Atendendo a solicitação do(a) autor(a), o texto completo desta tese/dissertação será disponibilizado somente a partir de 30/08/2023. At the author’s request, the full text of this thesis/dissertation will not be available until Aug 30, 2023. 2022 DAIANA TABOSA ROCHA MAPEAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE ÁREAS DE RISCO DO MUNICÍPIO DE CARAGUATATUBA - SP São José dos Campos 2022 DAIANA TABOSA ROCHA MAPEAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE ÁREAS DE RISCO DO MUNICÍPIO DE CARAGUATATUBA - SP Dissertação apresentada ao Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Campus de São José dos Campos; Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden), como parte dos requisitos para obtenção do título de MESTRA pelo Programa de Pós-Graduação em DESASTRES NATURAIS. Área: Desastres Naturais. Linha de pesquisa: Inundações. Orientadora: Profa. Luz Adriana Cuartas Instituto de Ciência e Tecnologia [internet]. Normalização de tese e dissertação [acesso em 2022]. Disponível em http://www.ict.unesp.br/biblioteca/normalizacao Apresentação gráfica e normalização de acordo com as normas estabelecidas pelo Serviço de Normalização de Documentos da Seção Técnica de Referência e Atendimento ao Usuário e Documentação (STRAUD). Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Prof. Achille Bassi e Seção Técnica de Informática, ICMC/USP com adaptações - STATI, STRAUD e DTI do ICT/UNESP. Renata Aparecida Couto Martins CRB-8/8376 Rocha, Daiana Tabosa Mapeamento e caracterização de áreas de risco do município de Caraguatatuba - SP / Daiana Tabosa Rocha. - São José dos Campos : [s.n.], 2022. 50 f. : il. Dissertação (Mestrado em Desastres Naturais) - Pós-graduação em Desastres Naturais - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Ciência e Tecnologia; Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden), São José dos Campos, 2022. Orientadora: Luz Adriana Cuartas. 1. Hidrogeologia. 2. Inundações. 3. Modelo HAND. 4. Áreas de risco. 5. Vulnerabilidade. I. Cuartas, Luz Adriana, orient. II. Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Ciência e Tecnologia, São José dos Campos. III. Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho' - Unesp. IV. Universidade Estadual Paulista (Unesp). V. Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden). VI. Título. BANCA EXAMINADORA Dra. Luz Adriana Cuartas (Orientadora) São Paulo State University (Unesp) National Center for Monitoring and Early Warning of Natural Disasters (Cemaden) Institute of Science and Technology Dra. Regina Célia dos Santos Alvalá São Paulo State University (Unesp) National Center for Monitoring and Early Warning of Natural Disasters (Cemaden) Institute of Science and Technology Dr. Eduardo Mario Mendiondo University of São Paulo (USP) São Carlos School of Engineering (EESC-USP) São José dos Campos, 30 de agosto de 2022. AGRADECIMENTOS A cada etapa concluída em nossas vidas, é importante realizar uma reflexão sobre as relações criadas ou mantidas no processo, uma vez que os acontecimentos mundiais nos últimos tempos nos provam que sozinhos não chegamos a lugar algum. Aproveito esse espaço para agradecer à UNESP/ICT São José dos Campos pela oportunidade. Apesar da impossibilidade de vivência local ocasionada pela Pandemia por Covid-19, essa experiência, esse programa, preencheu com gratidão meu desejo por retornar à Instituição, dada a convicção que um dia eu voltaria. Agradeço à minha orientadora, Profa. Adriana, pela paciência, tranquilidade e dedicação, e pela presença, mesmo que remota, que modelou a minha busca por conhecimentos com extrema importância para a minha vida acadêmica. Agradeço às amizades que fiz, que apesar do contexto pandêmico no qual nasceram, anseio que elas durem para sempre. Carolina Lopes e Danielle Blazys, tantas coisas, tanta nuance nos últimos tempos, não é? Meu mais profundo agradecimento por ter conhecido vocês. E, por fim, agradeço às figuras mais importantes em meu processo: meus amigos, Catarina Agudo e Lucas Martins; e meu esposo, Henrique Alves, a quem dedico este trabalho; sem vocês nada disso seria possível. RESUMO ROCHA, Daiana Tabosa. Mapeamento e caracterização de áreas de risco do município de Caraguatatuba - SP. 2022. Dissertação (Mestrado em Desastres Naturais) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Ciência