Spatial and temporal dynamics of the hydrology at Salinas Bay, Costa Rica, Eastern Tropical Pacific

Introduction: Salinas Bay is located in the warm pool of the Eastern Tropical Pacific (ETP), characterized by warm, shallow surface waters, a strong and shallow thermocline, and an important biological diversity. The primary productivity of the region is influenced by the coastal upwelling, which occurs during the boreal winter as a result of the strengthening of trade winds. Objective: To study the spatial and temporal dynamics of physical and chemical parameters at seven hydrographic stations in Salinas Bay, Costa Rica, through the analysis of CTD data, and relate the warm and cold events to the regional atmospheric conditions present when measuring the data. Methods: Seven hydrographic stations, sampled at Salinas Bay between August 2008 and December 2014, were selected. The variables processed for analysis are temperature, density, salinity, oxygen, chl-a and turbidity. Once the data was processed, 42 Hovmöller kind diagrams were plotted. Results: All variables, except turbidity, presented a seasonal periodicity associated with the upwelling. In general, colder and denser waters, higher salinity and chl-a concentrations and lower dissolved oxygen values were observed during the dry season, when the upwelling was active. Whereas, during the rainy season water masses were warmer and less dense, salinity and chl-a concentrations decreased and dissolved oxygen values tended to increase. Conclusions: The spatial and temporal dynamics of the hydrology in Salinas Bay was influenced by the coastal upwelling events. The region also presented an interannual variability associated with ENSO. Seasonal and interannual variability can counteract their effects on the oceanographic parameters when they coincide temporally.

Introducción: Bahía Salinas se encuentra embebida en la piscina de agua cálida del Pacífico Tropical Oriental (PTO) o del Este (PTE), caracterizada por aguas superficiales cálidas, poco salinas, una termoclina fuerte y poco profunda y una importante diversidad biológica. La productividad primaria de la región está influenciada por el afloramiento oceánico, el cual se presenta durante el invierno boreal como resultado del fortalecimiento de los vientos alisios. Objetivo: Estudiar la dinámica espacial y temporal de parámetros físico-químicos en siete estaciones hidrográficas en Bahía Salinas, Costa Rica, a través del análisis de datos de CTD; y relacionar los eventos cálidos y fríos con las condiciones atmosféricas presentes al medir los datos. Métodos: Se muestrearon y seleccionaron siete estaciones hidrográficas en Bahía Salinas entre agosto de 2008 y diciembre de 2014. Las variables procesadas para su análisis son temperatura, densidad, salinidad, oxígeno, clorofila-a y turbidez. Una vez procesados los datos se graficaron 42 diagramas tipo Hovmöller. Resultados: Todas las variables, excepto la turbidez, presentaron una periodicidad estacional asociada al afloramiento. En general, se observaron aguas más frías y densas, mayores concentraciones de salinidad y clorofila-a y valores menores de oxígeno disuelto durante la estación seca, cuando el afloramiento estaba activo. Por el contrario, durante la estación lluviosa las masas de agua eran más cálidas y menos densas, las concentraciones de salinidad y clorofila-a disminuyeron y los valores de oxígeno disuelto tendieron a aumentar. Conclusiones: La dinámica espacial y temporal de la hidrología en Bahía Salinas fue influenciada por los eventos de afloramiento costero. La región también presentó una variabilidad interanual, como la asociada con el ENOS. La variabilidad estacional y la interanual pueden contrarrestar sus efectos sobre los parámetros oceanográficos cuando coinciden temporalmente.

Forcing of cool and warm subsurface water events in Bahía Salinas, Costa Rica

Introduction: Bahía Salinas, on the north Pacific coast of Costa Rica, is a seasonal upwelling area. Sea temperature in Bahía Salinas could be modulated by synoptic and other large-scale systems. This region belongs to the Central American Dry Corridor (CADC), a sub-region in the isthmus that is relatively drier than the rest of the territory, which extends along the Pacific littoral from western Guatemala through northern Costa Rica. Objective: To study the warm and cold events that could be inferred by studying the sea subsurface temperature in Bahía Salinas, and also analyzing the large-scale conditions and synoptic systems of the historical sources when they occurred in order to identify the atmospheric mechanisms that favored their appearance. Methods: A Sea Subsurface Temperature Index was calculated using hourly data from seven stations located at three different points in Bahía Salinas. Records range from June 19, 2003 to December 5, 2017. Additionally, six meteorological stations, with hourly wind records, were used to create two wind indices. The Sea Subsurface Temperature Index was used to identify the warmest and coldest events in the bay. Wind indices and monthly meteorological bulletins were used to analyze the large-scale conditions and synoptic systems in which cold and warm events occurred in Bahía Salinas. Results: Mean sea temperature in Bahía Salinas is 25.2°C. Colder temperatures were observed in February-March, below 21°C. There were two maxima in May-June and August-October with temperatures above 27°C. In four of the five cold events studied, Northeasterly wind anomalies were observed in the Costa Rican North Pacific, associated with trade wind reinforcements; meanwhile westerly anomalies were observed in all the warm events, associated with weaker trade wind conditions. Conclusions: The main seasonal climate driver in Bahía Salinas is the North Atlantic Subtropical High because its latitudinal migration is associated with the strength of the trade winds over Central America. Seasonal upwelling is modulated also by two synoptic scale climate features, the boreal winter arrival of cold front outbreaks and the winter maximum of the easterly Caribbean Low-Level Jet. El Niño-Southern Oscillation is also an important modulator of the sea temperature variability, since warm and cool events are related with positive and negative sea temperature anomalies.

