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Uma introdução à geografia física 7ª Edição Robert W. Christopherson A diversidade é uma característica marcante da Terra viva. A diversidade de organismos na biosfera é uma resposta à interação da atmosfera, hidrosfera, litosfera, todas alimentadas pela energia solar. Este é o escopo da geografi a física, refl etido na estrutura em partes de Geossistemas. Parte I - O nosso planeta e as nossas vidas são alimentados por energia radiante do Sol. A atmosfera da Terra age como um fi ltro efi ciente. Os desiguais aportes diários de energia controlam balanços de energia atmos- férica e da superfície, dando origem aos padrões globais de temperatura e de circulação de vento e correntes oceânicas. Iceberg e gaivotas kittiwake perto da ilha Isispynten, Oceano Ártico Parte II - A Terra é o “planeta água”. Nós vemos a dinâmica da atmosfera – a poderosa interação de umidade e energia, de estabilidade e instabilidade, e a variedade de formas de nuvens –, como os padrões atmosféricos diários, o ciclo hidrológico, os recursos hídricos e o clima. Imagens de um Oceano Ártico sem gelo nos lembra da importância da ciência da mudança climática em geografi a física. Céu claro e refl exo da montanha na baía Hornsund sem gelo marinho, no sudoeste de Spitsbergen, Svalbard Parte III - A Terra é um planeta dinâmico modifi cado por agentes físicos ativos. Dois sistemas organizam es- ses agentes: o sistema endógeno engloba os processos internos e fl uxos de calor e material para a crosta, que responde pelo movimento, pela deformação e ruptura, algumas vezes, em episódios dramáticos. O sistema exógeno (processos externos) envolve o ar, a água e o gelo que esculpem, modelam e reduzem a paisagem. Arenito intemperizado no Parque Estadual Valley of Fire, sul de Nevada, EUA Parte IV - A Terra é o lar da única biosfera conhecida, um complexo de sistemas interativos abióticos (não vivos) e bióticos (vivos) que sustentam uma enorme diversidade de vida. Hoje enfrentamos questões cruciais na preservação dessa diversidade. A resiliência da biosfera, tal como a conhecemos, é testada em um expe- rimento em tempo real. Um antigo ecossistema fl orestal de musgos, samambaias, urzes e gramíneas exube- rantes cobrem o chão da fl oresta e o afl oramento de rocha na Escócia central. Foto da Terra, cortesia da NASA. Todas as outras fotos © Bobbé Christopherson. Uma introdução à geografia física 7ª Edição Robert W. Christopherson www.grupoa.com.br GEOGRAFIA U m a introdução à geografia física C hristopherson Planeta Terra, fotografado de aproximadamente 37.000 km, em dezembro de 1972. 100370 Geosssistema.indd 1100370 Geosssistema.indd 1 14/10/2011 11:17:1114/10/2011 11:17:11 Ao longo da baía de Hudson, Manitoba, Canadá, em novembro, estes dois machos lutam amigavelmente como uma forma de exer- cício, com abundantes ataques simulados. Espetacularmente, os dois ursos estão apoiados em suas patas traseiras e dão socos em seu parceiro de luta; em seguida, entram em corpo a corpo e voltam ao chão, cada um tendo sua vez como agressor. Há clipes feitos pelo autor no CD que acompanha este livro que mostra ursos polares. A mudança climática está reduzindo a extensão do gelo marinho, o que diminui a disponibilidade de alimentos para os ursos. As previsões apontam para um Oceano Ártico livre de gelo em menos de uma década; devastador para os ursos polares, uma vez que eles dependem do gelo. [Foto de Bobbé Christopherson.] C556g Christopherson, Robert W. Geossistemas [recurso eletrônico] : uma introdução à geografia física / Robert W. Christopherson ; tradução: Francisco Eliseu Aquino ... [et al.] ; revisão técnica: Francisco Eliseu Aquino, Jefferson Cardia Simões, Ulisses Franz Bremer. – 7. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman, 2012. Editado também como livro impresso em 2012. ISBN 978-85-407-0106-9 1. Geografia. 2. Geografia física. I. Título. CDU 911.2 Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052 454 Parte III A Interface Terra-Atmosfera que o Mississippi. Atualmente, esse distributário de rota alternativa carrega cerca de 30% da vazão total do Mis- sissippi. Se o Mississippi pudesse contornar New Orleans completamente, isso seria uma bênção, pois eliminaria a ameaça de enchentes. No entanto, essa mudança seria um desastre financeiro, já que um importante porto dos Esta- dos Unidos seria obstruído com sedimentos e a água mari- nha penetraria em recursos de água doce. No momento, barreiras artificiais impedem que o Atcha- falaya atinja o Mississippi no ponto mostrado; sem as com- portas, os dois