTEL, 2005). Estas mudancas ocorrem em resposta a alteracoes fisicas na interface entre o oceano e a terra emersa (zona de praia). Contudo, a variação da linha de costa pode ter impactos negativos nas actividades desenvolvidas pelo homem, na medida em que as zonas costeiras são consideradas ambientes valiosos pelo homem, devido aos seus inúmeros atractivos, tendo como principais vectores indutores as actividades portuárias, de exploração petrolífera, pesqueiras, imobiliárias, de exploração turística e de urbanização (Sousa, 2011). Portanto, o desequilíbrio desses ambientes costeiros, leva a perda de espaço físico para desenvolvimento dessas actividades socio-econômicas. A perda de espaço físico ou recuo da linha de costa é considerada um problema global, visto que diferentes locais no mundo apresentam recuo da linha de costa, acarretando sérios prejuízos para a comunidade litorânea (Bird, 1993). Cerca de 20% das linhas de costa de todo mundo é formado por praias arenosas, das quais 70% estão em processo de erosão, 20% em acreção e 10% encontra-se em equilíbrio relativo (Bird, 1985). As zonas costeiras têm estado sujeitas a vários tipos de pressões naturais assim como antrópicas. O crescimento das actividades antrópicas na zona costeira altera de alguma forma, a dinâmica costeira natural e ecossistemas costeiros, modificando o padrão normal da alteração e recuperação espácio- temporal da linha de costa (Farias & Maia, 2007). A acção antrópica tem-se revelado mais perigosa a ecossistemas costeiros ao longo dos tempos para a natureza, assim como para o próprio Homem, visto que a mesma modifica o padrão normal da alteração e recuperação dos ambientes costeiros. Estas acções como a implantação de barragens, de estruturas rígidas de engenharia transversais ou paralelas à linha de costa, destruição das dunas, a degradação de sistemas costeiros naturais, ocupação de zonas de risco geológico, a extracção de sedimentos fluviais ou de praia, dragagem 2 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. portuária, entre outras acções, tem promovido a diminuição ou suspensão do abastecimento de sedimentos a ambientes costeiros (Farias & Maia, 2010). O uso desordenado na exploração das zonas costeiras e a fraca resposta na elaboração de planos de gestão integrada para o desenvolvimento sustentável, tem igualmente contribuído para o aumento da vulnerabilidade às zonas costeiras. Segundo DNPT (2000), um dos principais problemas ambientais que o distrito de Vilankulo enfrenta é a erosão costeira. Depois das cheias do ano 2000 foram identificados em Vilankulo sérios problemas de erosão costeira, onde uma área localizada no litoral centro (avenida marginal) apresentou um estado critico de perda de espaço, o que esta comprometendo a transitabilidade da rodovia (Menete & Zunguze, 2011). As praias arenosas de Vilankulo são utilizadas para diversos fins, com destaque para a recreação e prática de turismo (MITADER, 2012). A crescente demanda em uso da costa da cidade de Vilankulo tem induzido a um desenvolvimento sem planeamento, como a cosntrução de moradias e empreendimentos hoteleiros em zonas de proteção e concervação costeira (CIP, 2017). Muitas vezes a natureza movel das zonas costairas é desconsiderada, o que compromete tanto bens materiais como o valor paisagístico das praias. 1.1. Problematização Vilankulo enquadra-se numa das áreas onde são recorrentes tempestades e ciclones tropicais, além do défice de planos de ordenamento territorial devido ao acelerado crescimento urbano e turístico (Consultec, 2006 & CIP, 2017). Actualmente, a zona pós-praia está cada vez mais recuando para o interior e os esforços desenvolvidos pelas autoridades municipais e organizações não- governamentais na procura de melhores planos para a solução deste problema ambiental mostra-se ainda ineficiente. Segundo Palalane (2013), importa estender acções de monitoramento e estudos de evolução costeira para zonas com carência de dados da dinâmica costeira como zona costeiras de grande importância social, económica e ambiental, assim como locais altamente alvos e identificados para futuro desenvolvimento urbano, turístico e portuário. Neste contexto, os órgãos locais do estado e municipal de Vilankulo tem enfrentado desafios enormes de gerenciamento costeiro devido à falta entendimento do estado de alteração dosistema costeiro e das causas destas alterações. 1.2. Justificativa Os potenciais impactos da alteração da linha de costa podem se tornar uma questão muito séria para a sociedade, particularmente em áreas onde a resiliência é reduzida. Considerando que a linha de costa deve fazer parte dos planos de ordenamento territorial ou de uso e ocupação de áreas 3 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. costeiras, o conhecimento do seu estado de alteração ou possíveis riscos associados a sua alteração torna-a importante sob ponto de vista de gerenciamento costeiro. Do ponto de vista científico, várias técnicas são utilizadas para melhor compreender a dinâmica costeira e suas causas, podendo com essas informações prever possíveis senários futuros da linha de costa, impactos para o Homem assim como para a própria natureza. Para estudos em ambientes costeiros com o uso de imagens multi-temporais como e o caso desta pesquisa, é possível obter informações em um contexto mais amplo possibilitando o entendimento do histórico da evolução costeira (Chu et al., 2006). A ideia do uso do geoprocessamento é antiga, porém ao longo do tempo com o avanço tecnológico, as técnicas de maneio destas ferramentas vêm sendo melhoradas, dando mais fiabilidade, facilidade e flexibilidade no acesso aos dados e ferramentas. É notória nos últimos tempos a tendência de reduzir o tempo de trabalho do homem, melhorando e flexibilizando o processamento de dados, assim ajudando a tomar medidas de resiliências em tempo útil. O presente trabalho, apresenta uma estratégia de avaliação da evolução da linha de costa a partir da análise de imagens aéreas históricas obtidas através do sensoriamento remoto. A pesquisa permitiu compreender até que nível a linha de costa no litoral mudou de sua forma (real situação da erosão e acreção) e, contudo, estas informações poderão ajudar na elaboração de planos de gestão integrada para um desenvolvimento sustentável desta zona costeira. 4 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 2. OBJECTIVOS 2.1. Objectivo Geral Monitorar a dinâmica da linha de costa da Cidade de Vilankulo nos últimos 30 anos utilizando imagens do satélite Landsat. 2.2. Objectivos Específicos • Mapear a linha de costa de longo prazo, em intervalos de 15 anos: 1990, 2005 e 2020; • Determinar a taxa de acreção e erosão costeira no litoral da cidade de Vilankulo nos ultimos 30 anos; • Comparar resultados dos parâmetros EPR e LRR da Ferramenta utilizada. 