Mudancas Climáticas Globais - Caçando indicadores no Nordeste Brasileiro
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Litoral cearense, junto à foz do rio Jaguaribe
busca por variações de características da paisagem – ou 'indicadores' – que possam confirmar a ocorrência das mudanças climáticas globais é um passo essencial para definir, caracterizar e quantificar as consequências desse fenômeno sobre o meio ambiente. Esses indicadores permitirão avaliar a vulnerabilidade dos ecossistemas naturais às alterações do clima e o efeito sobre atividades humanas que dependem da integridade desses sistemas. Assim, será possível elaborar modelos capazes de prever as transformações vividas pelo planeta e sugerir as necessárias adaptações.
Indicadores significativos têm sido identificados e estudados em várias partes do mundo, em particular em áreas extremas, como regiões polares e altas cadeias de montanhas. Entre eles estão a velocidade do desaparecimento de geleiras e calotas polares, a diminuição dos mantos de gelo da Groenlândia e da Antártida e variações de temperatura na atmosfera e nos oceanos. Alterações na distri- buição de espécies sensíveis, e mesmo sua extinção, também têm sido relacionadas às mudanças climáticas. O último relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês), de 2007, traz muitos exemplos. No entanto, apesar da variedade de biomas e ecossistemas e da imensa biodiversidade brasileira, dados consistentes sobre indicadores de mudanças do clima no Brasil ainda são escassos.
As áreas de interface entre diferentes ecossistemas, chamadas de ecótonos, estão entre as mais suscetíveis aos efeitos das alterações climáticas globais. Uma das que reagem com maior rapidez a essas mudanças é a interface continente-oceano, já que suas características dependem de diversos fatores afetados pelo clima, em particular a elevação do nível do mar e as variações do fluxo dos rios (devidas ao regime de chuvas), que influenciam a estabilidade da costa e o equilíbrio entre erosão e sedimentação. O reconhecimento da importância dessas áreas para entender como ambientes locais são afetados pelas mudanças do clima levou o Insti-
As mudanças climáticas globais atraem hoje a atenção de toda a sociedade, em especial por causa das previsões sobre efeitos catastrófi cos divulgadas pelos meios de comunicação de massa. Mas como avaliar com maior precisão a dimensão dessas alterações do clima e os impactos que terão na paisagem natural e na vida humana? Uma das estratégias da ciência para isso é identifi car e acompanhar processos que não só confi rmem que o clima está mudando, mas também indiquem como e em que medida isso afetará o planeta em que vivemos. Encontrar e estudar indicadores desse tipo é o objetivo de pesquisas científi cas feitas hoje em todo o mundo, inclusive no Brasil. No Nordeste, estudos no rio Jaguaribe e em trechos do litoral apontaram alguns processos naturais que podem servir como indicadores e a avaliação destes apontou que, de fato, as mudanças climáticas vêm intensifi cando as alterações ambientais. É necessário, portanto, aprofundar o estudo desses e de outros indicadores, para que se possam encontrar formas de adaptação às transformações previstas.
Luiz Drude de Lacerda, Mario Duarte Godoy e Luis Parente Maia Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará julho de 2010 • CiênCia Hoje • 3
34 • CiênCia Hoje • vol. 46 • nº 272 tuto Nacional de Ciência e Tecnologia de Transferência de Materiais Continente-Oceano (w.inct-tmcocean.com.br), projeto sediado na Universidade Federal do Ceará (UFC), a realizar estudos para identificar, caracterizar e quantificar indicadores desses impactos.
Estudo recente sobre a erosão e o aporte de sedimentos (progradação) na linha de costa no litoral brasileiro, patrocinado pelo Ministério do Meio Ambiente, sugeriu o litoral do semiárido, no Nordeste, como particularmente vulnerável às mudanças do clima. A pequena vazão dos rios do semiárido reduz a descarga de sedimentos no mar e facilita a erosão costeira. Os efeitos dessa característica natural são reforçados pela redução do volume de chuvas registrada nas últimas décadas na região, prevista em relatórios do IPCC e recentemente confirmada por estudos da Fundação Cearense de Meteorologia (Funceme). Além disso, a construção de barragens reduz ainda mais a vazão desses rios (ver 'Efeitos da açudagem no rio Jaguaribe', em CH nº 197).