rios realmente se conectam. O Projeto de Controle do Velho Rio (1963) tem três estruturas e um blo- queio a aproximadamente 320 km da foz do Mississippi para manter esses rios em seus canais (Figura 14.28e; a foto de abertura do capítulo traz uma versão maior). Muitas enchen- tes atingiram o Mississippi inferior no passado, como a de 2003 (Figura 14.28g), ou as marés meteorológicas e inunda- ções causadas pelos furacões Cindy, Katrina e Rita em 2005. Outra grande enchente é apenas questão de tempo e pode fa- zer com que o canal fluvial mude de volta para o Atchafalaya. Um estudo de caso na Notícias 14.4 sobre Bayou Lafourche, antigo e importante distributário do Mississippi até 1904, ilustra muitas dessas questões. Rios sem deltas O Rio Amazonas, curso d’água com maior vazão da Terra, ultrapassa os 175.000 m3/s em vazão e carrega sedimentos para partes distantes do Atlântico pro- fundo. Ainda assim, o Amazonas não possui um delta ver- dadeiro. Sua foz, com 160 km de largura, formou um depó- sito subaquático em uma plataforma continental inclinada. Como resultado, a foz do Amazonas é trançada em um am- plo labirinto de ilhas e canais (veja a Figura 14.1). Outros rios também não têm formações deltaicas se não produzirem sedimentos significativos ou se sua vazão for so- bre fortes correntes erosivas. O Rio Colúmbia do noroeste dos Estados Unidos não tem um delta porque as correntes longe da costa removem os sedimentos antes que eles possam se acumular em um delta. Enchentes e gerenciamento fluvial Stream Processes, FloodplainsANIMAÇÃO Ao longo da história, as civilizações colonizaram planícies de inundação e deltas, principalmente desde a revolução cultu- ral de 10.000 anos atrás, quando foi descoberta a fertilidade dos solos da planície de inundação. Os primeiros povoados eram construídos longe da área de enchentes, ou sobre ter- raços fluviais, porque a planície de inundação era dedicada exclusivamente à agricultura. Porém, conforme o comércio cresceu, a competição por locais próximos aos rios aumentou, pois essas localizações eram importantes para o transporte. Foram construídos portos e docas, assim como pontes sobre rios. Como a água é uma matéria-prima industrial básica usa- da para resfriar e para diluir e remover resíduos, locais indus- triais à margem de rios e mares tornaram-se desejáveis. Essas atividades humanas de competição sobre terras vulneráveis sujeitas a enchentes colocam vidas e propriedades em risco durante as inundações. O abuso e o uso equivocado das planícies de inundação fluvial causaram uma catástrofe na Carolina do Norte em 1999. Entre setembro e outubro, os furacões Dennis, Floyd e Irene levaram vários metros de precipitação ao estado, sendo que cada tempestade caiu sobre o solo já saturado. Cerca de 50.000 pessoas ficaram desabrigadas e pelo me- nos 50 morreram, enquanto mais de 4000 residências foram perdidas e a mesma quantidade sofreu sérios danos (Figura 14.29a). A estimativa em dólares para o desastre ultrapassou US$ 10 bilhões. Os porcos em granjas excedem em número os humanos na Carolina do Norte. Mais de 10 milhões de porcos, sendo que cada um produz 2 toneladas de resíduos por ano, esta- vam localizados em cerca de 3000 fábricas agrícolas. Essas operações geralmente sem regulamentação coletam quase 20 Notícias 14.3 O delta do Nilo está desaparecendo As pessoas ao longo do RioNilo depen- dem de seu fluxo regular e enchentes anuais há milênios. Heródoto obser- vou, no século 5 a.C., como as pessoas cultivavam os campos nas regiões de planície de inundação e do delta. De- pois de fazerem a colheita, recuavam da área de volta para suas residências. Elas esperavam as enchentes anuais que traziam silte e nutrientes frescos para a plantação do ano seguinte. Esse ciclo de fertilidade continuou até a conclu- são da Represa Alta de Assuã, em 1964. Essa estrutura causou uma redução no fornecimento de sedimentos ao delta, e parcialmente, como consequência, a linha costeira continua a recuar ativa- mente. Heródoto afirmou em A His- tória, Livro II: “Na parte chamada de Delta, parece-me que, se o Nilo cessar de inundar... para todo o sempre, os egípcios sofrerão”. J. Stanley, oceanógrafo do Instituto Smithsonian, propôs uma explicação in- trigante para a recessão do delta do Nilo, indo além dos impactos da Represa Alta de Assuã. Ao longo dos séculos, mais de 9000 km de canais foram construídos no delta para aumentar o sistema distributá- rio natural. À medida que a vazão do rio entra na rede de canais, a velocidade do fluxo é reduzida, a competência e a capa- cidade fluviais diminuem e a carga