Caracterização da complexidade morfológica da linha de costa sul-sudeste brasileira e sua relação com condicionantes locais

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia, Florianópolis, 2019.Por ser o limite entre o ambiente marinho e terrestre, a linha de costa reflete em sua forma a interação dos processos e agentes continentais e marinhos, se apresentando como uma interessante feição no processo de caracterização do ambiente costeiro. Neste sentido, o presente estudo avalia a complexidade morfológica da linha de costa sul-sudeste brasileira, através de descritores morfológicos quantitativos. Para isso, são utilizadas três diferentes técnicas, duas com base na teoria fractal e uma relacionada a variação angular. Todos os processos realizados para este estudo são desenvolvidos com base em dados públicos e softwares livres, tendo seus modelos metodológicos finais disponibilizados em repositórios públicos. Na caracterização por métodos fractais, a complexidade de quatro compartimentos da linha de costa sul-sudeste brasileira é medida em termos da dimensão fractal (D). A análise do ajuste da curva fractal (R2) e do tipo de dado de entrada utilizado, mostra o método divisor de passos como o mais recomendado neste caso, indicando que ao sul do Cabo de Santa Marta a complexidade é baixa e homogênea (D = 1,08), e compartimentos ao norte deste limite são mais complexos (D = 1,16 e D = 1,23). Conclui-se que, os resultados estão de acordo com o nível de complexidade descrito por classificações qualitativas tradicionais, evidenciando o potencial de D como indicador quantitativo da complexidade costeira. Em um segundo momento deste estudo, a técnica de medida angular AMT é aplicada na linha de costa sem nenhuma compartimentação prévia, buscado classificar segmentos de linha de costa em classes de complexidade. Nove diferentes comprimentos escalares (S) são considerados em um agrupamento hierárquico, o qual indica que a linha de costa de estudo pode ser classificada em quatro diferentes grupos de complexidade. Segmentos classificados pelo Grupo 01 apresentam baixa complexidade, sendo associados a linhas de costa retilínea, já o Grupo 02 está associado a segmentos de complexidade intermediária, segmentos do Grupo 03 são normalmente relacionados a linhas de costa com presença de costões rochosos e o Grupo 04 representa a classe mais complexa, em geral classificando segmentos com grandes baias e promontórios. A relação entre esta classificação morfológica é ainda comparada quanto a variabilidade dos condicionantes costeiros, utilizando como descritor, a diversidade litológica, concentração de falhas estruturais e declividade emersa e submersa. A Análise da Componente Principal (ACP) mostra que a diversidade litológica e a concentração de falhas controlam a morfologia da linha de costa na escala avaliada por este estudo, possivelmente refletindo a influência da maior proximidade da Serra do Mar em alguns trechos. No entanto, a curva suavizada de cada grupo de complexidade obtida pelo modelo aditivo generalizado (GAM) a partir dos perfis batimétricos e altimétricos individuais, mostra uma variação entre o padrão observado para cada grupo, indicando uma relação com a expressão morfológica da linha de costa. Por fim, conclui-se que o estudo contribui com avanços metodológicos quantitativos de classificação da linha de costa, auxiliando ainda na compreensão do controle dos condicionantes costeiros na morfologia desta feição.Abstract: The coastline is the limit between the terrestrial and the maritime environment reflecting in its shape the interaction of continental and marine processes, presenting it as an interesting feature for coastal characterization. In this sense, the current study analyses by quantitative descriptors the morphological complexity of the south-southest Brazilian coastline. Three different techniques are used to reach this objective, two of them are based in fractal theory and one in angular variation. All processes made by this study were developed in open-free softwares using public databases and the final methodological models are freely available in a public repository. In the characterization using fractal methods, the complexity of four coastline compartments of the study are measured by the fractal dimension (D). The adjustment of the fractal curve (R2) and the type of data used indicates that the step-divisor is the best method in this case, characterizing a low and homogeneous complexity (D = 1,08) from southeast part until Cape of Santa Marta with increasing complexity after this limit in the north direction (D = 1,16 e D = 1,23). It is concluded that the results are in accordance to the complexity level described by traditional qualitative classifications highlighting the potential of D as a quantitative indicator of coastal complexity. In a second moment of this study, the Angular Measurement Technique (AMT) is applied to the coastline without a previous compartmentalization, reaching to classify coastline segments in complexity classes. Nine different scale lengths (S) we considered in an hierarchic cluster indicating that the study area can be classified in four different complexity groups. Segments classified by Group 01 have low complexity being associated to straight coastline, Group 02 has an intermediate complexity while Group 03 and 04 have a higher complexity being segments of Group 04 normally associated to headlands and bays. Additionally, the relationship between this morphological classification is compared to the variability four coastal descriptors, the lithological diversity, the concentration of structural faults and the submerged and emerged slope. Principal Component Analysis (PCA) shows that the lithological diversity and the concentration of faults control the coastline morphology in the scale evaluated by this study, possibly reflecting the influence of the Serra do Mar proximity in some stretches. However, the smoothed curve of each complexity group obtained by the Generalized Additive Model (GAM) from the individual bathymetric and altimetric profiles shows a variation between the patterns observed for each group, indicating a relation with the morphological expression of the coastline. Finally, it is concluded that the study contributes with quantitative methodological advances in the classification of the coastline, helping also in the understanding of the control of coastal process in the morphology of this feature