e Tecnologia; Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden), São José dos Campos, 2022. O município de Caraguatatuba, localizado no Litoral Norte do Estado de São Paulo, Brasil, área de estudo da presente pesquisa, apresenta um modelo de crescimento desordenado, com ocupação em áreas de risco e falta de infraestrutura urbana, além de uma tendência histórica na ocorrência de desastres. Indícios da possibilidade de reincidência de eventos extremos torna necessária a busca por novas perspectivas sobre os riscos e vulnerabilidades da população exposta. Esta pesquisa consistiu em validar o potencial de uso do Modelo Normalizado de Terreno HAND (do inglês, Height Above the Nearest Drainage) para o mapeamento de áreas de risco hidrogeológico, a partir da disponibilidade de dados topográficos de diferentes resoluções espaciais como entrada, para (i) observar as variabilidades de representação do relevo nos mapas normalizados; (ii) elencar a resolução que oferece melhores condições de representação do relevo; e (iii) a factibilidade de produção desses mapeamentos somente partir da utilização dados de livre acesso, diante das dificuldades de acesso a dados topográficos de qualidade enfrentados pelas municipalidades em geral. Os resultados demonstraram a existente possibilidade de um dado geoespacial com resolução mais grosseira ser capaz de gerar informações similares às produzidas pelo dado de alta resolução, com certo grau de precisão; viabilizando o uso de dados e softwares disponíveis gratuitamente na elaboração de mapeamentos, contribuindo com gestores nas ações para construção de cidades resilientes. Palavras-chave: hidrogeologia; inundações; modelo HAND; áreas de risco; vulnerabilidade. ABSTRACT ROCHA, Daiana Tabosa. Mapping and characterization of risk areas in the municipality of Caraguatatuba - SP. 2022. Dissertation (Master's degree in Natural Disaster) - São Paulo State University (Unesp), Institute of Science and Technology, National Center for Monitoring and Early Warning of Natural Disasters (Cemaden), São José dos Campos, 2022. Caraguatatuba municipality, located in the northern coast of São Paulo State, study area of this research, presents a disordered urban growth, with occupation in risk areas and lacks urban infrastructure, in addition to a historical tendency to disaster events occurrence. Evidence of possible recurrence of extreme events motivate the search for new perspectives on the risks and vulnerabilities of the exposed population. This research consisted of validating the potential use of the HAND Normalized Terrain Model for hydrogeological risk areas mapping, based on the availability of different resolutions of topographic data to use as input, and from HAND products, to (i) evaluate the relief representation variability in normalized topology; (ii) highlight the resolution that offers better conditions to surface representation; and (iii) the feasibility of producing these mappings solely from free access data input, given the difficulties of access to quality topographic data faced by municipalities in general. The results satisfactorily demonstrated the existing possibility of a less robust resolution data being able to generate information similar to those reproduced by the high resolution data, at some precision level; therefore enabling the use of freely accessible data and software for mapping purposes, collaborating with governances and policymakers actions to build resilient cities. Keywords: hydrogeology; floods; HAND model; risk areas; vulnerability. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 9 2 ARTIGO ............................................................................................................................... 13 2.1 Artigo – Tabosa, D., Cuartas, L. A., Amore, D. Mapping and characterizing hydrogeological risk areas at different spatial scales using HAND normalized terrain model / Mapeamento e caracterização de áreas de risco hidrogeológico em diferentes escalas espaciais usando o modelo normalizado de terrenos HAND ............... 13 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................. 