Introducción: Bahía Salinas, en el Pacífico norte de Costa Rica, es un área de afloramiento estacional. La temperatura del mar en Bahía Salinas puede ser modulada por sistemas sinópticos de gran escala. Esta región pertenece al Corredor Seco Centroamericano (CSC), una subregión del istmo relativamente más seca que el resto del territorio, que se extiende a lo largo del litoral Pacífico desde el oeste de Guatemala hasta el norte de Costa Rica. Objetivo: Estudiar los eventos cálidos y fríos que se podrían inferir al estudiar la temperatura subsuperficial del mar en Bahía Salinas, y también analizar las condiciones y sistemas sinópticos a gran escala de las fuentes históricas en las que ocurrieron para identificar los mecanismos atmosféricos que favorecieron su desarrollo. Métodos: Se calculó un índice de temperatura subsuperficial del mar utilizando datos horarios de siete estaciones ubicadas en tres puntos diferentes en Bahía Salinas. Los registros van desde el 19 de junio de 2003 al 5 de diciembre de 2017. Además, se utilizaron seis estaciones meteorológicas, con registros de viento horario, para crear un índice de viento zonal y otro meridional. Se utilizó el índice de temperatura subsuperficial del mar para identificar los eventos más cálidos y más fríos en la bahía. Se utilizaron los índices de viento y boletines meteorológicos mensuales para analizar las condiciones y sistemas sinópticos a gran escala en los que se dieron los eventos fríos y cálidos en Bahía Salinas. Resultados: La temperatura media del mar en Bahía Salinas es de 25.2 °C. Se observaron temperaturas más frías en febrero-marzo, por debajo de los 21 °C. El ciclo anual presentó dos máximos en mayo-junio y agosto-octubre con temperaturas superiores a 27 °C. En cuatro de los cinco eventos fríos estudiados, se observaron anomalías de los vientos del noreste en el Pacífico Norte costarricense, asociadas a refuerzos de los vientos alisios; mientras tanto, se observaron anomalías del oeste en todos los eventos cálidos, asociadas con condiciones de vientos alisios más débiles. Conclusiones: El principal forzante climático en Bahía Salinas es la Alta Subtropical del Atlántico Norte ya que su migración latitudinal está asociada con la fuerza de los vientos alisios sobre América Central. La surgencia estacional está modulada también por dos características climáticas de escala sinóptica en el invierno boreal, la llegada de frentes fríos y el máximo de la Corriente en Chorro de Bajo Nivel del Caribe Oriental. El Niño-Oscilación del Sur también es un modulador importante de la variabilidad de la temperatura del mar, ya que los eventos cálidos y fríos están relacionados con anomalías positivas y negativas de la temperatura del mar.

Respuestas del mesozooplancton a condiciones oceanográficas en diferentes escalas en Bahía Salinas, Pacífico Norte de Costa Rica, durante 2011-2013

Introducción: El Pacífico Norte de Costa Rica se caracteriza por presentar una variación de la temperatura subsuperficial del mar (TSSM) modulada por vientos superficiales de componente este, con variaciones estacionales e intra-estacional. La TSSM es fundamental para las interacciones de la interfase océano-atmósfera y de gran influencia en los procesos biológicos marinos. Los estudios de zooplancton en el Pacífico Norte son escasos y se han enfocado en la composición, abundancia y biomasa de macro y mesozooplanctonen en Bahía Culebra. No se han realizado trabajos sobre zooplancton al norte del Golfo de Papagayo. Objetivo: Analizar la variación del zooplancton de Bahía Salinas a diferentes escalas como respuesta a condiciones oceanográficas-atmosféricas. Métodos: durante algunos meses de los años 2011, 2012 y 2013, el mesozooplancton fue muestreado en siete estaciones siguiendo un gradiente costero-oceánico para determinar su abundancia, biomasa y composición de la comunidad. Se realizaron lances de CTD en cada estación, y se recopilaron datos horarios de la TSSM desde junio de 2003 a diciembre de 2017. Resultados: La temperatura superficial anual en Bahía Salinas es menor en diciembre-abril con un mínimo secundario en julio y mayor en mayo-junio, y agosto-octubre. Los eventos fríos, neutros y cálidos determinados por anomalías en la TSSM, presentaron una distribución de la temperatura en la columna de agua con estratificación horizontal, de mezcla vertical y homogénea, respectivamente. La distribución espacial del zooplancton no presentó diferencias significativas y la variación del promedio total de abundancia y biomasa mostró un comportamiento similar durante el período de estudio, con menor variación en el primer año en comparación con el segundo, siendo los copépodos la categoría predominante para todas las fechas. A escala estacional no se observó un patrón general de variación entre estación seca y lluviosa y, copépodos y otros grupos del zooplancton fueron las categorías que presentaron diferencias. A escala intra-estacional la abundancia y biomasa presentaron una relación inversa con la TSSM y se vieron afectadas de manera diferencial. Los copépodos y zooplancton gelatinoso se diferenciaron en todos los eventos. Conclusiones: El zooplancton de Bahía de Salinas responde de manera diferencial en las diferentes escalas a las condiciones climáticas que afectan la TSSM de la región. La clasificación de las fechas de muestreo en eventos permite caracterizar diferentes perfiles en la columna de agua, así como permite definer patrones de variación para el mesozooplancton, que refleja la adaptación a corto plazo en función de la variación de las condiciones ambientales. El conocimiento generado ayuda a comprender mejor los fenómenos oceanográficos y su efecto sobre las poblaciones de plancton y la biota en general, especialmente en el escenario de cambio climático y las manifestaciones modernas de su impacto, p. e. la acidificación oceánica y pérdida de biodiversidad marina.

