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Praias Arenosas Morfodinâmica Costeira Profª Débora Machado Introdução 40% das costas ao redor do mundo; Acúmulo de sedimentos: Areia: 0,062mm < d < 2mm Cascalho: 2mm < d < 64mm seixes Definições King (1956): Praia é um ambiente sedimentar costeiro com composição variada, formado mais comumente por areia, e condicionado pela interação de ondas incidentes sobre a costa. Os limites externo (em direção ao mar) e interno (em direção à terra) de uma praia seriam determinados, respectivamente, pela profun- didade a partir da qual as ondas passam a provocar movimento efetivo de sedimento sobre o fundo e pelo limite superior de ação de ondas de tempestade sobre a costa. Definições Komar (1976): Praia é uma acumulação de sedi- mentos inconsolidados de tamanhos diversos, como areia ou cascalho que se estende, em direção à costa, do nível médio de maré baixa até alguma alteração fisiográfica, como uma falésia, um campo de dunas ou simplesmente um ponto de fixação permanente da vegetação. Para incluir a porção subaquosa, o autor utiliza o termo litoral, cujo limite externo seria aquela profundidade na qual o sedimento não é mais transportado ativamente pelas ondas incidentes. Definições Horikawa (1988): Considera praia como sendo aquela região de sedimentos inconsolidados, situada na região costeira, facilmente deformável pela ação das ondas, que se estende, em direção à terra, a partir da profundidade de mobilização efetiva de sedimento pelas ondas, até o limite máximo de ação de ondas de tempestade sobre a praia ou então até as dunas frontais, caso existam. Definições Já Wicander e Monroe (2011): Consideram que praia é um depósito de sedimento não consolidado estendendo-se na direção da terra firme, a partir da maré baixa, até uma mudança na topografia, tal como uma linha de dunas de areia, um penhasco do mar ou o ponto em que começa a vegetação permanente. OU SEJA: Definições As definições utilizadas para o termo “praia” podem diferir entre si, mas o caráter não coesivo dos sedimentos que a compõe fica evidente, assim como também a dominância de fatores hidrodinâmicos (ondas, correntes costeiras, marés). Nos casos em que a influência das marés supera a das ondas, estabelecem-se “terraços de maré” e não praias propriamente ditas (SHORT, 1985). Nomenclatura (Morfológica) Nomenclatura (Hidrodinâmica) Do ponto de vista hidrodinâmico, existem três tipos de zonas em uma praia: Zona de arrebentação (breaking zone); Zona de surfe (surf zone); Zona de espraiamento (swash zone). Nomenclatura (Hidrodinâmica) Zona de arrebentação (breaking zone): Ao aproximar-se de águas progressivamente mais rasas, as ondas incidentes tendem a instabilizar-se e quebram, apresentando o modo de dissipação energética da onda sobre a praia. A forma como a onda quebra depende da declividade da praia, da altura e do comprimento da onda. Nomenclatura (Hidrodinâmica) Zona de surfe (surf zone): É função da inclinação da praia e por isso, está diretamente relacionada com o tipo de quebra e, de forma secundária, com a amplitude de maré. Praias de baixa declividade são caracterizadas por extensas zonas de surfe, onde grande parte da energia é transferida para a geração de correntes longitudinais e transversais à praia (correntes de retorno) Nomenclatura Praias inclinadas raramente possuem zona de surfe e, predominantemente, refletem a energia das ondas. Zona de espraiamento (swash zone): Pode ser explicada como sendo aquela região da praia delimitada entre a máxima e a mínima excursão dos vagalhões sobre a face praial. Nesta, as correntes longitudinais não se desenvolvem. Nomenclatura (Hidrodinâmica) Os processos de espraiamento são importantes no transporte de sedimentos de uma praia, pois o fluxo e o refluxo dos vagalhões determinam se o sedimento será armazenado na praia ou retornará à zona