Aplicação do radar altímetro (RA2) do satélite Envisat

Aplicação do radar altímetro (RA2) do satélite Envisat no estudo de variações de nível
médio do mar no Litoral Norte do Estado de São Paulo, SP
Samuel Soares Valentim1
Marcos Eduardo Cordeiro Bernardes1
Carlos Frederico de Angelis2
1,1
Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI/IRN/MEMARH
Caixa Postal 50 - CEP: 37500 903 – Itajubá, MG, Brasil
[email protected]
2
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE
Caixa Postal 01 - CEP: 12630 970 – Cachoeira Paulista, SP, Brasil
[email protected]
Abstract: This paper is a contribution from the application of satellite altimetry for studies of coastal
environments. This study is motivated by the project RedeLitoral which aims to train a network of research and
scientific cooperation involving four postgraduate programns focusing on climate change and on regional and
local impacts. The main aim was to study the change of mean sea level in Ubatuba (SP) from a comparative
analysis between in situ data and data from remote sensing. Using data of radar altimeter 2 (RA2) of Envisat
satellite and historical data at the base Ubatuba of the Oceanographic Institute of São Paul University, intended
to establish of a projected change in mean sea level for the study area. Also intends to evaluate the relevance of
data from the RA2 for regions study and relate the results obtained with port works installed on the north coast
of São Paulo as the Port of São Sebastian and the Oil Terminal Almirante Barroso (TEBAR). The Geophysical
Data Record (RA2_GDR_2P) is data product used of Envisat RA2 which contains radar range and orbital
altitude, wind speed, wave height, water vapour from the MWR and geophysical corrections. The level data are
from the period 1987 to 1993 and have a spectral analysis. Through analysis of these data will be a synthesis of
results and forecasts for the region.
Palavras-chave: change climate, satellite altimetry, Ubatuba, altimetria por satélites, mudanças climáticas
1. INTRODUÇÃO
Com o aumento da ocupação das áreas costeiras e o quadro atual de mudanças climáticas
e elevação do nível relativo do mar (NM), estudos sobre mudanças da posição da linha de
costa nas últimas décadas têm se tornado ferramentas essenciais para a gestão da orla
marítima e da zona costeira (Souza e Luna, 2009).
Uma nova concepção sobre como observar e medir parâmetros importantes no mar surgiu
a partir da década de 1960, quando os primeiros astronautas observaram com clareza diversas
feições da superfície dos oceanos (Curran, 1985).
A altimetria espacial efetuou seus primeiros passos nos anos 70 do século passado com a
missão SKYLAB, mais especificamente entre os anos de 1973 e 1974, com uma precisão
estimada do altímetro de 1 a 2 metros (Seeber, 2003). Posteriormente, novos satélites
altimétricos foram lançados, destacando-se, entre eles, GEOS-3 (1975), SEASAT-1 (1978),
GEOSAT (1985), ERS-1 (1991), ERS-2 (1995), Topex/Poseidon (1992), Jason-1 (2001),
Envisat (2002) e Jason-2 (2008).
Uma das principais conquistas da oceanografia moderna é relativa à altimetria de multisatélite, estabelecida por um forte esquema de cooperação e parceria internacional estável e de
longo prazo. Esta tecnologia apresenta a vantagem de permitir um monitoramento global da
evolução das estruturas de circulação da camada superior dos oceanos em meso e grande
escala (100 a 10.000 km; dias a anos), sem a interferência negativa da cobertura de nuvens
como é o caso dos radiômetros que operam nas faixas do visível e do infravermelho (Vianna e
Menezes, 2005).
O Envisat é o maior e mais sofisticado satélite de observação da Terra construído até os
dias de hoje (ESA, 2003); possui dez instrumentos multifinalitários a bordo, divididos entre
sensores óticos e ativos, sendo seu principal sensor óptico o MERIS e seu principal radar, o
ASAR. (Embrapa, 2010). O radar altímetro RA2 é um dos instrumentos avançados do
Envisat, desenvolvido para obter dados sobre a topografia dos oceanos, aprimoramento do
geóide marinho, monitoramento dos blocos de gelo.
Este trabalho tem como principal objetivo a avaliação e diagnóstico da variação do nível
médio do mar (NMM) em Ubatuba (Litoral Norte de São Paulo) através de uma análise
comparativa entre dados in situ e dados oriundos do Envisat RA2.
2. METODOLOGIA
O presente trabalho apresenta dois tipos de dados para avaliação do nível médio do mar
da região em estudo; os dados oriundos do RA2 (RA2 Geophysical Data Record) e os dados
históricos do maregráfico (neste caso, nível), base “Clarimundo de Jesus” localizada em
Ubatuba/SP, cedidos pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IOUSP).