Introduction: The North Pacific of Costa Rica is characterized by presenting a variation of the subsurface temperature of the sea (SSST) modulated by surface winds with east component, with seasonal and intra-seasonal variations. The SSST is fundamental for the interactions of the ocean-atmosphere interface and influence marine biological processes. Zooplankton studies in the North Pacific are scarce and have been focused on the composition, abundance and biomass of macro and mesozooplankton in Culebra Bay. No works on zooplankton has been carried out northward of Papagayo Gulf. Objective: To analyze the variation of the zooplankton in Bahía Salinas at different scales in response to oceanographic-atmospheric conditions. Methods: during 2011, 2012 and 2013, mesozooplankton was collected in seven stations following a coastal-ocean gradient to determine abundance, biomass, and community composition. CTD casts were also carried out in each station. Hourly data of the Sea Subsurface Temperature (SSST) were obtained from June 2003 to December 2017. Results: The annual surface temperature in Bahía Salinas was lower in December-April with a secondary minimum in July and higher in May-June and August-November. The cold, neutral and warm events determined by anomalies in the SSST, presented a distribution of the temperature in the water column with horizontal stratification, vertical mixture and homogeneous, respectively. The spatial distribution of zooplankton did not show significant differences and the variation of the total average abundance and biomass showed a similar behavior during the study period, with less variation in the first year compared to the second one, being the copepods the predominant category for all the dates. On a seasonal scale, a general pattern of variation between dry and rainy seasons was not observed, and copepods and others zooplankton groups were the categories that presented differences. On an intra-seasonal scale, abundance and biomass showed an inverse relationship with SST. Copepods and gelatinous zooplankton (GZ) were differentiated in all events. Conclusions: The zooplankton of Bahía Salinas respond differentially at different scales to the climatic conditions that affect the SSST of the region. The classification of the sampling dates into events allows characterizing different profiles in the water column it also allows to define the variation patterns for mesozooplankton that reflects short-term adaptation as a function of variation in environmental conditions. These findings help to understand how oceanographic processes determine plankton community composition and biota in general. This is relevant in times of climate change and the manifestation of its impact through processes such as ocean acidification and loss of marine biodiversity.

Cambios climáticos proyectados de modelos CMIP5 en La Cruz, Guanacaste, Costa Rica

Introducción: La Cruz está localizada en el noroeste de Costa Rica, y está caracterizada por una estación seca bien definida y un clima tropical seco. Este cantón en los últimos 45 años ha reportado impactos de eventos hidrometeorológicos, en particular los húmedos como las inundaciones que han afectado viviendas, calles y cultivos, pero también algunas sequías han perjudicado a la población y sus actividades. Objetivo: El objetivo de este artículo es proveer información acerca de posibles cambios climáticos durante el siglo XXI asociados con un escenario pesimista de emisiones en el cantón de La Cruz en Guanacaste, Costa Rica. Métodos: Se utilizó la base de datos DesInventar para identificar los impactos y agruparlos según su mes de ocurrencia para relacionarlo con el régimen de precipitación. Simulaciones cambiadas de escala del Proyecto de Intercomparación de Modelos Climáticos 5 (CMIP5) fueron estados para simular cambios pasados y futuros (1979-2099) en temperatura y precipitación. Adicionalmente, un modelo hidrológico fue usado para calcular las proyecciones de escorrentía usando los datos meteorológicos. Resultados: Los resultados mostraron que un futuro más seco y caliente será característico del clima del siglo XXI, especialmente después del 2040. La escorrentía se espera que será reducida significativamente siguiendo las tendencias meteorológicas. Conclusiones: Algunos de los impactos más recurrentes históricamente son las inundaciones, daños a viviendas, calles y cultivos, sin embargo, también se han registrado algunas muertes en la zona. Se espera que una aridez mayor estará presente en el futuro, afectando sistemas humanos y ambientales.

Introduction: La Cruz is located in northwestern Costa Rica, and it is characterized by a dry tropical climate with a well-defined dry season. This municipality has reported many impacts of hydrometeorological events during the last 45 years, mostly associated with wet events such as floods that affected roads, housing, and crops; as well as some droughts that have impacted the population and their livelihoods. Objective: The objective of this article is to provide information regarding possible future climate changes during the 21st century associated with a pessimistic emission scenario in the municipality of La Cruz in Guanacaste, Costa Rica. Methods: We used DesInventar database to identify the hydrometeorological impacts in La Cruz and classified them by month. Downscaled simulations from the Climate Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) were used to simulate past and future changes (1979-2099) in temperature and precipitation. In addition, a hydrological model was used to calculate runoff projections from meteorological data. Results: Floods, and housing, roads and agricultural damages are the most recurrent impacts. In addition, some human deaths are reported during this time. Results show that a drier and warmer future will be characteristic of the climate in La Cruz in the 21st century, especially after 2040. Runoff is also expected to be reduced significantly following the meteorological trends. Conclusions: It is expected that higher aridity will be present in the future, affecting human and environmental systems.

Análisis de eventos fríos y cálidos por medio de datos de buceo: un enfoque de ciencia ciudadana en el Golfo de Papagayo, Costa Rica