43 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 46 9 1 INTRODUÇÃO A percepção humana com relação aos acontecimentos ao seu redor produz a necessidade de intervenções e modificações no espaço, de tal forma a adaptar-se constantemente ao mundo real (NUNES, 2015). Essas configurações são temporais e em constante mudança, e acabam por contribuir fortemente para criação e ampliação de riscos que, por muitas vezes, transformam-se em desastres. Os desastres naturais decorrem de fenômenos extremos de diferentes origens (e.g. biológicos, climatológicos, geofísicos) e intensidades, e ocorrem sobre um sistema social, cujo impacto excede a capacidade dessa comunidade ou sociedade de enfrentar a situação com recursos próprios. Já o risco, a partir da conceituação definida pela UNDRR (2017), é caracterizado pelo potencial de perda de vidas e propriedades, além de pessoas feridas, e meios de subsistência, meio ambiente e economia afetados, onde o risco de desastres é determinado em função da exposição a condições de risco (SAITO et al., 2019). Para além de definições, é possível estender a análise de riscos e o que eles representaram ao longo do tempo, considerando formulações a partir de diferentes estudos de caso. Para Mattedi (1999) o “agravamento dos problemas ambientais parecem ser o resultado paradoxal da própria dinâmica do desenvolvimento”, sendo tal asserção válida quando se cria uma conexão com os fenômenos de desastres, o que permite considerar os problemas ambientais como processos generalizados pontuados em todas as esferas sociais, que culminam para a geração de algum tipo de risco ao acontecimento de eventos desastrosos. Ao identificar a existência de um cenário que risco, desenvolver metodologias para gestão e gerenciamento desses riscos que ameaçam uma população é de suma importância, uma vez que o gerenciamento de riscos de desastres opera principalmente na redução dos impactos causados por eventos extremos, a partir da modificação do padrão em que se estabelecem os propulsores do risco (i.e., perigo, exposição e vulnerabilidade) (KREIBICH et al., 2022). Além disso, entende-se que a gestão dos riscos compreende o conjunto de medidas de organização e operação institucional para o tratamento das situações de risco existentes (FUNEP, 2006), mas sua eficiência é diferenciadamente maior quando estas ações fazem parte da gestão urbana, e compreendem, além do gerenciamento dos riscos, políticas públicas de desenvolvimento urbano, tais como provisão habitacional, proteção e recuperação ambiental, e inclusão social, sempre contando com mecanismos de regulação e aplicação dessas políticas. 10 Associados à gestão, o emprego e busca de tecnologias para subsidiar mapeamentos de diversos tipos de variáveis acerca dos perigos e vulnerabilidades dos quais uma população está exposta, se apresenta como base para subsidiar a criação e implantação de medidas estruturais (i.e. ações do Poder Público nas esferas federal, estadual e municipal) e não estruturais (i.e. ações educacionais e de conscientização, políticas públicas no âmbito municipal e planejamento territorial), ações estas essenciais para a construção da resiliência (SAITO, 2008). A importância do investimento nesses processos é reforçada no Marco de Ação de Sendai (UNDRR, 2015), que oferece diretrizes para o gerenciamento do risco de desastres e trata dos mapeamentos em suas prioridades de ação, como parte essencial na compreensão e fortalecimento da governança para o gerenciamento do risco, assim como sua mitigação. Neste contexto, o mapeamento de áreas de riscos hidrogeológicos cumpre um papel indispensável na análise de riscos, por subsidiar o monitoramento da ocorrência de eventos extremos, permitindo a emissão acurada de alertas, ferramenta essencial para mitigação dos seus impactos em situações de emergência. Em geral os mapeamentos são conduzidos por uma abordagem técnica para identificar os graus de risco que determinadas áreas possuem, e classificá-los, a partir de indicadores de risco estabelecidos para um evento específico, ou ainda estabelecidos a partir de características geomorfológicas e/ou recorrência de eventos extremos sob uma área, expandindo as possibilidades de monitoramento de uma região (SHADECK et al., 2013; MARCELINO et al., 2006). Especificamente, a produção de mapeamentos de áreas de risco (e.g. mapas de setorização de riscos, mapas de suscetibilidade e cartas geotécnicas) compõe um dos eixos projetados pelo Plano Nacional de Gestão de Riscos e