Esses processos alteram a capacidade de transportar sedimentos dos rios e dos ventos e as características das calhas fluviais, o que afeta a linha de costa, e por isso podem ser relacionadas às mudanças climáticas. Três indicadores decorrentes dessas alterações vêm sendo pesquisados pela equipe do projeto: i) deslocamento de dunas de areia, i) formação de ilhas e alargamento de praias fluviais (que resultam no aumento da área de manguezais) e i) variação da linha de costa. Imagens de satélite e estudos de campo permitiram modelar como esses indicadores variaram nos últimos 40 anos, quando as mudanças climáticas globais supostamente se intensificaram.
Deslocamento de dunas
No litoral do Nordeste, o ano apresenta duas estações climáticas bem definidas. O período chuvoso, marcado por ventos pouco intensos e baixa taxa de evaporação, atinge seu máximo entre março e abril, quando a zona de convergência intertropical (faixa chuvosa que se expande sobre o oceano Atlântico) está em sua posição mais ao sul. O período seco, com taxa de evaporação e velocidade do vento elevadas, tem seu máximo entre setembro e outu bro, quando a zona de convergência atinge sua posição mais ao norte. O volume de chuvas e a velocidade dos ventos (figura 1) são os fatores que mais influenciam o deslocamento das dunas no litoral do semiárido.
A duna desloca-se no período seco, quando há ventos fortes e umidade baixa, o que facilita o transporte da areia. Na época chuvosa, com alta umidade, o movimento diminui ou até cessa. Nessa estação, o lençol freático aproxima-se da superfície, favorecendo o estabelecimento de uma vegetação típica na área traseira da duna. Quando a duna volta a se deslocar, na época seca, deixa para trás a marca de sua loca-
0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun
Volume de chuvas (m)Velocidade do vento (m/s)
Figura 1. Padrão típico da distribuição anual de chuvas e da velocidade dos ventos ao longo do litoral do Nordeste brasileiro
Figura 2. Linhas deixadas pelo deslocamento de dunas e colonizadas por vegetação em um extenso campo de dunas móveis no litoral do Ceará (a imagem é aérea e a distância entre as linhas varia de 10 a 15 m) lização na estação anterior: uma linha de vegetação (figura 2). Estudos revelaram que a formação das linhas residuais e seu espaçamento a cada ano dependem da subida e descida do lençol freático. Infelizmente, alterações posteriores – a ação do vento e da água e o crescimento de outras plantas – podem, com o tempo, deformar as linhas residuais, encurtando a 'validade' desse indicador para poucas dezenas de anos. Isso impede seu uso para estudos sobre o clima local em tempos mais antigos, mas ainda permite que seja empregado para avaliar variações climáticas recentes.
Por exemplo, sabe-se há algum tempo que, após períodos do fenômeno El Niño (aumento da temperatura das águas do oceano Pacífico na costa da América do Sul), cai o volume de chuvas na região do oceano Atlântico equatorial. Quanto mais intenso o El Niño, maior a redução pluviométrica. Por isso, testamos se nosso indicador 'deslocamento de dunas' respondia da mesma forma. Como previsto, quanto mais forte o El Niño, maior a distância entre linhas consecutivas deixadas pelas dunas.
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Ilhas, praias e manguezais
A redução das chuvas na região Nordeste, prevista nos modelos que simulam os efeitos das mudanças climáticas globais sobre climas regionais, tem sido confirmada. Os modelos do IPCC apontam redução de até 20%, por década, do volume anual de chuvas na região. Para o Ceará foi calculada, re centemente, uma redução de 6% por década, com base na pluviosidade anual entre 1965 e 2003. Dados do volume anual de chuvas em duas estações de medição da bacia do rio Jaguaribe (figura 3), onde o projeto do INCT-TMCOcean (transporte de materiais entre continente e oceano) e a UFC man -têm programas de longo prazo para monitorar alte - rações desse rio e do litoral junto à sua foz, mostram essa redução. A bacia do rio Jaguaribe é a maior do semiárido, com mais de 75 mil km2, e ocupa mais da metade do território do Ceará.