de surfe, onde pode ser transportado. Normalmente se desenvolvem ai, feições rítmicas de expressão longitudinal à costa, como os cúspides praiais. Confg. da L.C. e Intens. Ondas Praias Longas e Expostas (contínuas): Praias do RS Config. da LC e Intens. Ondas Praias Curtas e Curvadas (descontínuas): Praias de SC; Praias de Enseada; Pocket Beaches (praia de bolso). Config. da LC e Intens. Ondas Protegidas dentro de Baías (descontínuas): Búzios, RJ; Praias de Enseada; Pocket Beaches. Morfodinâmica Praial Morfodinâmica praial: Estudo das praias naturais, integrando observações morfológicas com dados de correntes e ondas numa descrição mais coerente e mais completa da praia e zona de arrebentação; Wright, Short e Nielsen (1982): Seis categorias ou modelos de estágios praiais (resultados de muitos anos de observações morfodinâmicas, realizadas principalmente nas costas australianas) – Escola Australiana de Geomorfologia Costeira (1970) Modelos de Estágios Praiais 1. Dissipativo; 2. Intermediário: 2.1 Banco e Cava Longitudinal; 2.2 Banco e Praia Rítmicos; 2.3 Banco e Cavas Transversais; 2.4 Crista e Canal / Terraços de Maré baixa; 3. Refletivo. Parâmetros Importantes De quebra da onda (): Para distinguir os estágios praiais conforme a forma das ondas e a declividade da praia; Da dinâmica e sedimentos (): Para distinguir os estágios praiais conforme a característica do sedimento e das ondas. Parâmetros Parâmetro Dimensionador de Surf () – Guza (1975) Onde: = amplitude da onda na arrebentação (Hb/2); = freqüência angular da onda incidente (2/); = aceleração da gravidade e; tan = inclinação do perfil praial. 2 2tan ba g ba g Parâmetro Arrebentação Ascendente (Surging) : 2,5 Praias Refletivas Parâmetro Arrebentação Megulhante (Plunging) e de Tombo (Collapsing) : 2.5 20 Praias Intermediárias Parâmetro Arrebentação de Derrame (ou Deslizante) (Spilling) : 20 Praias Dissipativas Parâmetros Parâmetro Adimensional Empírico () – Dean (1973) Onde: = altura da onda na arrebentação; = período da onda; = velocidade de sedimentação. s s H T W sH T sW Parâmetro Significado físico do parâmetro adimensional demonstrado por Dean (1973): Indica se um grão de areia, colocado em suspensão pela passagem de uma onda, pode ou não se sedimentar durante o tempo em que o fluxo de água induzido pela propagação da onda é em direção a praia. Se isto acontecer, o sedimento vai se mover da arrebentação para a praia, produzindo um perfil de acresção (swell) mais refletivo. Em situação contrária, o grão ficando em suspensão por um período mais longo, tende a se deslocar em direção ao mar desenvolvendo um perfil de erosão (mais dissipativo). (Calliari et al., 2003) Parâmetro Wright & Short (1984) Dinâmica e sedimento (tamanho do grão) Parâmetro adimensional de Dean(1973) < 1 Refletiva 1 < < 6 Intermediária > 6 Dissipativa Sequência da Evolução Morfológica Modelo de Praia de Banco Único - Segundo Wright & Short (1984) < 1 Refletiva 1 < < 6 Intermediária > 6 Dissipativa 1. Estágio Dissipativo > 20, chegando facilmente a 400. Ω > 6 Praia do Mar Grosso 1. Estágio Dissipativo Granulometria geralmente fina; Baixa inclinação; Arrebentação deslizante; Um ou mais bancos, intercalados com cavas largas (100m) e rasas (1-2m) 1. Estágio Dissipativo Zonas de surf bem desenvolvidas; Alto setup e baixo runup Alta energia de ondas; Praia e bancos sem variações longitudinais Presença de undertow Ausência de RIP’s Cor. Longitudinais fracas ou ausentes 1. Estágio Dissipativo 2. Estágios Intermediários Elementos dissipativos e refletivos. 2.1 Banco e Cava Longitudinais (LBT - Longshore Bar and Though); 2.2 Banco e Praia Ritmicos (RBB – Rhythymic Bar and Beach); 2.3 Banco e Cava Transversais (TBR – Transver- se Bar and Rip); 2,4 Crista e Canal / Terraço de Maré Baixa (RR/LTT - Ridge e Runnel / Low Tide Terrace). 