5 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1. Geoprocessamento As imagens de sensoriamento remoto refletem dados característicos de corpos físicos encontrados a superfície terrestre. Estes corpos podem ser identificados através do processo de classificação de comportamentos espectrais dos corpos, onde no final é extraída informação da área desejada. Este processo associado a um Sistema de Informação Geográfica (SIG) e ao Sistema de Posicionamento Global (GPS), servem como base para o geoprocessamento (Farias & Maia, 2010). O geoprocessamento é uma forma de obter informações de situação ambiental de uma determinada área, podendo acompanhar a sua evolução e são usados geoindicadores para controlar estas alterações ambientais harmonizando o processo de uso e aproveitamento de terra e a preservação ambiental (Espinoza & Abraham, 2009). Segundo (Albuquerque, et al., 2013) em literaturas tem mais se discutido na confiabilidade dos métodos ou ferramentas que podem quantificar taxas de acreção ou erosão em trechos específicos e não em geral. Dois métodos bem conhecidos são o Digital Shoreline Analysis System - DSAS (Thieler et al., 2009) e o Change Polygon Method (Smith & Cromley, 2012). A primeira ferramenta desenvolvida pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) no início da década 90 e serve de base para a análise da taxa de variação das posições da linha de costa em diferentes datas históricas usando imagens georreferenciadas. O Método do Polígono de Mudança baseia-se na elaboração de polígonos e na álgebra poligonal: duas linhas de costa (uma linha de base e a de interesse) são usadas para determinar áreas erodidas e taxas de recuo em uma área específica. Os resultados de ambos métodos em uma área especifica erodida, fornecem subsídio para identificação de áreas de alto risco, quantificação da perda de sedimentos e determinação de trechos de proteção no caso de construções futuras (Albuquerque et al., 2013). Sensoriamento remoto é uma tecnologia de colecta de dados característicos de uma área sem estar em contacto directo com o alvo, a sua vantagem é de permitir uma abrangência em escala global. Sendo a radiação eletromagnética, a forma de interação entre o alvo e o sensor, pela sua capacidade de se transportar pelo espaço, uma base científica foi estabelecida para o sensoriamento remoto, a ausência de matéria no espaço entre o alvo e o sensor, visto que é possível transportar o alvo pelo espaço vazio. Deste modo, o Sensoriamento Remoto é uma ciência que visa o desenvolvimento da obtenção de imagens da superfície terrestre por meio da detecção e medição quantitativa das respostas das interações da radiação eletromagnética com os materiais terrestres (Meneses & Almeida, 2012). 6 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. O sensoriamento remoto é uma técnica que pode ser controlada e é considerada não intrusiva, visto que os sensores podem ser programados especificamente para obtenção de dados de informação sem causar interferência em um determinado alvo. Após o processamento de dados em imagens e representações digitais de padrões de energia derivados de sistema de sensores em softwares, essas informações podem utilizadas em modelagem de processos naturais (mudanças climáticas, variações na linha de costa, desertificação, etc.) ou antrópicos (poluição, desmatamento, expansão urbana, etc.) (Souza, 2010). Além da luz visível os sensores podem “enxergar” regiões de diferentes comprimentos de onda como o infravermelho e o micro-ondas. Sendo esta técnica baseada na radiação eletromagnética (REM) que emite um comportamento similar ao da luz solar, sempre que for analisada uma imagem de sensoriamento remoto deve ser considerada a coexistência da REM na forma de onda e de energia para melhor explicar as características dos objectos observados (Meneses & Almeida, 2012). Alguns elementos são fundamentais para a geração de dados ou informações usando o sensoriamento remoto como a existência de uma fonte de energia, podendo ser o Sol ou o próprio sensor, radiação eletromagnética e atmosfera, alvo, base para o registro da energia pelo sensor; base de transmissão, recepção, processamento dos dados e análise e interpretação dos resultados (Souza, 2010). Nas últimas décadas o sensoriamento remoto tem registado avanços significativos acompanhadas do avanço tecnológica. Esta técnica pela sua facilidade no acesso a dados de superfície terrestre a escala global e na rapidez de monitoramento da dinâmica ambiental, é a mais utilizada mundialmente e reúne a maior diversidade de usuários e pesquisadores. O avanço tecnológico e as exigências dos usuários ou pesquisadores, constituem um factor importante na melhoria dos serviços desta tecnologia. Actualmente, a resolução espectral das imagens obtidas por esses sensores já ultrapassa centenas de bandas e a resolução espacial já é maior que 1m, possibilitando aplicações nas áreas de levantamentos de recursos naturais, monitoração ambiental, detecção dedesastres naturais, desmatamentos florestais, previsões de safras, cartografia de precisão, defesa e vigilância, entre outras (Meneses & Almeida, 2012). 3.1.1. Sensores Ópticos Sensores ópticos são dispositivos acoplados aos satélites, a partir dos quais é capturada a REM, convertendo essa energia em sinais electrónicos que podem ser registrados e armazenados. Esses sinais podem ser convertidos em informações compreensíveis e eficientes para descrever objetos ou eventos que ocorrem à superfície do planeta (Moraes, 2002). 7 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Os primeiros testes desses dispositivos foram nos finais da década 60, em aeronaves para a posterior instalação em satélites. A forma de varredura linear do terreno para captura do alvo desses sensores e não instantânea como as câmeras fotográficas, levou que fossem designados como sensores imageadores. A capacidade de alcance de várias faixas do espetro eletromagnético e alcance de toda superfície terrestre em curto tempo deu mais vantagem e importância a técnica de sensoriamento remoto em relação a outras técnicas. Sendo esses sensores acoplados aos satélites que orbitam sistematicamente a Terra, propiciaram detectar e monitorar mudanças ecológicas e climáticas, tornando as imagens de satélite uma das ferramentas mais eficientes para a utilização em análises ambientais dos ecossistemas terrestres (Meneses & Almeida, 2012). Actualmente, existem sensores que orbitam no espaço com várias faixas espetrais e resoluções espácio-temporal, de entre eles os sensores hiper-espectrais com mais de centenas de bandas e de alta resolução espacial capazes de detectar objectos menores de 50cm (Meneses & Almeida, 2012). Alguns sensores são utilizados para optimização de imagem pela interferência de alguns corpos encontrados entre o alvo e o sensor, como a opacidade criada pelas nuvens optimizada por sensores de radar este que usam fontes artificias transformam as nuvens em objectos transparentes. Os sensores orbitais podem ser divididos em três classes: os sensores ópticos que utilizam a luz solar como fonte de radiação eletromagnética; os sensores termais que usam a radiação emitida pela Terra como fonte; e os sensores de radar que usam fontes artificiais, podendo ser uma fonte própria de REM, a qual é emitida para o objeto, refletida e registrada pelo mesmo, ou fontes artificiais construídas pelo homem (Meneses & Almeida, 2012). 