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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

 

 

 

DIAGNÓSTICO PRELIMINAR DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FÍSICO-QUÍMICAS DA BAÍA DE SEPETIBA-RJ

 

 

Luiz Saavedra Baptista Filho – Oceanografia/UERJ

saavedra@uerj.br

 

Ana L. Travassos Romano – Oceanografia/UERJ; Eng. Elétrica e de Computação/UNICAMP

 

Luiz Carlos Ferreira da Silva – Oceanografia/UERJ

 

Hélio Heringer Villena – Oceanografia/UERJ

 

 

Palavras Chave: oceanografia física, Baia de Sepetiba, diagnóstico ambiental.

Eixo Temático:  3 - Aplicação da Geografia Física à Pesquisa.

Sub-eixo: 3.3 - Gestão e Planejamento Ambiental.

 

 

1 - Introdução:

 

1.1 – Conhecimento do Problema

A região em estudo, a Baía de Sepetiba, localiza-se no litoral sul fluminense entre as latitudes de 22º54’06” e 23°04’18” S as longitudes 43°03’42” e 44°02’03” W. A Baía apresenta uma área de, aproximadamente, 447 km2 , com uma costa bastante recortada, com inúmeras pequenas baías. É isolada do continente pela Restinga de Marambaia sendo sua maior ligação com águas exteriores (oceano aberto e Baía de Ilha Grande) na parte oeste, onde se observa à presença de ilhas, como as de Itacuruçá, Jaquanum, e Guaíba, que influenciam na renovação de águas direcionando sua circulação nos canais formados entre elas, assim como entre a Ilha de Jaguanum e a Ponta da Pombeba, situada na Restinga da Marambaia. Possui, ainda restrita comunicação a leste, que se dá diretamente com o oceano aberto através do manguezal localizado em seu recôncavo e da Barra de Guaratiba (ref 15) . De forma geral as áreas litorâneas adjacentes apresentam vegetação de mangue, apesar da forte pressão urbana e industrial, que recebem aporte de vários rios pequenos. Sua profundidade máxima é de aproximadamente 20 m (ref 13).

Os ventos predominantes são de NE, provocando circulação horária nas águas; quando ocorrem ventos de SW a circulação passa a ser anti-horária (ref 13). A velocidade média dos ventos oscila entre 6 e 10 nós, para qualquer direção (ref 6).

A distribuição dos parâmetros físico-químicos da água do mar demonstra que a Baía de Sepetiba tem comportamento altamente dinâmico, espacial e temporalmente, definido pelo regime de marés e influenciado pela batimetria e pelos ventos (ref 14) . A média anual de pluviosidade é de 2000mm, a pressão atmosférica varia em torno de 1015 mb com bom tempo, e a umidade relativa entre 76 e 81% (ref 6).

 

1.2 – Objetivo

Neste trabalho pretende-se apresentar um diagnóstico ambiental superficial dos parâmetros estudados, que se consolidem como a base para estabelecimento de um monitoramento ambiental desses mesmos parâmetros. Para isto faz-se necessário conhecer a dinâmica das águas, as características físico-quimicas fundamentais da massa d’água e algumas condições meteorológicas diretamente relacionadas (ref 2).

Foram observadas as seguintes características oceanográficas-físicas da região: direção e intensidade de correntes marinhas, oscilação da superfície do mar (marés) em região costeira adjacente, temperatura e salinidade da água do mar; e a direção e intensidade de ventos.

Na escolha da estratégia amostral temporal e espacial levou-se em consideração o conhecimento sobre a região adquirido e o levantamento de dados realizados na região por FEEMA/GTZ-1998 (ref 3), sendo que este último determinou a escolha das estações de coleta, possibilitando um maior número de dados aquisitados no mesmo local, aumentando a freqüência espacial dos mesmos e, conseqüentemente, sua precisão.

 

2 – Metodologia

Realizou-se duas campanhas no verão em diferentes lunações, sizígia e quadratura. As campanhas tiveram a duração de quatro dias e, em cada dia, posicionou-se em uma estação, durante 13 horas, objetivando medições superficiais e próximas ao fundo que cobrissem um ciclo completo de maré.