Introduction: In January 2011 and as a Citizen Science initiative, the owners of the Deep Blue Diving Shop in Playa del Coco, Guanacaste, Costa Rica, began to collect daily temperature data in the seawater column during their diving activities, to inform tourists before traveling to Costa Rica and help them properly select their diving equipment and thus maximize the enjoyment of the experience in the Gulf of Papagayo. This data collection remained constant until January 2020 due to the COVID-19 pandemic. Objective: Identify cold and warm events of the sub-surface temperature of the sea in the Gulf of Papagayo, Guanacaste, Costa Rica and their relationship with known sources of climate variability as El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and synoptic systems such as incursions of cold fronts in the Caribbean Sea. Methods: Sea Subsurface Temperature data corresponding to the lowest temperature of the seawater column were used, at an approximate depth of 25-35m. Observations were made daily, from 01/01/2011 to 01/31/2020. Results: The mean temperature was 25.7 °C. Cooler temperatures were observed in February-March, below 22.5 °C with a secondary minimum in July. There were two peaks in May and August with temperatures above 27.4 °C. The drops during cold events reached 16-17 °C. All cold events were associated with the passage of cold fronts through the Caribbean Sea, due to reinforcement in the intensity of the trade winds, with a zonal component from the East, which causes seasonal upwelling. The warm events presented temperatures at their maximum of 30-31 °C. The latter events were associated with the development and maturity of warm El Niño-type ENSO events. ENSO is an important modulator of sea temperature variability in the Gulf of Papagayo, since El Niño events are related to positive anomalies in sea temperature in the Eastern Tropical Pacific. Conclusions: The Citizen Science initiative presented in this study proved to be very useful for monitoring sea temperature in the Gulf of Papagayo. The results of this study indicate that Dive Masters can provide data on sea temperature of sufficient quality and with high temporal resolution. Divers can profitably support monitoring and Citizen Science can contribute positively to social well-being by influencing the questions that are being addressed and by giving people a voice in local environmental decision-making. The information generated in this study returns to the tour operators and enhance the understanding of the variability observed in the data collected by them, a knowledge that is later transmitted to their clients to improve their experience.

Introducción: En el año 2011 y como una iniciativa de Ciencia Ciudadana, los propietarios de la tienda Deep Blue Diving Shop en Playa del Coco, Guanacaste, Costa Rica, iniciaron a recolectar diariamente los datos de temperatura en la columna de agua de mar durante sus actividades de buceo, como respuesta a la necesidad de informar a los turistas antes de viajar a Costa Rica para la selección del equipo correcto de SCUBA y así maximizar su experiencia en el Golfo de Papagayo. Esta recolección de datos se mantuvo constante hasta enero de 2020 por la pandemia del COVID-19. Objetivo: Identificar eventos fríos y cálidos de la temperatura sub-superficial del mar en el Golfo de Papagayo, Guanacaste, Costa Rica y su relación con fuentes de variabilidad climática conocidas como El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) y sistemas sinópticos como las incursiones de frentes fríos en el Mar Caribe. Métodos: Se utilizaron datos de Temperatura Subsuperficial del Mar correspondientes a la temperatura más baja de la columna del agua de mar, a una profundidad aproximada de 25-35 m. Las observaciones se realizaron con una frecuencia diaria del 01/01/2011 al 31/01/2020. Resultados: La iniciativa de Ciencia Ciudadana presentada en este estudio mostró ser muy útil para el monitoreo y caracterización de la temperatura del mar en el Golfo de Papagayo. La temperatura media fue de 25.7 °C. Se observaron temperaturas más frías en febrero-marzo, por debajo de 22.5 °C con un mínimo secundario en julio. Hubo dos máximos en mayo y agosto con temperaturas superiores a 27.4 °C. Los descensos durante los eventos fríos alcanzaros los 16-17 °C. Todos los eventos fríos estuvieron asociados al paso de frentes fríos por el Mar Caribe, debido a reforzamientos en intensidad del viento alisio, con componente zonal del este, que provoca surgencia estacional. Los eventos cálidos presentaron temperaturas en sus máximos de 30-31 °C. Los eventos cálidos estuvieron asociados al desarrollo y madurez de los eventos cálidos del ENOS tipo El Niño. El ENOS es un modulador importante de la variabilidad de la temperatura del mar en el Golfo de Papagayo, ya que los eventos El Niño están relacionados con anomalías positivas de la temperatura del mar en el Pacífico Tropical del Este. Conclusiones: La iniciativa de Ciencia Ciudadana presentada en este estudio resultó ser muy útil para monitorear la temperatura del mar en el Golfo de Papagayo. Los resultados de este estudio indican que los guías de buceo pueden aportar datos sobre la temperatura del mar de suficiente calidad y con alta resolución temporal. Los buzos pueden apoyar de manera rentable el monitoreo y la Ciencia Ciudadana puede contribuir positivamente al bienestar social al influir en las preguntas que se están abordando y al dar voz a las personas en la toma de decisiones ambientales locales. La información generada en este estudio regresa a los operadores de turismo y mejora la comprensión de la variabilidad observada en los datos recolectados por ellos, conocimiento que luego es transmitido a sus clientes para mejorar su experiencia.

Distribución de temperatura y salinidad en campañas oceanográficas recientes en el Pacífico Tropical Oriental de Costa Rica

Introducción: Para Costa Rica, los estudios realizados en el Pacífico Tropical Este o PTE son importantes ya que se relacionan con el Corredor Marino del Pacífico Este Tropical, el cual es un esfuerzo de conservación multinacional. El presente estudio describe los parámetros físicos de temperatura del mar y salinidad del océano de las masas de agua que rodean a la Isla del Coco y su entorno, el PTE, a través del análisis de perfiles de CTD obtenidos durante campañas hidrográficas realizadas entre el año 2008 y el 2012; y comparar los resultados de los datos in-situ con los del reanálisis del modelo HYCOM-NCODA. Métodos: Se compilaron los resultados de 8 diferentes campañas científicas a la Isla del Coco de abril de 2008, marzo de 2009, abril de 2010, julio de 2011 y marzo de 2012. También se analizan las campañas de octubre de 2010 y marzo de 2011 en donde se realizó un transecto latitudinal y un transecto longitudinal en las aguas del Pacífico Tropical Este de Costa Rica. En julio de 2012 se realizaron 3 transectos latitudinales en las aguas en torno a la Isla del Coco. Las mediciones se hicieron por medio de un CTD, instrumento utilizado para determinar la conductividad, temperatura y presión de la columna de agua, entre otras variables. Resultados: Se observó la presencia de Agua Superficial Tropical en los primeros 50m de profundidad, con temperaturas superiores a 25°C y salinidades menores 33psu y Agua Sub-superficial Sub-tropical bajo los 60m con temperaturas menores a 25°C y salinidades alrededor de las 35ups. La zona de transición entre ellas se presentó entre los 50-60m. Los resultados de la temperatura del mar y la salinidad de los transectos analizados reflejan las condiciones climáticas y atmosféricas observadas, en donde se nota que las variaciones estacionales en el PTE están fuertemente influenciadas por la migración meridional de la Zona de Convergencia Inter-Tropical. Conclusiones: El estudio mostró que los datos del reanálisis del modelo de circulación general HYCOM-NCODA son comparables con los resultados de los perfiles del CTD en el PTE. La distribución de la temperatura de los muestreos tiende a ser similar a los datos del modelo oceánico y las principales diferencias se dan en la capa profunda para la salinidad, por lo que el modelo HYCOM es capaz de reproducir las características observadas en el PTE de temperatura y salinidad y puede ser usado para estudiar la dinámica tropical oceánica, en regiones más extensas y en otras épocas del año.

