Centro de Investigaciones Geofísicas

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Algunos aspectos relacionados con la Variabilidad Climática en la Isla del Coco, Costa Rica
(Revista de Climatologia, 2009) Quiros Badilla, E; Alfaro, E
Se recolectaron y analizaron los registros meteorológicos de las estaciones que han funcionado recientemente en la Isla del Coco (1979-2005), Costa Rica, localiza en el Pacífico Tropical Oriental. Dichos registros se compararon con series de tiempo de los puntos de rejilla más cercanos a la isla de diferentes bases de datos de precipitación y de temperatura elaborados con datos compilados de estaciones medidoras en superficie, estimados de percepción remota y de modelos numéricos. Se encontró que durante enero, febrero y marzo, se dan las más bajas precipitaciones y que una intensa estación lluviosa tiene lugar de abril a diciembre, dentro de la cual se logra apreciar un mínimo relativo en julio y agosto. También se observó que de enero a marzo las temperaturas son mayores, y relativamente menores de junio a diciembre. Los resultados encontrados muestran que eventos cálidos (fríos) del ENOS se relacionan con temporadas de lluvias o temperaturas superficiales por arriba (bajo) de lo normal en la Isla del Coco. Estas relaciones pueden ser útiles en predicción climática ya que el evento asociado al ENOS antecede a la precipitación o la temperatura.
Caracterización de los manglares de Centroamérica con sensores remotos
(Revista de Biología Tropical, 2001) Lizano, O; Amador, J; Soto, R
Satellite images were used to study the mangrove distribution patterns in two different climatic regions of Central America: Gulf of Fonseca in Honduras-El Salvador and Sierpe-Térraba in Costa Rica. The Gulf of Fonseca has higher temperature and solar radiation, and lower precipitation, which can explain the higher structural development and species mixing of the Sierpe-Térraba mangrove. In the latter the transition between species or between heights in the same species is clear. The automatic classification made by the Geographic Information System (IDRISI) fits well the field mangrove distribution, but it was necessary to regroup some subdivisions that represent the same land use as identified by transects and an aerial video. Mixed species and clouds produced less satisfactory results in Sierpe-Térraba indicating a need for better satellite image resolution.
Central America [State of the Climate in 2008]
(Bulletin of the American Meteorological Society, 2009) Amador, J; Alfaro, E; Rivera, E; Calderon, B
Ciclo diario y anual de variables troposféricas y oceánicas en la Isla del Coco, Costa Rica
(Revista de Biología Tropical, 2008) Alfaro, E
Meteorological records from gauge stations at Isla del Coco (Cocos Island), Costa Rica, were analyzed. These data are from an automatic weather station and from two pluviograph stations, covering the period 1997-2005. Time series from other historical records and from the nearest island grid point from different public geophysical data sets were also used. The focus was on rainfall, wind, radiation, relative humidity, and air and sea tempera ture series. Daily and annual cycles were calculated for all the records with hourly resolution and their intra seasonal features were studied, such as maxima values, minima values and transitional periods. Comparisons were done between the stations records and the grid (with broader spatial resolution data). In general, seasonal variations at Isla del Coco were observed to be mainly associated with the meridian migration of the Inter Tropical Convergence Zone; the island is under its direct influence from boreal spring to autumn.
Climatología del viento y oleaje frente a las costas de Costa Rica
(Ciencia y Tecnología, 2007) Lizano, O.G
The climatologically behavior of the wind and waves is studied around the Costa Rica’s coasts using re-analysis data from wave forecasting numeric model. It is found that the wind in the Caribbean coasts of Costa Rica is predominantly from northeast direction all the year. This wind is projected to the north Pacific of Costa Rica through the topographical depression north of Costa Rica and south of Nicaragua generating high wave conditions. The strong trade winds in the boreal winter (north hemisphere) dominate the behavior of the wind in the central and south Pacific coasts of Costa Rica in the first months of the year. This pattern is modified as the Inter-tropical Convergence Zone (ITCZ) migrating to north and then, the westerly wind is intensified over the Pacific coast reaching their maximum expression during September. In respect to waves, it is found that in the Caribbean wave heights are in relationship with the trade wind force over the sea. The relatively short wave period (7 seg) identifies the local wave origin, called “sea”, which is chaotic in general and with short wave crests. In the Pacific coast, it is found that the predominant wave direction for all the three distinguishable Costa Rican regions is from the Southwest continued by the south. In the north Pacific, although the predominance of the wind is the zonal component and there is a local wave generation in that direction, it prevails waveswith direction from the southwest, indicating that its main wave origin is remote, mainly generated in the south Pacific, like New Zealand , called “swell”, which are smooth and long wave crests. The monthly climatological analysis of the wave height shows that the Caribbean waves has more energy as the trade wind is intensified (November to April) in the boreal winter. In this time the wave heights in the Pacific coasts is low, changing their pattern when the Caribbean wind weaken (September to October) and the equatorial tropical western is present.