Na Tabela I encontra-se a discriminação da localização e datas das medições realizadas, bem como as respectivas profundidades locais. Na Figura 1 temos o mapa com a localização geográfica das estações.

 

Tabela I: Campanhas, estações com suas coordenadas geográficas e data de realização, e as profundidades de obtenção de dados oceanográficos físicos.

 

 

CAMPANHA

 

ESTAÇÃO

 

DATA

 

LATITUDE

 

LONGITUDE

 

PROFUNDIDADES (m) DE MEDIÇÕES

 

 

ANA

12/12/2000

22o58’29”

43o55’18”

2 e 19

Sizígia

LUCIA

15/12/2000

22o56’30”

43o48’30”

2 e 4

 

TRAVASSOS

14/12/2000

23o00’59”

43o43’59”

2 e 4

 

ROMANO

13/12/2000

23o00’28”

43o53’02”

2 e 10

 

ANA

13/02/2001

22o58’29”

43o55’18”

2 e 20

Quadratura

LUCIA

14/02/2001

22o56’30”

43o48’30”

2 e 5

 

TRAVASSOS

15/02/2001

23o00’59”

43o43’59”

2 e 5

 

ROMANO

16/02/2001

23o00’28”

43o53’02”

2 e 8

 

Figura 1: Localização geográfica das estações amostrais de oceanografia física.

 

 

 

Nestas estações foram realizadas as seguintes observações:

· Informações correntométricas: obtidas com o Correntômetro SENSORDATA modelo SD6000 a uma taxa amostral de 1 registro a cada 5 minutos durante cerca de 20 minutos, superficialmente e a 2m do fundo alternadamente.

· Temperatura e Salinidade: obtidas com o Condutivímetro YSI-30 concomitantemente às correntes e nos mesmos níveis de profundidade. Na mesma ocasião foram obtidas informações a respeito do vento (direção e intensidade qualitativa).

· Marés: os dados foram obtidos da estação maregráfica localizada na parte SE da Ilha Guaíba, nas proximidades da canal de ligação entre as Baías de Sepetiba e Ilha Grande ( lat.: 22° 59’ 141” S; long.: 44° 00’ 58,298” W). O marégrafo é de responsabilidade das Minerações Brasileiras Reunidas – MBR, de fabricação da Hidrologia AS.

 

3- Resultados e Discussão

Os dados brutos de FEEMA/GTZ-1998 foram disponibilizados por parte da Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente-FEEMA e elaborou-se, em conjunto com os dados recolhidos nas duas campanhas, gráficos de percentual de freqüência das direções em 8 rumos geográficos e de velocidade média vetorial calculada para cada um desses rumos. Estas informações estão aqui resumidas nas figuras 2 a 19 em mapas gerados no software Geosoft, de forma espacializada e separadas por campanha e profundidade (superficial e fundo, sendo que em LUCIA / Feelings II e TRAVASSOS / Durika I as informações correntométricas obtidas por FEEMA/GTZ-1998 referem-se a uma única profundidade, 5 e 4 metros respectivamente). Os resultados também foram separados nas campanhas de sizígia e quadratura, embora nos mapas relacionados à FEEMA/GTZ-1998 estão reunidos, num único, ambas as situações lunares separadas somente pela profundidade de aquisição.

Elaborou-se, também, mapa resumindo os gráficos de vetores velocidade média e seu rumo, resultante do período de determinação correntométrica em cada estação, nas distintas campanhas e profundidades.

Através dos mapas de distribuição dos percentuais de ocorrência nos rumos das diversas campanhas nos distintos níveis de profundidade pode-se, de forma geral, verificar que todas as estações possuem suas maiores freqüências em direções opostas, ratificando a influência da maré sobre o padrão de circulação da baía, sendo que o mesmo é verificado na forma como se distribui as velocidades médias vetoriais. Embora os rumos de entrada e saída preferencial, ligados ao movimento da maré estejam bem marcados, eles são distintos conforme a campanha e profundidade, sendo particularmente constante seu desenho no fundo do ponto ANA/Água Fresca.

Já através dos mapas de distribuição das velocidades médias vetoriais calculadas nos oito rumos, nota-se as maiores velocidades obtidas nos dois pontos amostrais mais a oeste em relação às duas localizadas mais no interior da Baía, as quais apresentam distribuições nos rumos formando desenhos bem similares, embora em diferentes escalas, em todas as campanhas e profundidades, de forma geral, indicando semelhança na circulação de enchente e vazante que atua sobre estes pontos.