Resposta a Desastres, com diretrizes estabelecidas pela Lei Federal 12.608/2012, que visam balizar a atuação do governo brasileiro (em todas as esferas de poder) na prevenção contra desastres (BRASIL, 2012). O resultado da pesquisa desenvolvida neste trabalho, artigo científico, é apresentado no Capítulo 2, e teve como área de estudo o município de Caraguatatuba, localizado no Litoral Norte do Estado de São Paulo, Brasil. A área foi escolhida por possuir um modelo de crescimento desordenado, com ocupação em áreas de risco, e falta de infraestrutura urbana, que combinados com a fragilidade e tendência histórica da região para a ocorrência de desastres, dá indícios de possível reincidência de eventos extremos, tornando a busca por novas perspectivas sobre os riscos e vulnerabilidades da população local necessária 11 (CAMPOS, 2000; CASTRO et al., 2011). Na Tabela 1 são apresentadas algumas medidas compensatórias empregadas ao longo do tempo pelos governos federal, estadual e municipal, em escala regional, diante dos impactos sofridos pela população local de Caraguatatuba, em decorrência de eventos de precipitação intensa, que desencadearam enchentes e deslizamentos de terra. Tabela 1 – Resumo de ações governamentais aplicadas à gestão de riscos com incidência sobre o município de Caraguatatuba Fonte: elaborado pela autora. Ademais, a área de estudo está inserida em uma região configurada por uma planície costeira com um território tomado por cursos hídricos onde, por consequência, predomina um 12 solo muito encharcado, gerando naturalmente uma vulnerabilidade a eventos hidrometeorológicos extremos, que configuram riscos a partir da combinação da falta de planejamento territorial e o grande adensamento populacional. Além disso, regiões costeiras revelam maior sensibilidade aos impactos sociais e econômicos, em face das constantes mudanças ambientais globais, em especial àquelas sob o efeito das mudanças climáticas (SEIXAS et al., 2011, CAMPOS, 2000). Mata-Lima et al. (2013) afirma que “nas duas últimas décadas, muitos estudos têm apresentado consistentes demonstrações e previsões do aumento da frequência de ocorrência e da intensidade dos desastres naturais [...] sobretudo os relacionados com os fatores climáticos”, impulsionando a promoção, em caráter essencial, da busca por medidas que possam monitorar, projetar e alertar sobre a ocorrência de eventos extremos. 43 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Segundo Mascaró e Yoshinaga (2005) “um dos maiores desafios do crescimento equilibrado e duradouro das populações é provê-las de serviços urbanos em quantidade e qualidade suficientes”, onde o crescimento desordenado, combinado às ações antrópicas na alteração do espaço (sobretudo em busca do desenvolvimento), acabam por contribuir com a ampliação da vulnerabilidade de um sistema social, que muitas vezes é incapaz de se adaptar à constante mudança, culminando para o acontecimento de desastres. É importante ressaltar que todas as considerações feitas em nosso trabalho reiteram sobre o fato de desastres não serem naturais (MARCHEZINI et al., 2017; MATTEDI e BUTZKE, 2001; MASKREY, 1993), mas sim construídos e, portanto, reforçam a interdependência entre produção de dados e informações de qualidade acerca desses riscos que os compõem, assim como o planejamento urbano nas municipalidades (CORDOVEZ, 2002), quando tratamos de subsidiar o desenvolvimento de mecanismos de resposta (NUNES, 2015; O’KEEFE et al., 1976). O objetivo do artigo apresentado no Capítulo 2 consistiu em validar o potencial de uso da metodologia HAND para mapeamento de áreas em risco hidrogeológico, a partir da disponibilidade de dados topográficos de diferentes resoluções como entrada, para (1) observar as variabilidades de representação do relevo nos mapas normalizados; (2) elencar a resolução que oferece melhores condições de representação do relevo; e (3) a factibilidade de produção desses mapeamentos somente partir da utilização dados de livre acesso (em geral, com resoluções menores), para casos onde municípios não podem adquirir dados topográficos de alta resolução. A metodologia consistiu na utilização do modelo normalizado de terrenos HAND (do inglês, Height Above the Nearest Drainage) para a geração de mapas de áreas de risco hidrogeológicos; os produtos gerados foram