Introduction: In Costa Rica, studies done in the Eastern Tropical Pacific or ETP are important because of their interaction/relationship with the Eastern Tropical Pacific Seascape, a known multinational conservation initiative. The present study describes the physical parameters of sea temperature and salinity around Cocos Island and its environment, the ETP, using CTD profiles. Methods: Data were obtained in April 2008, March 2009, April 2010, July 2011 and March 2012 near this island. Latitudinal and longitudinal transects were also done during October 2010 and March 2011 in a broader Costa Rican ETP region. In July 2012, three latitudinal transects were done around Cocos Island. Records were obtained using a CTD, measuring conductivity, temperature and pressure, among other variables. Results: Tropical Surface Water was observed in the upper 50m, showing temperatures above 25°C and salinities below 33psu. Below the surface waters, Subsurface Subtropical Water was detected below a 60m depth, showing temperatures colder than 25°C and salinities around 35psu. The transition between these waters was around 50-60m in depth. Temperature and salinity results were related with the atmosphere conditions observed, in which ETP variability was strongly influenced by the Inter Tropical Convergence Zone migration. Conclusions: This study also showed that reanalysis data from the HYCOM-NCODA general circulation model are comparable and in a good agreement with the CTD profiles. Temperature and salinity HYCOM data also reproduced, in general terms, the main characteristics of CTD data, having some small differences in the deeper levels. This reanalysis data set could also be used to study the tropical ocean dynamics, in wider ETP regions and for different seasons.

Importancia del alcance en redes del CIGEFI-UCR: Un estudio de los datos, según las publicaciones realizadas en los períodos entre 1979-2015 / Importance of the reach of the social networks of CIGEFI-UCR: A study of the data according to the publications made between 1979-2015

Resumen Desde 1979, el Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI) de la Universidad de Costa Rica (UCR) ha evolucionado constantemente hasta convertirse en un referente regional de la Geofísica. Esto ha sido facilitado por diversos actores, investigadores, y colaboradores, tanto propios como de otras afiliaciones. El objetivo de este trabajo fue utilizar las publicaciones elaboradas por el CIGEFI para describir y visualizar las redes sociales de este proceso para el período 1979-2015, mostrando los actores involucrados, las ego-redes más influyentes, la evolución de las redes en tres períodos (1979-1990, 1991-2002 y 2003-2015) para mayor facilidad de procesamiento de la información y las afiliaciones. Se calcularon las medidas de centralidad de grado, cercanía, lejanía y mediación, y se realizaron cinco depuraciones de cada red; para ello, se suprimieron de una a cinco relaciones y actores en cada una. Se concluyó que el trabajo en red fue fundamental para el CIGEFI, pues permitió la integración de un equipo y un abordaje entre distintas disciplinas, clave en los procesos de investigación y toma de decisiones.

Abstract Since 1979, the Center for Geophysical Research (CIGEFI) of the University of Costa Rica (UCR) has constantly evolved to become a regional reference in geophysics. This has been facilitated by different actors, researchers, and collaborators, both their own and those of other affiliations. The objective of this work was to use the publications elaborated by CIGEFI to describe and visualize the social networks of this process between 1979-2015, showing the actors involved, the most influential ego-networks, the evolution of the networks in three periods (1979-1990, 1991-2002 and 2003-2015), for easier processing of information, and affiliations. The centrality measures of degree, proximity, distance and mediation were calculated, and five network debuggings of each network were carried out; in each one, one to five relationships and actors in each were eliminated. It was concluded that networking was fundamental for CIGEFI, since it allowed the integration of a team and an approach between different disciplines, key in the research and decision making processes.

Humedales del Parque Nacional Chirripó, Costa Rica: características, relaciones geomorfológicas y escenarios de cambio climático / Wetlands of the Chirripó National Park, Costa Rica: characteristics, geomorphological relationships and climate change scenarios

Resumen Los humedales, también llamados altoandinos, han sido poco estudiados y caracterizados en Costa Rica. En este estudio se analizan las características geomorfológicas, climatológicas e hidrológicas de los humedales altoandinos del Parque Nacional Chirripó (PNCh), ubicado al centro-sur de Costa Rica, América Central. Para ello se parte de un levantamiento geomorfológico a escala 1:25 000 de formas de relieve particularmente de origen glaciar, el Inventario Nacional de Humedales llevado a cabo por el Proyecto Humedales (PNUD-SINAC-GEF), y la determinación de distintos escenarios de cambio climático para los periodos 2039-2059 y 2079-2099. El objetivo de este trabajo es caracterizar el estado actual de estos ecosistemas, explicar cómo y porqué se forman, así como valorar las posibles implicaciones en el ciclo hidrológico y la provisión de agua de estos reservorios debido a las variaciones del clima a futuro. Los resultados denotan la gran importancia de estos humedales para mantener la dinámica ecológica en el PNCh, así como los servicios de provisión de agua y regulación del ciclo hidrológico en las cuencas que derivan de esta área protegida.(AU)