Além da queda suave, mas consistente, do volume anual, os registros revelam ainda uma redução praticamente total das chuvas no auge da estação seca, o que diminui drasticamente a disponibilidade de água para as atividades humanas na bacia e sugere a necessidade da construção de barragens e açudes para acumular a água. A combinação da queda na quantidade de chuvas e da construção de barragens terá importantes efeitos na vazão da bacia do rio Jaguaribe.
A vazão dos rios do semiárido depende do volume de chuvas, mas na região os açudes são o principal controlador dessa vazão. A construção, a partir das décadas de 1970 e 1980, dos principais reservatórios da bacia permitiu regularizar a vazão desses rios ao longo de todo o ano, mas a diminuição das chuvas tem resultado em vazões cada vez mais baixas, embora constantes. A vazão na bacia do Jaguaribe é regulada hoje pela operação de 87 açudes públicos, entre eles Orós e Castanhão, ambos de grande porte, mas existem em toda essa bacia milhares de outros reservatórios.
O principal resultado da construção das barragens é a regularização da vazão dos rios, com a redução significati- va dos valores máximos de descarga fluvial típicos da estação chuvosa. O papel dominante das barragens em rios do semiárido fica claro quando se constata que apenas em 2008 e 2009, quando ocorreram chuvas muito intensas, os picos máximos de vazão do rio Jaguaribe atingiram os níveis registrados nos anos 1970 e 1980, antes da construção de grande número de açudes médios na bacia desse rio. Isso só aconteceu porque a forte concentração de chuvas, em um tempo curto, nos dois últimos anos, exigiu a abertura das comportas do açude Castanhão (o maior da região, concluído em 2006 e capaz de armazenar 6,7 bilhões de m3 de água) para evitar danos à barragem.
Apesar desses picos mais altos em 2008 e 2009, a vazão média do rio mostra redução ao longo das últimas décadas. Em um cenário de mudanças climáticas globais que levem a uma diminuição da quantidade anual de chuvas, essa tendência deve ser muito agravada. Quais as consequências dessa mudança na vazão e quais indicadores podem ser usados para avaliar sua dimensão?
As fortes vazões na estação chuvosa retiram e transpor - tam os sedimentos depositados durante a longa estação seca na parte inferior das bacias fluviais e em seus estuários, o que forma bancos de areia e ilhas fluviais e alarga as praias e as margens de ilhas. Um exemplo é a evolução da área de uma ilha fluvial próxima ao estuário do rio Jaguaribe nos últimos 20 anos (figura 4). O progressivo aumento da área da ilha acelerou-se nos últimos 10 anos, atingindo cerca de 25 hectares em duas décadas, como resultado direto da acumulação de sedimentos nessa porção do rio. A nova mar - gem da ilha é rapidamente colonizada por manguezais, o que dificultará sua erosão mesmo durante eventuais períodos de elevada vazão. O aumento dos manguezais também ocorreu em outro estuário cearense, na Área de Proteção Ambiental do rio Pacoti (figura 5). Mapas colorizados a partir de imagens de satélite, de 1958 e 2004, revelam que a área total de mangues dobrou nesse período, principalmente pela colonização de ilhas formadas e praias alargadas.