Na estação ANA/Água Fresca, de maior profundidade, é observada disposição da coluna d’água em duas camadas, uma superficial e outra profunda, em sentidos opostos, no entanto com o balanço de correntes sugerindo, de forma geral, saldo de entrada de água na baía. A inversão da circulação na coluna d’água, observada nos resultados no período de sizígia, associa-se à circulação superficial encontrada em ROMANO–Sizígia (Figura 8), que apresenta balanço de correntes com saldo indicando saída de água da Baía de Sepetiba superficialmente, não se determinando claramente um saldo de entrada ou de saída no fundo. A Ponta da Pombeba exerce, assim, influência sobre a circulação nesta localidade direcionando as correntes superficiais mais intensas obtidas em sizígia para a estação ANA, e as menos intensas obtidas em quadratura, entre esta ponta e a ilha de Jaguanum, caminho mais direto ao oceano aberto.

A disposição das curvas de percentual de freqüência e das velocidades médias vetoriais nas direções em LUCIA/Feelings II, localizada próxima às maiores contribuições fluviais da baía, mostra similaridade entre as correntes superficiais e de fundo em função da menor profundidade da coluna d’água nesta localidade, bem como da presença de ilhas junto à costa, principalmente a de Itacuruçá, que melhor direcionam os fluxos de correntes. O saldo do balanço das correntes indica que a maior parte da água que por ali passa se dirige para o fundo da Baía de Sepetiba tendendo a sair pela Barra de Guaratiba. Neste aspecto o manguezal ali localizado contribui para a retenção de grande parte da poluição advinda dos rios e canais que deságuam na baía, provavelmente exportando para o oceano aberto água com qualidade melhor do que a do seu interior.

Na estação TRAVASSOS/Durika I, mais próxima ao fundo da baía, foram encontradas as menores velocidades de correntes geralmente com valores de mesma ordem em várias direções, não caracterizando de forma evidente a forçante maré sobre a circulação das águas nesta localidade. Tal situação acabou por gerar balanços de correntes distintos na superfície e no fundo apesar da baixa profundidade, sendo ratificado o saldo de saída de água pelo fundo da baía na determinação correntométrica mais profunda em sizígia, bem como na única profundidade de obtenção de dados utilizada por FEEMA/GTZ-1998.

Os dados de temperatura e salinidade obtidos nas duas profundidades, tanto nas observações realizadas durante a maré de sizígia quanto na maré de quadratura, estão representados nas figuras (20 a 23). Eles demonstram que durante a maré de sizígia com relação à temperatura superficial, as estações situadas ao sul da Baía de Sepetiba (TRAVASSOS no interior, e ROMANO na entrada), apresentam valores médios iguais (28°C). No fundo, a estação ROMANO, apresenta média menor. As estações ANA e LUCIA, localizadas ao norte da Baía, apresentam tanto na superfície quanto no fundo, um valor médio próximo de 27°C.

Quanto à salinidade, também na maré de sizígia, as variações diárias são bem mais acentuadas. Observa-se nas estações mais perto da entrada da Baía, ANA e ROMANO, um pique no valor da salinidade por volta das 15:00 horas, tanto na superfície quanto no fundo. Na estação ROMANO esse aumento acontece um pouco mais tarde, 18:00 horas. Na estação LUCIA, ao norte da Baía, na parte interna, no horário próximo às 15:00 horas, o pique é inverso (valores mais baixos que a média, tanto na superfície quanto no fundo). Na outra estação interna, TRAVASSOS, a variação da salinidade é mais constante.

Durante a maré de quadratura as variações da temperatura e da salinidade são muito pequenas, tanto na superfície quanto no fundo. Os piques de valores de salinidade, notados da maré de sizígia, somente aparecem nas estações próximas à entrada da Baía, ANA e ROMANO, no fundo e em torno das 16:00 horas. O aparecimento dos piques deve estar relacionado com a circulação das correntes de maré (ref 3). A média dos valores da temperatura situa-se entre 27° e 28° C nos quatro pontos de observação e nas duas profundidades. A média dos valores da salinidade varia entre 31 e 33.