de se- dimentos é depositada bem antes de onde o delta toca o Mar Mediterrâneo. Os flu- xos fluviais não chegam mais ao mar de forma eficiente. O delta do Nilo está retrocedendo da costa a uma taxa alarmante de 50 a 100 m por ano. A água marinha está penetrando cada vez mais no conti- nente, tanto pela água superficial como pela água subterrânea. A ação e a rea- ção humanas a essa situação progressi- va determinarão, com certeza, o futuro do delta. Se Heródoto pudesse ver o delta que ele descreveu do jeito que se encontra hoje! Christopherson_Book.indb 454Christopherson_Book.indb 454 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 Capítulo 14 Sistemas e Geoformas Fluviais 455 Notícias 14.4 O que uma vez foi Bayou Lafourche – análise de uma foto Bayou Lafourche foi o principal distri- butário do Rio Mississippi entre a Guer- ra Civil e 1904, quando uma represa foi construída, interrompendo o fluxo e criando perdas hídricas no bayou e es- tagnação dos antigos marismas. O bayou foi fechado para navegação em 1930. Em 1955, tentativas foram feitas para rever- ter as perdas nesse bayou por meio da restauração de algum fluxo de água com bombas. Enquanto isso, as perdas totais no delta continuavam. Bayou é um termo genérico para di- versos traços hídricos no sistema do Rio Mississippi inferior, inclusive riachos e hidrovias secundárias. Esses cursos d’água por vezes estagnados e espira- lados passam por marismas e pântanos costeiros, permitindo que as águas da maré acessem terras baixas deltaicas. O impacto humano na extensão de 175 km do delta de Bayou Lafourche tem sido grave e espelhado por impac- tos semelhantes no sul da Louisiana. De fato, a maior parte da área costeira da Louisiana, que representa cerca de 40% dos marismas costeiros nos Estados Uni- dos, está profundamente alterada e per- turbada pela construção de represas e di- ques, por alterações de fluxo, exploração de petróleo e gás, poços, bombeamento, oleodutos e dragagem para necessidades industriais, de navegação e exploração e transporte de madeira. Cerca de 65 km2 dessa terra baixa na costa da Louisiana são submersos pelo Golfo do México por ano. Esses marismas são ecologica- mente importantes e ajudam a proteger a costa contra marés de tempestade e tempestades tropicais. A Figura 14.4.1 ilustra parte do Bayou Lafourche em 2003. As cidades 90� 89� 29� 30� 91�92�93�94� New OrleansMorgan City Lago Pontchartrain Alexandria Louisiana Projeto de Controle do Velho RioR io M is si ss ip pi R io A tchafalaya Golfo do México 40 80 QUILÔMETROS0 (a) (b)(b)(b) Lago Catfish Baía L'Ours Rodovia 1 Rodovia 1 LA 3235 LA 3235 Comporta Larose Bayou Lafourche Bayou Lafourche Dique de proteção contra furacões Dique de proteção contra furacões Aeroporto South Lafourche Galliano Golden Meadow Comporta Leon Theriot 1,5 3 Km0 Bayou Lafourche Figura 14.4.1 Um complexo de diques de proteção contra furacões no delta do Mississippi. (a) Desenvolvimento de assentamentos, fazendas e indústrias em um sis- tema de diques de proteção contra furacões de 65 km. Bayou Lafourche é a hidrovia adjacente à rodovia, com bloqueios nas extremidades norte e sul do sistema de diques para vedar o interior em épocas de marés de tem- pestade. (b) Um mapa dessa região geral. [Foto de Bobbé Christopherson.] (continua) Christopherson_Book.indb 455Christopherson_Book.indb 455 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 456 Parte III A Interface Terra-Atmosfera milhões de toneladas de esterco em aproximadamente 500 lagoas abertas, muitas estabelecidas em planícies de inunda- ção fluvial. O aguaceiro do furacão forçou essas lagunas na direção de terras úmidas, cursos d’água e, por fim, Pamlico Sound e o oceano – uma “zona morta” em expansão de uma catástrofe ambiental (Figura 14.29b). Tem havido pouco pro- gresso para resolver essas questões a respeito de água/planí- cie de inundação desde esses eventos em 1999. Enchentes catastróficas continuam a ser uma ameaça, prin- cipalmente em países pobres. O exemplo mais persistente é o de Bangladesh: um dos países mais densamente povoados da Terra, mais de 3/4 de sua área terrestre é uma planície de inundação e sua vasta planície aluvial se estende por uma área de 130.000 km2, quase igual ao Estado do Amapá. A gravidade das enchentes em Bangladesh é consequên- cia de atividades econômicas humanas, combinadas com in- tensos episódios de precipitação. O desmatamento excessivo nas partes a montante das vertentes do Rio Ganges-Brahma- putra aumentou o escoamento. Com o tempo, o aumento da carga de sedimentos carregados pelo rio foi depositado na Baía de