3.1.2. Análise Multitemporal Trata-se de análise de mais de uma imagem de um determinado alvo, possibilitando o monitoramento da dinâmica ambiental ao longo do tempo, permitindo visualizar entender os eventos da evolução de uma área assim como estimar as alterações decorrentes destes eventos, como a dinâmica costeira (Ranieri & El-Robrini, , 2015). Ao longo do tempo, as zonas costeiras, tem sofrido constantes alterações sejam elas causadas por eventos naturais ou aliado ao crescimento populacional, industrialização, entre outros agentes antrópicos. A análise multitemporal permite entender estas alterações ao longo do tempo e causas pontuais destas alterações em uma determinada área, neste contexto, a existência de mais dados de longa escala de tempo, permite um esclarecimento exaustivo destes eventos de alteração (Alves, 2018). Utilizando imagens de sensoriamento remoto nos trabalhos de deteção da linha de costa, sugerem-se três possíveis parâmetros de deteção, como: a Linha Limite de Vegetação (LLV), a Linha de 8 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Contato Água/Solo (LCAS) e a Linha de Deixa (LD) ou Linha de Humidade, esta última é definida pela marca da humidade de uma praia (Moore, 2000). A vegetação tende a se manter inalterável com o tempo em relação a LCAS que depende muito da posição da maré no momento da captura de imagem, pode induzir o pesquisador ao erro devido a batimetria ou a alta quantidade de material em suspensão ou mesmo a falta de dados para alguns anos e a LD pode não ser detectável em imagens com pixel superior a 10m o caso do Landsat que o seu máximo é de 15m. 3.1.3. Satélite Landsat Foi na década 70 que o sensoriamento remoto deu um marco importante, quando no ano 1972 é lançado o primeiro satélite de sensoriamento, o qual foi denominado ERTS-1, posteriormente renomeado para Landsat-1. Já era possível nesse tempo imagear simultaneamente quatro faixas espectrais, como, o visível, o infravermelho próximo e o termal a uma escala de 185 km de largura da área, além do que já era possível com o uso de filmes fotográfico. Isto permitia uma visão mais ampla, além de cobrir toda a orbita da terra em apenas 18 dias (Meneses & Almeida, 2012). Após o lançamento do Landsat-1, sucedeu uma série de satélites Landsat (Land Remote Sansing Satelite), os quais tiveram a sequência Landsat 2, 3, 4, 5,7 e Landsat 8 (Figura-1), o último a ser lançado em orbita. Os satélites Landsat 1-4 lançados entre os anos 1972 a 1982, serviram de base para o lançamento do satélite Landsat 5, o qual perdurou e foi revolucionário por possuir mais duas bandas em relação aos satélites anteriores (de cinco para sete bandas) e por cobrir a orbita em menos de 16 dias. Por conseguinte, foi lançado o Landsat 6 em 1993, o qual não alcançou a orbita da terra, e não há seu registro. Em 1999, é lançado o Landsat 7, que funcionou em simultâneo com o Landsat 5 durante 5 anos, porém com upgrades. O Landsat 7, possuía um sistema de sensor imageador com oito (8) bandas do espectro eletromagnético, com uma resolução espacial de 30m, menos para as bandas 6 e 8 que possuem 60 e 15 metros respectivamente. Em 2013, foi lançado o Landsat 8, este satélite com dois imageadores, e consegue reportar informações mais precisas em uma resolução espacial melhor de entre 15 a 30 metros, possui 9 bandas multiespectrais. Actualmente programa-se o lançamento do Landsat 9, um satélite com um design semelhante ao do Landsat 8. Este satélite, ira replicar amplamente as funções do Landsat 8. O Landsat 9 substituirá o Landsat 7, funcionando concomitante com o Landsat 8. O lançamento deste satélite que tinha sido previsto para 2020, foi adiado varia vezes devido a pandemia e até então espera-se o seu lançamento em setembro do corrente ano (Forest, 2021; USGS, 2018). 9 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 1: Evolução da série Landsat. Fonte: (USGS, 2018) 3.2. Digital Shoreline Analysis System (DSAS) Vários estudos indicam o uso de diversidades de técnicas para o estudo da evolução costeira, e essas técnicas podem consistir na obtenção de dados directamente com o alvo (in situ) ou indirectamente quando os dados são obtidos remotamente, ou seja, sem estar em contacto directo com o alvo. Essas técnicas como a comparação cartográfica, medição de perfis de praia, comparação de fotografias áreas, etc, permitem modelar e prever as tendências do comportamento da dinâmica da linha de costa (Callaghan et al., 2009). O Digital Shoreline Analysis System (DSAS) é uma ferramenta que veio ampliar as funcionalidades do software ArcGIS desenvolvida por Thieleret e seus colaboradores. Esta ferramenta gratuita do ArcGIS, foi desenvolvida pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) no início da década 90 e serve de base para a análise da taxa de variação das posições da linha de costa, permitindo assim entender as tendências acreção e erosão por meio da posição de linha de costa em imagens de diferentes datas históricas (Thieler et al., 2005). Esta ferramenta tem como objectivo estender as funcionalidades normais do ArcView Gis tornando a sua interface mais actrativa e organizada, trazendo aousuário ou pesquisador, eficiência nas principais etapas de análise da dinâmica costeira. Por tanto, para permitir este cálculo são geradas linhas perpendiculares a linha de costa (transects) equidistantes uma das outras, e estas são desenhadas em uma linha base (baseline), uma linha paralela as linhas de costa, cuja a posição pode ser em terra firme (onshore), no mar (offshore) e entre as linhas de costa (midshore), essa baseline serve como referência para as várias posições da linha de costa (shoreline), obtidas por meio de imagens de satélite multitemporais. As taxas de acreção e erosão são mostradas em tabelas de atributos de acordo com distintos métodos estatísticos (Thieler et al., 2005). O DSAS possui os seguintes métodos de cálculos estatísticos (Thieler et al., 2018): 10 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. ➢ Net Shoreline Movement (NSM) - expõe uma distância entre duas LC, a mais antiga e a mais recente. Isso representa a distância total entre as linhas de costa mais longínqua e mais atual, descriminando as posições ocorridas entre as LC mais antiga e a mais recente. ➢ End Point Rate (EPR) - permite calcular a taxa de variação da linha de costa considerando o NSM em função do tempo decorrido. A vantagem deste método é a sua simplicidade de calculo, como ilustra a equação na figura abaixo. ➢ Shoreline Change Envelope (SCE) - descreve a distância entre os extremos das linhas de costa em relação a linha de base (recuo e avanço), não levando em consideração a ordem do tempo (datas) e representando a largura total realizada pela costa. Figura 2: Resumo dos parâmetros NSM, EPR e SCE. Fonte: (Thieler, 2018). ➢ Linear Regression Rate (LRR) – permite estimar um valor condicional levando em consideração os valores de outras variáveis e é optimizado pelo método dos mínimos quadrados. O princípio de funcionamento assemelha-se a uma representação gráfica, onde o eixo y representa a distância entre a LB e a LC, e o eixo x o tempo (ano) da LC, traçando uma recta a partir dos valores médios otimizados desses dados, a qual a sua inclinação define o LRR. A vantagem deste método embora complexo é de incluir todas as linhas de costa disponíveis. 