Estudo de correntes de retorno em uma praia oceânica aberta por meio de veículo aéreo não tripulado (VANT)

Abstract

A circulação costeira pode ser entendida como tendo dois tipos principais de correntes, as longitudinais e as de retorno. Ambas correntes são responsáveis pelo transporte sedimentar e consequentemente alterações da linha de costa e batimétrica da zona de surfe, Sendo influenciadas diretamente por variações na altura das ondas, marés e geomorfologia do local. As correntes de retorno são fluxos rápidos e estreitos fluindo para fora da zona de surfe quase em ângulos retos perpendiculares à costa. Naturalmente representam um grande risco aos banhistas arrastando-os para regiões mais profundas. Já as correntes longitudinais podem, ou não, estarem combinadas às correntes de retorno, na forma de alimentadores destas. De maneira geral, estudos de mapeamento e identificação dos padrões de circulação costeira tem se mostrado eficientes na caracterização das regiões de ocorrência de circulação tridimensional em praias. O presente trabalho tem como objetivo analisar as componentes transversais e longitudinais de velocidade da circulação costeira na praia do Campeche, localizada no município de Florianópolis, estado de Santa Catarina, bem como identificar padrões presentes na circulação costeira da região. O estudo foi realizado durante o mês de maio de 2019 com o objetivo de estudar os padrões encontrados e relacioná-los à hidrodinâmica e topografia local. Para a aquisição dos dados obtidos neste trabalho foi utilizado um veículo aéreo não tripulado, quadrirotor, para captura de vídeos da zona de surfe. Cada vídeo registrado tem em média 17 minutos de gravação estática sendo posteriormente processado para geração de imagens de longa exposição, com o intuito de evidenciar feições morfológicas e hidrodinâmicas . A partir das imagens de longa exposição, buscou-se a estimativa da velocidade das correntes através de uma ferramenta para MATLAB conhecida como Particle Image Velocimetry (PIV) o PIVLab. Além das imagens do VANT também foram utilizados flutuadores que acompanhavam o movimento da circulação costeira, . Os flutuadores consistem em uma placa circular como fundo estabilizador associado a um lastro para que o equipamento mantenha-se neutro na coluna d´água. No centro da placa circular há um cilindro com aletas de estabilização com o intuito de impulsionar o derivador. Sob o cilindro, há uma estrutura onde um GPS é acoplado registrando a posição de deslocamento do flutuador de segundo em segundo. Através dos resultados das imagens processadas foi possível identificar padrões de circulação e em quais regiões da praia eles aconteciam, também foi possível quantificar a velocidade do fluxo das correntes na circulação costeira, além das direções em que essas correntes seguiam ao longo da área de estudo. Com as informações obtidas pelo pós-processamento dos dados dos flutuadores, os padrões de correntes foram qualificados com mais ocorrência durante o experimento, dentre eles estão o do tipo meandrante este ocorrendo sozinho e também associado a todos os outros tipos identificados, como circulação em célula e fuga da zona de surfe. Através da análise das imagens no PIVLAB foram obtidos os vetores de velocidade média de toda a região estudada, sendo possível comparar com os dados dos flutuadores para compreender melhor a morfologia da praia. A praia do Campeche é classificada como intermediária onde ocorrem diversos processos com alguns padrões acontecendo de forma predominante em alguns momentos. Os fatores principais os quais influenciam nas correntes de retorno na região são a topografia e a variação do nível do mar. Estes são responsáveis pelas variações de intensidade das mesmas na zona de surfe. Essa oscilação do nível do mar é responsável por modificar a profundidade da região, provocando efeitos potencializadores na intensidade das correntes de retorno e longitudinais em um ambiente de maré semidiurna. Os resultados mostraram a média de velocidade das correntes presentes naquela região, que apontaram valores de 1 a 16 centímetros por segundo. Além da identificação de padrões de circulação como os meandrantes e circulantes.