Bengala, criando novas ilhas (veja a Figura 14.26). Essas ilhas, um pouco acima do nível do mar, tornaram-se locais de novos povoados agrícolas. Como resultado, cerca de 150.000 pessoas morreram nas enchentes e na maré de tempestade de 1988 e 1991. (Para mais informações sobre enchentes no mundo todo, acesse http://www.dartmouth. edu/~floods/Resources.html/ ou um resumo diário de en- chentes em http://www.nws.noaa.gov/oh/hic/current/fln/ fln_sum.shtml.) Falhas de engenharia em New Orleans, 2005 Se tudo estiver bem, a cidade de New Orleans está quase intei- ramente abaixo do nível do rio, mas seca, com seções da cidade abaixo do nível do mar em elevação. Enchentes graves são uma certeza para assentamentos existentes e planejados, a menos que ocorra alguma intervenção ou realocação urbana. A cons- trução de várias estruturas de controle de enchente e os inten- sos esforços de recuperação feitos pelo Corpo de Engenharia do Exército dos Estados Unidos aparentemente apenas poster- garam o perigo,conforme demonstrado pela enchente recen- te. Os eventos de 2005, após a passagem do Furacão Katrina, permanecerão por muitos anos como uma das maiores falhas Notícias 14.4 de Galliano e Golden Meadow e uma população total de mais de 10.000 pes- soas são protegidas da elevação da água, das flutuações de marés e dos fu- racões no complexo cercado de diques. O sistema de proteção contra furacões de 65 km, altura aproximada de 4 m e 28 m de largura na base foi iniciado no final da década de 1970. Vemos o sistema de levantamento topográfico por lotes divi- dindo as terras em ângulos retos em Bayou Lafourche e na Rodovia 1, alguns lotes com plantações de cana-de-açúcar. As comportas nas duas extremidades desse enclave são fechadas quando há ameaça iminente de enchente. Os níveis de água na área protegida diminuíram desde que o enclave de diques foi con- cluído e os fluxos de água superficial fo- ram reduzidos. O furacão Katrina carregou barcos de pesca de camarão e outras embar- cações para dentro do continente e os depositou sobre os escombros de estru- turas quebradas,bloqueando estradas e campos. Quase um mês depois, o fura- cão Rita cercou o composto de diques com 2,4 m de água, mas durante os dois eventos o sistema de diques suportou a carga. Porém, o vento causou danos, que são evidenciados pelos tecidos azuis que cobrem os telhados quebrados. As em- presas ainda operavam com geradores elétricos meses depois do fenômeno. Um parque com vários trailers oferece abrigo temporário. Com a subsidência do delta e a ele- vação dos níveis do mar, o aumento da altura dos diques é um processo contí- nuo. A construção em andamento, co- nhecida como “levantamento” do dique, está adicionando mais um metro de altu- ra em uma tentativa de manter a prote- ção contra marés de tempestade por 100 anos – cerca de 90% desse projeto estava concluído em 2005. A verdadeira iro- nia é que os antigos pantanais costeiros eram um divisor entre as marés de tem- pestade do Golfo e as terras do interior, mas hoje, devido a todas as interrupções humanas, há muitas águas abertas entre Golden Meadow e o antigo litoral ao longo das margens do delta. Apenas alguns projetos de mitiga- ção e restauração de marismas estão sendo realizados. Um deles é em Port Fourchon, no extremo sul da antiga cos- ta (sul da foto na Figura 14.4.1). Trata-se de um importante porto e heliporto de baldeação para a indústria de petróleo e gás, onde operários se encontram para trabalhar em sondas de perfuração no Golfo do México (Figura 14.4.2). O furacão Katrina colheu enormes petroleiros, equipamentos e detritos e os jogou no continente. Grand Isle, a leste do porto na Costa do Golfo, sofreu uma destruição tremenda. Algo em tor- no de 80% das residências, comércio e acampamentos de pesca foram destruí- dos. Muitas das casas construídas sobre palafitas simplesmente desapareceram após o Katrina. E semanas mais tarde, o furacão Rita passou a oeste e danificou ainda mais muitas dessas áreas. Enquanto isso, Galliano atualmente está 122 cm acima do nível do mar. As terras do delta do Mississippi estão afun- dando lentamente, e o nível do mar ainda sobe. A história continua a se desenrolar. Figura 14.4.2 Port Fourchon. Port Fourchon é o centro de serviço para a indústria petrolífera em alto-mar, com aproximadamente 6.000 trabalhadores usando o porto como entreposto para as sondas de perfuração longe da cos- ta. [Foto de Bobbé Christopherson.] Christopherson_Book.indb 456Christopherson_Book.indb 456 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 http://www.dartmouth/ http://www.nws.noaa.gov/oh/hic/current/fln/ Capítulo 14 Sistemas e Geoformas Fluviais 457 de engenharia cometidas pelo governo. Quatro quebras de di- ques e pelo menos 40 fendas nos diques (revestimento superior) permitiram a inundação de uma grande cidade, o que confirma essa conclusão. A água poluída permaneceu por dias. A Figura 14.30a e b do satélite Landsat-7 são ima- gens comparativas de New Orleans na costa do Lago Pontchartrain em 24 de abril e 30 de agosto de 2005. O mapa localizador ajuda a posicionar o dique/paredes contra inun- dações, áreas que estão abaixo do nível do mar e as quatro principais rachaduras. As extensas enchentes são as áreas mais escuras da cidade, onde alguns bairros ficaram submersos em até 6,1 m. Quando a imagem foi feita (b), New Orleans esta- va aproximadamente 80% abaixo d’água. Seis investigações por engenheiros civis, cientistas e órgãos políticos concluíram que, em termos de conceito, projeto, construção e manutenção, o sistema de “proteção” apresentava falhas. Muitas das estruturas falharam antes de atingir seus limites de falha de projeto. Afinal, o furacão Ka- trina perdeu força à medida que se deslocou para terra fir- me. Diversas paredes contra inundações e estacaria não es- tavam ancoradas na profundidade projetada, como no Canal da Rua 17 (Figura 14.31). Essa profundidade inadequada de ancoragem enfraqueceu inerentemente partes do sistema. São inexplicáveis os resultados de 2007, obtidos por enge- nheiros civis que inspecionaram o conserto e a colocação de diques e paredes contra inundações, de que a composição dos materiais de enchimento é baixa demais em argilas e alta demais em areia. Em 2007, o trabalho em New Orleans não estava concluído, e elementos das seções terminadas pare- cem inadequados e posicionados para desastres repetidos. Enquanto contemplamos isso, devemos considerar a ele- vação contínua do nível do mar, associada à subsidência nessa parte da Costa do Golfo. No Capítulo 16, um novo mapa retrata uma elevação de 1 m no nível do mar prevista para essa área. A geografia física tem muito o que estudar, analisar e concluir a respeito dessa situação enigmática sobre a qual vamos ler ao longo de nossas vidas. Classificação do risco de planícies de inundação Uma enchente é um alto nível de água que transborda os bancos naturais do rio ao longo de qualquer parte do curso d’água. Tanto as enchentes quanto as planícies de inundação que elas podem ocupar são classificadas estatisticamente de acordo com os intervalos de tempo esperados entre enchentes, com base em dados históricos. Desta forma, você ouve falar em “enchentes de 10 anos”, “enchentes de 50 anos”, e assim por diante. Uma enchente de 10 anos é o maior nível de inunda- ção com probabilidade de ocorrer uma vez a cada 10 anos. Isso também significa que essa inundação tem apenas 10% de pro- babilidade de acontecer em qualquer ano determinado e pode ocorrer cerca de 10 vezes a cada século. Para qualquer planície de inundação, essa frequência indica uma ameaça moderada. Uma enchente de 50 anos ou de 100 anos tem conse- quências maiores, e talvez mais catastróficas, mas sua ocor- rência em um determinado ano é menos provável. Essas classificações de probabilidade de níveis de enchentes são ma- peadas para uma área, e as planícies de inundação definidas que resultam são, a seguir, classificadas de “planície de inun- dação de 50 anos” ou “planície de inundação de 100 anos”. (a) (b) 95 26 95 40 95 17 17 MS Alabama Geórgia Flórida SC NC Tennessee Illinois Ohio WV Virgínia Kentucky MD DE O c e a n o A t l â n t i c o Charleston Colúmbia Savannah Raleigh Hampton Charlotte Jacksonville 35� 30� 85� 80� 75� 70� 90� 15/9 17/10 30/8-3/9 Irene, 13/10 a 18/10 Floyd, 7/9 a 17/9 Dennis, 24/8 a 5/9 150 300 QUILÔMETROS 0 Figura 14.29 Desastre da planície de inundação na Carolina do Norte em 1999. (a) Três furacões inundaram a Carolina do Norte com vários metros de chuva em setembro e outubro de 1999, sendo que o furacão Floyd foi o pior. (b) Centenas de milhares de animais fo- ram mortos nas enchentes, que também carregaram centenas de lagoas de matéria fecal animal para pantanais, cursos d’água e o oceano. Muitas dessas granjas e lagoas estavam localizadas em planícies de inundação. [(b) Foto de Mel Nathanson, Raleigh News & Observer.] Christopherson_Book.indb 457Christopherson_Book.indb 457 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 458 Parte III A Interface Terra-Atmosfera Essas estimativas estatísticas são probabilidades de que eventos ocorram aleatoriamente durante qualquer ano do pe- ríodo especificado. Naturalmente, podem passar duas