Aplicação do radar altímetro (RA2) do satélite Envisat
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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 (org.).Geomorphology. Text Series 4, London, Longman, 204 p. 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 Atlas. São Paulo: IGEOG/USP, 1973. 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, BerlinNew York, 531pp. 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).