Desenvolvimento de Metodologia para o Entendimento dos Processos Costeiros e Definição da Vulnerabilidade das Florestas de Mangue das bacias do Pará-Maranhão e Foz do Amazonas.

foto: NEGEMC/UERJ

O projeto Costa Norte

Os manguezais da Costa Norte do Brasil, extensos, exuberantes e ainda extremamente preservados, representam uma fronteira de conhecimento a ser explorado frente à relevância ecológica, econômica e social que representam para a região. Os recentes avanços nas tecnologias de observação e métodos computacionais vêm proporcionando novas perspectivas na abordagem técnica e científica dos ambientes naturais, permitindo assim, que fronteiras de conhecimento sejam ultrapassadas. E é nesse contexto que está inserido o Projeto Costa Norte.

O Projeto Costa Norte se destaca ainda por integrar grupos de pesquisa com diferentes expertises em uma cooperação entre a ENAUTA, o Núcleo de Estudos em Geoquímica e Ecologia Marinha e Costeira (NEGEMC) da UERJ, o Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia (LAMCE) da COPPE/UFRJ, o Laboratório de Pesquisa em Monitoramento Ambiental Marinho (LAPMAR) da UFPA e a PROOCEANO, uma empresa brasileira de tecnologia oceanográfica, para o desenvolvimento de um método para determinação da vulnerabilidade de manguezais à contaminação por óleo e para produzir conhecimento sobre características locais da Costa Norte brasileira.

A Margem Equatorial Brasileira, do Maranhão ao Amapá, representa a nova fronteira de exploração e produção de petróleo no país. O conhecimento das florestas de mangue desses locais e da hidrodinâmica costeira e ao largo é essencial para o dimensionamento de estruturas de resposta em casos de emergência com acidentes com óleo no mar. O Projeto Costa Norte pretende avaliar a vulnerabilidade dos manguezais, considerando aspectos de suscetibilidade, sensibilidade e resiliência à contaminação por óleo na região citada. A eficiência da utilização de métodos de modelagem computacional ambiental (hidrodinâmica marinha e dispersão de óleo) em representar o transporte de poluentes nas zonas costeira e estuarina amazônica também será avaliada, particularmente na região que contempla as Bacias Sedimentares Marinhas da Foz do Amazonas e do Pará-Maranhão.

Os produtos gerados serão de grande utilidade, não somente aos órgãos responsáveis pela gestão ambiental da região de interesse, mas também para potenciais ações de prevenção e mitigação de acidentes ambientais oriundos de atividades associadas à indústria do petróleo.

Relatos de campo

Manguezais do Maranhão: o retorno

A expedição, que teve duração de 12 dias e foi encerrada no dia 02 de Julho, revelou-se surpreendente devido à grandiosidade da região, a beleza estonteante das florestas, as centenas de quilômetros desbravados até cidades distantes e os moradores locais que contribuíram para o sucesso dessa desafiadora e gratificante missão.

Segunda Campanha em São Caetano de Odivelas, PA

Coleta de dados estruturais da vegetação de mangue

INICIADOS OS REGISTROS DE MARÉ

Instalação de Marégrafo e Sensor de Nível d'Água em São Caetano de Odivelas, PA

Manguezais

Entre o mar e a terra, nas margens de baías, rios e desembocaduras costeiras, lá onde as águas doces se encontram com as águas salgadas do mar, encontra-se um dos maiores tesouros tropicais: os Manguezais.
Ambientes complexos, férteis e de extrema relevância para uma infinidade de formas de vida. Suas diferentes funções e sua beleza paisagística fazem deles ecossistemas únicos.

Peixes, aves, crustáceos e outros animais encontram neste ambiente as condições ideais para nutrição, reprodução, criadouro e abrigo; e por isso são conhecidos como grandes berçários naturais. Dentre outras funções de grande relevância dos manguezais, destacam-se a produção de matéria prima e recursos para a subsistência de populações ribeirinhas; a produção de alimentos pois, mais de 95% do alimento que o homem captura no mar provêm das áreas de manguezal; e a proteção da linha de costa da erosão costeira.

O Brasil possui a segunda maior área de manguezal do mundo, ainda que mais da metade da área original tenha sido perdida. Na costa Norte do Brasil é encontrada a maior área contínua de florestas de mangue do mundo – localizada entre os estados do Maranhão e Pará – somando cerca de 7.400 km2, o que corresponde a 4,3% de toda a área de florestas de mangue do Planeta. Compreender a dinâmica deste ambiente e trabalhar para sua preservação é fundamental para garantir todos os seus serviços socioambientais às gerações futuras.

