Fechar

@MastersThesis{Nagel:2021:CaStUs,
               author = "Nagel, Gustavo Willy",
                title = "Amazonian Juru{\'a} river meander migration impact on riverine 
                         communities: a case of study using remote sensing time series and 
                         cloud computing",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2021",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2021-02-25",
             keywords = "Google Earth Engine, floodplains, Landsat, v{\'a}rzeas.",
             abstract = "River meander migration promotes the formation of exceedingly 
                         sinuous rivers resulting in oxbow floodplain lakes. These riparian 
                         environments support communities that live along the river banks 
                         by providing reliable fishery and thus economic and food security. 
                         Meander migration results from erosion, sedimentation, and cutoffs 
                         that naturally change the floodplain geomorphology affects the 
                         dynamic of local communities and ultimately forces them to move to 
                         other banks or nearby cities. The erosion process, for example, 
                         might promote the loss of land on community shores and increase 
                         the risk of inundation frequency and severity. Sedimentation might 
                         gradually increase the distance between the river channel and 
                         communities settlements, reducing their access to the river. 
                         Moreover, cutoff events, when the river favors a shorter path, 
                         might reduce the community access to the main river, and with 
                         time, totally isolate the population. In this context, communities 
                         that live along the Amazonian Juru{\'a} River banks, one of the 
                         most sinuous rivers on Earth, are vulnerable to the negative 
                         effects of the meander migration. Giving the size of the Amazon 
                         Basin rivers, it is not easy to monitor this process to prevent 
                         damages to the riverine population. Although not properly 
                         explored, remote sensing and cloud computing are promising for the 
                         study of the floodplains dynamics and their relationship with 
                         residents. In this research, we investigated the river meander 
                         impacts on local communities along the main Juru{\'a} Basin river 
                         channels. For that, the study consisted in (i) the development of 
                         an automatic algorithm to measure the river meander migration 
                         using cloud computing and Landsat time series, (ii) the 
                         identification of the number of communities affected by erosion 
                         and sedimentation along the Juru{\'a} River, (iii) the 
                         development of an easy-to-use methodology to predict the year of 
                         neck cutoff occurrence using remote sensing time series. (i) The 
                         Water Surface Change Detection Algorithm (WSCDA) identified 
                         meander migration areas along the Juru{\'a} River, with omission 
                         and commission errors lower than 13.44% and 7.08%, respectively. 
                         (ii) There are 369 rural communities without road access along the 
                         Juru{\'a} banks, the majority of which located in stable regions 
                         (58.8%). Those located on unstable reaches represent almost 40 %, 
                         divided into communities living in sedimentation (26.02%), and 
                         erosion areas (15.18%). This result suggests that the riverine 
                         population can make decisions based on their empirical knowledge 
                         and develop successful adaptations to the environment. 
                         Furthermore, larger communities (more than 20 houses), tend to 
                         live in more stable locations (70% of the total large 
                         communities), when compared to middle size (11-20 houses = 63.2%) 
                         and small communities (1-10 houses = 55.6%). (iii) The methodology 
                         for predicting the year of neck cutoff occurrence was accurate (Rē 
                         =0.79 and MAPE = 13%) within 20 years. We identified migration 
                         rates previous to cutoffs ranging from 3 to 29 m/year along the 
                         Juru{\'a} Basin. The cutoff prediction methodology was then 
                         applied in river sections with potential community impact. The 
                         results in all sections promote essential knowledge about the 
                         relationship between local communities and the river meander 
                         migration and aim to support local planning to improve communities 
                         resilience. Furthermore, the proposed WSCDA might be used to 
                         measure river morphology dynamics of water resources in different 
                         regions, with the potential to assess the impact on different 
                         riverine communities worldwide. RESUMO: O processo de 
                         migra{\c{c}}{\~a}o de rios promove a forma{\c{c}}{\~a}o de 
                         canais extremamente sinuosos e lagos de v{\'a}rzea. Esses 
                         ambientes fluviais sustentam comunidades ribeirinhas por meio da 
                         pesca, garantindo seguran{\c{c}}a econ{\^o}mica e alimentar. A 
                         migra{\c{c}}{\~a}o de meandros dos rios {\'e} resultado de 
                         processos de eros{\~a}o, sedimenta{\c{c}}{\~a}o e corte de 
                         meandros (do ingl{\^e}s cutoff) que mudam naturalmente a 
                         geomorfologia da plan{\'{\i}}cie de inunda{\c{c}}{\~a}o, 
                         afetando a din{\^a}mica das comunidades locais e, por fim, 
                         for{\c{c}}ando-as a se deslocarem para outras margens ou cidades 
                         pr{\'o}ximas. O processo de eros{\~a}o, por exemplo, pode 
                         promover a perda de terras nas margens da comunidade e aumentar o 
                         risco, frequ{\^e}ncia e severidade das inunda{\c{c}}{\~o}es. A 
                         sedimenta{\c{c}}{\~a}o, por outro lado, pode aumentar 
                         gradualmente a dist{\^a}ncia entre o canal do rio e os 
                         assentamentos das comunidades, reduzindo o acesso ao rio. 