El Clima a Sotavento de las Montañas de Costa Rica
(Tópicos Meteorológicos, 1992) Campos, M; Castro, V
Las montañas y cordilleras de Costa Rica actúan como un obstáculo al viento Alisio predominante produciendo condiciones climáticas contrastantes entre ambas vertientes (Pacifico y Caribe). Las regiones a sotavento, en relación con el viento Alisio, de las cordilleras Volcánica Central, Tilarán y Guanacaste, presentan una reducción notable en la precipitación, comparada con la recibida a barlovento, principalmente cuando el viento Alisio es fuerte. Sin embargo, los pasos de montaña permiten el transporte de humedad desde la Vertiente Caribe, afectando las distribuciones de nubosidad, humedad, lluvia y temperatura. La relación viento-topografia, juega un papel importante en el clima de las regiones a sotavento. El viento se acelera al canalizarse a través de los pasos de La Palma y Cañón del Reventazón, estimándose una velocidad teórica mayor en el Valle Central Oriental. La ocurrencia de ondas de montaña en estas regiones a sotavento es otra caracteristica de las relaciones viento y orografía. La distribución temporal de la lluvia varía desde el tipo Pacifico hasta el tipo Caribe, de acuerdo a la ubicación geográfica de la estación (valle, montaña o depresión). La cantidad de lluvia anual varía, observándose fuertes gradientes en las proximidades de los pasos. La disminución de la temperatura en superficie con la elevación, en estas regiones, es de aproximadamente 6°C por cada kilómetro, su fluctuación anual es menor que 5°C. La humedad del aire no presenta efectos locales tan contrastantes como en otros elementos del clima, la amplitud anual depende, en mayor medida, de la fluctuacion anual de la temperatura, asi como de la existencia de una estación seca, mas que de la orografía.
El Niño, La Oscilación del Sur y Sus Efectos en Costa Rica: Una Revisión
(Tecnología en Marcha, 1991) Fernández, W; Ramírez, P
Se hace una revisión de las características del fenómeno de El Niño y de la Oscilación del Sur, haciendo una interrelación entre el océano y la atmósfera, como complemento se menciona también La Niña. Los patrones de lluvia sobre el Pacífico tropical son descritos así como algunos aspectos climáticos sobre América Central y el Caribe. Finalmente se discuten los efectos de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) en Costa Rica.
Escenarios climáticos para temporadas con alto y bajo número de huracanes en el Atlántico
(Revista de Climatología, 2007) Alfaro, E
Se estudio la relación entre la variación de la actividad anual de los ciclones tropicales en el Atlántico y las variaciones decadales e interanuales de la Temperatura Superficial del Mar (TSM). Utilizando el análisis de tabla de contingencia se asignaron las probabilidades condicionales para los escenarios bajo, dentro y arriba de lo normal en la actividad anual de los ciclones tropicales dado un escenario bajo, dentro y arriba de lo normal en distintos índices de TSM para el periodo 1944-2004 (61 años). La actividad anual de los ciclones se estudió en función de la comparación normalizada de la TSM en el Atlántico y el Pacífico tropical. Se observó que años con pocos huracanes estaban acompañados de condiciones más frías (cálidas) que el promedio en el Atlántico Tropical Norte (Pacífico Ecuatorial del Este), una mayor cortante vertical del viento en el Atlántico Tropical Norte pero menor en el Pacífico Ecuatorial del Este cerca de Centroamérica y una presión media a nivel del mar mayor (menor) en el Atlántico Tropical Norte (Pacífico Ecuatorial del Este). Años con una alta actividad de huracanes mostraron, en términos generales, patrones opuestos en el campo de las anomalías a los descritos anteriormente para las regiones estudiadas.