2.1 Banco e Cava Longitudinais (LBT - Longshore Bar and Though) Sequência acresciva do dissipativo; Relevo banco-cava bem mais acentuado; Face da praia mais inclinada (alto runnup); Presença de ritimicidades (cúspides) no swash; Banco com características dissipativas; Face da praia com características mais refletivas; Possível presença de RIP’S 2.1 LBT Estágio banco e cava-longitudinal Estágio banco e cava-longitudinal 2.2 Banco e Praia Ritmicos (RBB - Rhythymic Bar and Beach) Banco crescente e cava profunda; Banco e face da praia com muita ritmicidade; Ondulações (horns) de 100 a 300 m; Presença de cúspides; Protuberâncias – mais dissipativas; Fracas correntes de retorno (RIP’S); Variações longitudinais; Baías - mais refletivas. 2.2 RBB 2.3 Banco e Cava Transversais (TBR - Transverse Bar and Rip) Horns dos bancos se soldam à praia; Apresenta a maior segregação ao longo da costa (regiões dissipativas e refletivas); Alta dissipação e setup sobre as partes rasas se alternam com condições refletivas com baixo setup e alto runnup (nas pequenas baías) ocupadas por fortes Rips; As barras transversais podem persistir por longos períodos, mas podem sofrer modificações no espaçamento. 2.3 TBR Estágio banco transversal e rip Estágio banco transversal e rip 2.4 Crista e Canal/ Terraço Maré Baixa (RR/LTT – Ridge e Runnel / Low Tide Terrace) Possui uma faixa de areia relativamente baixa, moderadamente dissipativa logo abaixo do nível de maré alta e banco soldado (terraço); Face praial: mais íngreme e refletiva; Fracas rips podem estar presentes (atrofiadas), irregularmente espaçadas; Cavas paralelas a praia (como resultado da migração da barra de swash) estão presentes próximo a barra pendente entre a face praial e o terraço de maré baixa; 2.4 RR/LTT Variações em refletividade e dissipação estão associadas as fases da maré. A praia é dissipativa em maré baixa e refletiva em maré alta. 2.4 RR/LTT 3. Estágio Refletivo < 2,5 Ω < 1 3. Estágio Refletivo Declividade alta; Berma bem desenvolvida; Sedimento grosso (areia média ou grossa); Ausência de bancos (e de zona de surf); Poucas linhas de arrebentação; 3. Estágio Refletivo Energia é refletida na face da praia; Energia de onda extremamente baixa; Quebra da onda se dá na face da praia; Alto runup, exercendo papel erosivo; Presença de cúspides. Modelo de Praia de Banco Único Segundo Calliari (notas pessoais): Estudos de longa escala temporal (praias morfologicamente distintas entre si e sujeitas a clima de ondas também distintos), avalizou a proposição de modelos sequenciais de evolução morfológica; Formação e migração em direção ao mar de bancos arenosos em eventos de alta energia. Os bancos passam a estocar a maior parte do sedimento móvel da praia, assumindo formas preferencialmente lineares (dependendo da magnitude do evento); Modelo de Praia de Banco Único Com o decaimento energético subseqüente, a assimetria das ondas incidentes transporta sedimentos em direção à praia através da migração dos bancos nesta direção; Observa-se o desenvolvimento de ritmicidades topográficas de grande escala de comprimento sob a forma de bancos em crescente e mega-cúspides; Estados sucessivamente menos energéticos tendem a concentrar o estoque de sedimentos cada vez mais próximos da face praial, formando bancos transversais que se soldam às cúspides existentes na face da praia. Modelo de Praia de Banco Único Resumindo: Evento de Alta Energia Formação e migração do banco em direção a offshore; Formas predominantemente lineares: Dependendo da intensidade do evento; Sedimento móvel da praia fica concentrado na parte subaquosa. Modelo de Praia de Banco Único Evento de Alta Energia Elaine Goulart Modelo de Praia de Banco Único Diminuição Gradual da Energia das Ondas Sedimento passa a ser transportado em direção a costa: Migração dos bancos. Desenvolvimento de ritmicidades topográficas de grande escala de comprimento: Bancos em crescente