2.1 Caracterização da área de estudo
O Litoral Norte do Estado de São Paulo, pelas suas próprias características naturais e pela
recente dinâmica econômica, apresenta-se como uma área onde o desenvolvimento de estudos
que visem a melhor compreensão dos fatores naturais e antrópicos torna-se extremamente
importante. Compreendendo os municípios de Ubatuba, Caraguatatuba, Ilhabela e São
Sebastião (Figura 1), sua área distribui-se em sentido NE-SW comprimida entre a Serra do
Mar e o oceano Atlântico. Tendo como limites a Serra de Juqueriquerê e a Ilha de São
Sebastião, na longitude aproximada do meridiano 46º e a Serra de Parati no limite entre os
Estados do Rio de Janeiro e São Paulo, na latitude do meridiano 44º 30’. É cruzada na latitude
do município de Ubatuba pelo Trópico de Capricórnio, portanto situando-se numa área de
transição climática entre os sistemas atmosféricos intra e extratropicais, apresentando maior
atuação dos sistemas tropicais e grande atividade frontal (Monteiro, 1973 e Sant’Anna Neto,
1990).
A costa paulista apresenta um regime de micromarés (< 2 m, segundo a classificação de
Davies, 1977), do tipo semi-diurno com desigualdades diurnas. As ondas e as correntes
geradas por ondas exercem papel fundamental nas modificações morfológicas e
sedimentológicas das praias do litoral paulista, o qual pode ser caracterizado como dominado
por ondas, visto que as marés têm influência secundária (Souza, 1997). Outro agente
importante no afeiçoamento das praias são as variações do nível relativo do mar. Essas
variações podem ser em escala diária, semanal, mensal, sazonal, decenal/interdecenal
(Mesquita et. al. 1995) e de longo período ( >100 anos).
2.2 Altimetria
Os dados do RA2 (RA2 Geophysical Data Record) do satélite Envisat foram solicitados a
Agência Espacial Européia (ESA). Estes dados foram disponibilizados em formato bruto
(N1), contendo vários produtos, e para visualização e análise dos dados é necessário dois
softwares (Basic Radar Altimetry Toolbox – BRAT; EnviView) os quais estão acessíveis
gratuitamente.
2.2 Nível Médio do Mar (NMM)
Os dados de nível utilizados neste estudo foram solicitados pelo Banco Nacional de
Dados Oceanográficos (BNDO), no período de 1987 a 1993, sendo valores horários/diários de
nível do mar. Estes dados estão sendo compilados no software MATLAB para realização de
uma análise espectral (energética), assim como filtragem dos dados. Com isso, pretende-se
separar os efeitos de baixa frequência (período superior a 3 dias) dos fenômenos de alta
frequência (inferior a 3 dias).
Figura 1: Localização do Litoral Norte no contexto do Estado de São Paulo
Fonte: Brigatti, 2001
5 AGRADECIMENTOS
O presente trabalho foi realizado com apoio da CAPES, entidade do Governo Brasileiro
voltada para a formação de recursos humanos. Agradeço ao projeto RedeLitoral pela
oportunidade de participar de uma rede de pesquisa envolvendo instituições consagradas e
pesquisadores de alto nível. E ao orientador, Dr. Marcos Eduardo Cordeiro Bernardes, pela
sua dedicação e profissionalismo.
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Curran, P. J. Principles of Remote Sensing. New York: Longman Scientific and Technical, 1985.
Souza, Celia Regina de Gouveia . As células de deriva litorânea e erosão nas praias do Estado de São
Paulo.. In: Reunião sobre Pesquisa Ambiental na Secretaria do Meio Ambiente (SMA), I, Governo do Estado de
São Paulo, 1998, São Paulo, (SP).. Resumo de Projetos, 1998. p. 85-85.
Davies, J.L. 1977. Geographical Variations in Coastal Development. In: K.M. Clayton
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Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa). Monitoramento por Satélite. Envisat –
Disponível em:< http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/envisat.htm>. Acessado em: 15/06/2010.
Mesquita, A. R. de ; Harari, J. ; França, C. A. S. . Sea Level Variations in the Southern Brazilian Coast
:Interdecadal Scales. Afro America Gloss News, IOUSP, v. 2, n. 1, p. 1-2, 1995.
Monteiro, C.A. de F. A dinâmica climática e as chuvas no estado de São Paulo: Estudo em forma de
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Sant’Anna Neto, J. L. Ritmo climático e a gênese das chuvas na zona costeira paulista. 1990. Dissertação
(Mestrado). Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo, São Paulo.
Seeber, G., (2003). Satellite Geodesy: Foundations, Methods & Applications. Walter de Gruyter,
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Souza, C. R. de G. - 1997. As Células de Deriva Litorânea e a Erosão nas Praias do Estado de São Paulo.
Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo, São Paulo . Tese de Doutoramento, 2 volumes (Texto e
Anexos).