Foram tratados os maregramas referentes ao mês de dezembro de 2000, no qual se inclui a primeira campanha, ou seja, verão – sizígia, e o do mês de fevereiro, no qual se inclui a segunda campanha, a de verão-quadratura. Na figura 24 apresenta-se a digitalização dos maregramas referentes apenas aos dias das campanhas, sendo a curva superior referente à campanha quadratura-verão e a posterior à sizígia-verão. Note-se que, apesar da similaridade do perfil de ambas as curvas por tratar-se de mesma época do ano, a curva temporal de sizígia mostra maiores intervalos de maré e uma maior influencia das semi-diurnas, causando uma deformação maior na senóide (ref 11).

Os maregramas de dezembro de 2000 e fevereiro de 2001 após digitalizados horariamente foram tratados por Fast Fourier Transform – FFT para obtenção de Espectro de Freqüência, através do método do Periodograma (ref 5), mas passaram por filtragem AR (Auto-Regressiva), com o objetivo de alisar a curva, eliminando assim os picos espúrios de freqüência principalmente em registros menores. Desta forma pode-se comparar registros de diferentes tamanhos consistentemente (ref 10). Nas figuras 25 e 26 apresentam-se os resultados obtidos. A análise dos espectros assim obtidos permitiu observar que os espectros referente a 12/2000 e 02/2001 apresentaram grande semelhança entre si e uma curva típica para região, segundo a literatura consultada (ref 1) ; foram detectados dois picos relacionados à semi-diurna (M2 e S2), dois relacionados com a diurna (K1 e O1) e, com energia espectral significativamente menor, picos nas baixas e altas freqüências, o de alta relacionado à MS4, mais proeminentes durante o mês de fevereiro (ref 1).

Com o objetivo de se determinar possíveis alterações espectrais para as diferentes lunações das campanhas realizadas, digitalizou-se de meia em meia hora os dias das campanhas e obteve-se os espectros com as mesmas técnicas, que encontram-se nas figuras 27 e 28. Os espectros gerados mostraram que tanto no período de sizígia quanto no de quadratura as curvas apresentam, também, grande semelhança entre si, mantendo a curva típica para os meses de verão na região (ref 12); a densidade espectral de potência de todos os picos apresenta maiores valores durante a quadratura, o que seria esperado já que, nesta época, as diversas componentes de maré tendem a apresentar importância mais homogênea (ref 9).

 

4- Conclusões e Perspectivas:

Na Baía de Sepetiba a principal responsável pela dinâmica das águas é a maré. Neste local a maré é semi-diurna mista, como em todo o litoral brasileiro. Desta forma encontram-se inversões desta no sentido desta dinâmica com período semi-diurno, evidenciado pelos maiores percentuais de frequência de direção de correntes, que são opostos nas quatro estações oceanográficas estudadas. Os rumos dirigidos para o interior da Baía tem o sentido N, NE, E, SE e são da mesma ordem dos que indicam a saída das águas S, SW, W, NW. Evidenciou-se (figura 18 ) que parte das águas que escoam para fora da Baía na quadratura pelo fundo, na estação ANA, são redirecionadas para dentro da Baía e para N. Na sizígia, figura 14, este efeito é menor, pois a componente de maré semidiurna é mais efetiva (ref 8).

As figuras 14 e 18 mostram que a camada superficial apresenta um deslocamento resultante para fora da Baía como resultado da predominância de ocorrências naquela direção sobre as maiores velocidades em sentido oposto, e a camada profunda apresentando resultante para o seu interior, evidenciando a maior contribuição de águas externas à Baía, advindas da Baía de Ilha Grande e/ou do oceano aberto, pelo fundo. O mesmo retrata o mapa das resultantes dos períodos de medição obtidos por FEEMA/GTZ-1998, que mostra tendência de saída de água da Baía, superficialmente, entre as ilhas de Jaguanum e de Itacuruçá, onde se localiza ANA/ Água Fresca (Fig. 4), e importante entrada pelo fundo na mesma estação, encontrando-se, em Jica, pequena saída em direção ao oceano aberto entre a ilha de Jaguanum e a ponta da Pombeba (Fig. 5). No entanto, ao se desmembrar os períodos de sizígia e quadratura na estação ROMANO no fundo (Fig 17), as componentes resultantes das campanhas foram de mesma ordem e direcionadas para sul, não definindo claramente qualquer tendência de entrada ou saída de água na Baía, em função da localização geográfica da estação. Desta forma, mostra-se uma influência significativa da configuração da Baía sobre os rumos das correntes, o que concorda com a bibliografia para mares semi-fechados (ref 9).