correlacionados com informações geográficas, de infraestrutura e sociais, subsidiando análises descritiva e temporal de dados. Foram utilizados como entrada dados open source e dados cedidos pela Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento da Prefeitura Municipal de Caraguatatuba, sendo: Modelo Digital de Superfície (MDS) proveniente de imagens aerofotogramétricas obtidas por VANT (através de empresa contratada pelo município de Caraguatatuba) com resolução espacial de 1,12 metros; Modelo Digital de Elevação (MDE) com resolução espacial 5 metros, proveniente do Serviço 44 Geológico do Brasil (CPRM); MDE com resolução espacial 30 metros, proveniente de imagens da missão SRTM (Shuttle Radar Topography Mission); e MDE com resolução espacial de 12,5 metros, proveniente de imagens obtidas através do sensor ALOS-PALSAR-2 (Advanced Land Observing - Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar). Na metodologia de aplicação do modelo ressaltamos que o principal dado de entrada é a topografia, porém o bom delineamento da drenagem neste dado é também muito importante para geração dos mapas HAND. A maleabilidade do programa permitiu realizar ajustes para incorporar uma drenagem digital (com grau de confiança médio-alto) como ponto de partida para nosso estudo, dispensando a drenagem que o próprio programa gera de maneira automática. Apesar dessa funcionalidade do programa em permitir agregar atributo vetorial de drenagem, encorajamos o desenvolvimento de estudos futuros a partir deste trabalho, reforçando a importância da geração/atualização de dados topográficos, para subsidiar que processamentos futuros com uso do programa HAND sejam realizados inteiramente a partir de um único dado topográfico acurado. Dentre as quatro resoluções utilizadas, o dado de alta resolução (com pixel de 1,12 metros) foi considerado como dado de referência no estudo, pois garantiu a melhor representação do relevo no mapa normalizado dentre os dados selecionados, onde subsidiou melhor segmentação de HAND-classes, que por consequência permite melhor analisar áreas de potencial risco hidrogeológico no município de Caraguatatuba. A partir dessa constatação, os cálculos de correlação desse dado com os demais foram realizados, onde foi possível identificar que o MDE com resolução de 30 metros apresenta melhor correlação sendo, então, capaz de reproduzir processamentos de forma similar àqueles gerados a partir do MDE com resolução de 1,12 metros. Ressalta-se que as discussões abordadas por esta pesquisa não visam dirimir a busca de gestores municipais (ou gestores em outras esferas de poder) em munir seus bancos de dados com dados refinados e precisos1, apenas considerou-se pertinente discutir sobre a possibilidade de produzir análises a partir de banco de dados próprios, dando espaço à realocação de recursos e investimentos destinados à obtenção de dados para a aplicação física de medidas de mitigação de riscos, em casos onde municipalidades não dispõem de recursos financeiros para tal fim. 1 Em 2021, a Prefeitura de Caraguatatuba divulgou sobre a contratação de empresa privada para a criação de um mapa digital urbano abrangendo todo o município, em continuidade a cobertura aerofotogramétrica parcial (utilizado em nosso estudo) previamente realizado no município. Informações sobre o processo podem ser consultadas em https://www.caraguatatuba.sp.gov.br/licitacoes/licitacao/2174. 45 Portanto, nosso trabalho conclui de forma satisfatória com demonstração da existente possibilidade de produção de mapeamento de áreas de risco hidrogeológicos utilizando um dado topográfico de entrada de livre acesso, onde sobretudo mostra que um dado geoespacial com resolução mais grosseira é capaz de gerar informações similares às produzidas por um dado de alta resolução, com certo grau de precisão; o que viabiliza o uso de dados já existentes para que municipalidades com recursos financeiros escassos utilizem dados e softwares disponíveis gratuitamente na elaboração de seus mapeamentos, assim colaborando com gestores em processos de tomada de decisão para construção de cidades resilientes. 46 REFERÊNCIAS BRASIL. Lei Federal nº 12.608, de 10 de abril de 2012. Institui a Política Nacional de Proteção e Defesa Civil – PNPDEC e dá outras providências. 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