O Projeto Costa Norte é desenvolvido em uma área de estudo que abrange manguezais localizados nas costas dos estados do Maranhão, Pará e Amapá. As características desta vasta região – em termos de magnitude de forçantes energéticas (correntes, marés, ondas e ventos) associada à sua elevada importância ecológica – torna bastante relevante a produção de conhecimento a cerca da natureza da região.

Objetivos

O objetivo principal do projeto é determinar a vulnerabilidade, sensibilidade e suscetibilidade à contaminação por óleo dos manguezais localizados nas Bacias da Foz do Amazonas e do Pará-Maranhão, na Margem Equatorial Brasileira, a partir do desenvolvimento de um ambiente de simulação computacional no qual se possa reproduzir de maneira rápida e simples, porém realista, as trajetórias que manchas de óleo seguiriam na região de interesse do projeto. Do ponto de vista dos recursos biológicos, serão coletadas informações dos ambientes in situ e remotamente.

Cada um dos objetivos específicos listados a seguir irá compor a solução do desafio científico proposto pelo projeto:

  • Desenvolvimento de ferramenta interativa online de simulação de trajetórias de óleo no mar.
  • Sistema de modelagem hidrodinâmica operacional em escala regional e local, utilizando técnicas de assimilação de dados oceanográficos e aninhamento de grades numéricas.
  • Aquisição de dados oceanográficos a partir da utilização de diferentes tipos de derivadores.
  • Mapeamento das florestas de mangue através de imagens de alta resolução.
  • Identificação das diferentes fitofisionomias que compõem as florestas de mangue.
  • Caracterização da frequência de inundação pelas marés nas diferentes zonas e fitofisionomias identificadas.
  • Caracterização da vulnerabilidade, da sensibilidade e da suscetibilidade dos manguezais à contaminação por óleo.
  • Qual seria o comportamento do óleo em uma região costeira complexa e peculiar?
  • Qual a vulnerabilidade dos ambientes costeiros adjacentes à região marinha associada às Bacias do Pará-Maranhão e da Foz do Amazonas?
  • Qual a importância relativa da modelagem hidrodinâmica no entendimento dos processos costeiros da Margem Equatorial Brasileira?

Metodologia

Deve-se considerar que feições geográficas e ambientais da região possuem escalas de:

  • Milhares de quilômetros
    (extensão da região)
  • Dezenas de quilômetros
    (baías)
  • Centenas de metros
    (canais maiores)
  • Poucos metros
    (canais menores)

A integração de diferentes ferramentas é necessária para a caracterização das várias escalas, como o sensoriamento remoto aliado ao estudo detalhado de campo e a modelagem numárica aliada a medições in situ. Assim, o Projeto COSTA NORTE tem 4 módulos distintos e complementares:

  • O módulo de aquisição de dados oceanográficos permitirá um maior conhecimento dos fenômenos oceanográficos significativos para a plataforma continental e a costa.
  • O módulo de modelagem buscará, a partir dos dados levantados, refinar os modelos de forma a que se obtenha o nível máximo de resolução para a escala regional/costeira.
  • O módulo de sensioramento remoto permitirá a classificação dos ambientes costeiros e o detalhamento dos manguezais, que será confirmado pelo:
  • O módulo de levantamento fitossociológico, que irá caracterizar e classificar as florestas de mangue em escala local.

Módulo de aquisição de dados oceanográficos

Essa atividade tem como objetivo obter informações em tempo real das condições oceânicas da região, tanto para serem utilizadas na assimilação de dados dos modelos oceânicos, quanto para o melhor conhecimento da dinâmica da região. Todos os dados coletados tanto in situ, quanto remotos são obtidos e transmitidos em tempo quase real.

As medições in situ são realizadas por um conjunto de equipamentos com características de medição distintas, mas com um princípio comum: a coleta autônoma dos dados e transmissão via satélite em tempo real. Isso garante o mínimo de interferência humana e minimiza a utilização de navios para a coleta de dados. Além desse aspecto, esse conjunto de equipamentos garante a medição e a transmissão contínua dos dados em uma grande área de forma sinótica. São utilizados derivadores de 3 diferentes tipos (SVP, I-sphere, CODE) para medições de temperatura, pressão atmosférica, corrente superficial e deriva superficial.