                         Al{\'e}m disso, eventos de corte de meandro, quando o rio 
                         favorece um caminho mais curto, podem reduzir o acesso da 
                         comunidade ao rio principal e, com o tempo, isolar totalmente a 
                         popula{\c{c}}{\~a}o. Nesse contexto, as comunidades que vivem ao 
                         longo das margens do rio Juru{\'a}, um dos rios mais sinuosos do 
                         planeta, s{\~a}o altamente vulner{\'a}veis aos efeitos negativos 
                         da migra{\c{c}}{\~a}o de meandros. Dadas as dimens{\~o}es dos 
                         rios da Bacia Amaz{\^o}nica, acompanhar esses processos de forma 
                         a evitar danos {\`a} popula{\c{c}}{\~a}o ribeirinha {\'e} 
                         complexo e dispendioso. Embora n{\~a}o sejam devidamente 
                         explorados, a combina{\c{c}}{\~a}o de sensoriamento remoto e 
                         computa{\c{c}}{\~a}o em nuvem {\'e} promissora para estudar 
                         plan{\'{\i}}cies aluviais din{\^a}micas e sua 
                         rela{\c{c}}{\~a}o com os ribeirinhos. Nesta pesquisa, 
                         investigaram-se os impactos do meandramento dos rios nas 
                         comunidades locais ao longo dos principais canais da Bacia do 
                         Juru{\'a}. Para tanto, o estudo consistiu no (i) desenvolvimento 
                         de um algoritmo autom{\'a}tico para medir a migra{\c{c}}{\~a}o 
                         do meandro do rio usando computa{\c{c}}{\~a}o em nuvem e 
                         s{\'e}ries temporais Landsat, (ii) identifica{\c{c}}{\~a}o do 
                         n{\'u}mero de comunidades afetadas pela eros{\~a}o e 
                         sedimenta{\c{c}}{\~a}o ao longo do rio Juru{\'a}, (iii) 
                         desenvolvimento de uma metodologia de f{\'a}cil uso para prever o 
                         ano de ocorr{\^e}ncia de cutoff usando s{\'e}ries temporais de 
                         sensoriamento remoto. (i) O Algoritmo de Detec{\c{c}}{\~a}o de 
                         Mudan{\c{c}}a da Superf{\'{\i}}cie da {\'A}gua (do ingl{\^e}s 
                         WSCDA) identificou {\'a}reas de migra{\c{c}}{\~a}o de meandros 
                         ao longo do rio Juru{\'a}, com erros de omiss{\~a}o e 
                         comiss{\~a}o inferiores a 13,44% e 7,08%, respectivamente. (ii) 
                         Foram mapeados 369 comunidades rurais sem acesso rodovi{\'a}rio 
                         ao longo das margens do Juru{\'a}, a maioria localizada em 
                         regi{\~o}es geomorfologicamente est{\'a}veis (58,8%). Aqueles 
                         localizados em trechos inst{\'a}veis representam quase 40%, e 
                         podem ser divididos em comunidades vivendo em {\'a}reas de 
                         sedimenta{\c{c}}{\~a}o (26,02%) e em {\'a}reas de eros{\~a}o 
                         (15,18%). Esse resultado sugere que a popula{\c{c}}{\~a}o 
                         ribeirinha toma decis{\~o}es com base em seu conhecimento 
                         emp{\'{\i}}rico da plan{\'{\i}}cie e desenvolve 
                         adapta{\c{c}}{\~o}es bem-sucedidas ao meio ambiente. Al{\'e}m 
                         disso, comunidades maiores (mais de 20 casas) tendem a viver em 
                         locais mais est{\'a}veis (70% das maiores comunidades), quando 
                         comparadas a comunidades de tamanho m{\'e}dio (11-20 casas = 
                         63,2%) e comunidades pequenas (1-10 casas = 55,6%). (iii) A 
                         metodologia para prever o ano de ocorr{\^e}ncia do corte de 
                         meandro teve boa acur{\'a}cia (Rē = 0,79 e MAPE = 13%) para 
                         cutoffs previstos num per{\'{\i}}odo de 20 anos. Taxas de 
                         migra{\c{c}}{\~a}o anteriores a cutoff variam de 3 a 29 m / ano 
                         ao longo da Bacia do Juru{\'a}. A metodologia de previs{\~a}o de 
                         corte foi ent{\~a}o aplicada em se{\c{c}}{\~o}es de rio com 
                         potencial impacto na comunidade. Os resultados em todas as 
                         se{\c{c}}{\~o}es promovem essencial conhecimento sobre a 
                         rela{\c{c}}{\~a}o entre as comunidades locais e a 
                         migra{\c{c}}{\~a}o dos meandros do rio e podem apoiar o 
                         planejamento local para melhorar a resili{\^e}ncia dessas 
                         comunidades. Al{\'e}m disso, o WSCDA proposto pode ser usado para 
                         medir a din{\^a}mica da morfologia de rios em diferentes 
                         regi{\~o}es, com o potencial de avaliar o impacto em diferentes 
                         comunidades ribeirinhas em todo o mundo.",
            committee = "Barbosa, Cl{\'a}udio Clemente Faria (presidente) and Novo, Evlyn 
                         M{\'a}rcia Le{\~a}o de Moraes (orientadora) and Martins, Vitor 
                         Souza (orientador) and Silva, Jo{\~a}o Vitor Campos e and Bonnet, 
                         Marie Paule",
         englishtitle = "Impacto da migra{\c{c}}{\~a}o do rio Amaz{\^o}nico Juru{\'a} 
                         em comunidades ribeirinhas: um estudo de caso usando s{\'e}ries 
                         temporais de sensoriamento remoto e computa{\c{c}}{\~a}o em 
                         nuvem.",
             language = "en",
                pages = "99",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/448DFQL",
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        urlaccessdate = "09 maio 2024"
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