décadas sem uma enchente de 50 anos, ou um nível de enchente de 50 anos pode ocorrer em três anos seguidos. As enchentes com maiores níveis da história do vale do Rio Mississippi em 1993 excederam facilmente a probabilidade de enchente de 1000 anos, assim como a catástrofe de 2005. Leia o Estudo Especí- fico 14.1 para obter mais informações sobre danos causados por planícies de inundação e estratégias de gerenciamento. Medição de fluxo de corrente Os padrões de enchentes em uma bacia de drenagem são tão complexos quanto o tempo meteorológico, pois ambos são igualmente variáveis e incluem um nível de imprevisibilida- de. A medição e a análise do comportamento de cada grande vertente e curso d’água permite que os engenheiros e as par- tes interessadas desenvolvam a melhor estratégia possível de gerenciamentode enchentes. Infelizmente, dados confiáveis muitas vezes não estão disponíveis para pequenas bacias ou para as paisagens variáveis de áreas urbanas. A chave para evitar ou gerenciar enchentes é possuir medições extensas de fluxo de corrente, a vazão de um curso d’água, e qual é seu desempenho durante um evento de pre- cipitação (Figura 14.32a). Assim que a seção transversal de um curso d’água é inteiramente medida, apenas o nível da corrente é necessário para estimar a vazão (usando o cálcu- lo: vazão = largura × profundidade × velocidade). Uma escala hidrométrica (um poste marcado com níveis de água) é colo- cado em um curso d’água, conforme mostrado na figura, para medir o nível da corrente. Outro método envolve um poço de tranquilização no banco do curso d’água com um medidor para mensurar o nível da corrente. Um medidor móvel de corrente pode ser usado para amostrar a velocidade da cor- rente em várias localizações. Aproximadamente 11.000 estações de medição de cor- rente estão em uso nos Estados Unidos (uma média de mais de 200 por estado). Destas, 7000 são operadas pela Pes- quisa Geológica dos Estados Unidos (USGS) e têm gra- vadores contínuos de estágio (nível) e vazão (acesse http:// water.usgs.gov/pubs/circ/circ1123/). Muitas dessas es- tações automaticamente enviam dados de telemetria para (a) 24 de abril de 2005 (b) 30 de agosto de 2005 Rio Mississippi Lago Pontchartrain 0 2 4 QUILÔMETROS Universidade de New Orleans French Quarter Quartel da Guarda Nacional Nono Distrito Canal Industrial Canal da Avenida Londres Canal da Avenida Orleans Canal da Rua 17 Aeroporto Internacional de New Orleans Dique/parede contra inundações Área abaixo do nível do mar Diques rompidos durante o Katrina Universidade de Tulane Superdomo da Louisiana Centro de Convenções Porto Interno Canal de Navegação Figura 14.30 New Orleans antes e depois do desastre. Imagens do Landsat-7 feitas em (a) 24 de abril de 2005 e (b) 30 de agosto de 2005 claramente mostram as localizações dos canais e os trechos inundados da cidade; compare com o mapa localiza- dor. Diversas quebras e rompimentos nos diques deixaram 80% da cidade debaixo d’água por mais de uma semana. [Landsat-7, Bandas 7, 5 e 3, cortesia da Galeria de Imagens do USGS Landsat.] Canal da Rua 17 Figura 14.31 Quebra e rompimento dos diques. O bairro Lakeview está submerso (à direita) pela água vinda da fa- lha no dique do Canal da Rua 17, enquanto o bairro Metairie está praticamente seco (à esquerda). Você pode ver os escombros co- lhidos ao norte da ponte, onde vigas de aço foram colocadas em uma tentativa de conter o fluxo. Destroços de naufrágios são visí- veis na foto. [Cortesia do programa de fotografias aéreas da NOAA.] Christopherson_Book.indb 458Christopherson_Book.indb 458 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 Capítulo 14 Sistemas e Geoformas Fluviais 459 Medições detalhadas de fluxos de cor- rente e registros de enchentes têm sido feitas rigorosamente nos Estados Unidos há somente cerca de 100 anos, em espe- cial desde a década de 1940. Em qual- quer localização selecionada de um de- terminado curso d’água, a enchente máxima provável (EMP) é uma enchente hipotética de tal magnitude que pratica- mente não existe a possibilidade de ser excedida. Como a coleta e concentração de precipitação produzem enchentes, os hidrólogos falam de um corolário, a pre- cipitação máxima provável (PMP) para uma determinada bacia de drenagem, que é uma quantidade de precipitação tão grande que nunca será excedida. Os engenheiros hidrológicos usam esses parâmetros para estabelecer uma en- chente projetada contra a qual adotar me- didas de proteção. Para áreas urbanas pró- ximas a riachos, os mapas de planejamento incluem linhas topográficas para uma planície de inundação de 50 