Nível médio do mar no complexo estuarino de Paranaguá frente aos cenários de mudanças climáticas

Abstract

Resumo: As inundações são o tipo de desastre natural mais comum no mundo, com consequências devastadoras para a economia, o meio ambiente e vida humana. No Brasil, as inundações causaram perdas econômicas superiores a R$ 100 bilhões nos últimos 10 anos, além de danos ambientais e deslocamento de pessoas. As alterações climáticas e a elevação do nível do mar estão agravando o problema, principalmente nas regiões costeiras e ribeirinhas. A projeção é que, até 2100, o nível do mar suba entre 0,2 e 1,1 metro, o que pode aumentar significativamente o risco de inundações em áreas litorâneas. No entanto, os estudos de projeções de inundações para os próximos anos são escassos, principalmente em escala local onde se é necessário acrescentar um maior número de variáveis, e essas variáveis devem ser ainda mais refinadas afim de se obter resultados mais precisos. Esses estudos são necessários para orientar a implementação de ações mitigadoras, como a construção de diques e a adoção de práticas de gestão de recursos hídricos. Nesse sentido, o presente trabalho verificou as possibilidades de aplicação de metodologias disponíveis para serem empregadas no mapeamento de inundações frente às mudanças climáticas em nível local. Inicialmente abordamos o que a literatura apresenta de metodologias e tecnologias aplicáveis no efetivo monitoramento da elevação do nível do mar, trazendo para o contexto local do CEP e apresentando as maiores dificuldades que se tem nessa região em se tratando de dados disponíveis, estrutura para obtenção de novos dados e o aprimoramento de técnicas já aplicadas. Em seguida passa-se ao estudo de avaliação e calibração de Modelo Digital de Elevação (MDE) global, para averiguação da capacidade de aplicação em modelagens de inundações costeiras. A metodologia baseou-se na utilização de pontos de controle de terreno de alta acurácia vertical, aplicando-se uma análise estatística para avaliação da qualidade vertical do produto altimétrico e um ajuste do melhor MDE encontrado para a região. Chegamos ao MDE global AW3D30 como melhor modelo da região a frente do SRTM V.3 e conseguindo efetuar uma melhora de 50% na qualidade altimétrica do melhor modelo, ainda que essa melhora não seja o suficiente para simulações com precisão da elevação do nível do mar. Por fim, realizamos uma análise de propagação da maré pelo CEP utilizando dados de seis estações maregráficas, que identificou uma amplificação da maré em direção ao interior do estuário, tanto no eixo Norte-Sul quanto no eixo Leste-Oeste. Além disso, tomando como referência os indicadores do sexto relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) sobre a elevação do nível do mar para o ano de 2100, simulamos as áreas de inundação baseadas no MDE global ajustado considerando seu erro final, e também com um MDE derivado por VANT, onde constatamos que mesmo após ajuste do MDE global a dimensão dos erros superam o valor da elevação a ser simulada e portanto de acordo com as condições físicas do ambienteeaqualidade final do produto, dados altimétricos derivados do VANT seriam mais indicados para criação de um MDE que permita melhores delimitações de áreas de inundação.

Abstract: Floods are the most common type of natural disaster in the world, with devastating consequences for the economy, the environment and human life. In Brazil, floods have caused economic losses exceeding R$100 billion in the last 10 years, in addition to environmental damage and displacement of people. Climate change and rising sea levels are worsening the problem, especially in coastal and riverside regions. Projections indicate that sea levels will rise between 0.2 and 1.1 meters by 2100, which could significantly increase the risk of flooding in coastal areas. However, studies on flood projections for the coming years are scarce, especially on a local scale where it is necessary to add a greater number of variables, and these variables must be further refined in order to obtain more accurate results. These studies are necessary to guide the implementation of mitigating actions, such as the construction of dikes and the adoption of water resource management practices. In this sense, this study verified the possibilities of applying methodologies available for use in mapping floods in the face of climate change at a local level. Initially, we addressed what the literature presents in terms of methodologies and technologies applicable to the effective monitoring of sea level rise, bringing it into the local context of the CEP and presenting the greatest difficulties that exist in this region in terms of available data, structure for obtaining new data and improvement of techniques already applied. We then move on to the study of evaluation and calibration of a global Digital Elevation Model (DEM) to verify its application capacity in modeling coastal floods. The methodology was based on the use of high vertical accuracy terrain control points, applying a statistical analysis to evaluate the vertical quality of the altimetric product and an adjustment of the best DEM found for the region. We arrived at the global DEM AW3D30 as the best model in the region, ahead of SRTM V.3, and managed to achieve a 50% improvement in the altimetric quality of the best model, although this improvement is not enough for accurate simulations of sea level rise. Finally, we performed an analysis of tide propagation by the CEP using data from six tide gauge stations, which identified an amplification of the tide towards the interior of the estuary, both on the North-South axis and on the East-West axis. Furthermore, taking as reference the indicators of the sixth report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) on sea level rise for the year 2100, we simulated the flood areas based on the adjusted global DEM considering its final error, and also with a DEM derived by UAV, where we found that even after adjusting the global DEM the size of the errors exceeds the value of the elevation to be simulated and therefore according to the physical conditions of the environment and the final quality of the product, altimetric data derived from the UAV would be more suitable for creating a DEM that allows better delimitations of flood areas.