Simulando eventos de inundação em uma unidade de conservação no sul do Brasil sob diferentes cenários de elevação do nível do mar

Abstract

O aumento do nível do mar cada vez causando consequências mais graves nas regiões costeiras ao redor do mundo. Este trabalho investiga o potencial aumento dos impactos de inundações no próximo século na primeira Reserva Extrativista do Brasil, em Santa Catarina, e nos seus arredores urbanizados. Estes eventos são causados pelo efeito combinado da maré meteorológica, gerada por vento sul de alta intensidade no Oceano, somado aos efeitos de maré astronômica de sizígia. As simulações base são construídas a partir de eventos extremos de inundação ocorridos na região entre os anos de 2019 a 2021. São utilizados diferentes cenários (SSP) de mudanças climáticas globais descritos pelo IPCC, juntamente com dados coletados, dados de batimetria e altimetria de alta resolução integradas na base de dados do projeto. Dados de modelos globais e reanalise, são utilizadas nas simulações regionais de nível de água através do modelo numérico Delft3D FM. Quando analisada a área inundada no modelo, foi observado um aumento grande das zonas de inundação nos eventos mais extremos ao longo dos cenários, tomando cada um espaço muito maior do mangue e impactando novas zonas urbanas antes menos impactadas. A partir das análises harmônicas das séries de nível modeladas nos pontos de observação, notaram-se mudanças nos harmônicos de maré, com aumento da influência dos termos de água rasa M4 e MS4 e observada uma diminuição na amplitude dos termos de maré mais influentes como M2 e S2. Quando comparada essas séries de nível com cotas de inundação conhecidas, houve também um aumento significativo na frequência desses fenômenos, passando de eventos de baixa frequência anual para eventos semanais de inundação, podendo chegar em casos de inundação permanente nos piores cenários. Com um nível do mar 59 cm acima do atual, também foi observado que apenas maré astronômica, sem influência de eventos de alta intensidade seria necessária para causar essa cheia necessária para o alagamento na região, tendo assim implicações bem graves para o ecossistema ali presente com perda de área de habitat, bem como para a infraestrutura humana na localidade que passaria a ter danos mais constantes e de maior intensidade.

As sea levels rise causing more severe consequences in coastal regions around the world, this study investigates the potential increase in the frequency and impacts of floods in the next century in the first Extractive Reserve of Brazil, in Santa Catarina, and its highly urbanized surroundings. These events are simulated as a result of the combination of meteorological tides, driven by storm surges, combined with the effects of astronomical spring tides. The simulations are based on extreme flood events that occurred in the region between 2019 and 2021, using different global climate change scenarios (SSP) described by IPCC, along with collected data, high-resolution bathymetry and altimetry integrated into the project’s database, as well as global models and reanalysis data to perform regional water level simulations through the Delft3D FM numerical model. In the analysis of the flooded area in the model, a significant increase in the inundation zones was observed during the most extreme events across the scenarios, with each one taking up much more space in the mangrove areas and impacting urban zones previously less affected. From the harmonic analysis of the modeled water level series at observation points, changes have occurred in tidal harmonics, with an increased influence of shallow water terms M4 and MS4, and a decrease in the amplitude of the more dominant tidal terms like M2 and S2. When these water level series were compared to known flood thresholds, there was also a significant increase in the frequency of these events, shifting from low-frequency annual events to weekly floods, potentially leading to permanent flooding in the worst-case scenarios. With sea levels 59 cm above the current level, it was also observed that only astronomical tides, without the influence of high-intensity events, would be needed to cause the flooding required to inundate the region, leading to serious implications for the local ecosystem with habitat loss and major challenges for human infrastructure in the area.