Abstract The geomorphological, climatological and hydrological characteristics of the high Andean wetlands of the Chirripó National Park (PNCh) are analyzed. The PNCh is located in south-central Costa Rica, Central America. This analysis includes a geomorphological survey on a 1: 25 000 scale of the relief forms and processes, particularly those of glacial origin. The National Wetland Inventory carried out by the Wetlands Project (UNDP-SINAC-GEF) was also used, along with different climate change projections corresponding to the scenarios for the 2039-2059 and 2079-2099 horizons. The main objective is to characterize the current state of these ecosystems, to explain how and why they are formed, as well as to assess the possible implications in the hydrological cycle and the water supply of these wetlands due to future climate variations. The results showed the relevance of these natural reservoirs in maintaining the ecological dynamics of the PNCh. We also studied the services of water provision and regulation of the hydrological cycle in the basins that compose this protected area.(AU)

Global Model selection for evaluation of Climate Change projections in the Eastern Tropical Pacific Seascape / Selección del Modelo Global para la evaluación de las proyecciones de Cambio Climático en el Paisaje Marino del Pacífico Tropical Oriental

Two methods for selecting a subset of simulations and/or general circulation models (GCMs) from a set of 30 available simulations are compared: 1) Selecting the models based on their performance on reproducing 20th century climate, and 2) random sampling. In the first case, it was found that the performance methodology is very sensitive to the type and number of metrics used to rank the models and therefore the results are not robust to these conditions. In general, including more models in a multi-model ensemble according to their rank (of skill in reproducing 20th century climate) results in an increase in the multi-model skill up to a certain point and then the inclusion of more models degrades the skill of the multi-model ensemble. In a similar fashion when the models are introduced in the ensemble at random, there is a point where the inclusion of more models does not change significantly the skill of the multi-model ensemble. For precipitation the subset of models that produces the maximum skill in reproducing 20th century climate also showed some skill in reproducing the climate change projections of the multi-model ensemble of all simulations. For temperature, more models/simulations are needed to be included in the ensemble (at the expense of a decrease in the skill of reproducing the climate of the 20th century for the selection based on their ranks). For precipitation and temperature the use of 7 simulations out of 30 resulted in the maximum skill for both approaches to introduce the models.

Se emplearon dos métodos para escoger un subconjunto a partir de treinta simulaciones de Modelos de Circulación General. El primer método se basó en la habilidad de cada uno de los modelos en reproducir el clima del siglo XX y el segundo en un muestreo aleatorio. Se encontró que el primero de ellos es muy sensible al tipo y métrica usada para categorizar los modelos, lo que no arrojó resultados robustos bajo estas condiciones. En general, la inclusión de más modelos en el agrupamiento de multi-modelos ordenados de acuerdo a su destreza en reproducir el clima del siglo XX, resultó en un aumento en la destreza del agrupamiento de multi-modelos hasta cierto punto, y luego la inclusión de más modelos/simulaciones degrada la destreza del agrupamiento de multi-modelos. De manera similar, en la inclusión de modelos de forma aleatoria, existe un punto en que agregar más modelos no cambia significativamente la destreza del agrupamiento de muti-modelos. Para el caso de la precipitación, el subconjunto de modelos que produce la máxima destreza en reproducir el clima del siglo XX también mostró alguna destreza en reproducir las proyecciones de cambio climático del agrupamiento de multi-modelos para todas las simulaciones. Para temperatura, más modelos/simulaciones son necesarios para ser incluidos en el agrupamiento (con la consecuente disminución en la destreza para reproducir el clima del siglo XX). Para precipitación y temperatura, el uso de 7 simulaciones de 30 posibles resultó en el punto de máxima destreza para ambos métodos de inclusión de modelos.

Diccionario histórico-toponímico de la Isla del Coco, Costa Rica / Historic-Toponymic dictionary for Isla del Coco, Costa Rica

Many names have been used for the different places of Isla del Coco, and some have changed over time. Studying different historic sources, seventy-six names of the main topographic features were collected for Isla del Coco National Park, Costa Rica. These names could be grouped in four main categories: those associated with the British traveler’s visitations, the ones related with the republican period of Costa Rica and those linked with the island’s terrestrial and marine flora and fauna. The methodology used allowed the proper documentation of seventy-one names. This methodology and the publication of this dictionary intend to generate a feedback regarding the naming of topographic characters of Isla del Coco.

Se recolectaron de distintas fuentes documentales los nombres de setenta y seis topónimos correspondientes a los principales accidentes topográficos del Parque Nacional Isla del Coco, Costa Rica. Estos se pueden agrupar en cuatro grupos principales, como son aquellos pertenecientes a las visitas de navegantes británicos, la vida republicana en Costa Rica y aquellos de la flora y fauna, tanto terrestre como marina. La metodología empleada ha permitido identificar setenta y uno de estos topónimos. Conceptualmente, el dinamismo del abordaje metodológico y la divulgación de sus resultados sugieren tener implícito un proceso de retroalimentación.

Un método para evaluar el enriquecimiento de metales en sedimentos marinos en Costa Rica / A method to evaluate metal enrichment in marine sediments

A method to evaluate metal enrichment in marine sediments. In order to evaluate metal enrichment in sediments , a method is proposed and tested in Bahia Culebra and the Golfo de Nicoya, Costa Rica through the normalization of the elements against aluminum, and by linear regression of the logarithm of the concentrations of different elements respect to aluminum. The distributions of the elements manganese, and strontium of Bahía Culebra did not satisfy the tests of normalization and linear regression, indicating a nonnatural distribution or enrichment of these elements in this region. In the Golfo de Nicoya the elements copper , zinc , rubidium and the strontium did not satisfy the test of normality or the linear regression with respect to aluminum, indicating a possible enrichment of these elements. The majority of the concentrations of the elements in two sample sites, with the exception of chromium, are within the natural ranges in rocks or clays of marine sediments, and within the concentration ranges of other studies done in these same regions. Chromium has average values beyond the natural concentrations, the values of some samples in the Golfo de Nicoya are up to 10 times greater than the concentration value of a typical bay with high contamination of this element.