11 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 3: Resumo do parâmetro LLR. Fonte: (Thieler, 2018). ➢ Weighted Linear Regression (WLR) – este representa a distância de incerteza da LC e é determinada pela equação 𝒲 = 1 𝑒2⁄ ; onde ‟𝑒” representa o valor da incerteza da LC. Em analise dos resultados dos parametros EPR e LRR desta ferramenta é considerada erosão ou variação negativa quando a taxa de variação dos parâmetros é menor que -0,5 e, é considerada acreção ou variação positiva quando a taxa de variação dos parâmetros é maior que 0,5. Logo quando a taxa de variação estiver entre 0,5 e -0,5 pode considerar-se a linha de costa como estável (Thieler et al., 2018). Figura 4: Limiar para discriminação dos fenómenos de erosão e acreção com base na análise DSAS. 12 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 3.3. Avanço e Recuo da Linha de Costa O balanço sedimentar é o principal fator condicionante do processo de progradação ou retrogradação no ambiente costeiro (Souza & Suguio, 2003). Quando o volume de sedimentos transportados e depositados para uma área é inferior do volume que é retirado, a linha de costa de costa tende a recuar (retrogradação ou erosão). Por outro lado, quando a deposição é maior que a retirada de sedimentos, a linha de costa tende a avançar (progradação ou acreção). No caso em que o volume de entrada de sedimentos é igual ao de saída, a linha de costa tende a ficar estável. Dos dois processos de alteração da linha de costa a erosão é a que constitui um problema, embora que, para praias em zonas remotas seja apenas um simples processo, este gera graves riscos em zonas urbanas. Segundo (Pilkey & Thieler, 1992) definir a erosão no ambiente costeiro é difícil. Vários são os termos usados para descrever este processo, incluindo afogamento, erosão costeira, erosão da linha de costa, erosão da praia, recuo da linha de costa, recuo da praia, e recessão da linha de costa. 13 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 4. METODOLOGIA 4.1. Caracterização da Área de Estudo 4.1.1. Localização A área de estudo localiza-se no Litoral do Centro da Cidade de Vilankulo, envolvendo as Praias do Pescador, Tropical e Dona Ana, entre o aeroporto (Sul) e Hotel Dona Ana (Norte). A faixa de praia estudada é de aproximadamente 5km de comprimento. Em termos de coordenadas ela estende-se entre os paralelos 21° 59’ 00” e 22° 01’ 00” de latitude Sul e entre os meridianos 35° 19’ 00” e 35° 19’ 30” de longitude Este (Figura-2). Figura 5: Mapa de Localização da Área de Estudo. 14 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 4.1.2. Geomorfologia Em Moçambique, o sistema costeiro pode ser classificado em Costas de Dunas, Costas de Corais, Costas de Mangal e Costa de Delta (Langa, 2007). Entretanto, algumas destas características do sistema costeiro, podem encontrar-se associadas em determinadas regiões. A costa de Vilankulo é caracterizada por um sistema dunar (velhas dunas parabólicas vermelhas e jovens dunas brancas), com praias arenosas, em algumas faixas associadas a formações de beach- rock (Anexo No. 1) e um sistema de recifes de coral. 4.1.2.1. Faixa de Praia A faixa de praia de Vilankulo é variável, no que concerne a sua largura, podendo ser estreita a larga. O uso e ocupação no litoral são caracterizados, pela actividade de turismo e ocupação urbana. Na praia é praticada a actividade de lazer e banho, e, na zona pós-praia são praticadas, em geral, actividades de restauração, podendo encontrar também encontradas residências e/ ou pousadas. Algumas alterações do ambiente são visíveis sazonalmente, como o acúmulo de sedimentos e formação de bancos de areia e a remoção dos sedimentos em diferentes partes da faixa de praia. 4.1.2.2. Campo de Dunas A costa de Vilankulo, apresenta grandes campos de cordoes dunares, sendo estas fixas (dunas interiores vermelhas) cobertas por vegetação e estáveis e outras incipientes logo após a pós-praia. Em alguns casos as dunas interiores vermelhas encontram-se expostas a agitação marinha em (Anexo No. 1). Tratando-se de uso e ocupação, algumas dunas são usadas para actividades de recreação, para construção de instâncias hoteleiras, entre outras actividades que de certo modo contribuem para a vulnerabilidade erosiva deste tipo de feição costeira. 4.1.2.3 Formações Rochosas e Mangal São encontradas em alguns trechos, formações rochosas tipo beach-rock, que sofrem influencia das acções abrasivas do mar. Algumas planícies e canais de marés encontradas, caracterizados pela presença de vegetação de mangual, são utilizadas pela comunidade local para extração da madeira para construção de bascos de pesca, para a produção de carvão, entre outras actividades de renda familiar. 4.1.3. Geologia Vilankulo é caracterizado por rochas do tipo sedimentares, com mais de (52%) de sua área ocupada por rochas do Terciário de Formação de Jofane, na parte central do Distrito, e a área restante do distrito correspondente a (48%) é constituída por rochas do Quaternário, essencialmente na zona do litoral, nas ilhas e na fronteira com os distritos de Mabote e Massinga, entretanto cerca de 0,3 (%) da área do distrito é constituído por margas,silte, calcário e gesso do Cretácico (MICOA, 2012). 15 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. No litoral, o qual constitui o objecto de estudo, ocorre um sistema de dunas vermelhas mais para o interior, com dunas intercaladas por aluviões recentes, com areias de duna costeira e argilas fluvio- marinha nos sistemas fluviais. A geologia local é similar a geologia regional costeira, com sedimentos de origem granítica, com metamorfismo de alto grau nas terras do interior, descrita por (Greig, 2001), que consta no (Assane, 2013). Presume-se que tenham sido constituídas a partir do Pleistoceno (entre 1,8 milhões de anos e 11,500 anos) até o Holoceno (menos de 10,000 anos). 4.1.4. Hidrologia O distrito não possui rios que desaguam no Oceano Índico com a excepção dum pequeno rio (com menos de 10 km de extensão) que nasce em algumas lagoas a sul dentro do distrito e desagua na Baía de Vilankulo. O Rio Govuro que atravessa o distrito no sentido Sul-Norte tem a sua nascente no distrito e depois atravessa o Distrito de Inhassoro para ir desaguar em Govuro. O distrito tem muitas lagoas costeiras (entre estas a Manhale e a Zevane) (DNAC, 2009). 