Considerando a disposição geográfica das estações e as resultantes obtidas dos períodos de medição, pode-se evidenciar, superficialmente e em período de sizígia, que a Baía de Sepetiba apresenta deslocamentos resultantes de água formando um giro em sentido horário mais fechado do que em período de quadratura, onde é observado o “escape” de águas superficiais para oeste, através das estações ANA e ROMANO. Este giro horário é sugerido por Stevenson et all. 1998, baseado em estudos ecológicos efetuados por Brönnimann et al. (apud) e Moura et al. (apud), bem como na trajetória sofrida por um dos corpos de deriva com vela posicionada a 15 metros de profundidade, munido de sensor de temperatura superficial e posicionamento detectado por telemetria, pertencente ao Projeto Coroas.

No que se refere à circulação de fundo, não é evidenciado giro em ambas as fases de maré. Verifica-se, em sizígia, tendência de entrada de água e movimento em direção a leste para saída através da Barra de Guaratiba em três estações, exceto a ANA na qual é observada saída de água para noroeste. Em quadratura as resultantes se dispõem de forma mais aleatória. No entanto, as observações das temperaturas de fundo (Figuras 20 a 23) demonstram um pequeno esfriamento da água, no sentido anti-horário, que pode ser explicado pelo balanço de massa da coluna líquida dentro da Baía.

A análise geral dos dados de temperatura e salinidade mostra uma variação diária significativa dos valores desses parâmetros, principalmente no período de sizígia, o que mais uma vez comprova a influência da maré na circulação da baía.

A campanha de sizígia foi efetuada sob a atuação de ventos fracos a moderados do quadrante sudoeste-sudeste nos três primeiros dias (estações ANA, ROMANO e TRAVASSOS), e partir da noite do terceiro dia ventos de nordeste/leste moderados a fracos atuaram durante a última estação (LUCIA). A campanha de quadratura apresentou, no primeiro dia (estação ANA) ventos fracos a moderados de oeste/noroeste até a noite quando viraram para moderados de sudeste. No segundo dia (estação LUCIA), ventos moderados de norte/nordeste sopraram até o meio da tarde, quando giraram para o quadrante sudoeste-sudeste com moderadas a fracas intensidades, sendo o mesmo padrão observado nos dois últimos dias (estações TRAVASSOS e ROMANO, respectivamente). No entanto, a intensidade encontrada nos ventos, em ambas as campanhas, parece não ter influenciado a circulação, agindo só superficialmente sobre a direção das ondulações, classificadas como fracas a moderadas, que geralmente se estabeleceram na direção para onde o vento soprava. O céu permaneceu parcialmente nublado durante o período de sizígia não ocorrendo precipitação. Na quadratura também não choveu, o céu variou de bem encoberto a totalmente limpo ao longo de toda a campanha (ref 16).

No intuito de melhor diagnosticar o meio físico oceanográfico da Baía de Sepetiba são sugeridas algumas atitudes que possibilitarão conhecer o peso das diversas influências na dinâmica da Baía, as componentes de maré atuantes em cada fase e sua variação ao longo do ano, e a massa de água aí existente, cuja influência da ACAS (Água Central do Atlântico Sul) já foi detectada por outros autores (refs. 6 e 15). Assim, com base nos resultados obtidos recomenda-se que sejam feitas campanhas de sizígia e quadratura no inverno, e que sejam aquisitados dados correntométricos empregando-se o método euleriano (correntes em ponto fixo) nas mesmas estações. Seria adequado, ainda, a instalação de uma régua de maré em local a ser estudado, nas proximidades dos pontos de coleta de dados de corrente, com observação horária durante as campanhas.