Métodos de reducción de escala: Aplicaciones al clima, variabilidad y cambio climático
(Revista Iberoaméricana de Economía Ecológica, 2009) Amador, J; Alfaro, E
Los Modelos de Circulación General Atmosféricos-Oceánicos Acoplados muestran buena habilidad para simular la evolución de las circulaciones de escala global. Sin embargo, esta bondad no es muy útil para el estudio de impactos locales debido a que la resolución espacial de esos modelos está por encima de la escala de los impactos locales que se desean analizar. Es importante tomar esto en cuenta al estudiar impactos del clima en las actividades del hombre, en la biodiversidad, en ambientes marino-costeros y en arrecifes en las regiones tropicales, por ejemplo. Existen dos aproximaciones para lidiar con esta diferencia de escala e información: los métodos de reducción de escala dinámica y estadística. En este trabajo, se discuten los elementos básicos del sistema climático y las posibles causas de los cambios atmosféricos observados en este sistema. Se discuten brevemente los principales conceptos físicos del sistema climático, el clima de una región, la variabilidad climática y las generalidades del problema del cambio climático global con énfasis en el aspecto regional del mismo. Se describen también los esquemas metodológicos del proceso de reducción de escala y se presenta una discusión sobre sus ventajas y limitaciones, así como algunas aplicaciones al tiempo atmosférico y clima regional.
Predicción Estacional del Clima en Centroamérica mediante la reducción de escala dinámica. Parte I: Evaluación de los Modelos de Circulación General CCM3.6 y ECHAM4.5.
(Revista de Matemática: Teoría y Aplicaciones, 2008) Rivera, E; Amador, J
Mediante la evaluación del campo vectorial de viento en bajo nivel y de precipitación derivados de dos modelos de circulación general (ECHAM4.5 y CCM3.6), para el período 1990-1999, se determinó la habilidad de dichos modelos para simular aspectos dinámicos y termodinámicos asociados al clima centroamericano y su variabilidad climática. Para ello, primeramente se analizan las características de la atmósfera consideradas como fundamentales contribuyentes del régimen climático regional. De acuerdo con los resultados de esta evaluación, el ECHAM4.5 exhibe una representación más realista de varios aspectos del ciclo anual y estacional de la atmósfera tropical de interés, por lo que la información de gran escala (≈ 5 x 103 km) de este modelo se utiliza en la parte II de este trabajo para proveer las condiciones iniciales y de contorno como funciones de espacio y tiempo necesarias para efectuar un proceso de reducción de escala dinámica de hasta 30 km de resolución espacial con el modelo regional MM5v3.
Predicción Estacional del Clima en Centroamérica mediante la reducción de escala dinámica. Parte II: Aplicación del modelo MM5v3
(Revista de Matemática: Teoría y Aplicaciones, 2009) Rivera, E; Amador, J
En la primera parte de este trabajo se determinó que el modelo de circulación general (MCG) ECHAM4.5 posee más habilidad para simular aspectos dinámicos y termodinámicos de la estructura de la atmósfera asociados a las características climáticas de la región de Centroamérica, en comparación con el CCM3.6. Por tal motivo, la información proveniente de este MCG se utilizó para conducir un experimento de reducción de escala dinámica con el modelo regional MM5v3, en el cual se generó un conjunto de simulaciones (realizaciones estadísticas) de alta resolución espacial (30 km) para el mes de enero del año 2000. Los resultados de la reducción de escala dinámica con el MM5v3 permiten establecer que este modelo regional es capaz de reproducir adecuadamente aspectos del clima centroamericano que los MCG no pueden capturar debido a que poseen limitaciones de resolución espacial y a que no representan adecuadamente los rasgos topográficos y las interacciones físicas y dinámicas asociadas a la mesoescala. La comparación con datos derivados de observaciones indica que el MM5v3 simula la región de máximo de viento de bajo nivel que está relacionada con la corriente en chorro de los Mares Intra-Americanos, aunque la intensidad de ésta es subestimada. En cuanto a los patrones de precipitación, éstos coinciden con los obtenidos de las observaciones (seco en el Pacífico, más lluvioso en el Caribe), sin embargo, existe un exceso generalizado en la cantidad de lluvia simulada producto de los esquemas de parametrización utilizados (Grell y Kain-Fritsch). En el análisis de la desviación estándar de la muestra de doce miembros, se detectan las áreas en las que este modelo regional tiene mayor dispersión o incertidumbre, entre ellas destaca una localizada principalmente al sur de Panamá.