4.1.5. Aspectos Oceanográficos 4.1.5.1. Batimetria Com cerca de 150 km de linha de Costa, que encurva a sul do distrito, no Cabo Sebastião onde desagua um pequeno rio com mangais, faz um sistema de baia com três (3) das cinco (5) ilhas que constituem o Arquipélago de Bazaruto (bangue, Magaruque e Benguerra), perfiladas a aproximadamente 10 km da costa. A situação batimétrica nesta baia é de pouca navegabilidade por ser uma zona muito rasa. Em geral, Vilankulo enquadra-se na classe batimétrica mais superficial, com profundidades menores que 50 m, onde a profundidade média é de cerca de 20 m que se estende por quase 20 km da faixa litoral (MICOA, 2012). 4.1.5.2. Salinidade e Temperatura A distribuição da temperatura e salinidade na baia apresenta mesma tendência, diminuindo da costa para o mar, tanto da forma transversal quanto longitudinal. Durante a estacão seca (Maio a Outubro), a salinidade varia 35 a 36 PSU e durante a estacão chuvosa varia entre 33 a 35 PSU (Malauene, 2005). A temperatura é mais elevada na zona Sul da baía chegando a atingir 31.5º C em relação a zona Norte onde chega a atingir 29º C (Malauene, 2005). Nesta baia, o perfil vertical da temperatura assim como da salinidade apresenta homogeneidade e são horizontalmente heterogéneas, sugerindo mistura na coluna de água, o que favorece a produtividade primária (Malauene, 2005). 16 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 4.1.5.3. Circulação e Massas de Água A circulação das massas de água da Baia de Bazaruto é governada grandemente pelo sistema de circulação do Canal de Moçambique, com as suas correntes superficiais em direção ao sul durante todo ano, com velocidade variando sazonalmente. Esta Baia é caracterizada por uma circulação ciclónica (horaria), sendo esta, mais forte a sul onde o gradiente de densidade é mais intenso. Salienta-se a importância desta corrente por ser consistente embora seja fraca (Malauene, 2005). Há indicação da existência de contracorrentes costeiras locais intermitentes predominantemente direccionadas para norte com velocidades de cerca de 0,8 m/s (Malauene, 2005). A baia de Bazaruto é composta por duas bacias, uma do mesmo nome, localizada no centro da baia e a outra a norte de profundidade máxima de 24 m e 33 m, respectivamente. A parte sul remanescente da baia é composta por uma vasta área de planos elevados, normalmente seca durante as marés baixas do início do verão. Na baia as formas mais frequentes de circulação são de marés, fazendo um ciclo de enchimento e vazamento incompleto a cada maré. A circulação geostrófica é ciclónica, a água é transportada de Oeste para Este, a Norte (boca) e de Este para Oeste, a Sul (Malauene, 2005). Dado ao facto de a baia ser fechada a sul, a água do fundo toma um comportamento inverso da água superficial. A batimetria e a evaporação fazem com que a circulação nesta baia seja tipo estuarina inversa (alta salinidade no fundo em relação a boca), onde o fluxo para o interior da baia a circulação é superficial com salinidade relativamente baixa, e o fluxo para fora da baia é sub- superficial (circulação do fundo) com salinidade relativamente alta (Malauene, 2005). 17 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 6: Modelação de correntes de marés na Baía do Bazaruto e nas áreas marinhas adjacente. (a) enchente e (b) vazante. Fonte: (DNAC, 2009). 4.1.5.4. Ondas e Marés Na baia as ondas geradas por ventos assim como os próprios ventos, são predominantemente do quadrante Sudeste, e produzem correntes em direção ao Norte. Por outro lado, as ilhas do Arquipélago de Bazaruto e o Cabo de São Sebastião servem de barreira a acção das ondas provenientes do mar aberto. As ondas ao passarem pelos canais de ligação entre as duas bacias da baia sofrem difração e as cristas diminuem a sua amplitude, e mudando de direção radiando para dentro dela (DNAC, 2009). O ciclo de marés é semi-diurno, com maré viva variando a sua amplitude ate aproximadamente 3 m e 4.4 m na mare de sizígia. Na baia a corrente de mare é para dentro durante a enchente e para fora na vazante. Esta corrente é mais forte na maré viva e fraca na maré morta e no período estável do mar, a corrente é muito fraca, quase nula e muda de direção. Na enchente a corrente é mais forte a Norte da baia, enquanto que, na vazante a corrente é mais forte a Sul concretamente no canal entre a ilha de Magaruque e do Cabo de São Sebastião (DNAC, 2009). 4.1.6. Aspectos Climáticos 4.1.6.1. Precipitação, Temperatura e Ventos Predominam na região dois sistemas climáticos, nomeadamente o sistema de Monções do Este Africano na ponta Sul e o sistema Anticiclónico do Oceano Indico de ventos SE desde o Sul do Z ambeze, com a queda de chuvas associada à passagem de baixas pressões (Dutton & Zolho, 1990). 18 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Na região de Vilanculos a precipitação é típica da zona tropical, com altas variações anuais e inter- anuais. Foram registrados dados de precipitação média anual de 802.9 mm em Vilankulo, entre os anos 1975 a 2005. Os meses de maior precipitação registrados são de Dezembro à Março (109,9mm a 191,3 mm), enquanto que Julho e Setembro são meses mais secos (DNAC, 2009). Os dados referidos acima mostram o mesmo padrão com os dados apresentados por (MICOA, 2012) da Estacão Meteorológica de Inhambane no período entre 1980 a 2010 (Figura-2), estacao a sul mais próxima a área de estudo. A precipitação media mensal neste preiodo apresenta uma variação sazonal, assim como a temperatura. O período húmido compreende os meses de Novembro a abril, sendo o mês mais chuvoso fevereiro e um período seco entre Maio a Outubro. A evaporação media anual tem uma variação inter-anual significativa e a evapotranspiração é superior a precipitação em todos os meses do ano. A temperatura media anual é de 24 oC, sendo Janeiro o mês mais quente com 28,6 oC e Julho o mês mais frio com 19 oC. Os ventos da região são predominantemente do quadrante Sudeste a Este, sendo mais fortes durante a tarde. Estes, entre os meses de Janeiro a Agosto, são predominantemente de Sul enquanto, mudando para Este entre nos meses de Setembro e Dezembro. Na região ocorre um sistema de brisas terra-mar devido ao gradiente térmico terra-mar, associado a mudanças de direção dos ventos durante o dia, onde, durante a manhã predominam os ventosdo Sul e durante a tarde mudam de direção para Este (DNAC, 2009). Figura 7: Precipitação e Temperatura Media Mensal na Estacão Meteorológica de Inhambane no período entre 1980 a 2010. Fonte: (MICOA, 2012). 19 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 4.1.6.3. Ciclones e Tempestades Tropicais Vilankulo é muito atreito aos ciclones e tempestades tropicais. Estes eventos, já foram registradas dentro e fora do canal de Moçambique desde os anos 70. Foram estabelecidas pelo INAM 5 categorias de intensidade de ciclones, nomeadamente, Categoria1 - Tempestade Tropical Moderada (63-88 km/h), Categoria2 - Tempestade Tropical Severa (89-117 km/h), Categoria3 - Ciclone Tropical (118-165 km/h), Categoria4 - Ciclone Tropical Intenso (166-212 km/h) e categoria5 - Tempestade Tropical Muito Intenso (mais de 212 km/h). Favio foi o único ciclone a atingir a categoria 5 (Figura-8) que resultou danos em infraestruturas, perdas humanas e mudanças significativas nos ambientes marinho e terrestre, assolou toda a região tendo provocado grandes danos materiais jamais registados em Vilankulo (DNAC, 2009). Figura 8: Ciclones e Tempestades Tropicais registrados dentro e fora do Canal de Moçambique, que afectaram Vilankulo entre 1970 e 2007 (Fonte: MICOA, 2012). 