InSAR PARA AVALIAÇÃO DE SUBSIDÊNCIA DO SOLO DEVIDO A AÇÕES ANTRÓPICAS SOBRE OS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÂNEOS E SOBRE O SOLO NA PLANÍCIE DO RECIFE, BRASIL

Abstract

RESUMO: A escassez de água potável é um problema recorrente em várias cidades no mundo, como por exemplo, no Recife, localizado no Nordeste do Brasil. Na capital pernambucana, utilizam-se mananciais subterrâneos como fonte alternativa para suprir a crescente demanda. Todavia, ao longo de décadas grande parte das captações opera de maneira desmedida. Isso tem proporcionado intensa redução dos níveis de aquíferos confinados com risco de subsidência do solo. O fenômeno geológico provoca rebaixamento da superfície e causa maior preocupação em áreas urbanas. A deformação do terreno pode gerar significativos impactos às infraestruturas e ao meio ambiente, acarretar prejuízos econômicos e sociais, e comprometer a qualidade de vida dos habitantes. O objetivo da pesquisa é avaliar a subsidência do solo da planície costeira do Recife ocasionada pela explotação dos recursos hídricos subterrâneos por meio de interferometria de Radar de abertura sintética, InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar). A tecnologia permite detecção precisa em deslocamento superficial-estrutural com elevada densidade de pontos de observação e alta resolução temporal. O procedimento emprega espalhadores persistentes interferométricos, PSI (Persistent Scatterer Interferometric), na análise de dados SAR formado por: 100 imagens COSMO-SkyMed (órbita ascendente, polarização HH, banda X) para o período de 2011 a 2019, 135 imagens Sentinel-1 (órbita descendente, polarização VV, banda C) para o período de 2016 a 2021 e 41 imagens PAZ (19 ascendente e 22 descendente, polarização HH, banda X) para o período de 2019 a 2021. Os resultados revelam diversos locais de rebaixamento em Recife. Há correlação entre subsidência do solo e redução das águas subterrâneas na zona Sul decorrente da dessaturação do solo no bairro de Boa Viagem, com velocidade de poucos milímetros (mm) por ano a 3,8 mm/ano. De forma secundária, observa-se correlação entre subsidência do solo e urbanização das regiões, Oeste e Norte, desinentes da compactação do solo de construções recentes. Na zona Oeste, há grandes áreas de rebaixamento ao longo dos bairros do Prado, Afogados, Torrões, Cordeiro, Bongi, San Martin, Curado, Várzea e Caxangá, com valor em torno de 15 mm/ano. Casos semelhantes, mas de área menor, ocorrem entre os bairros do Ibura e Ipsep com taxa de até 25 mm/ano – responsável pelo maior afundamento da cidade. Na região Norte, há também áreas menores de rebaixamento entre os bairros do Arruda e Campo Grande com velocidade por volta de 20 mm/ano. Além da movimentação vertical, verifica-se deslocamento horizontal da planície recifense para o período de 2019 a 2021. O movimento ocorre na região Oeste com velocidade de -10 mm/ano em sentido Oeste e na zona Norte-Sul com taxa de 7 mm/ano em sentido Leste, e podem ter relação com o rebaixamento da superfície. O estudo destaca que Recife é uma cidade bastante vulnerável à subsidência do solo. A análise dos efeitos evidencia impactos nas estruturas geodésicas e interferência na drenagem urbana. Contudo, o fenômeno tem potencial para tornar su a ação mais preocupante nos próximos anos. A utilização InSAR é uma estratégia assertiva no enfrentamento dos desafios do Recife com utilidades à sustentabilidade hídrica subterrânea e ao bem-estar da população. ABSTRACT: The scarcity of drinking water is a recurring problem in several cities around the world, such as Recife, located in the Northeast of Brazil. In the capital of Pernambuco, underground springs are used as an alternative source to meet the growing demand. However, for decades most of the collections operate in an excessive way. This has provided an intense reduction in the levels of confined aquifers with risk of land subsidence. The geological phenomenon causes surface lowering and causes greater concern in urban areas. The deformation of the land can generate significant impacts on infrastructure and the environment, cause economic and social losses, and compromise the quality of life of the inhabitants. The objective of the research is to evaluate the land subsidence of the coastal plain of Recife caused by the exploitation of groundwater resources by means of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). The technology allows accurate detection in surface-structural displacement with a high density of observation points and high temporal resolution. The procedure employs Persistent Scatterer Interferometric (PSI) in the analysis of SAR data, consisting of: 100 COSMO-SkyMed images (ascending orbit, HH polarization, X band) for the period from 2011 to 2019, 135 Sentinel-1 images (descending orbit, VV polarization, C band) for the period 2016 to 2021 and 41 PAZ images (19 ascending and 22 descending, HH polarization, X band) for the period 2019 to 2021. The results reveal several places of drawdown in Recife. There is a correlation between land subsidence and groundwater reduction in the South zone due to soil desaturation in the neighborhood of Boa Viagem, with a velocity of a few millimeters (mm) per year at 3.8 mm/year. Secondly, there is a correlation between land subsidence and urbanization in the West and North regions, resulting from soil compaction from recent constructions. In the West zone, there are large areas of lowering along the Prado, Afogados, Torrões, Cordeiro, Bongi, San Martin, Curado, Várzea and Caxangá neighborhoods, with a value of around 15 mm/year. Similar cases, but with a smaller area, occur between the neighborhoods of Ibura and Ipsep with a rate of up to 25 mm/year – responsible for the largest sinking in the city. In the North region, there are also smaller areas of lowering between the neighborhoods of Arruda and Campo Grande with a velocity of around 20 mm/year. In addition to the vertical movement, there is a horizontal displacement of the Recife plain for the period from 2019 to 2021. The movement occurs in the West region with a velocity of -10 mm/year towards the West and in the North-South zone with a rate of 7 mm/year towards the East, and may be related to the land subsi dence. The study highlights that Recife is a very vulnerable city to land subsidence. The analysis of the effects shows impacts on geodetics structures and interference in urban drainage. However, the phenomenon has the potential to make its action more worrying in the coming years. The use of InSAR is an assertive strategy to face the challenges of Recife with benefits to groundwater sustainability and the well-being of the population.