Módulo de modelagem

Modelagem hidrodinâmica

Elaboração de modelos numéricos hidrodinâmicos com múltiplas escalas de resolução e emprego de técnicas de assimilação de dados. Os Modelos hidrodinâmicos serão capazes de representar desde fenômenos oceanográficos de grande e mesoescala, com variabilidade sazonal e interanual, até fenômenos de pequena escala com variabilidade diária, como correntes de marés em área alagáveis. Os modelos numéricos serão alimentados com dados hidrográficos e topográficos coletados no escopo do projeto. Os resultados de modelagem hidrodinâmica serão utilizados como dados de entrada para a modelagem de transporte e dispersão de poluentes.

Modelagem de transporte de poluentes

Será desenvolvida uma ferramenta numérico-computacional capaz de simular o comportamento de vazamentos de óleo no mar e o efeito de ações de resposta, como a utilização de barreiras de contenção, skimmers e a aplicação de dispersantes químicos. Esta ferramenta será disponibilizada em um portal web. Também serão realizadas múltiplas simulações de acidentes de vazamento de óleo no mar, tendo como origem diferentes locais no talude e na região costeira, com o objetivo de determinação das regiões susceptíveis a serem atingidas por vazamentos acidentais de óleo nas bacias Pará-Maranhão e Foz do amazonas. Serão utilizadas ferramentas computacionais já desenvolvidas e alinhadas com o estado da arte em modelagem do transporte, dispersão e intemperismo de óleo no mar e, ferramentas computacionais e metodologias desenvolvidas especialmente para esse projeto.

Módulo de sensoriamento remoto

Aquisição e processamento de imagens de sensores orbitais com diferentes resoluções espaciais e espectrais, para identificação das florestas de mangue, bancos de sedimentos e demais ambientes costeiros, considerando condições de maré alta e maré baixa, a fim de determinar seus índices de sensibilidade ambiental a derrame de óleo. O mapeamento do uso e cobertura do solo de uma área costeira de 74.000 km2, que vai do Oiapoque no Amapá, até a Baía de São Marcos no Maranhão, constituirá uma base de conhecimento territorial que servirá como ferramenta de apoio para compreensão do atual estado de composição da paisagem na região de estudo.

Módulo de levantamento fitossociológico

Levantamento Fitossociológico

O levantamento fitossociológico é a medição direta dos parâmetros estruturais da vegetação e tem por finalidade definir a variabilidade das florestas de mangue, identificar as diferentes fitofisionomias presentes nas áreas de estudo e categorizar as florestas quanto à sensibilidade a possíveis impactos por óleo.

No âmbito do Projeto Costa Norte, o levantamento fitossociológico será a ferramenta de validação do mapeamento através de imagens de alta resolução (sensoriamento remoto). Amostras das diferentes respostas espectrais identificadas pelas análises de sensoriamento remoto serão selecionadas e em campo será realizada a caracterização fitossociológica dessas florestas. Assim, todas as fisionomias identificadas nas análises de sensoriamento remoto e validadas em campo poderão ser espacializadas para toda a região de estudo.

Mapeamento em Alta Resolução das Fitofisionomias

O projeto visa o desenvolvimento de soluções metodológicas para o mapeamento das florestas de mangue em larga escala, buscando fazer inferências sobre a estrutura da vegetação através de parâmetros espectrais analisados em imagens de alta resolução.

Frequência de Inundação pelas Marés

A frequência de inundação pelas marés é uma característica extremamente importante na determinação da suscetibilidade das florestas de mangue à contaminação por petróleo. Conhecendo a topografia local, a amplitude e frequência das ondas de maré é possível construir diferentes cenários de alagamento. Assim, a frequência de inundação pelas marés será determinada a partir da integração de dados obtidos por dois métodos diferentes: (i) levantamento topográfico por LIDAR; e (ii) registro das marés em campo (marégrafos e sensores instalados em cada região).

O levantamento topográfico por LiDAR (Light Detection and Ranging) é uma das mais modernas tecnologias para levantamento da topografia do solo, utilizando o perfilamento a laser. Os resultados gerados por essa tecnologia acoplados à modelagem das marés nos locais permitirá um mapeamento de alta resolução da inundação pelas marés.

Desenvolvimento de Metodologia para determinação da Vulnerabilidade das Áreas de Manguezal à Contaminação por Óleo no Mar

A integração das linhas de conhecimento citadas anteriormente – Fitossociologia, Mapeamento de Alta Resolução e Frequência de Inundação pelas Marés – juntamente com o resultado das modelagens estuarina e costeira de dispersão do óleo no mar fornecerão os principais aportes de dados para a determinação da vulnerabilidade – e suas componentes: suscetibilidade, sensibilidade e resiliência – dos manguezais estudados frente a um evento de contaminação por óleo no mar.