4.1.7. Aspectos Antropogênicos A ocupação na região de Vilankulo é contada através das estações que representam um património histórico (Manyikeni e Chibuene, a 52 km e 5 km da Cidade de Vilankulo, respectivamente), datadas dos anos 1000 a 1600, que representavam Postos de trocas comerciais com outros povos que se faziam a este ponto via marítima (MARK WOOD CONSULTANTS & IMPACTO, 2001). 20 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. O nome Vilankulo provem da palavra “Nyivelakudi”, que significa “venho de longe”, em resposta aos povos que se faziam aquelas terras refugiando-se da guerra civil que estava a decorrer (MAE, 2005). Foi elevada a categoria de Vila a 18 de Abril de 1964, município em 1998 e cidade em 2019. Actualmente a população residente em Vilankulo consta de habitantes nativos, provenientes de outros municípios, províncias ou mesmo do exterior. A indústria petrolífera, o turismo, a pesca, a agricultura, a construção civil constitui o leque de actividade económicas praticadas nesta região da província de Inhambane (MICOA, 2012). A pesca é uma das actividades praticadas pela população e constitui fonte de rendimento familiar e suplemento da dieta para famílias do distrito. O distrito enquadra-se na região Vilankulo/Bazaruto/Inhassoro que corresponde uma das três áreas de investimentos em turismo da categoria A e geralmente os operadores turísticos de acomodação e lazer localizam-se nas praias e nas ilhas, onde oferecem para alem de acomodação actividades recreativas como, pesca desportiva, mergulho, passeio as ilhas que compõem o Arquipélago de Bazaruto, entre outras actividades recreativas. O distrito enquadra-se dentro da área de exploração do gás natural de Pande-Timane, onde operam as companhias como a Sasol Petroleum Temane, a Companhia Moçambicana de Hidrocarbonetos e a Corporação Financeira Internacional. são exploradas, no distrito algumas arvores nativas como fontes de combustível (lenha usada pela população para cozinha e iluminação) e para construção. O que de algum modo contribui para o aumento de problemas de erosão e desflorestamento. 4.2. Materiais e Métodos Para a realização deste trabalho foi usada a metodologia especificada no fluxograma abaixo (Figura 9) 21 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 9: Fluxograma da Metodologia utilizada. 4.2.1. Coleta de Dados A aquisição das imagens foi através da fonte Earth Explorer do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), utilizando o seu site gratuito https://earthexplorer.usgs.gov/, acessível apenas por meio de um cadastro, abilitado para assessar em todas usuais internet explorer. Os dados foram adquiridos no formato GEOTIFF, projeção UTM, zona 36S e datum WGS-1984, para os anos 1990, 2005 e 2020. O site disponibilizou para cada ano, várias imagens, das quais foram escolhidas as que apresentavam baixo nível de cobertura de nuvens (-10%) (Tabela 1). Tabela 1: Características das imagens Landsat usadas no estudo. 4.2.2. Tratamento dos Dados As três imagens foram recortadas a partir do software ArcGIS, descriminando a restante área fora da área de estudo, por se tratar de imagens adquiridas em quadrantes (Figura-10). Primeiramente fez-se a composição das bandas de cada GEOTIFF, depois foi criada uma marcara da área de interesse (Shape-polígono), para padronizar as imagens e posteriormente fazer o corte da área do litoral de Vilankulo para todas imagens. Ano Sensor Data de Captura Resolução Espacial Período Estado Provável da Maré 1988 Landsat 5 22/07 30 m Seco Seca 2002 Landsat 7 11/10 30 m Seco Cheia 2016 Landsat 8 16/05 30 m Chuvoso Seca Ano 1990 2005 2020 Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) Imagens Landsat LT05 1990 Landsat LT05 2005 Landsat LC08 2020 Composição de bandas Baselines Delimitação da Shoreline Fusão Reprojeção Recorte Sigma Plot Polylines DSAS Universal transversal Mercator – UTM Zona 36S Datum WGS-1984 EPR LRR Ano Satélite Data de Captura Resolução Espacial Período 1990 Landsat 5 15-Sep 30 Seco 2005 Landsat 5 22-Jul 30 Seco 2020 Landsat 8 25-Mar 30 Chuvoso https://earthexplorer.usgs.gov/ 22 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 10: Imagem bruta de Landsat-5 adquirida para o ano de 1990 (Fonte: Earth Explorer). Para cada imagem, foi aplicado o processo de aumento de contraste e composição das bandas coloridas em RGB (Red, Green e Blue) usado neste trabalho na combinação de bandas para melhor visualização das feições existentes junto a linha de costa. Nas imagens Landsat 5 de 1990 e 2005, foi utilizada a composição colorida das bandas 3, 4 e 5 em 5R4G3B. Na imagem Landsat 8 de 2020, foi utilizada a composição colorida das bandas 4, 5 e 6 em 6R5G4B, pois as mesmas correspondem as bandas 3, 4 e 5 dos Landsat 5 e 7. As imagens Landsat no seu padrão normal possuem 30 metros de resolução espacial, porém o lançamento do landsat 8, trouxe aumento do número de bandas, onde uma das novidades foi a banda pan-cromática, a qual foi usada para aumentar a resolução espacial de 30 metros para 15 metros para a imagem capturada por este satélite (Figura-11). Após o tratamento as imagens foram correlacionadas a partir do uso da técnica pontos de controle, que usa feições morfológicas ou estruturas presentes na área de estudo que não mudam com o tempo para que fosse obtida uma sobreposição precisa das imagens. 23 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 11: Recorte de imagens da área estudo (Litoral de Vilankulo). Dos três possíveis parâmetros de detecção da linia de costa sugeridos por (Moore, 2000) nomeadamente: a Linha Limite de Vegetação (LLV), a Linha de Contato Água/Solo (LCAS) e a Linha de Deixa (LD) ou Linha de Humidade, foi escolhido para este estudo o parâmetro LLV, por 24 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. ser uma variável cuja mudança é fácil detectar, normalmente com o uso das bandas pancromáticas. Esta variável apresenta um padrão de alteração a médio e longo prazo (mais de 10 anos), mostrando-se aplicável para este estudoem relação a outras variáveis, tomando em consideração a resolução espacial das imagens adquiridas. Para traçar as linhas de costa, foram criados apartir do Arcgis uma base de dados do tipo linha (Shapepolines) representando a linha de costa para cada ano (1990, 2005 e 2020) e posteriormente foram fundidos em um único Shapefile. Em seguida foi digitalizada a linha de base (Baseline) na região offshore (no mar), a qual constituiu um referencial fixo para análise da variação da LC em todo periodo (Ranieri & El-Robrini, 2015). 