Integração entre clima de ondas, índices climáticos e linha de costa para o estudo da variabilidade temporal da linha de costa de praias arenosas da Ilha de Santa Catarina de 1984 a 2022

Abstract

O aumento da pressão antrópica na zona costeira e alterações dos padrões climáticos têm interferido nos processos físicos responsáveis pelo equilíbrio dos sistemas costeiros. No atual cenário de mudanças climáticas globais, regiões costeiras de todo o mundo deverão tornar-se, de forma geral, mais vulneráveis a erosão. Nas últimas décadas estudos locais indicam que processos erosivos de longo prazo vêm ocorrendo em praias da Ilha de Santa Catarina (ISC). O presente trabalho buscou analisar as variações espaço-temporais da linha de costa de 17 praias arenosas da costa oceânica da Ilha de Santa Catarina, Brasil, através da utilização de imagens de satélite, clima de ondas local e suas relações com índices climáticos atuantes na região nos últimos 39 anos. Para a análise da linha de costa foi utilizado a ferramenta CASSIE (Coastal Analyst System from Space Imagery Engine), onde a partir de imagens de satélite foram extraídos dados temporais e espaciais de linha de costa das praias arenosas da ISC, bem como taxas de erosão e acreção de cada praia. Os dados foram filtrados para a remoção de outliers e correção da influência da maré. Posteriormente os dados foram projetados em diagramas de Hovmöller para visualização de comportamentos temporais e espaciais. Foi feita a análise do clima de ondas da região através dos dados de reanálise ERA5 do European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF). Foram calculadas tendências e parâmetros estatísticos, assim como a correlação dos parâmetros de ondas com índices climáticos e a linha de costa a fim de explicar a dinâmica destes no comportamento da região. Os resultados apontam as praias da costa SE mais susceptíveis a processos erosivos. Quanto às variações do clima de ondas na região, foram verificadas tendências de aumento nos parâmetros de ondas Hs, Tp e WP e diminuição do ângulo ? de incidência das ondas nos 39 anos de dados analisados, demonstrando um aumento na altura e energia de ondas com o clima de ondas chegando mais de direções leste (giro anti-horário) com o passar dos anos. A análise de correlação linear dos parâmetros de ondas índices climáticos (AMO, PDO, SOI, Niño 3.4, TSA e SAM) correlação entre Hs e ? com o índice AMO, Tp com Niño 3.4 e direção, menos representativo, com PDO e TSA. A resposta da linha de costa de praias oceânicas da ISC em relação às variações no clima de ondas e índices climáticos demonstrou que: (1) Praias voltadas para norte são mais susceptíveis a influência de ondas, principalmente altura e direção e tem maiores correlações com índices climáticos; (2) Praias de sul apresentam baixa correlação tanto com os índices quanto com as variáveis de onda e demonstram alta resiliência; (3) Praias com orientação NE/SW e campo de dunas preservado são estáveis/acrescivas; (4) Praias voltadas para leste tem como principal agente modificador a direção de incidência de ondas e são mais vulneráveis a erosão, sendo mais susceptíveis a ação de ondas e mudanças no clima. Os pontos declarados erosivos neste estudo ocorrem em locais de intensa urbanização.

Abstract: The increased human pressure in the coastal zone and changes in climate patterns have interfered with the physical processes responsible for the balance of coastal systems. In today?s global climate change scenario, coastal regions around the world are expected to become more vulnerable to erosion. In the last few decades, local studies indicate that long-term erosion processes have been occurring on beaches on the island of Santa Catarina. The present work sought to analyze the spatio-temporal variations of the coastline of 17 sandy beaches of the oceanic coast of Santa Catarina Island, Brazil through the use of satellite images, climate and its relations with climate indices acting in the region in the last 39 years. The CASSIE tool (Coastal Analyst System from Space Imagery Engine) was used to analyze the coastline, where temporal and spatial data were extracted from satellite images of the coastline of the ISC's sandy beaches, as well as erosion rates and accretion of each beach. The data was filtered for the removal of outliers and correction of tidal influence. Subsequently, the data was projected into Hovmöller diagrams to visualize temporal and spatial behaviors. An analysis was made of the region's wave climate obtained using data from the ERA5 reanalysis from the European Center for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF). Trends and statistical parameters were calculated, as well as the correlation of wave parameters with climatic indices and the coastline in order to explain the dynamics of these in the behavior of the region. The results show the beaches of the SE coast more susceptible to erosive processes. As for the variations of the wave climate in the region, there were trends of increase in the parameters of waves Hs, Tp and WP and decrease of the angle ? of incidence of waves in the 39 years of data analyzed, showing an increase in height and energy of waves with the climate of waves coming more from east directions (counter-clockwise rotation) over the years. The linear correlation analysis of the wave parameters climatic indexes (AMO, PDO, SOI, Niño 3.4, TSA and SAM) correlation between Hs and ? with the AMO index, Tp with Niño 3.4 and direction, less representative, with PDO and TSA. The response of the coastline of ISC ocean beaches in relation to variations in wave climate and climate indices demonstrated that: (1) Beaches facing north are more susceptible to the influence of waves, mainly height and direction and have greater correlations with indices climate; (2) Southern beaches show low correlation with both indices and wave variables and demonstrate high resilience; (3) Beaches with NE/SW orientation and preserved dune fields are stable/accretive; (4) Beaches facing east have the direction of wave incidence as their main modifying agent and are more vulnerable to erosion, being more susceptible to wave action and changes in climate. The points declared erosive in this study occur in places of intense urbanization.