 

(Clique aqui para visualizar os arquivos de imagem num documentos de texto)

 

 

5- Bibliografia Consultada

 

[1] CARTWRIGHT, D. E. & EDDEN, A. C.1973; Corrected tables of tidal harmonics, Geophys. J. R. Astorn. Soc. (33): 253-264

 

[2] FEEMA/GTZ. 1998. Avaliação da qualidade da água da Bacia da Baía de Sepetiba (Fevereiro 96/ Julho 98). Relatório do projeto de cooperação técnica Brasil – Alemanha (CD-ROM).

 

[3] FRANÇA, C. A. S. , 1988. Estudo da geração das componentes de maré de pequeno fundo na costa sudeste brasileira. Dissertação de Mestrado, Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo, 142 p

 

[4]FRANCO, A. S., 1997. Marés: Fundamentos, Análise e Previsão. Diretoria de Hidrografia e Navegação, Brasil, 1ª edição

 

[5] INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA.1982. Normais Meteorológicas (1961-1990).84 pp.

 

[6] IKEDA, Y.; GODOI, S.S.; CACCIARI, P.L. 1989. Um estudo de séries temporais de corrente na Baía de Ilha Grande, RJ. Relat. Interno Inst. Oceanogr. Univ. São Paulo, (28):1-4

 

[7] PONÇANO, W.L; GIMENEZ, A.F.; FÚLFARO, V.J. 1976. Sedimentação atual na Baía de Sepetiba, Estado do Rio de Janeiro: contribuição à avaliação de viabilidade geotécnica da implantação de um porto. Anais I Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia, vol. 2 ABGE, Rio de Janeiro, pp 111-139.

 

[8] PORTUGAL, A. M. M.; QUENTAL, S.H.J.; SOUZA, M. O. M.; ROMANO, A.. L. T., 1996. Estudo da natureza dinâmica do sinal de maré na Baía de Sepetiba. Resumos. III Simpósio sobre Oceanografia. São Paulo, SP

 

[9] ROMANO, A. L. T.; HAROUCHE, I. P. F. H.,1995. Estudo das componentes de maré da Baía de Sepetiba através de técnica moderna de tratamento de sinal. Resumos. VIII Semana Nacional de Oceanografia. Rio Grande, RS

 

[10] ROMANO, A. L.T.; LOPES, A .; ROMANO, J.M.T., 1995. Modelagem adaptativa de sinal de maré em mar semi-fechado. Resumos. 1º Seminário sobre Ondas e Marés Oceânicas. Arraial do Cabo, RJ

 

[11] RUBY, J., SETE, C Sea 2002 Level Variation in the Coast of Mozambique A contribution to the Africa-America GLOSS News - 2002

 

[12] SIGNORINI,S.R. 1980a. A Study of the Circulation in Bay of Ilha Grande and Bay of Sepetiba. Part I: A Survey of the Circulation Based on Experimental Field Data. Bolm Inst. Oceanográfico, São Paulo, 29(1) : 41- 55.

 

[13] SIGNORINI,S.R. 1980b. A Study of the Circulation in Bay of Ilha Grande and Bay of Sepetiba. Part II: An assessment to the tidally and wind-driven circulation using a finite element numerical model. Bolm Inst. Oceanográfico, São Paulo, 29(1) : 57-68.

 

[14] SILVA, L.C.F., ROMANO, A.L.T.; ZEE, D.M.W.; SAAVEDRA, L.; CAVALCANTI, A.S.B.; ALVES, D.; MELLO, M.; NUNES, L.; VELLOZO, T., 2001. Parâmetros físicos e correntometria da baía de Sepetiba - RJ - Brasil. XIV Semana Nacional de Oceanografia, Rio Grande, RS (CD-ROM)

 

[15] STEVENSON, M.R.; DIAS-BRITO, D.; STECH, J.L.; KAMPEL, M. 1998. How do cold water biota arrive in a tropical bay near Rio de Janeiro, Brazil?. Continental Shelf Research, 18: 1595-1612.

 

[16] Folhas de Bordo das Campanhas sizígia-verão e quadratura-verão na Baía de Sepetiba

 

 

6- Agradecimentos

 

À FAPERJ pela concessão de auxílio financeiro através do Projeto “Caracterização oceanográfica e monitoramento da zona costeira fluminense – Trecho I: Região Sul”.