Mapeamento de suscetibilidade de subsidência do solo com base em dados InSAR usando frequency ratio e lógica fuzzy- Maceió (AL)

Abstract

A subsidência do solo constitui um perigo geológico de caráter progressivo, capaz de produzir danos cumulativos à infraestrutura urbana, às edificações e à funcionalidade do território, com repercussões socioeconômicas relevantes. Esta tese tem como área de estudo o município de Maceió, capital do estado de Alagoas, localizado no litoral nordestino brasileiro, onde a subsidência associada à mineração de sal-gema consolidou-se como uma crise urbana complexa, marcada por forte heterogeneidade espacial, prejuízos e deformações que afetaram mais de 60.000 pessoas e remodelaram a paisagem da cidade, com evacuações e a formação de áreas esvaziadas. Entretanto, como a subsidência é um fenômeno multicausal e relativamente recorrente em ambientes urbanos, parte-se da hipótese de que a subsidência no município não se restringe ao núcleo diretamente afetado pela mineração, podendo ocorrer também em outros setores da cidade, em função de combinações entre condicionantes geológico-estruturais e geomorfológicos, dinâmica hidrogeológica, propriedades de depósitos inconsolidados e intervenções antrópicas (p.ex., aterros, carregamentos e alterações de drenagem). Assim, embora a crise recente em Maceió seja frequentemente atribuída à extração de sal-gema, a ocorrência de subsidência para além da área de mineração no território municipal pode refletir a atuação de diferentes mecanismos, com expressões espaciais e temporalidades distintas. Nesse contexto, esta tese desenvolve e aplica um arcabouço metodológico replicável para mapeamento de suscetibilidade à subsidência, tendo o município de Maceió como área de demonstração. O objetivo é mapear a suscetibilidade à subsidência do solo em toda a área do município, integrando produtos InSAR e modelagem espacial. Para isso, foi elaborado um inventário de deformação a partir de séries temporais SBAS-InSAR (Sentinel-1, 2016–2024) e estimados modelos de suscetibilidade por Frequência Relativa e Lógica Fuzzy, relacionando a ocorrência de subsidência com variáveis condicionantes de natureza geológica, geomorfológica, estrutural, hidroambiental e de uso e ocupação do solo. Os resultados indicam um padrão de suscetibilidade espacialmente heterogêneo, com setores de maior favorabilidade distribuídos além do núcleo minerário historicamente reconhecido, evidenciando a relevância de controles morfoestruturais e de condições do meio físico na concentração e na propagação das deformações. A comparação entre os modelos revela complementaridades: a Frequência Relativa fornece uma interpretação objetiva do papel relativo dos condicionantes, enquanto a Lógica Fuzzy representa de forma contínua as transições de favorabilidade, reduzindo a dependência de limiares rígidos e favorecendo a leitura em zonas de borda e áreas de transição. Os mapas finais constituem um produto técnico-científico de suporte ao planejamento urbano, à priorização de monitoramento e à gestão territorial do risco, além de oferecerem um protocolo operacional transferível para outras cidades brasileiras e internacionais sujeitas a processos de subsidência multicausal.

Land subsidence constitutes a progressive geological hazard capable of producing cumulative damage to urban infrastructure, buildings, and the functional organisation of the territory, with significant socioeconomic repercussions. This thesis focuses on the municipality of Maceió, the capital of the state of Alagoas, located on the northeastern coast of Brazil, where subsidence associated with rock-salt mining has become a complex urban crisis, marked by strong spatial heterogeneity, losses, and ground deformation that have affected more than 60,000 people and reshaped the city’s landscape through evacuations and the formation of emptied urban areas. However, since subsidence is a multicausal phenomenon and relatively recurrent in urban environments, this thesis is based on the hypothesis that subsidence in the municipality is not restricted to the core area directly affected by mining, but may also occur in other sectors of the city as a result of combinations of geological–structural and geomorphological conditioning factors, hydrogeological dynamics, the properties of unconsolidated deposits, and anthropogenic interventions, such as landfills, surface loading, and drainage alterations. Thus, although the recent crisis in Maceió is frequently attributed to rock-salt extraction, the occurrence of subsidence beyond the mining area within the municipal territory may reflect the action of different mechanisms, with distinct spatial expressions and temporal behaviours. In this context, this thesis develops and applies a replicable methodological framework for subsidence susceptibility mapping, using the municipality of Maceió as a demonstration area. The objective is to map land subsidence susceptibility across the entire municipal area by integrating InSAR products and spatial modelling. To this end, a deformation inventory was produced from SBAS-InSAR time series derived from Sentinel-1 data for the period 2016–2024, and susceptibility models were estimated using Frequency Ratio and Fuzzy Logic approaches. These models relate the occurrence of subsidence to geological, geomorphological, structural, hydro-environmental, and land-use and land-cover conditioning variables. The results indicate a spatially heterogeneous susceptibility pattern, with sectors of higher favourability distributed beyond the historically recognised mining core, highlighting the relevance of morphostructural controls and physical-environmental conditions in the concentration and propagation of ground deformation. The comparison between the models reveals complementary strengths: the Frequency Ratio approach provides an objective interpretation of the relative role of the conditioning factors, whereas Fuzzy Logic continuously represents transitions in favourability, reducing dependence on rigid thresholds and improving the interpretation of edge zones and transitional areas. The final maps constitute a technical-scientific product to support urban planning, monitoring prioritisation, and territorial risk management. They also provide an operational protocol that can be transferred to other Brazilian and international cities affected by multicausal subsidence processes.