Solar activity and climate in Central America
(Geofísica Internacional, 2000) Araya, E; Bonatti, J; Fernández, W
Possible effects of solar activity on the records of air surface temperature and rainfall in Central America are analysed. The correlation between the series of sunspot numbers, surface air temperature and precipitation, is poor. However an increasing tendency in the series is observed for the time period considered. Using Fourier analysis, frequency peaks were found close to 11 years and 5 years for both solar and climate data. This suggest that solar activity might be a factor which affects the climate’s variables.
Temperatura, precipitación y caudal en Panamá. Parte II: ENOS y Cambio Climático
(Tópicos Meteorológicos y Oceanográficos, 1998) Amador, J; Olmedo, B
En este trabajo se analizaron series de valores medios mensuales de temperatura máxima y media, de precipitación y caudal para diferentes estaciones en la República de Panamá en relación con El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) y cambio climático (CC) en esa región. Un total de veinte series temporales (8 de temperatura, 9 de precipitación y 3 de caudal) convenientemente distribuidas con periodos en general mayores de treinta años, son utilizados para este fin. Destacan en esas series de las temperaturas medias de Altas de Balboa, de Cristóbal y Gamboa, desde finales del siglo XX, la precipitación de Cristóbal y Gamboa, desde finales del siglo XIX, y las de caudal de Candelaria, Interamericana y Río Grande, con cuarenta años de información. En la Parte I de esta investigación, las mismas series de temperatura, precipitación y caudal fueron utilizadas para estudiar las características generales y la distribución estacional de esas variables para que sirvieran de marco conceptual al presente estudio (Parte II). Las series fueron desestacionalizadas aplicando el método de las anomalías y luego se suavizaron aplicando medias móviles de once meses. Se aplican técnicas espectrales a los datos con el propósito de identificar y estudiar las señales atmosféricas predominantes y su relación con ENOS y CC. En casi todos los eventos El Niño, se observa una fuerte relación entre la ocurrencia del evento cálido y un aumento de las anomalías de temperatura. Aunque estas anomalías varían para las diferentes estaciones analizadas, se estima que en promedio son del orden del 1 oC para la mayor parte de los eventos El Niño. En el 76 y 96% de los casos, la precipitación y el caudal muestran respectivamente, anómalas negativas durante este fenómeno. En cuanto a la tendencia a largo plazo de los parámetros estudiados, se nota que el 88% de las estaciones con temperatura, exhiben una pendiente positiva. En promedio, el aumento de la temperatura promedio es superior a 0.6 oC durante ese periodo. Casi todas las estaciones que registran lluvia y caudal muestran una pendiente negativa, lo que en principio parece descartar que este comportamiento corresponda simplemente a una característica aleatoria de las series. El descenso en la lluvia, contrasta con resultados obtenidos por modelos de circulación general, los cuales, indican un aumento de la precipitación en la parte sur de la Cuenca del Caribe.
The influence of weather and microclimate on Dalbulus maidis (Homoptera: Cicadellidae) flight activity and the incidence of diseases within maize and bean monocultures and bicultures in tropical America
(Annals of applied biology, 1992) Castro, V; Rivera, C; Isard, S; Gámez, R; Fletcher, J; Irwin, M
Mixed cropping systems in tropical America have been shown to be less prone than monocultures to damage from pathogens carried by insects. This finding formed the basis for a series of experiments conducted in Costa Rica to evaluate the hypothesis that mixed cropping systems create a physical environment that influences vector movement and consequently the spread of leafhopper-borne pathogens. The principle finding of the study is that both the mixture of plants and planting density have little influence on the spread of pathogens by Dalbulus maidis, an oligophagus leafhopper which prefers maize, within maize and bean single and mixed cropping systems. Leafhopper flight activity proved similar for high and low density monocultures and bicultures. The number of leafhoppers immigrating to and emigrating from a field appears dependent on the size of the field, not the density of maize plants. Single and mixed crops with the same density of maize plants were equally prone to damage by pathogens carried by leafhoppers. The lower percentage infection in high density than in low density maize treatments resulted from fewer vectors per plant in the former.
