Composición isotópica de la precipitación en la región intermontañosa de Heredia, Costa Rica

Abstract

La ubicación geográfica y la irregular orografía de Costa Rica se combinan en una serie de microclimas montañosos sustentados por flujos de humedad provenientes tanto del Mar Caribe como del Océano Pacífico. Estos microclimas ofrecen una oportunidad excepcional para el estudio de variaciones isotópicas en precipitación en un escenario tropical. El objetivo principal del estudio fue determinar la variación en la composición isotópica (ô180 y ô2H) en aguas meteóricas en la zona intermontañosa Heredia, Costa Rica, en un rango altitudinal desde 968 m.s.n.m. hasta 2303 m.s.n.m. durante las épocas seca y lluviosa de 2013. La red de monitoreo contó con 8 sitios de muestreo de frecuencia semanal (7 sitios) y diaria (1 sitio). Se analizó la composición de 5180 (0/00), ô2H (0/00) y el exceso de deuterio (0/00) en 226 muestras. En general, durante la época seca los eventos aislados de precipitación están relacionados con eventos enriquecidos. A inicios de Mayo, la influencia de la Zona de Convergencia Intertropical sobre Costa Rica (ITCZ, por sus siglas en inglés) produce una notable disminución de la velocidad de los vientos, un aumento en el volumen de precipitación y una disminución significativa en la composición isotópica. El desplazamiento hacia el norte de la ITCZ resulta en una alta variabilidad en los valores isotópicos durante la época lluviosa, especialmente durante Setiembre Y Octubre. Las trayectorias de las masas de aire simuladas con el modelo HYSPLIT de la NOAA sugieren: a) una combinación de fuentes de humedad (Pacífico versus Caribe) durante la época lluviosa, representado en la composición histórica en aguas subterráneas del Valle Central, b) eventos enriquecidos con un origen principalmente del Caribe. Las variaciones diarias de ò180 en Heredia durante el 2013 fueron simuladas con un modelo de regresión múltiple lineal que incluye: precipitación (mm), humedad relativa (0/0), las alturas de la zona de mezcla (m) y masa de aire (m). La información generada conformará a) la línea base para futuros estudios hidrológicos en la región, además de b) mejorar el estado del conocimiento respecto a los factores que controlan las variaciones isotópicas en zonas tropicales y c) reforzar la red de monitoreo por parte del Grupo de Investigación en Isótopos Estables de la Universidad Nacional.

The geographic location and the irregular orography of Costa Rica are combined in a series of mountainous microclimates supported by moisture flows from both the Caribbean Sea and the Pacific Ocean. These microclimates offer an exceptional opportunity for the study of isotopic variations in precipitation in a tropical setting. The main objective of the study was to determine the variation in the isotopic composition (ô180 and ô2H) in meteoric waters in the Heredia intermountain zone, Costa Rica, in an altitudinal range from 968 m.s.n.m. up to 2303 m.s.n.m. during the dry and rainy seasons of 2013. The monitoring network had 8 sampling sites with a weekly (7 sites) and daily (1 site) frequency. The composition of 5180 (0/00), ô2H (0/00) and excess deuterium (0/00) was analyzed in 226 samples. In general, during the dry season isolated precipitation events are related to enriched events. At the beginning of May, the influence of the Intertropical Convergence Zone over Costa Rica (ITCZ, for its acronym in English) produces a notable decrease in the speed of the winds, an increase in the volume of precipitation and a significant decrease in the composition isotopic. The northward shift of the ITCZ ​​results in a high variability in isotopic values ​​during the rainy season, especially during September and October. The air mass trajectories simulated with the NOAA HYSPLIT model suggest: a) a combination of moisture sources (Pacific versus Caribbean) during the rainy season, represented in the historical composition of groundwater in the Central Valley, b) events enriched with a mainly Caribbean origin. The daily variations of ò180 in Heredia during 2013 were simulated with a multiple linear regression model that includes: precipitation (mm), relative humidity (0/0), the heights of the mixing zone (m) and air mass ( m). The information generated will form a) the baseline for future hydrological studies in the region, as well as b) improve the state of knowledge regarding the factors that control isotopic variations in tropical zones and c) reinforce the monitoring network by the Group of Research in Stable Isotopes at the National University.