Se propone un método para evaluar enriquecimiento de metales en sedimentos de Bahía Culebra y en el Golfo de Nicoya de Costa Rica a través de la normalización de los elementos y el aluminio usando la regresión lineal de las concentraciones de los elementos y el Aluminio. Las distribuciones de los elementos manganeso y el estroncio de Bahía Culebra no cumplen con las pruebas de normalización y de regresión lineal, indicando una distribución no natural o enriquecimiento de estos elementos en esta región. En el Golfo de Nicoya los elementos cobre, zinc, rubidio y el estroncio no cumplen ya sea con la hipótesis de normalidad o con la regresión lineal respecto al aluminio, indicando un posible enriquecimiento de estos elementos en esta región. La mayoría de las concentraciones de los elementos tanto en ambos sitios de muestreo, con excepción del cromo, se encuentran dentro de los ámbitos naturales encontrados en las rocas o en las arcillas de sedimentos marinos a nivel mundial, y dentro de los ámbitos de las concentraciones de otros estudios realizados en estas mismas regiones. El cromo muestra valores promedio más allá de las concentraciones naturales, siendo la concentración de algunas muestras en el Golfo de Nicoya hasta diez veces mayores que el valor de una bahía con alta contaminación de este elemento.

Atmospheric forcing of cool subsurface water events in Bahía Culebra, Gulf of Papagayo, Costa Rica / Forzamiento atmosférico de eventos de agua fría subterránea en Bahía Culebra, Golfo de Papagayo, Costa Rica

Bahía Culebra, at Gulf of Papagayo on the north Pacific coast of Costa Rica, is an area of seasonal upwelling where more intense cooling events may occur during some boreal winter weeks mainly. To study these extreme cool events, records of nine sea subsurface temperature stations from 1998 to 2010 were analyzed. Five events associated with extremely cool temperatures in this region were identified from these records and taken as study cases. Sea temperatures decreased about 8-9ºC during these events and occurred while cold fronts were present in the Caribbean, with strong trade wind conditions over Central America. These strong wind conditions may have favored the offshore displacement of the sea surface water. The axis of Bahía Culebra runs northeastsouthwest, a condition that favors and triggers cool water events, mainly because the displaced water is replaced by water from deeper levels.

Bahía Culebra, localizada en el Golfo de Papagayo, al norte de la costa del Pacífico de Costa Rica, es un área de afloramiento estacional, en donde pueden ocurrir eventos de enfriamiento más intensos, principalmente durante algunas semanas del invierno boreal. Para estudiar estos eventos de enfriamiento extremo, se analizaron datos de nueve estaciones con registros de la temperatura subsuperficial del mar, desde 1998 hasta el 2010. A partir de estos registros, se identificaron cinco casos de estudio asociados a enfriamientos del mar en la región. Los descensos de la temperatura de estos eventos fueron de aproximadamente 8-9ºC y se asociaron al paso de empujes fríos en la región del Caribe y una fuerte magnitud del viento alisio sobre América Central. Este reforzamiento del flujo alisio favorece el desplazamiento del agua superficial hacia afuera de Bahía Culebra, cuyo eje principal se ubica en la dirección noreste-suroeste. Lo anterior favorece y provoca un enfriamiento de la temperatura del mar en la bahía, ya que el agua desplazada es reemplazada por aguas más frías provenientes de profundidades mayores.

Clima y temperatura sub-superficial del mar en Bahía Culebra, Golfo de Papagayo, Costa Rica / Climate and subsurface sea temperature in Bahía Culebra, Costa Rica

Climate and subsurface sea temperature in Bahía Culebra, Costa Rica. Bahía Culebra, Golfo de Papagayo, Costa Rica is a seasonal upwelling area. To determine the relationship of climate and the subsurface temperature variability at Bahía Culebra, we analyzed nine records of sea subsurface temperature from the Bay, continuously recorded from 1998 to 2010. The analysis characterized the annual cycle and explored the influence of different climate variability sources on the subsurface sea temperature and air temperature recorded in Bahía Culebra. Data from an automatic meteorological station in the bay were studied, obtaining the annual and daily cycle for air surface temperature and wind speed. Sea surface temperature (SST) trend from 1854 to 2011 was calculated from reanalysis for the region that coverts 9-11°N, 85-87°W. Because of the positive SST trend identified in this region, results showed that annual and daily cycles in Bahía Culebra should be studied under a warming scenario since 1854, that is coherent with the global warming results and its climate variability is influenced by El Niño-Southern Oscillation (ENSO) in the Equatorial Pacific and by atmospheric forcing triggered by climate variability with Atlantic Ocean origin, because warm (cold) events in Bahía Culebra tend to occur in concordance with positive & negative (negative & positive) anomalies in Niño 3.4 (NAO) index.

Bahía Culebra, Golfo de Papagayo, Costa Rica es una región de afloramiento estacional. Para determinar la relación entre el clima y la variabilidad de la temperatura sub-superficial, se analizaron los registros de la temperatura sub-superficial del mar de nueve estaciones localizadas en la Bahía. El análisis permitió caracterizar su ciclo anual y explorar su relación con fuentes de variabilidad climática que influencian el clima regional para el periodo 1998-2010. Los resultados se contextualizaron usando además los datos de una estación meteorológica automática que funcionó en la bahía junto con el registro de la temperatura superficial del mar para una rejilla que cubre la región de 9-11°N, 85-87°W, para el periodo 1854-2011. Debido a la tendencia positiva encontrada en la región para la temperatura superficial del mar, se concluye que los resultados mostrados asociados a los ciclos anuales y diarios en Bahía Culebra deben ser interpretados bajo un escenario de cambio climático, asociado a un calentamiento ocurrido desde 1854, además coherente con lo observado globalmente, y que su variabilidad climática está influenciada no sólo por aquella ligada a la de El Niño-Oscilación del Sur, en el Pacífico Ecuatorial, sino también por influencias de tipo atmosférico relacionadas con la variabilidad en el Océano Atlántico, debido a que los eventos cálidos (fríos) en Bahía Culebra tienden a ocurrir en concordancia con anomalías positivas y negativas (negativas y positivas) de los índices Niño 3.4 y OAN, respectivamente.