e mega-cúspides. Modelo de Praia de Banco Único Estoque de sedimentos cada vez mais próximo da face praial; Bancos transversais que se soldam às cúspides existentes na face da praia. Modelo de Praia de Banco Único Diminuição Gradual da Energia das Ondas Elaine Goulart Modelo de Praia de Banco Único Sequência da Evolução Morfológica Considerações Finais Estado modal pode variar lateralmente: Diferentes tamanhos de grão; Variação na energia das ondas; O desenvolvimento de cada estágio depende do anterior; Praia de sedimento fino: Dissipativo; Praia de sedimento grosso: Refletivo; Estágios relacionados a alta energia são mais comuns: (O tempo para um estágio de baixa energia se desenvolver e entrar em equilíbrio é maior). Considerações Finais Estados modais intermediários estão relacio- nados com grande variabilidade de estado. Quando o estado da praia é intermediário, mudanças consideráveis no perfil podem ocorrer sem que o "estado" mude. Sequência Evolutiva Sequência Evolutiva Desde que, para qualquer estado inicial, a energia absoluta é maior à direita do que à esquerda da região estável, a praia fica dissipativa mais rapidamente do que fica refletiva. A direção da mudança vai depender do desequilíbrio instantâneo expresso por: D = - e Onde : valor instantâneo e valor de equilíbrio Sequência Evolutiva D (+):mudança para estágios mais dissipativos; D (-): mudança para estágios mais refletivos; É claro que se a praia for ou estiver totalmentedissipativa um desequilíbrio positivo (D+) não leva a nenhuma mudança de estado, embora a largura da zona de surfe aumente. Igualmente para praia totalmente refletiva (D-). Outros Modelos - Sunamura SUNAMURA (1988): Abrangente revisão sobre os resultados de diversos autores referentes a ao comportamento evolutivo das sequências morfológicas dos sistemas praiais; Praias de micro-maré (regime de energia média a alta, decli- vidade moderada, granulometria fina a grossa e transporte predominan- temente transversal a costa); Banco único: 8 estágios – 2 extremos e 6 intermediários; 3 intermediários na sequência acresciva; 3 na sequência erosiva. Outros Modelos - Sunamura Parâmetro K* , onde d = diâmetro do grão. Para o cálculo de K* são utilizadas as médias diárias do período e altura da arrebentação; Nota-se que e K relacionam de maneira muito semelhantes as mesmas variaveis; 2 2 * b H k gT d Outros Modelos - Sunamura 5 < K* < 20 - Morfologias intermediárias de ritmicidade pronunciada (tanto no banco quanto na face praial); K* > 10 - A partir do extremo refletivo, estima-se o início da sequência erosiva; K* > 20 - Quando ultrapassa este valor, acontece a linearização do banco / migração mar afora (offshore). Outros Modelos - Sunamura Modelos Praiais de Múltiplos B. Modelos de praia que não considerem a ocorrência de sistemas com dois ou mais bancos têm sua aplicabilidade em praias de bancos múltiplos muito restrita, pois desconsideram completamente as modificações produzidas no espectro energético incidente pelos bancos. Exceto pelo extremo dissipativo da sequencia erosiva do modelo de Wright e Short (1983), nenhum outro se ocupou desta questão até os estudos recentes de Aagaard (1991), Short (1992) e Short & Aagaard (1993). Modelos Praiais de Múltiplos B. Em costas oceânicas caracterizadas pela alternância de ondas de tempestade ou de ondulações de alta energia com períodos de ondulações de baixa energia: Os bancos feições dinâmicas, migrando em direção ao mar durante tempestades e em direção à costa durante regimes de menor energia (Lipmann et al, 1993); Em costas protegidas de ondulações, sistemas de múltiplos bancos, muito estáveis, podem desenvolver-se (Davidson-arnott e MacDonald, 1989). Modelos Praiais de Múltiplos B. Nestes sistemas são evidentes as diferenças dinâmicas e morfológicas apresentadas pelos bancos que os compõe; Geralmente os bancos proximais