Near Surface Carbon Dioxide and Methane in Urban Areas of Costa Rica

Abstract

Little information is available for Central America regarding methane and carbon dioxide mixing ratios in urban areas. This work reports a representative spatial and seasonal study of near surface carbon dioxide and methane, carried out between July 2014 and January 2015 (27 weeks) in the Central Valley of Costa Rica, and other urban and rural sites across the country and covering three distinct seasons: Mid-summer drought (July-August), wet season (September-November) and transition period (December-January). The mixing ratios of both gases are clearly influenced by the metropolitan area, and by the prevailing atmospheric conditions during the wet season months. Average carbon dioxide concentration (629 ± 80 ppm) and average methane concentration (2192 ± 110 ppb) were up to 8% and up to 10%, respectively, higher during the wet season than the values recorded outside this period. HYSPLIT back air mass trajectories analysis, and weather data available for the Central Valley, suggest that these differences arise as result of a reduction in the mixing layer of depth (~425 m) and the wind speed (~1.5 m/s) across the valley, favoring the accumulation of polluted air masses in the metropolitan area. Other natural and anthropogenic sources, like the volcanic emissions of the Turrialba Volcano and the livestock activities at rural sites, apparently influence the mixing ratios of both gases across Costa Rica. Although the scope of this study is limited to representative seasonal conditions of the Central Valley in 2014 and 2015, it is possible considering the information presented in this work that the “dome” phenomenon can be assumed to exist.

Hay poca información disponible para Centroamérica sobre la mezcla de metano y dióxido de carbono. proporciones en las zonas urbanas. Este trabajo informa un estudio espacial y estacional representativo de cerca de la superficie. dióxido de carbono y metano, realizado entre julio de 2014 y enero de 2015 (27 semanas) en el Valle Central de Costa Rica y otros sitios urbanos y rurales en todo el país y cubriendo tres estaciones distintas: sequía de mediados de verano (julio-agosto), estación húmeda (septiembre-noviembre) y período de transición (diciembre-enero). Las proporciones de mezcla de ambos gases están claramente influenciadas. por el área metropolitana y por las condiciones atmosféricas predominantes durante la temporada de lluvias meses. Concentración promedio de dióxido de carbono (629 ± 80 ppm) y concentración promedio de metano (2192 ± 110 ppb) fueron hasta un 8% y hasta un 10%, respectivamente, más altos durante la estación húmeda que los valores registrados fuera de este período. Análisis de trayectorias de masas de aire hacia atrás de HYSPLIT, y Los datos meteorológicos disponibles para el Valle Central sugieren que estas diferencias surgen como resultado de una reducción en la capa de mezcla de profundidad (~425 m) y la velocidad del viento (~1,5 m/s) a través del valle, favoreciendo la acumulación de masas de aire contaminado en el área metropolitana. Otros naturales y antropogénicos. fuentes, como las emisiones volcánicas del Volcán Turrialba y las actividades ganaderas en sitios rurales, aparentemente influyen en las proporciones de mezcla de ambos gases en Costa Rica. Aunque el El alcance de este estudio se limita a las condiciones estacionales representativas del Valle Central en 2014. y 2015, es posible considerando la información presentada en este trabajo que el fenómeno “domo” se puede suponer que existe.