O monitoramento e a previsão de processos costeiros são atividades que interessam a diversos setores da sociedade. Dados sobre as ondas marítimas provenientes de simulações computacionais permitem identificar a geração e a chegada de eventos energéticos, como ciclones, de modo a orientar atividades navais, de pesca e exploração de petróleo.
O Brasil acaba de ganhar uma ferramenta de modelagem matemática voltada a esse tipo de análise. O Sistema de Previsão e Monitoramento Costeiro (SIMCos) foi desenvolvido por pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), da Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes) e da Universidade Nacional Autônoma do México (Unam) para simular diversas características das ondas que chegam à costa brasileira.
A plataforma produz informações sobre altura significativa, altura potencial, período e direção de ondas que atingem 61 pontos distintos do litoral do país. Os atributos simulados são gerados a partir de dados de ventos de superfície (10 metros acima do mar).
“Calibramos o modelo com base na climatologia das ondas dos últimos 30 anos, de 1979 a 2010. Os ventos de superfície foram calculados a partir de um esquema matemático conhecido como assimilação de dados. Este mistura observações e resultados de modelos com resolução temporal de uma hora e espacial de 0,3125 grau”, explica o coordenador do projeto Valdir Innocentini, do Inpe.
O SIMCos faz parte do projeto temático da FAPESP “SMCos: sistema de monitoramento e estudos de processos costeiros”. Iniciado em 2007, o estudo contou com a participação de geólogos, oceanógrafos, meteorologistas, físicos e matemáticos. Um website, em fase de testes, foi criado pela equipe para disponibilizar ao público em tempo real as simulações geradas pelo sistema para os próximos dias.
Ampla cobertura
O diferencial do SIMCos não reside na criação do modelo matemático em si, pois este é amplamente conhecido pelos oceanógrafos. A novidade do projeto é a implementação dessa modelagem em um sistema que prevê e monitora o movimento e a altura das ondas em diversos pontos ao longo de toda a costa brasileira.
Outro destaque é a simulação e o monitoramento da altura potencial da onda nos pontos analisados. Este cálculo mostra o fluxo de energia presente, um produto do quadrado da altura pelo tempo entre a passagem de dois picos consecutivos de ondas.
O pesquisador do Inpe afirma que, muitas vezes, ondas que são baixas em alto-mar, se possuírem grande altura potencial, tornam-se altas quando atingem regiões próximas à costa, provocando a movimentação de sedimentos com efeitos erosivos. Isso representa um perigo para os banhistas e navegantes.
O sistema brasileiro contempla a simulação da energia contida nas ondas que atingirão determinado litoral nos próximos cinco dias, em intervalos de três horas. O SIMCos apresenta ainda gráficos que mostram a probabilidade de se ter ondas entre 0,5 e 6 metros de altura em cada um dos 61 pontos analisados.
Essas regiões que integram o sistema foram selecionadas de forma a contemplar toda a costa brasileira. Segundo Innocentini, rodar o modelo diariamente para todo o litoral do país seria inviável por causa da elevada necessidade de processamento computacional.
Em alto-mar, acima de 100 metros de profundidade, modelos matemáticos conseguem prever o movimento das ondas continuamente ao redor do globo. “Já em águas rasas, a velocidade das ondas diminui e a física envolvida no processo se torna mais complexa, o que dificulta a criação de processos eficientes de simulação e exige o uso de computadores de alta performance para rodar tais modelos”, conta Innocentini.
O SIMCos é executado atualmente no supercomputador Robura, que custou R$ 200 mil e conta com 120 processadores, no Inpe em São José dos Campos.
Próximas etapas
Os dados sobre ventos de superfície que abastecem o SIMCos foram extraídos de modelos atmosféricos, pois não há equipamentos que realizem tal medição ao longo da costa brasileira.
Innocentini explica que isso não enfraquece as informações geradas pelo sistema por duas razões. Uma delas é que esses modelos atmosféricos possuem um elevado nível de precisão nos dados produzidos. A segunda razão é que os pesquisadores brasileiros compararam os resultados do SIMCos com informações sobre altura de ondas provenientes de satélites, boias e modelos matemáticos consolidados que analisam processos costeiros no oceano Atlântico Norte, obtendo similaridade de dados em ambos os casos.
O próximo passo da pesquisa é combinar alguns dados gerados pelo SIMCos com o modelo hidrodinâmico (MOHID) de circulação costeira, desenvolvido pelo Instituto Superior Técnico (IST), em Portugal. Este simula as correntes marítimas mais próximas à costa, as marés, o transporte de sedimentos e a erosão.
O uso combinado desses sistemas permitirá a avaliação, por exemplo, do impacto de empreendimentos humanos no transporte de sedimentos em áreas costeiras. Eventuais ondas gigantes podem modificar de forma severa a costa de uma região. Ao longo do tempo, entretanto, outras correntes vão reconstruir gradativamente a área afetada.
“Se ocorre alguma interferência humana, como a construção de um porto ou molhes, o fluxo das correntes reconstrutoras pode ser interrompido e os sedimentos daquela região não serão mais recuperados. Nosso modelo pode apontar esses casos”, explica Innocentini.
O SIMCos, aliado ao MOHID, pode ser empregado ainda na análise do impacto de fenômenos climáticos como o El Niño e na alteração do nível médio do mar sobre as ondas e regiões costeiras do Brasil.
Por Luiz Paulo Juttel
Agência FAPESP