4.2.3. Processamento de Dados Nesta fase foi criado um projecto no DSAS a partir da linha de base como referência em relação com as três linhas de costa traçadas, para o cálculo da taxa de variação da linha de costa (Thieler et al., 2003). A partir do projecto foram geradas linhas ortogonais (transects) a linha de base, com ojectivo de cruzar a totalidade das linhas de costa, assim, os pontos de cruzamento de cada transect em relação a cada linha de costa, constituíram a base para cálculo das taxas de variação da linha de costa ao longo do tempo. Esta técnica de cálculo assume essas mudanças como processos lineares, o tempo decorrido entre as linhas e a sua distância. Dos distintos métodos estatísticos calculados pela ferramenta DSAS foram escolhidos os parâmetros EPR e LRR para análise da taxa de variação da linha de costa. É importante referir que esta ferramenta permite ao usuário ou pesquisador fazer cálculos com maior confiabilidade, e os seus resultados são convertidos em uma tabela de atributos composta por uma série de parâmetros quantitativos que são de fácil manipulação em outras ferramentas de análise. Neste trabalho os dados da tabela de atributos de todo período, foram transportados ao Sigma-Plot para a construção de um gráfico analítico. Todos os valores negativos foram considerados como processos de erosão ou recuo da linha de costa e, os valores positivos como processos de acreção ou avanço da linha de costa, com excepção de valores no intervalo de 0,5 a -0,5 que foram definidos como zonas de equilíbrio. 5. RESULTADOS Para as LCs traçadas nos anos em estudo (1990,2005 e 2020), foram gerados 103 transects numa extensão de aproximadamente 5 km de linha de costa, e para a sua melhor representação, a área foi dividida em faixas A, B e C como ilustra a figura abaixo (Figura 12), que correspondem as praias do Pescador, Tropical e Dona Ana, respectivamente. 25 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 12: Transects gerados entre a Linha de Base e suas respectivas Linhas de Costa. Do SUL para NORTE: Praia do Pescador (A), Praia do Tropical (B) e Praia Dona Ana (C). Figura 13: Variação espaciotemporal da Linha de Costa usando o parâmetro EPR (m/ano) para as Praias do Centro da Cidade de Vilankulo nos períodos 1990-2005 (A), 2005-2020 (B). 26 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 14: Variação espaciotemporal da Linha de Costa usando o parâmetro LRR (m/ano) para as Praias do Centro da Cidade de Vilankulo no período 1990-2020. A Figura (13-A) representa o resultado do cálculo do parâmetro EPR para o período de 1990-2005. Nas três figuras acima, nomeadamente Figuras (13-A, 13-B e 14), as cores dos transects gerados que variam nas faixas vermelho, amarelo e verde representam erosão, equilíbrio e acreção de sedimentos de praia, respectivamente. na parte Sul da paria do Pescador registrou-se um grande avanço da linha de costa, enquanto que nas praias do Tropical e Dona Ana foi registrada uma tendência de um recuo. As taxas médias de variação da linha de costa calculadas pelo parâmetro EPR para este período de 15 anos foram de 0,70 m/ano e -0,62 m/ano para o avanço e recuo costeiro respectivamente. No período 2005-2020, o padrão foi predominantemente negativo com taxas médias de 0,06 e -0,51 m/ano (Figura 13-B), mostrando o domínio do recuo da linha de costa, pode também se observar episódios de equilíbrio costeiro em alguns sectores da praia do pescador. Para o período total do estudo (1990-2020), aplicando o parâmetro LRR, o litoral, apresenta um padrão típico do segundo período analisado, caracterizado por um recuo do espaço praial, ou seja, os valores negativos dominaram todo período estudado, embora que separadamente foram registrados valores positivos no primeiro período, não foram tão significativos a ponto de caracterizar a área como de acreção. Neste período de 30 anos as taxas medias mais altas e baixas registradas foram de 0,40 e -0,58 m/ano, e uma variação média total de -0,43 m/ano (Figura-14). As taxas médias negativas e positivas resultam do cálculo da média dos valores positivos e negativos respectivamente. 27 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. A figura 15 abaixo, apresenta em forma de gráfico de linhas as variações ocorridas ao longo do litoral onde o azul e laranja representam o parâmetro End Point Rate (EPR) e o Linear Regression Rate (LRR) é representado pela cor cinzenta. Figura 15: Gráfico comparativo de tendência dos parâmetros EPR e LRR. 28 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 6. DISCUSSÃO 1 Com base nos resultados obtidos através do parâmetro EPR: a) Para o período de 1990 a 2005, embora, em alguns trechos do litoral tenha-se observado recuo, notou-se uma tendência de avanço da linha de costa em toda área estudada. O destaque da cor verde em relação a outras cores neste período (Figura 13-A), indica um aumento da faixa de praia, caracterizando acreção de sedimentos. Por outro lado, a cor vermelha se destaca na ponta Norte da praia Dona Ana, caracterizando erosão. Observa-se que este sector se encontra em forma de cabo, e é evidente que se trata de uma escarpa de arenito carbonático (Figura-16). Este é um processo erosivo natural e está relacionado a elevação do nível médio do mar (Muehe & Neves, 2008). A acção das ondas neste processo visa adaptar a costa a elevação relativa do nível do mar por meio de colapsos graduais da costa. Segundo DNAC (2009), na baia de Vilankulo a acção das correntes mostra-se mais intensa no inverno, nos períodos de marés astronómicas, e com passagens de depressões tropicais, sendo mais forte na entrada (Norte) reduzindo a sua intensidade em direcção a sul. Assim sendo, a circulação marinha nesta baia mostra-se mais induzida a factores de alteração climáticos. Neste sentido, os resultados e a interpretação encontram-se correlatas as evidencias propostas, a DNAC (2009) e Muehe & Neves (2008). Outro aspecto importante a destacar é da provável influência de um imput externo, por ter se registado maior abrandamento da linha de costa ao sul, logo junto ao canal de ligação entre rio e mar. Sabe-se que as cheias de 2000 influenciaram na subida de caudal de vários canais fluviais incluindo este rio intermitente, criando condições fluviais anómalas. Este pode ter contribuído no abastecimento de sedimentos em zonas adjacentes ao canal. b) No período 2005-2020, o padrão verificado foi predominantemente negativo (Figura 13-B), mostrando o domínio de tendência do recuo da linha de costa, característico da erosão. Observa-se este processo erosivo, em forma de sectores para todo litoral: • Para as praias de Tropical e Dona Ana, é evidente o aparecimento e prolongamento dos beachrock (Figura 17 e anexos 1 e 2) e o recuo da zona pós-praia em relação aos muros de protecção costeira e empreendimentos hoteleiros e de restauração construídos junto a estas praias (figura 17 e anexos1 e 2). O lógico perceber que a colocação de muros na zona costeira é para efeitos de proteger a costa de algum processo erosivo o que é também evidente em anexo 1. Estas interpretações estão de acordo com os trabalhos 29 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. de Guerra & Manso (2004), Turner (2005), Martins et al. (2005) e Vieira & De Ros (2006), que apontam os beachrock como sendo representantes de estágios na evolução costeira de recuo da linha de costa, assim