Adaptação às alterações climáticas em ambiente estuarino

Susana Maria Pinto de Noronha

Informações chave

Autores:

Susana Maria Pinto de Noronha (Susana Maria Pinto de Noronha)

Orientadores:

Freitas, Maria da Conceição Pombo de, Neves, Ramiro Joaquim de Jesus (Ramiro Joaquim De Jesus Neves), Pinto, Lígia Laximi Machado de Amorim (Lígia Laximi Machado de Amorim Pinto)

Publicado em

13/01/2021

Resumo

Num cenário de Alterações Climáticas, a subida do Nível Médio do Mar (NMM) e o aumento do número e frequência dos eventos extremos, a erosão costeira e a perda das defesas naturais costeiras, são uma preocupação crescente, pois os seus efeitos já se fazem sentir e vão-se agravar. É, pois, necessário encontrar medidas de Adaptação (Ad). Segundo o IPCC (2014a), enquanto existe uma elevada concordância nos princípios da Ad, existe até agora pouca revisão sistemática e, portanto, evidências limitadas sobre o porquê de um determinado princípio ou abordagem ser eficaz num determinado contexto e não em outro, o que enfatiza a necessidade de pesquisas para entender melhor esse contexto. Esta aparente lacuna na sistematização das opções de Adaptação costeira (Ac), nomeadamente em ambientes estuarinos, será então desenvolvida neste trabalho, assim como a sua aplicação a um caso concreto, a Baía do Seixal, onde desenvolvo atualmente a minha atividade profissional de projeto, sendo a subida do NMM uma preocupação constante. A agravar a situação, segundo o projeto Morfeed, o sapal de Corroios está em risco de sobrevivência com a futura subida do NMM, investigando-se também as formas de contornar essa situação e torná-lo mais resiliente. A presente Tese pretende assim estudar as diferentes formas de adaptação relativamente à subida do nível do mar, e dentro destas estudar, analisar e sistematizar as diferentes soluções técnicas de proteção costeira, em ambiente estuarino, que vão desde as mais pesadas e onerosas (tais como diques, comportas, etc.) às mais suaves (utilização de defesas naturais dos ecossistemas costeiros, tais como os sedimentos e o sapal), passando pelas soluções mistas que integram ambas. A utilização e a potenciação desses mesmos recursos naturais é uma solução de baixo custo que tem sido cada vez mais apoiada, havendo boas experiências com bons resultados. Desta forma a tese focalizará nomeadamente o ecossistema de sapal, um sistema vivo, flexível e adaptável, que poderá acompanhar a subida do NMM, desde que tenha as condições para tal (elevação do sedimento de fundo), mantendo assim a sua função de proteção costeira e todas as outras funções e Serviços de Ecossistema, tais como o suporte de biodiversidade e o seu papel na Mitigação (Mi) como sequestrador do dióxido de carbono a longo prazo, entre outros. No entanto, como sistema vivo também é vulnerável e apresenta fragilidades que poderão ser contornadas. Em relação ao caso de estudo, a Baía do Seixal, após uma fase enquadramento é feita uma caracterização com base em estudos científicos já feitos, e projeções. Posteriormente é feito o estudo dos vários tipos de defesa costeira realizados ao longo dos tempos na Baía, e análise da sua eficácia na proteção costeira, sendo propostas outras soluções, tendo em conta a subida do NMM. Seguidamente é feito o estudo sobre a quantificação da perda de área de sapal (horizontal) e de sedimento (vertical), que irão validar os estudos e as projeções científicas, nomeadamente o recuo/desaparecimento do sapal com a subida do NMM, propondo-se outras soluções que aumentem a sua resiliência, fazendo-se também a sua experimentação através da modelação hidrodinâmica com sedimentos. Para tal é feita a modelação hidrodinâmica da baía utilizando o programa de modelação 3D Mohid Water, onde se consegue analisar e estudar a hidrodinâmica e a dinâmica de sedimentos da baía. É feita a simulação para daqui a 100 anos com o aumento previsto do NMM e é simulada uma proposta de acreção de sedimento no sapal, que aumentará a sua resiliência. Podemos concluir com esta pesquisa que as conclusões e projeções de outros cientistas que têm feito estudos sobre as taxas de sedimentação por longos períodos do sapal de Corroios serão verificadas: “o sapal de Corroios corre o risco de desaparecer com o aumento do aumento do NMM”. Isso também corresponde às projeções e observações dos cientistas internacionais de perda de sapal no Reino Unido, EUA, França, etc., se não houver taxa de sedimentação suficiente para acompanhar a taxa de subida do NMM. De facto, já se verifica o recuo acentuado das frentes de sapal mais expostas (frente de água) e o recuo para cotas mais elevadas sempre que lhe seja permitido (zonas naturais sem construção). Através da análise dos ortofotomapas, verificou-se uma perda efetiva de área de sapal na baía do Seixal entre 1998 e 2013 (15 anos), de 23,7 ha, equivalente a 18,7% da área que existia em 1998 (126,7 ha), correspondendo a uma velocidade média de perda de sapal de 1,58 ha.ano-1. As medições verticais de sedimentos in situ (com estacas de ferro), feitas entre 2015 e 2019, embora variem muito consuante as condições específicas do local onde se encontram, revelaram uma taxa de sedimentação média de 1,61 