Upwelling-induced inflow pulses in a tropical bay during mid-summer drought

Abstract

Abstract. Bahía Santa Elena is a tropical bay located in the northern Pacific region of Costa Rica. This region experiences a period of reduced precipitation from July to August, known as mid-summer drought, induced by the intensification of northeastern winds from the Caribbean Low-Level Jet. Intensification of upwelling-favorable winds can cool surface waters adjacent to the bay, leading to a reduction in water temperatures within the bay, that alters the biological dynamics of coastal habitats. This study aims to analyze upwelling-induced inflow pulses in Bahía Santa Elena during mid-summer drought, focusing on the cooling effect of intensified upwelling-favorable winds and the subsequent warm water inflows following wind relaxation. We conducted two measuring campaigns from June to July in 2021 and in 2022. The first campaign consisted of a single acoustic Doppler current profiler (ADCP) moored inside the bay. The second campaign consisted of two mooring deployments: an ADCP with a thermistor chain inside the bay and an ADCP installed at the inlet. Each campaign presented five distinct events of upwelled water inflows into the bay promoted by an offshore Ekman transport. Upwelling-favorable wind peaks were followed by a decrease in temperature of the water column. When the upwelling-favorable wind relaxed, a warm water pulse entered the bay. These events are expected to play an important role in biological processes within tropical bays adjacent to upwelling zones during mid-summer drought.Resumen. Bahía Santa Elena es una bahía tropical ubicada en la región del Pacífico norte de Costa Rica. Esta región experimenta un período de precipitaciones reducidas de julio a agosto, conocido como sequía de mediados de verano, inducido por la intensificación de los vientos del noreste provenientes del Chorro de Bajo Nivel del Caribe. La intensificación de los vientos favorables a las surgencias puede enfriar las aguas superficiales adyacentes a la bahía, lo que lleva a una reducción de la temperatura del agua dentro de la bahía, lo que altera la dinámica biológica de los hábitats costeros. Este estudio tiene como objetivo analizar los pulsos de afluencia inducidos por surgencias en Bahía Santa Elena durante la sequía de mediados de verano, centrándose en el efecto de enfriamiento de los vientos intensificados favorables a las surgencias y las subsiguientes afluencias de agua cálida después de la relajación del viento. Realizamos dos campañas de medición de junio a julio en 2021 y 2022. La primera campaña consistió en un único perfilador acústico de corriente Doppler (ADCP) amarrado dentro de la bahía. La segunda campaña constó de dos despliegues de amarre: un ADCP con cadena de termistores en el interior de la bahía y un ADCP instalado en la entrada. Cada campaña presentó cinco eventos distintos de afluencias de agua ascendentes en la bahía promovidas por un transporte marino de Ekman. Los picos de viento favorables a las surgencias fueron seguidos por una disminución de la temperatura de la columna de agua. Cuando el viento favorable a la surgencia amainó, un pulso de agua cálida entró en la bahía. Se espera que estos eventos desempeñen un papel importante en los procesos biológicos dentro de las bahías tropicales adyacentes a las zonas de surgencia durante la sequía de mediados de verano.