ou 100 anos; tais mapas foram elaborados para a maio- ria das áreas urbanas dos Estados Unidos. A enchente projetada geralmente é usada para reforçar restrições de planejamento e requisitos especiais de seguradoras. O zo- neamento restritivo que usa essas designa- ções de planície de inundação é uma ma- neira eficiente de evitar potenciais danos. Essa ação política nem sempre é pos- ta em vigor, e o cenário por vezes é algo assim: (1) precauções mínimas de zone- amento não são cuidadosamente fisca- lizadas; (2) ocorre um desastre causado por uma enchente; (3) as pessoas ficam indignadas por terem sido surpreendi- das; (4) surpreendentemente, o comér- cio e os proprietários de residências são resistentes a leis e fiscalização mais rígi- das; (5) por fim, outra enchente refresca a memória e promove mais reuniões e questões de planejamento. Por mais es- tranho que pareça, há poucos indícios de que nossa percepção de risco melhore à medida que o risco aumenta. (A organi- zação de gestores de planícies de inun- dação em http://www.floods.org/ é uma fonte de informações.) Canais de derivação como estratégia de planejamento Uma estratégia de planejamento em al- guns grandes sistemas fluviais é desen- volver planícies de inundação artificiais; (a) (b) (c) Figura 14.1.1 Barragem e canais de derivação para desviar águas de enchentes. (a) O vertedouro Bonnet Carré (uma barragem) no Mississippi inferior, Distrito de New Orleans, é aberto em caso de enchente para deixar a água fluir para o Lago Pontchartrain e contornar New Orleans ao sul. (b) A barragem de Sacramento espera as águas da enchente do Rio Sacramento, que serão direcionadas por meio de um canal para a Derivação Yolo, visível à distância em (c). Quando não está inundado, o canal de derivação é usado para fins agrícolas. [Fotos de Bobbé Christopherson.] Estudo Específico 14.1 Estratégias de planícies de inundação Stream Processes, Floodplains ANIMAÇÃO (continua) Christopherson_Book.indb 459Christopherson_Book.indb 459 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 http://www.floods.org/ 460 Parte III A Interface Terra-Atmosfera isso é feito por meio da construção de canais de derivação para aceitar enchen- tes sazonais ou ocasionais. Quando não está inundado, o canal de derivação pode servir de terra agrícola, geralmen- te se beneficiando da eventual inunda- ção que reabastece o solo. Quando o rio atinge o estágio de enchente, grandes portões, chamados de barragens, são abertos, permitindo que a água entre no canal de derivação. Essa rota alter- nativa libera o canal principal do fardo de carregar toda a vazão. Ao longo do Mississippi inferior ao norte de New Orleans, o vertedouro Bonnet Carré é uma dessas barragens, em operação na foto (Figura 14.1.1a). Em caso de enchente com alto nível de água, há uma passagem pela qual a água flui para um canal de derivação entre dois diques de orientação para aliviar o fluxo de vazão da enchente. O canal de derivação desvia a enchente em 9,7 km para o Lago Pontchartrain, como já fez sete vezes desde 1937, a fim de proteger New Orleans. Para ob- ter mais detalhes, acesse http://www. mvn.usace.army.mil/pao/bcarre/ bcarre.htm. No Vale de Sacramento, Califór- nia, tais barragens levam a canais de derivação para fazer com que a água da enchente passe pelas áreas metro- politanas. Na Figura 14.1.1b, vemos a barragem de Sacramento e, na Figura 14.1.1c, o canal de derivação está cheio de água da enchente. Mais adiante a jusante no delta de Sacramento-San Joaquin, diques artificiais e bombas tentam manter as terras agrícolas secas que, na verdade, estão abaixo do nível do rio (Figura 14.1.2). Para piorar as coisas, a área na foto aérea está afun- dando em razão da oxidação de turfa no solo, da retirada de águas subter- râneas e da compactação. Uma dessas ilhas do delta inundou em uma quebra de dique em 2004. Considerações de reservatórios Represas e reservatórios (um confina- mento de água atrás de uma represa) são métodos comuns de controle de fluxo de corrente em uma vertente. Para fins de conservação, uma represa contém picos de fluxo sazonais para distribuição durante períodos de baixo nívelde água. Desta forma, os fluxos de corrente são Figura 14.1.2 Uma ilha de delta. Diques circundam essa ilha de delta e suas fazendas. A parte central da ilha está abaixo do nível do rio. Observe o antigo canal de água e um cotovelo de rio na terra. [Foto de Bobbé Christopherson.] (a) (b) Figura 14.1.3 Extremos de reservatórios. Fotografias comparativas do reservatório de New Hogan, região central da Califórnia, durante condições meteorológicas (a) secas e (b) úmidas. Os reservatórios ajudam a regular a variabilidade do escoamento. [Fotos do autor.] Estudo Específico 14.1 Christopherson_Book.indb 460Christopherson_Book.indb 460 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 http://mvn.usace.army.mil/pao/bcarre/ Capítulo 14 Sistemas e Geoformas Fluviais 461 regulados para garantir fornecimentos de água durante o ano todo. As repre- sas também são construídas a fim de controlar enchentes e conter fluxos em excesso para liberação posterior em níveis de descarga mais modera- dos. A adição de produção de energia hidrelétrica a essas funções de conser- vação e controle de enchentes pode definir um projeto de conservação moderno com vários objetivos. De todos os tipos, há aproximadamente 45.000 grandes represas no mundo e inúmeras represas menores. O site do Comitê Mundial de Represas é http:// www.dams.org/. A função do confinamento do re- servatório é oferecer capacidade de armazenamento flexível em uma ver- tente para regular fluxos fluviais, prin- cipalmente em uma região com preci- pitação variável. A Figura 14.1.3 mostra um reservatório durante con- dições de seca e em uma época de tempo mais úmido 6 anos mais tarde. Infelizmente, os diversos benefí- cios da construção de reservatórios são contrapostos por algumas consequên- cias negativas. A área a montante de uma represa torna-se permanentemen- te inundada. Em regiões montanhosas, isso pode significar perda de corredei- ras de água branca e de seções recrea- tivas de um rio. Em áreas agrícolas, o irônico resultado final pode ser que um hectare de terra agrícola seja inundado a montante para preservar um hectare de terra agrícola a jusante. Além disso, represas construídas em climas quen- tes e áridos perdem uma quantidade substancial de água para a evaporação, em comparação com as correntes de curso livre que substituem. Reservató- rios no sudoeste dos Estados Unidos podem perder de 3 a 4 m de água por ano; quanto maior a área de superfície, maior a perda. A sedimentação também pode reduzir a capacidade efetiva de um reservatório e encurtar o tempo de vida de uma represa. Uma consideração final sobre enchentes O benefício de qualquer dique, canal de derivação ou outro projeto para preve- nir destruição causada por enchentes é medido em desastres evitados e é utili- zado para justificar o custo da instalação de proteção. Desta forma, danos cada vez maiores levam à justificativa de es- truturas de controle de enchentes cada vez melhores. Todas essas estratégias es- tão sujeitas à análise de custo-benefício, mas o viés é uma séria desvantagem, pois tal análise geralmente é preparada por uma agência ou departamento com um interesse especial na construção de mais projetos de controle de enchentes. Conforme sugerido em um artigo intitulado “Settlement Control Beats Flood Control”*, publicado há mais de 50 anos, existem outras maneiras de proteger as populações do que com projetos enormes, caros e, por vezes, ambientalmente destruidores. O zo- neamento rígido da planície de inun- dação é uma abordagem. No entanto, as planícies de inundação planas e fa- cilmente desenvolvidas próximo a rios agradáveis são objetos de desejo para a construção de residências e, portanto, enfraquecem as resoluções políticas (Figura 14.1.4). Uma estratégia razoá- vel de zoneamento deixaria a planície de inundação para fins agrícolas ou de recreação passiva, como um parque ribeirinho, campo de golfe ou reserva vegetal ou de vida selvagem, ou para outros usos que não são prejudicados por enchentes naturais. Esse estudo conclui que “as perdas urbanas e in- dustriais seriam amplamente obviadas [evitadas] por diques de contenção e zoneamento e, assim, anulariam a maior parte dos benefícios avaliados que justificam grandes represas”. (b) (a) Figura 14.1.4 Moradia e construção em uma planície de inun- dação. (a) Próximo a Harpers Ferry, Iowa, as residências estão localiza- das em um banco de areia florestado no Rio Mississippi. (b) Um novo aterro está sendo feito no rio para estender a terra visando maior desenvolvimento. O rio está em um nível alto de água na foto. [Fotos de Bobbé Christopherson.] * Walter Kollmorgen, Economic Geography 29, no. 3 (julho de 1953): 215. Christopherson_Book.indb 461Christopherson_Book.indb 461 29/09/11 14:0929/09/11 14:09 http://www.dams.org/ Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Enchentes e gereciamento fluvial Falhas de engenharia em New Orleans, 2005 Classificação do risco de planícies de inundação Medição de fluxo de corrente Estudo específico 14.1 Estratégias de planícies de inundação