mm.ano-1 e que foi de 0,25 mm.ano-1 na estaca situada no sapal de Corroios, um valor muito inferior ao aumento do NMM em Portugal de 4,1 mm.ano-1 (2005-2016). Embora o modelo hidrodinâmico preveja que em 100 anos haverá um aumento na taxa de sedimentação, devido ao aumento de caudal e à anulação da assimetria de maré (verificada atualmente), não sabemos exatamente quanto, e provavelmente será menor que a curva quase exponencial das previsões de elevação do nível do mar. Além disso, o recuo da duna de Alfeite (recuo de cerca de 4 m em 20 anos), e a análise comparativa das fotografias tiradas in situ, em diferentes anos, são alarmantes e revelam a rápida evolução das consequências do aumento do NMM, e da frequência do eventos extremos, com o consequente aumento da ondulação e erosão, especialmente nas frentes mais baixas, como os sapais, as praias arenosas e nas defesas costeiras pesadas. Usando e combinando defesas vivas (ou não) naturais como sapais e sedimentos com defesas costeiras construídas, poderemos ter estruturas de defesa costeira híbrida mais resilientes no tempo e acabando também por ser mais baratas, não precisando de manutenção. A extraordinária capacidade de adaptação do sapal pode ajudar-nos na defesa estuarina, mas para isso teremos também de dar o nosso contributo para o ajudar a superar a subida do NMM. This work analyzes and systematizes the different approaches and technical solutions to Adaptation (A) to Climate Changes, specifically the sea level rise. In fact, to protect a coastal area from the consequences of the Mean Sea Level (MSL) rise, soft engineering solutions can be applied, using natural living defenses like salt marshes; these intertidal ecosystems can be a natural, cheap and win win solution for Adaptation (and Mitigation) when compared to hard engineering structures. Also, the evaluation and comparison of existing and new mixed solutions will be performed, and applied to the case study: Seixal Bay. After a characterization based on scientific studies and projections available in the literature, the various estuarine coastal defense types, made over time in the Bay will be identified and analyzed, as well as their effectiveness in coastal protection. Hybrid solutions that can mix hard and soft coastal defenses, with the use of salt marsh vegetation and sediments to protect and adapt to the MSL rising will be identified and others proposed. Then the results of salt marsh (horizontal) and sediment (vertical) losses will be presented, which may validate the studies and projections, namely the retreat / disappearance of the salt marshes with the increasing of relative sea level (RSL). Finally, with the 3D hydrodynamic model Mohid Water, the bay’s hydrodynamics and sediments behavior will be studied and experimented. The sea level rise in 100 years and a solution to empower the salt marsh resilience to survive will be simulated. We can conclude from this research that the conclusions and projections of other scientists that have made studies on the sedimentation rates for long periods of Corroios’s salt marsh will be verified: “the Corroios salt marsh is in danger of disappearing with the increase of the MSL rising”. That corresponds too to the international scientists’ projections and observations of salt marsh loss in UK, USA, France, etc., if there’s not enough sediment accretion. In fact, the sharp retreat of the most exposed salt marsh fronts, and the inland retreat in Seixal Bay are already verified. Through the analysis of orthophotomaps, there was an effective loss of the Seixal bay salt marsh between 1998 and 2013 (15 years), of 23.7ha, equivalent to 18.7% of the area that existed in 1998 (126.7ha), corresponding to a mean velocity loss of 1.58 ha.year. The in situ sediment vertical measurements (with iron stakes), made between 2015 and 2019, although varying according to the specific conditions of the place where they were placed, revealed a mean sedimentation rate of 1,61 mm.year-1 and of 0,25 mm.year-1 in Corroios salt marsh loss front, a value that is much lower than the Portugal MSL rise rate of 4.1mm.year-1 (2005-2016). Although the hydrodynamic model predicts that in 100 years there will be an increase in the sedimentation rate, due to the increase in flow, and the annulment of the tidal asymmetry (currently verified), we don't know how much, and probably it will be less than the almost exponential curve of sea level rise predictions. In addition, the retreat of the Alfeite sand dune (retreat of about 4m in 20 years), and comparative analysis of photographs taken in situ, in different years, are alarming and reveal the rapid evolution of the consequences of the increasing MSL, such as increased rippling and erosion, especially in the lower fronts such as marshes, sandy beaches and in the coastal hard defenses. Using and combining natural living (or not) defenses like salt marshes and sediments with constructed coastal defenses, a coastal solution can be more resilient in time, cheaper solution for Adaptation, comparing to a unique defense. The extraordinary capacity of salt marsh adaptation can help us in the estuarine defense, if we also help him (...)