são mais móveis e instáveis do que os distais, pois estes requerem níveis de energia mais elevados para serem mobilizados, condições alcançadas geralmente durante e logo após tempestades (Lipmann et al., 1993; Birkemeier, 1984 e Aaga- ard, 1991). Modelos Praiais de Múltiplos B. SHORT E AAGAARD (1993): Bancos externos: Mais profundos; Mais energia para serem mobilizados; Mais estáveis; Bancos internos: Menos profundos; Mais móveis; Banco externo recebe as maiores ondas; Diferenças nas ritmicidades entre bancos. Modelos Praiais de Múltiplos B. Treze (13) estágios; Banco externo mais dissipativo; Banco interno mas refletivo; Diferenças em Hb; Parâmetro de Bancos Múltiplos Na tentativa de determinar o número de bancos a ser formado em uma praia, Short e Aagaard (1993) introduziram o Parâmetro de Banco (B*) dado por: Onde: Xs = largura da zona de surf (até o gradiente de fundo não mudar mais) ; = declividade da zona de surf e Ti = período das ondas de tempestades (médio). * tan s i B T Parâmetro de Bancos Modelos Praiais de Múltiplos B. Parâmetro de Bancos Segundo indica o próprio parâmetro, sistemas de banco duplo se estabelecem mais provavelmente em praias de granulometria fina com baixa declividade, dominadas por ondulações de curto período (menor que 10 s) e expostas a ação episódica de ondas de tempestade. Praias de Meso e Macro Maré Davis (1964): Micromaré < 2m; Mesomaré – 2 a 4m; Macromaré > 4m Efeitos da Maré: Transporte de sedimento transversal; Deslocamento da face praial; Deslocamento da zona de surf; Shoaling sobre o perfil praial (maré cheia). Praias de Meso e Macro Maré Praias de Meso e Macro Maré Na intenção de englobar as praias meso e macro-tidais na classificação Morfodinâmica moderna, Masselink & Short (1993), introdu- ziram o "Parâmetro de Variação Relativa da Maré” (Relative Tide Range Parameter - RTR): Onde: TR = variação média da maré de sizígia (m); Hb = Altura significativa das ondas na arrebentação. b TR RTR H Praias de Meso e Macro Maré RTR < 3 Praia de micromaré Podem ser classificadas segundo Wright e Short (1984) RTR > 3 Efeito da maré deve ser considerado Praias de Meso e Macro Maré Zona de maré alta: Dominada por processos de zona de surf (intermitente); Zonas inter e submaré: Shoaling; Correntes de maré; Processos de antepraia superior. Praias de Meso e Macro Maré Praias de mesomaré (Short, 1991): Grupo 1 Alta energia de ondas ; Íngremes; Ausência de bancos ; Refletivas na maré cheia ; Dissipativas na maré baixa. Praias de Meso e Macro Maré Praias de mesomaré (Short, 1991): Grupo 2 Face praial pouco íngreme; Energia de onda moderada; Sistemas de bancos e calhas rasas; Refletivas na maré cheia; Dissipativas na maré baixa. Praias de Meso e Macro Maré Praias de mesomaré (Short, 1991): Grupo 3 Transição entre praia e planície de maré; Energia de onda muito baixa; Face da praia íngreme, sedimentos grossos; Abrupta transição para planície de sedimentos finos; Multiplos bancos de pequena altura; Refletivas na maré cheia; Dissipativas na maré baixa. Praias de Meso e Macro Maré Segundo Short (1994), utilizando os parâmetros e RTR é possível classificar todas as praias oceânicas abertas e muitas praias estuarinas (desde que dominadas por ondas e influenciadas pela maré) de acordo com suas morfologias tridimensionais e dinâmica de ondas. Em síntese, através de cinco variáveis: Hb, Ti, , RTR e s são fornecidos os elementos-chave para uma classificação global de praias arenosas. Estudos de Caso RS - Querência: Dissipativa Areia muito fina Ω > 7 Baixa mobilidade Estudos de Caso Querência: Elaine Goulart Estudos de Caso RS- Sarita: Intermediária Ω ~= 5 Alta mobilidade Estudos de Caso RS- Concheiros: Intermediária/ Refletiva; Ω <= 5 Alta mobilidade Estudos de Caso Concheiros: Elaine Goulart Estudos de Caso Concheiros: Elaine Goulart
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