como no dicionário de geologia marinha é significado (Suguio, 1992). Acrescenta-se mais que os beachrock são como indicadores de flutuações relativas do nível do mar, estando relacionado a eventos transgressivos do litoral e os blocos contínuos destas rochas próximos à praia, representam antigas linhas de costa (Hopley, 1986 apud MEIRELES et al., 2002; Cavalcanti, 2000). Souza & Luna (2009) afirmam também que a ocupação inadequada da orla e da planície costeira, e a implantação de estruturas rígidas na linha de costa, resultando em modificações no sistema de drenagem e no balanço sedimentar costeiro, também resultam em erosão de praia, de médio a longo período. • Para a praia do Pescador, a erosão verificada está localizada no canal de comunicação entre o rio e o mar (Figura 13-B). A circulação do fluxo hídrico do rio em causa é dependente de uma lagoa localizada a norte do distrito, onde o rio é periódico durante o ano, sendo que em anos mais secos o rio é seco quase em todo ano (MICOA, 2012). Assim sendo, a acção marinha mostra-se mais dominante na dinâmica deste sector da praia. 2 Com base nos resultados obtidos através do parâmetro LRR: Para o período Total de estudo (1990 - 2020) da linha de costa no litoral da Cidade de Vilankulo, apresentou-se típico do segundo período estudado (Figura-14). A forte tendência de recuo da linha de costa neste litoral durante os 30 anos estudados, pode ser observada por meio da taxa média global que se apresenta negativa na ordem dos 0,43 m/ano de recuo da linha de costa. O gráfico construído para parâmetro LRR pode melhor elucidar essa tendência negativa, visto que a linha que descreve o parâmetro é mais consistente nos valores negativos em relação aos positivos. O trabalho realizado por Moreira (2005), na Ponta Bartolomeu Dias, uma zona próxima de Vilankulo, aponta uma taxa média de recuo da linha de costa na ordem dos 0,56 m/ano durante 26 anos estudados. Houve, portanto, uma diferença de redução de 0,13 m/ano. O litoral da Ponta Bartolomeu Dias está situado fora das ilhas barreira que compõem o arquipélago de Bazaruto. Este é governado por ondas mais energéticas (swell) (Moreira, 2005). Por outro lado, o litoral da Cidade de Vilankulo encontra-se cercado pelas ilhas barreira. As ondas são reduzidas sua energia pelas ilhas e ao passarem pelos canais de ligação entre as duas bacias da baia sofrem difracção e as cristas diminuem a sua amplitude, 30 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. e mudando de direcção radiando para dentro dela (DNAC, 2009). Sendo assim, a energia das ondas oceânicas é reduzida antes de chegar a este litoral e esta diferença na taxa média, mostra que o factor localização do litoral altera a forma de actuação dos agentes de alteração da linha de costa. Embora tenha havido alteração da linha de costa, com fortes tendências de recuo do litoral, as ondas oceânicas mostram menor actuação em relação a outras áreas próximas. Observando a Figura-14, nota-se a acreção sendo muito ínfima comparado a erosão. Sendo assim, importa considerar o facto de o litoral estar numa baia de profundidades muito rasas não superiores a 5 metros (DNAC, 2009), o que condiciona que os sedimentos sejam conduzidos por canais para o interior da baia formando bancos de areia (Anexo No. 2). O trabalho feito por Menete & Zunguze (2011), de análise da influência dos factores que concorrem a erosão de praias (uso e ocupação de terra, cobertura vegetal, erosividade da chuva e declividade da praia), constatou-se sérios riscos de erosão na costa em Vilankulo na avenida marginal um troço que compreende as praias de tropical e Dona Ana as quais neste trabalho foi constatada a tendência de recuo da linha de costa. 3 O gráfico de comparação dos parâmetros usados neste trabalho para o litoral centro da cidade de Vilankulo (Figura 15), apresentou para o EPR e LRR mesma orientação de linhas. No geral, observa-se em ambos parâmetros alternâncias entre acreção e erosão costeira, tendo variações positivas e negativas, prevalecendo o domínio do recuo da linha de costa nos mesmos sectores, em todo período estudado. Assim sendo a ferramenta mostra se eficiente nos cálculos da diferença da posição da linha de costa. 31 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. Figura 16: Erosão na falésia de Arenito Carbonático/ beachrock na praia Dona Ana. Figura 17: Estabelecimento de lazer cada vez mais migrando para zona entre-maré na Praia do Tropical (a esquerda) e muro derrubado e recuo costeiro na Praia de Dona Ana (a direita) 32 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do continente em direção ao mar. 7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 7.1. Conclusão De acordo com os objectivos propostos e resultados obtidos, chegou-se as seguintes conclusões sobre a evolução da linha de costa do litoral da Cidade de Vilankulo: ➢ O geoprocessamento das imagens Landsat num intervalo de 30 anos (1990-2020), juntamente com a utilização da ferramenta DSAS, permitiu estimar em metros e localizar sectores mais susceptíveis a erosão e acreção de sedimentos. De acordo com essas informações verificou-se uma taxa média anual de recuo da linha de costa na ordem de -0,43 m/ano no litoral. ➢ O litoral experimentou nos primeiros 15 anos de estudo um engordamento praial no sector sul da Praia do Pescador, porem no período seguinte a erosão foi se mostrando mais intensa na mesma praia junto ao canal de comunicação entre o mar e o rio. Portanto, a praia do pescador mostra uma dinâmica diferente das praias do Tropical e Dona Ana que apresentam um padrão predominantemente de recou nos dois períodos estudados. ➢ Considerando os parâmetros utilizados o parâmetro EPR apresenta-se eficiente para detalhar eventos ocorridos ao longo do tempo. Para o parâmetro LRR os resultados encontrados mostram a sua eficácia quando se trata de um número considerável de linhas de costa caracterizadas por sucessivos avanços e recuos. ➢ A utilização da Ferramenta DSAS neste trabalho, apresentou-se bastante eficiente, pois os resultados mostram-se coerentes as evidencias e com outro trabalho realizado na mesma área por Menete & Zunguze (2011). Esta ferramenta mostrou- se ágil, prática e econômica em estudos da dinâmica costeira. 7.2. Recomendações Tendo em vista o problema de erosão identificado e a magnitude de alteração da linha de costa do litoral da Cidade de Vilankulo nos últimos 30 anos, para futuros estudos na mesma área, o autor recomenda estudos referentes ao analise de sedimentos de praia para de forma mais detalhada se conheça a distribuição e características dos sedimentos de praia deste litoral, assim como o estudo dos factores que influenciam na dinâmica costeira para a identificação da potencial forca que cada um exerce sobre a costa. Contudo, visando a elaboração de mapas de risco geológico para melhor controlo ambiental e criar ferramentas de gestão do litoral. 33 Recuo da linha de costa - avanço do mar em direção ao continente. Avanço da linha de costa - avanço do
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