Os controles geomorfológicos na resposta costeira a elevação do nível do mar nas praias arenosas da ilha da Trindade, Brasil

Abstract

A elevação do nível do mar (ENM) representa uma das consequências mais ameaçadoras das mudanças climáticas. Apesar de considerável atenção ser dada aos seus impactos nas zonas costeiras, esses estudos ainda são escassos quando se trata de ecossistemas insulares. Além disso, muitas incertezas ainda existem em relação às taxas de subida do nível do mar e como as ilhas responderão a elas. Nesse contexto, visando garantir um melhor gerenciamento desses ambientes, este trabalho apresenta uma avaliação quantitativa de como os controles geomorfológicos (por exemplo, geometria de perfil, composição e balanço de sedimentos) podem influenciar o comportamento costeiro em cenários de ENM, à partir de simulações em um modelo estocástico morfológicocomportamental: O Random Shoreface Translation Model (RanSTM). Esse modelo foi aplicado a Ilha da Trindade, um lugar que se destaca no cenário brasileiro por sua localização estratégica, relevância geopolítica e elevada biogeodiversidade. No geral, as simulações indicaram que a maioria das praias analisadas sofrerá recuo de linha de costa sob as ENM projetadas para 2040 e 2100. No entanto, a pequena magnitude das taxas de recuo pode indicar que em função do alto grau de declividade dos perfis praiais da ilha, Trindade estaria menos vulnerável a futuras ENM em relação a outros locais, mesmo em um cenário de taxas mais elevadas (como o projetado para 2100). Os resultados também mostram que a inclinação da antepraia e sua composição exerceram grande influência nas respostas costeiras: perfis mais suaves mostraram um deslocamento maior da costa; e quando a antepraia inferior era composta principalmente de areia e não de rocha, as taxas de recuo diminuíram mais de 90% na maioria dos cenários. Além disso, à partir da execução de dois estudos de caso foi possível destacar: (1) a importância da presença de estruturas duras na zona de surf atuando como barreiras naturais (por exemplo, recifes calcários e afloramentos de rochas vulcânicas), uma vez que reduziram significativamente o recuo costeiro nas praias que as apresentavam; e (2) que as respostas costeiras variaram amplamente para diferentes estimativas do balanço de sedimentos. Em ix conclusão, os resultados expõem a complexidade envolvida na investigação de controles geomorfológicos ao modelar a resposta costeira à ENM em ambientes insulares, além de enfatizarem como uma definição precisa desses parâmetros é crucial para fornecer previsões robustas de linha de costa.

Sea-level rise (SLR) represents one of the most threatening consequences of climate change. Despite considerable attention has been paid to its impacts on coastal zones, studies concerning insular ecosystems remain scarce. Besides, large uncertainties still exist in relation to SLR rates and how islands will respond to it. In this context, to allow a better future management of these environments, we present a quantitative evaluation of how geomorphological controls (e.g., profile geometry, composition, and sediment budget) can influence coastal behavior under SLR scenarios, based on simulations in a stochastic coastal-behavioral model: The Random Shoreface Translation Model (RanSTM). This model was applied to the analysis of Trindade Island, a place that stands out in the Brazilian scenario for its strategic location, geopolitical relevance, and bio-geodiversity. Overall, the simulations indicated that most of the analyzed beaches will experience shoreline retreat under the projected SLR for both 2040 and 2100. However, the low magnitude of the Trindade recession rates may indicate that this volcanic island is less vulnerable than other locations to future SLR, even under a high-rate scenario (like that projected for 2100). The results also indicate that the shoreface slope and its composition exert a great influence on the coastal responses: smoother profiles showed a larger shoreline displacement; additionally, when the lower shoreface was mainly composed of sand rather than rock, the retreat rates declined by more than 90% under most scenarios. Moreover, the results from the two case studies highlighted: (1) the importance of hard structures x in the surf zone (e.g., calcareous reefs and volcanic rock outcrops) acting as natural barriers, once they significantly reduced the coastal retreat in those beaches presenting them; and (2) that the shoreline responses vary widely for different sediment budgets estimates. In conclusion, the results expose the complexity involved in the investigation of geomorphological controls when modeling coastal response to SLR. Furthermore, they underline how an accurate delineation of such parameters is critical for providing truthful shoreline forecasts.