Temporal Analysis of Mean Sea Level and Characterization of Extreme Climate Events in Guanabara Bay, Rio de Janeiro (1989–2021)
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Coastal management aimed at mitigating the effects of sea level rise and extreme events has become an increasing concern. This requires strategies based on risk assessments, vulnerabilities, and impacts associated with various climate scenarios. In this context, the present study aims to evaluate changes in mean sea level and characterize the occurrence of extreme events in the Guanabara Bay. The focus is on the seasonality and evolution of the time series recorded by the tide gauge at Ponta da Armação in Niterói, RJ, from 1989 to 2021. The study estimates the rate of sea level rise, the frequency of extreme events exceeding ±2 and ±3 standard deviations, and the evolution of harmonic components (amplitude and phase) over both annual and 19-year periods. The average rate of sea level rise was determined to be 2.66 ±0.45 mm/year. Residuals were crucial in identifying anomalies and distinguishing extreme over-elevation events, which predominantly occurred in the autumn (54.62%) and the winter (34.63%). The most intense events, exceeding ±3 standard deviations, displayed strong seasonality, with positive peaks in the autumn (66.20%) and negative peaks in the winter (44.33%). The analysis of harmonic components revealed positive trends in the amplitudes of the annual series for M2 and S2, alongside variations in the phases of M4, N2, and Q1. These results suggest significant changes in the dynamics of sea level variations in the region over the studied period.
Downloads
Article Details
Section
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish in this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgment of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors can enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) before and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (see "The Effect of Open Access").
How to Cite
References
Agência Nacional de Transportes Aquaviários. (2025). Painel de monitoramento de instalações priva-das.https://www.gov.br/antaq/pt-br/central-de-conteudos/paineis
Araujo, T. A. A., Léllis, F. S., Correia, F. R. S., Moreno, D., & Silva, M. V. (2019) Análise de eventos de ressaca na costa brasileira através do fluxo de energia das ondas. Anais Hidrográficos - Direto-ria de Hidrografia e Navegação. Niterói – RJ, ISNN: 0373-9260 https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844313
Banco Nacional de Dados Oceanográficos (2025). Intercâmbio de dados Marinhos. https://www.marinha.mil.br/chm/dados-do-segnav/dados-de-mare-mapa?field_tipo_de_dados_value=ESTA%C3%87%C3%83O+MAREGR%C3%81FICA
Caldwell, P. (2014). Hourly Sea Level Data Processingand Quality Control Software: SLP64 User Ma-nual. Honolulu: University of Hawaii Sea Level Center. v. 4. 67 p. Manual.
Campos, R. M., Camargo, R., & Harari, J. (2010). Caracterização de eventos extremos do nível do mar em santos e sua correspondência com as reanálises do modelo do NCEP no sudoeste do Atlântico Sul. Revista Brasileira de Meteorologia, v.25, n.2, 175 – 184. https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200003
Cazenave, A., & Moreira, L. (2022). Contemporary Sea-Level Changes from Global to Local Scales: A Review”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 478, no 2261, p. 20220049. https://doi.org/10.1098/rspa.2022.0049.
Daniel, E., Harari, J., Camargo, R., Soares, S., Mascagni, M.L. & Fater Filho, A.F.H Sea level variation along the Brazilian coastline from the perspective of climate change. Regional Studies in Marine Science, v. 89, p. 104309, dez. 2025. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2025.104309
Diretoria de Hidrografia e Navegação (2020). Descrição de Estação Maregráfica: 2020. http://www.mar.mil.br/dhn/chm/boxestacoesmaregraficas/estacaomare.html
Franco, A. S. (2009). Marés: fundamentos, analise e previsão. 2. ed. Niterói: Marinha do Brasil, Dire-toria de Hidrografia e Navegação (DHN). 344 p.
Giehl, S. (2020). Determinação de movimentos verticais da crosta por meio da integração de observa-ções maregráficas e da altimetria por satélite no Datum Vertical Brasileiro de Imbituba no período de 2002 a 2015. [Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Paraná]. Acervo Digital da UFPR. https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/69971
Giehl, S., Dalazoana, R., & Santana, T. A. (2022). Comparação Absoluta entre Observações do Satéli-te Sentinel-3A e dos Marégrafos da RMPG em Imbituba, Arraial do Cabo, Salvador, Fortaleza e Santana. Revista Brasileira de Cartografia, [S. l.], v. 74, n. 4, p. 911–926. http://dx.doi.org/10.14393/rbcv74n4-67213
Guérou, A.; Meyssignac, B.; Prandi, P.; Ablain, M.; Ribes, A.; Bignalet-Cazalet, F. Current observed global mean sea level rise and acceleration estimated from satellite altimetry and the associated measurement uncertainty. Ocean Science, v. 19, n. 2, p. 431–451, 2023. https://doi.org/10.5194/os-19-431-2023
Hamlington, B.D., Bellas-Manley, A., Willis, J.K. et al. The rate of global sea level rise doubled during the past three decades. Commun Earth Environ .5, 601 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01761-5
Harari, J. (2021). Análise de marés oceânicas. Notas de aulas. Curso de Especialização: medição, aná-lise, previsão e modelagem do nível do mar da. Universidade de São Paulo.
