Modelagem numérica oferece aplicações práticas e oportunidades para Biólogos

Biólogos que têm afinidade com Matemática e TI podem considerar as oportunidades profissionais oferecidas pela modelagem numérica, um campo em expansão com muitas aplicações práticas, propõe o Prof. Dr. Renan Ribeiro, do laboratório do Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas (NPH) da Universidade Santa Cecília (Unisanta), em Santos (SP).

A modelagem numérica vale-se de programas de computador que, por meio de equações e cálculos matemáticos, fazem simulações de condições físicas e biológicas de corpos d’água para, por exemplo, prever condições de balneabilidade de praias e o impacto ambiental do lançamento de efluentes de um novo empreendimento imobiliário, entre várias outras aplicações.

“Esses programas de computador primeiro resolvem a física do ambiente: a vazão do rio, a propagação da onda de maré, simulam as correntes, as ondas. Também tem a parte biológica, como por exemplo a simulação da qualidade da água nesses corpos d’água: você simula a qualidade da água do rio tentando simular parâmetros como concentração de oxigênio, turbidez, concentração de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, e quantidade de fitoplâncton”, conta Renan Ribeiro.

O Biólogo trabalha no laboratório com uma equipe multidisciplinar, que inclui profissionais da Biologia, Engenharia, Oceanografia e dos cursos de pós-graduação em Ciências Ambientais.

As aplicações práticas das simulações são muitas: o laboratório desenvolveu um modelo de previsão de ressacas e atua dando suporte à Defesa Civil de Santos, informando quando são previstas ressacas mais fortes, que podem causar inundações ou prejuízos à infraestrutura urbana.

Além da Defesa Civil, o laboratório da Unisanta fornece dados para a Praticagem de São Paulo, responsável por fazer a manobra de entrada e saída dos navios no Porto de Santos. Os dados permitem à praticagem do porto determinar as condições presentes de maré e profundidade e planejar quais navios podem entrar ou sair em determinado momento.

Uma outra aplicação da modelagem numérica foi tema da tese de doutorado de Renan Ribeiro, defendida no início de 2021. O trabalho, intitulado Previsão de balneabilidade com o uso da modelagem numérica operacional para as praias das Baías de Santos e de São Vicente, detalha o uso de ferramentas de modelagem numérica na construção de um sistema para prever balneabilidade de praias – se a água estará ou não própria para banho – com antecedência. As informações são repassadas às autoridades sanitárias e podem ser consultadas pelo público no site http://nph.unisanta.br.

Renan Ribeiro explica que os órgãos ambientais produzem informações sobre a balneabilidade das praias. Contudo, esses dados se baseiam em coletas feitas anteriormente, não refletindo o momento presente. A modelagem permite simular as condições físicas e biológicas das praias das Baías de Santos e de São Vicente, de modo a fornecer uma previsão confiável sobre a condição da água nos dias seguintes.

“A condição de balneabilidade leva em consideração a concentração da bactéria enterococos, que é indicadora de contaminação fecal. A gente tenta simular a dispersão dessa bactéria no ambiente e também o seu comportamento – taxa de mortalidade, por exemplo – com base em equações. Fizemos um mapeamento das fontes de cargas de poluição que podem atingir a praia, como essas cargas chegam, quantificar essas cargas”, explica o Biólogo.

“O sistema também pega a previsão meteorológica e coloca como dado de entrada. A radiação solar, por exemplo, é uma variável que vai influenciar na mortalidade: se tem mais sol, a bactéria vai morrer mais rápido. Vários fatores entram no modelo numérico, que faz a simulação e tenta prever a balneabilidade”.

O laboratório do NPH também desenvolve um estudo, financiado pelo Fehidro (Fundo Estadual de Recursos Hídricos), que faz o monitoramento e utiliza a modelagem numérica para simular a vazão, as correntes do rio e futuramente a qualidade da água e cargas de nutrientes de três rios diferentes na região da Baixada Santista: Cubatão, Mogi e Itapanhaú. As informações geradas são importantes para a tomada de decisões de políticas públicas, como distribuição de água, e para o desenvolvimento de sistemas de alerta de cheias para comunidades ribeirinhas. 

Outra área de aplicação da modelagem numérica por Biólogos, destaca Renan Ribeiro, é no suporte a estudos de impacto ambiental, analisando, por exemplo, o impacto potencial do lançamento de efluentes gerados por um novo empreendimento imobiliário.

Renan Ribeiro começou a se interessar por modelagem numérica já na graduação em Biologia, quando fez estágio no projeto Ecomanage (Sistema Integrado de Gerenciamento Ecológico de Zonas Costeiras) na Unisanta. Trabalhou alguns anos com essas ferramentas no setor privado, onde ampliou seus conhecimentos e aprendeu também as simulações relativas às condições físicas da natureza. 

Ele cursou o mestrado e doutorado em Ciências Ambientais na USP, utilizando em ambos os trabalhos as ferramentas de modelagem numérica, e retornou à Unisanta como docente. Hoje Renan Ribeiro leciona na graduação de Biologia e nos cursos de pós de Auditoria Ambiental, Ecologia e Ciência e Tecnologia Ambiental.

De acordo com ele, são poucos os Biólogos que trabalham com modelagem numérica, mas esse é um campo com muitas aplicações práticas e há muito espaço para os profissionais da Biologia ocuparem, pois é uma área em expansão no país. Ele destaca que é necessário desenvolver habilidades computacionais e ter afinidade com programação e matemática, para analisar e interpretar dados dos modelos.

“A área de modelagem e ciência de dados em geral só tende a crescer, e os Biólogos têm que se apropriar disso, e não deixar o mercado só para os outros profissionais. É importante ter o olhar do Biólogo, principalmente no que diz respeito à qualidade da água”, conclui Renan Ribeiro.

Fonte: CRBio-01