Além das alterações nas descargas fluviais, que ampliam as áreas colonizáveis por manguezais, as mudanças nos
Figura 3. Volume anual de chuvas, medido em estações de monitoramento diário da Fundação Cearense de Meteorologia em Aracati e Limoeiro do Norte, no Ceará, municípios situados na bacia do baixo rio Jaguaribe (a linha azul inclinada indica a redução média das chuvas)
AracatiLimoeiro do Norte
Chuv as (m)
36 • CiênCia Hoje • vol. 46 • nº 272 padrões de chuvas – em particular a redução na estação seca – também facilitam o crescimento desse tipo de vegetação, aumentando a extensão da intrusão, rio acima, da água do mar. Essa intrusão reduz, ou mesmo elimina, a competição entre as árvores do mangue e as plantas terrestres, que não suportam salinidade e que normalmente colonizariam agressivamente a margem dos rios, impedindo o estabelecimento de manguezais.
Ao longo da parcela mais ao norte do litoral nordestino (do Rio Grande do Norte ao Maranhão), tem ocorrido expansão generalizada de manguezais (ver 'Manguezais do Nordeste e mudanças ambientais', em CH nº 229). Mapeamento feito pelo grupo da UFC em 21 estuários dessa área, comparando mapas digitalizados de imagens de satélite obtidas entre 1990 e 2004, constatou ampliação das áreas de mangue em 1 desses estuários, com aumento de cerca de 15% na extensão total dessa vegetação. Três estuários não mostraram alterações na área de mangues, e a redução desta, em outros sete, deveu-se ao desmatamento promovido por atividades humanas, em especial a instalação de fazendas de produção do camarão, sugerindo que o aumento geral seria maior que o observado.
Os aumentos de manguezais ocorreram em estuários tanto de rios com represas e açudes quanto naqueles sem essas alterações humanas, sugerindo que a mudança climática global é o fator mais importante para essa expansão, e que os efeitos dessas mudanças são potencializados pela ação humana sobre as bacias de drenagem.
A erosão costeira no Nordeste está associada a dois fenômenos com escalas temporais distintas. No curto prazo, a erosão é controlada pelas variações no balanço (acúmulo e retirada) de sedimentos na costa. A retirada de sedimentos depende principalmente do regime de ondas, mas também contribuem para isso a diminuição do volume trazido ao litoral pelos rios e a perda de sedimentos das praias para as dunas costeiras pela ação dos ventos. No longo prazo, a erosão costeira é controlada pelas variações históricas do nível do mar.
As desembocaduras de rios no mar estão entre as áreas mais afetadas, no curto prazo, por alterações do balanço de sedimentos, composto pela descarga de materiais trazidos pelo rio e, por outro lado, pela ação erosiva de correntes marinhas, marés e ondas. Essa mobilidade natural da foz dos rios é afetada diretamente por alterações de origem humana nas bacias fluviais, como a construção de barragens, e é potencializada, hoje, pelas mudanças climáticas globais. No longo prazo, as alterações devidas às mudanças do nível do mar devem ser preponderantes e podem afetar a região costeira como um todo.
Fotografias aéreas e imagens de satélite, de 1958 a 2001, mostram a variação da desembocadura e do estuário inferior do rio Jaguaribe nesse período. A análise dessas imagens indica que a linha de costa da margem esquerda da foz recuou em média -0,83 m/ano, enquanto na margem direita houve deposição de sedimentos, a uma taxa média de 0,7 m/ano, resultando em erosão média de -0,05 m/ano. Essa tendência erosiva observada na margem esquerda varia ao longo do trecho estudado, devido a fatores como os fluxos d'água (hidrodinâmicos), a natureza das rochas e materiais do solo (geomorfológicos) e atividades humanas. Nessa região, a paisagem costeira está em constante transformação: a foz do rio Jaguaribe é empurrada para leste, provocando erosão na margem esquerda. O fenômeno é comum ao longo do litoral e já afeta áreas urbanizadas.