Equipe Técnica

A Prooceano é uma empresa brasileira, de base tecnológica, que atua na área de oceanografia offshore, costeira, corpos hídricos e meio ambiente e tem forte atuação no segmento de Óleo & Gas offshore e de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação, tendo liderado e participado de diversos projetos de P&D financiados por empresas e instituições em colaboração com universidades e institutos de pesquisa nacionais e estrangeiras.

Atuação no projeto: Desenvolvimento das ferramentas de modelagens de transporte de poluentes, desenvolvimento de metodologias e ferramentas para determinação das regiões susceptíveis a serem atingidas por vazamentos acidentais de óleo nas bacias Pará-Maranhão e Foz do amazonas, suporte à coleta de dados oceanográficos, plataforma Web e coordenação geral do projeto.

  • Dr. Maurício da Rocha Fragoso
  • Dr. Júlio Augusto de Castro Pellegrini

O Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia da COPPE representado no projeto Costa Norte pelo seu Núcleo de Modelagem Ambiental vem, ao longo de 12 anos, desenvolvendo pesquisa nas áreas de Modelagem Computacional Ambiental e Sensoriamento Remoto. Os objetivos principais do grupo tem sido a Formação Acadêmica e a Capacitação Profissional além da idealização e Execução de Projetos de P&D na área de Modelagem Computacional Ambiental.

Atuação no projeto: Desenvolvimento de um modelo hidrodinâmico em escala regional utilizando técnicas de assimilação de dados oceanográficos; Desenvolvimento de modelos hidrodinâmicos costeiros contemplando a simulação de processos de inundação; Mapeamento de Ecossistemas Costeiros em escala regional a partir do processamento e análise de imagens de satélite de alta e média resolução espacial.

  • Prof. Dr. Luiz Paulo Assad
  • Dra. Carina Bock
  • Dr. Adriano Vasconcelos

O Núcleo de Estudos em Geoquímica e Ecologia Marinha e Costeira – NEGEMC desenvolve pesquisas oceanográficas e ecológicas relacionadas aos ecossistemas costeiros, com foco no ecossistema manguezal, e em pesquisas de amplo espectro relacionadas à geoquímica orgânica marinha.

As linhas de pesquisa desenvolvidas pelo NEGEMC são bastante abrangentes. Merecem destaque os estudos relacionados às diferentes funções do ecossistema manguezal e que contemplam sua importância ecológica, econômica, social e cultural; e as avaliações do sequestro e estoque de carbono na vegetação e nos sedimentos da região costeira, pesquisa que contribui para o entendimento da mitigação das mudanças climáticas globais e, ao mesmo tempo, promove o avanço da conservação dos ecossistemas costeiros. Assim, a proposta deste grupo de pesquisa é unir diferentes competências científicas na busca pela excelência acadêmica na região costeira brasileira.

No Projeto Costa Norte, o NEGEMC atua em parceria com o Laboratório de Sensoriamento Remoto e Estudos Ambientais (ESPAÇO), da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), e com o Instituto de Pesquisas Científicas e Tecnológicas do Estado do Amapá (IEPA).

Atuação no projeto: Levantamento Fitossociológico; Mapeamento em Alta Resolução das fitofisionomias; Levantamento por Lidar; Frequência de inundação pelas marés; Desenvolvimento de metodologia para determinação da Vulnerabilidade das Áreas de Manguezal à Contaminação por Óleo no Mar.

  • Prof. Dr. Mário Luiz Gomes Soares
  • Prof. Dr. Filipe de Oliveira Chaves

O Laboratório de Pesquisa em Monitoramento Ambiental Marinho da Universidade Federal do Pará desenvolve pesquisas científicas e trabalhos técnicos há 8 anos na região costeira amazônica. Realiza coleta de dados oceanográficos, desenvolvimento e aplicação de modelos hidrodinâmicos e de transporte em diferentes escalas, desde a porção fluvial até a plataforma continental, e contribui na formação de recursos humanos em dois cursos de graduação e em quatro pós-graduação.

Atuação no projeto: Coleta de dados oceanográficos na plataforma continental amazônica; Desenvolvimento de modelo hidrodinâmico para os rios Amazonas e Pará, integrando-os a modelo costeiro; Coleta de dados para a implementação de modelos hidrodinâmicos em estuários amazônicos; Determinação das áreas inundáveis destes estuários através de modelagem acoplada ao modelo digital de terreno dos manguezais.

  • Prof. Dr Marcelo Rollnic