Algunas características de las corrientes marinas en el Golfo de Nicoya, Costa Rica / Some features of ocean currents in Gulf of Nicoya, Costa Rica

Se estudia la estructura espacial y vertical de las corrientes en el Golfo de Nicoya y su relación con los ciclos de marea usando correntímetros. Se encuentra que en el interior del golfo, la variación vertical de las corrientes marinas aumenta conforme aumenta la profundidad. La estación de Isla Chira muestra un menor grado de variación, tanto en corrientes como en temperatura. La estación entre Isla San Lucas y Puntarenas es la más estratificada en flujos en esta región. Se midieron magnitudes de corrientes sobre los 100 cm/seg durante mareas vivas extraordinarias. Se encontraron desfases del quiebre o cambio de flujo de las mareas entre superficie y fondo, de hasta 100 minutos. En general en esta parte interna los flujos son hacia el interior del Golfo cuando la marea está entrando y hacia el exterior, cuando la marea está bajando. En el exterior del Golfo la circulación es más compleja. A lo largo de un eje Tárcoles-Negritos, se identifican flujos que rotan de manera distinta entre superficie y fondo, cuyos patrones no pueden ser fácilmente explicados según los ciclos de la marea respecto a predicciones mareales en Puntarenas. Estos resultados demuestran que la variación espacial de las corrientes marinas del Golfo de Nicoya está relacionada no solo a la estructura termohalina, sino que también, a los ciclos y ámbitos de las mareas que se producen en este cuerpo de agua

The spatial and vertical structure of the water currents and its relationship with the tidal cycles were studied using current meters in the Gulf of Nicoya. In the upper gulf, the vertical marine current differences increase as the depth increases. The water column at the station near Chira Island (upper gulf) shows the smaller changes in currents and in temperature. The flow at the station between San Lucas Island and Puntarenas (middle gulf) is the most stratified in this region. Currents with magnitudes over 100 cm/seg were measured during spring tides. Changes in the lags of the surface and bottom tidal flows were measured on the order of 100 minutes. In general, in this upper region the flows are toward the head of the gulf when the tide is flooding and toward the mouth when the tide is ebbing. In the lower gulf the circulation is more complex. Along an axis between Tárcoles and Negritos Islands, changes of velocity vectors are identified between surface and bottom. The current rotates in a different way in the water column in this region and their patterns cannot be explained only by the tidal cycles predicted for Puntarenas. These results demonstrate that the spatial and vertical variation of the marine currents of the Gulf of Nicoya is not only related to the thermohaline structure, but also to the tidal cycles and tide ranges that take place in this estuary

[Composition of marine sediment samples in the Costa Rica intertidal zones using X-Ray fluorescence analysis]. / Composición de sedimentos en las zonas costeras de Costa Rica utilizando Fluorescencia de Rayos-X (FRX).

Using an energy dispersive X-Ray fluorescence analysis, simultaneous evaluation of K, Ca, Ti, Cr, Mn, Ge, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, Sr and Pb in 74 marine sediment samples from the Costa Rica intertidal zones was conducted. Samples were collected between June 1999 and December 2001, from Caribbean and Pacific beaches of Costa Rica. Calcium and iron showed the highest abundances and are indicators of the natural origin of the sediments. Calcium is associated with biogenic processes such as coral reefs near the sampling sites and iron indicates a terrigenous origin. In general, the beaches of the Caribbean and North Pacific regions showed the greatest concentration of calcium. This is indicative of the abundant reef structures near these beaches. The beaches of the Central and South Pacific show the greatest iron concentrations, indicating an important lithosphere contribution and/or little contribution of calcium carbonate due to the poor development of coralline structures near the sampling sites. Finally, the analyses did not show evidence of elements associated with anthropogenic pollution. Only a northern section of Puerto Viejo beach showed high concentrations of lead, zinc and titanium, perhaps associated with hydrothermal sources.

[Some features of ocean currents in Gulf of Nicoya, Costa Rica]. / Algunas características de las corrientes marinas en el Golfo de Nicoya, Costa Rica.

The spatial and vertical structure of the water currents and its relationship with the tidal cycles were studied using current meters in the Gulf of Nicoya. In the upper gulf, the vertical marine current differences increase as the depth increases. The water column at the station near Chira Island (upper gulf) shows the smaller changes in currents and in temperature. The flow at the station between San Lucas Island and Puntarenas (middle gulf) is the most stratified in this region. Currents with magnitudes over 100 cm/seg were measured during spring tides. Changes in the lags of the surface and bottom tidal flows were measured on the order of 100 minutes. In general, in this upper region the flows are toward the head of the gulf when the tide is flooding and toward the mouth when the tide is ebbing. In the lower gulf the circulation is more complex. Along an axis between Tárcoles and Negritos Islands, changes of velocity vectors are identified between surface and bottom. The current rotates in a different way in the water column in this region and their patterns cannot be explained only by the tidal cycles predicted for Puntarenas. These results demonstrate that the spatial and vertical variation of the marine currents of the Gulf of Nicoya is not only related to the thermohaline structure, but also to the tidal cycles and tide ranges that take place in this estuary.