O movimento das ondas também é um componente importante da erosão costeira. Uma simulação simultânea da magnitude das ondas e do transporte de sedimentos ao longo da costa (devido à inclinação em que as ondas atingem a praia, induzindo um processo chamado de deriva litorânea), serve para identificar as zonas críticas de erosão e em que parte do ano o fenômeno é mais severo. A simulação apontou o trecho do litoral nordestino que apresenta direção sudeste-noroeste (uma pequena parte da costa do Rio Grande do Norte e a maior parte da costa do Ceará) como o mais propenso à erosão no segundo semestre do ano, quando o
Figura 4. Variação nos últimos 20 anos da área de uma ilha fluvial no trecho estuarino do rio Jaguaribe, determinada com base em imagens do satélite QuickBird 2 julho de 2010 • CiênCia Hoje • 37 ângulo em que as ondas incidem na costa é próximo de 45º, gerando maior transporte de sedimentos. Além disso, a intensidade da erosão nessa área é ampliada ainda pela presença, no fundo do mar e perto da costa, de formações rochosas que concentram a energia das ondas sobre o litoral.
As mudanças climáticas globais estão intensificando esse processo de erosão? A resposta depende de um bom conhecimento das taxas de erosão típicas desse trecho do litoral ao longo do tempo. Estudos que abrangem períodos mais longos indicam, para a costa brasileira, uma elevação do nível médio do mar de 4 m/ano ou 40 cm/século. Esse valor, no entanto, pode apresentar diferenças significativas em alguns locais: no porto de Santos, por exemplo, é de apenas 10 cm/século.
Para o litoral nordeste oriental não há observações em longo prazo do nível médio do mar que apontem uma tendência confiável. Entretanto, considerando as tendências observadas em Recife (50 cm/século) e Belém (40 cm/século), podemos admitir valores entre 40 e 50 cm/século, o que significa uma elevação média anual de 45 m. Essa subida de 45 cm corresponde a uma retração de 45 m por século da linha de costa (ou seja, uma taxa de erosão de 45 cm/ano).
Além disso, embora os estudos ainda se baseiem em intervalos de tempo mais curtos, observa-se uma tendência de aumento das taxas de erosão. A praia do Icaraí, 20 km ao norte de Fortaleza, é um dos trechos de maior erosão costeira no Ceará. O monitoramento do volume do perfil dessa praia durante cinco anos mostra que, embora este varie bastante nos diferentes meses do estudo, é possível
Figura 5. Arbustos de manguezal colonizando bancos fl uviais recém-formados no estuário do rio Jaguaribe. Mapas de vegetação, elaborados com base em imagens de satélite e fotografi as aéreas, mostrando o aumento, entre 1958 e 2004, das áreas de manguezal no estuário do rio Pacoti identificar uma clara tendência de recuo, nesse caso com perda de volume em torno de 45 m3/ano, o que corresponde atualmente a uma erosão de cerca de 7,8 m/ano.
As mudanças climáticas globais não são a única causa do que ocorre hoje na foz do rio Jaguaribe e no trecho costeiro próximo a ela, mas os três indicadores discutidos sugerem fortemente que essas mudanças vêm contribuindo para potencializar esses efeitos ambientais. Todos os indicadores avaliados apresentam clara intensificação nas últimas décadas. Portanto, é urgente aprimorar os modelos capazes de avaliar e descrever a evolução do cenário ambiental do litoral do Nordeste, com o objetivo de estabelecer programas de adaptação a essas transformações, que permitam minimizar seus impactos sobre a paisagem natural e as populações humanas.
Sugestões para leitura muEHE, D. (org.). Erosão e progradação do litoral brasileiro.
Brasília, ministério do meio ambiente (série de publicações disponível em http://200.169.63.95/pggm/) maia, l. P.; laCErDa, l. D.; moNtEiro, l. H. u. & souZa, G. m. Atlas dos manguezais do Nordeste do Brasil: avaliação das áreas de manguezais dos estados do Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba e Pernambuco. Fortaleza, semace, 2006 (disponível em http://www. institutomilenioestuarios.com.br/pdfs/ Produtos/011/11_ atlasdosmanguezaisdoNordestedoBrasil.pdf)
Na internet Página do instituto Nacional de Ciência e tecnologia de transferência de materiais Continente-oceano (w.inct-tmcocean.com.br) Página do instituto do milênio Estuários (w.institutomilenioestuarios.com.br)