The Mid-Summer Drought over México and Central America
(Journal of Climate, 1999) Magaña, V; Amador, J; Medina, S
The annual cycle of precipitation over the southern part of Mexico and Central America exhibits a bimodal distribution with maxima during June and September–October and a relative minimum during July and August, known as the midsummer drought (MSD). The MSD is not associated with the meridional migration of the intertropical convergence zone (ITCZ) and its double crossing over Central America but rather with fluctuations in the intensity and location of the eastern Pacific ITCZ. During the transition from intense to weak (weak to intense) convective activity, the trade winds over the Caribbean strengthen (weaken). Such acceleration in the trade winds is part of the dynamic response of the low-level atmosphere to the magnitude of the convective forcing in the ITCZ. The intensification of the trade winds during July and August and the orographic forcing of the mountains over most of Central America result in maximum precipitation along the Caribbean coast and minimum precipitation along the Pacific coast of Central America. Changes in the divergent (convergent) low-level winds over the “warm pool” off the west coast of southern Mexico and Central America determine the evolution of the MSD. Maximum deep convective activity over the northern equatorial eastern Pacific, during the onset of the summer rainy season, is reached when sea surface temperatures exceed 29°C (around May). After this, the SSTs over the eastern Pacific warm pool decrease around 1°C due to diminished downwelling solar radiation and stronger easterly winds (during July and August). Such SST changes near 28°C result in an substantial decrease in deep convective activity, associated with the nonlinear interaction between SST and deep tropical convection. Decreased deep tropical convection allows increased downwelling solar radiation and a slight increase in SSTs, which reach a second maximum (∼28.5°C) by the end of August and early September. This increase in SST results once again in stronger low-level convergence, enhanced deep convection, and, consequently, in a second maximum in precipitation. The MSD signal can also be detected in other variables such as minimum and maximum surface temperature and even in tropical cyclone activity over the eastern Pacific.
Variabilidad y cambio climático en algunos parámetros sobre Costa Rica y su relación con fenómenos de escala sinóptica y planetaria
(Tópicos Meteorológicos y Oceanográficos, 1997) Alfaro, E; Amador, J
Este estudio complementa trabajos anteriores de los autores acerca de aspectos varios sobre la variabilidad y el cambio climático en Costa Rica. Series temporales de la últimas décadas de valores medios mensuales de temperatura máxima y brillo solar son analizadas para varias estaciones en Costa Rica para identificar señales del orden de los dos años o mayores y relacionarlas con manifestaciones de fenómenos atmosfericos de escala sinóptica y planetaria. En este trabajo se utilizan estaciones no analizadas antes, se extienden las longitudes de las series usadas en relación con las de trabajos anteriores y se estudia el comportamiento de un parámetro adicional importante como es la radiación local. Las series son primero desestacionalizadas y luego suavizadas para disminuir la contribución de componentes menores a los doce meses aproximadamente. Para el estudio se utilizan las técnicas de promedios móviles y análisis de Fourier. Las series de temperatura presentan fluctuaciones climáticas del orden de 0.5 a 1°C que podrían estar asociadas con las fases cálidas de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS). Aunque la radiación global y el brillo solar muestran cierto grado de consistencia con los resultados de la temperatura máxima durante algunos eventos ENOS, su comportamiento no es claro. Al respecto, se requiere un análisis posterior más detallado ya que estos dos parámetros, no muestran en general, un comportamiento temporal coherente entre ellos como se esperaba. En todas las estaciones analizadas, la temperatura exhibe una tendencia positiva del orden de 0.5°C en las últimas tres o cuatro décadas consistente con los resultados de trabajos anteriores para otras estaciones del país y con la idea de un calentamiento regional.

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