Harari, J., França, C.A.S. & Camargo, R. (2013). Long-term variability of tidal and mean sea level componentes on the brazilian coast. Brazilian Journal of Geophysics, [S.l.], v. 31, p. 49 – 52. ISSN 2764-8044. http://dx.doi.org/10.22564/rbgf.v31i5.389
Harari, J., Mesquita, A.B., & Camargo, R. (2021). Marés e nível médio do mar. In: Harari, Joseph (org.). Noções de Oceanografia. São Paulo: Instituto Oceanográfico, 2021. E-book. Cap. 13: p. 277-296. https://doi.org/10.11606/9786599585401
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2011). Atlas das zonas costeiras e oceânicas do Brasil. Rio de Janeiro: Diretoria de Geociências,. 176 p. ISBN 978-85-240-4219-5. https:// bibliote-ca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv55263.pdf.
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2022). Áreas urbanizadas do Brasil: 2019. Rio de Janei-ro, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), Coordenação de Meio Ambiente. 30p. ISBN 9788524045486.https://biblioteca.ibge.gov.br/index.php/biblioteca-catalogo?view=detalhes&id=2101973
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2021). Monitoramento da variação do nível médio do mar nas estações da Rede Maregráfica Permanente para Geodésia: 2001-2020. Rio de Janei-ro,121p. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), https://biblioteca.ibge.gov.br/index.php/bibliotecacatalogo?view=detalhes&id=210180
Intergovernmental Oceanographic Commission (2006). Manual on Sea Level Measurement and Inter-pretation - An update to 2006. Paris: UNESCO-IOC, Manuals and Guides N 14, 2006. v. 4. 87 p. Manual. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000147773.
International Panel Climate Change. (2022). Summary for policy makers. In: Climate change 2022: mi-tigation of climate change. Contribution of WorkingGroup III totheSixth Assessment Report ofthe Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press; p. 4–53. https://doi.org/10.1017/9781009157926.001.
Lima, R. F., Lins de Barros, F.M., & Cirano, M. (2021). Análise das Condições Meteoceanográficas em Eventos de Ressaca do Mar no Litoral do Estado do Rio de Janeiro, Brasil no Período de 1948 a 2008. Anuário do Instituto de Geociências v. 44, 41726. https://doi.org/10.11137/1982-3908_2021_44_41726
Luz, R. T., (2008) Estratégias para Modernização da Componente Vertical do Sistema Geodésico Bra-sileiro e sua Integração ao SIRGAS. [Tese de Doutorado, Universidade Federal do Paraná]. Acervo Digital da UFPR. https://acervodigital. ufpr.br/handle/1884/17075
Marone, E., Camargo, R., & Castro, J.S. (2017). Coastal Hazards, Risks, and Marine Extreme Events: What Are We Doing About It?', Oxford Handbook Topics in Physical Sciences , online edn, Oxford Academic, https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780190699420.013.34
Miguez, B. M., Testut, L., & Wöppelmann, G. (2008). The Van de Casteele test visited: an efficient approach to tide gauge error characterization. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, American Meteorological Society - AMS, v. 25, n. 7, p. 1238-1244.https:// doi.org/10.1175/2007JTECHO554.1.
Ministério do Meio Ambiente. (2018). Procosta – Programa Nacional para Conservação da Linha de Costa. Brasília,. 36 p. Relatório Técnico. ISBN: 978-85-7738-101-2. https://antigo.mma.gov.br/images/arquivos/gestao_territorial/Procosta/PROCOSTA-versao_digital.pdf.
Nerem, R. S., Beckley, B. D., Fasullo, J. T., Hamlington, B. D., Masters, D., & Mitchum. G. T. (2018). Climate-change–driven accelerated sea-level rise detected in the altimeter era. Proceedings of the National Academy of Sciences, National Academy of Sciences, v. 115, n. 9, p. 2022–2025. ISSN 0027-8424. https://doi.org/10.1073/pnas.1717312115
Portaria nº 76, de 26 de março de 2018. (2018). Institui o Procosta. Diário Oficial da União, Brasilia, DF, Seção 1, n. 60, p. 161, 2018. https://www.mma.gov.br/images/arquivos/gestao_territorial/gerenciamento_costeiro/Procosta/PORTARIA_N%C2%BA_76_26_ mar%C3%A7o_de_2018.pdf
Santana. F, R. (2022). Análise da incerteza temporal e conceitual do nível de redução de marés: um es-tudo de caso para a ilha fiscal. [Monografia. Especialização, Universidade de São Paulo].
Tecchio, R., de Souza, D. C., da Silva, M. B. L., de Oliveria Costa, M. C., de Camargo, R., & Harari, J. (2024). Mean sea level, tidal components and surges in Guanabara Bay (Rio de Janei-ro) from 1990 to 2021. International Journal of Climatology, 44(13), 4629–4648. https://doi.org/10.1002/joc.8600
Veng, T., & Andersen, O. B., Consolidating Sea Level Acceleration Estimates from Satellite Altimetry. Advances in Space Research, vol. 68p.496–503. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.01.016.
Zervas, C.U. (2001). Sea level variations of the United States 1854-1999. Silver Spring: National Oce-anic and Atmospheric Administration – NOAA. 186 p. NOAA technical report NOS CO-OPS, 36. https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/14663
Zervas, C.U. (2009). Sea level variations of the United States 1854-2006. Silver Spring: National Oce-anic and Atmospheric Administration – NOAA. 194 p. NOAA technical report NOS CO-OPS, 53. https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/2565