Dehaspe, JoniBirkel, ChristianTetzlaff, DoertheSanchez-Murillo, RicardoDurán‐Quesada, Ana MaríaSoulsby, Chris2024-09-302024-09-3020181099-1085https://hdl.handle.net/11056/28985Abstract. Rapidly transforming headwater catchments in the humid tropics provide important resources for drinking water, irrigation, hydropower, and ecosystem connectivity. However, such resources for downstream use remain unstudied. To improve understanding of the behaviour and influence of pristine rainforests on water and tracer fluxes, we adapted the relatively parsimonious, spatially distributed tracer-aided rainfall–runoff (STARR) model using event-based stable isotope data for the 3.2-km2 San Lorencito catchment in Costa Rica. STARR was used to simulate rainforest interception of water and stable isotopes, which showed a significant isotopic enrichment in throughfall compared with gross rainfall. Acceptable concurrent simulations of discharge (Kling–Gupta efficiency [KGE] ~0.8) and stable isotopes in stream water (KGE ~0.6) at high spatial (10 m) and temporal (hourly) resolution indicated a rapidly responding system. Around 90% of average annual streamflow (2,099 mm) was composed of quick, near-surface runoff components, whereas only ~10% originated from groundwater in deeper layers. Simulated actual evapotranspiration (ET) from interception and soil storage were low (~420 mm/year) due to high relative humidity (average 96%) and cloud cover limiting radiation inputs. Modelling suggested a highly variable groundwater storage (~10 to 500 mm) in this steep, fractured volcanic catchment that sustains dry season baseflows. This groundwater is concentrated in riparian areas as an alluvial–colluvial aquifer connected to the stream. This was supported by rainfall–runoff isotope simulations, showing a “flashy” stream response to rainfall with only a moderate damping effect and a constant isotope signature from deeper groundwater (~400-mm additional mixing volume) during baseflow. The work serves as a first attempt to apply a spatially distributed tracer-aided model to a tropical rainforest environment exploring the hydrological functioning of a steep, fractured-volcanic catchment. We also highlight limitations and propose a roadmap for future data collection and spatially distributed tracer-aided model development in tropical headwater catchments.Resumen. Las cuencas de cabecera en rápida transformación en los trópicos húmedos proporcionan importantes recursos para agua potable, riego, energía hidroeléctrica y conectividad de ecosistemas. Sin embargo, estos recursos para uso posterior siguen sin estudiarse. Para mejorar la comprensión del comportamiento y la influencia de los bosques lluviosos prístinos en el agua y los flujos de trazadores, adaptamos el modelo relativamente parsimonioso y espacialmente distribuido de lluvia y escorrentía asistida por trazadores (STARR) utilizando datos de isótopos estables basados ​​en eventos para la cuenca de captación de San Lorencito de 3,2 km2. en Costa Rica. Se utilizó STARR para simular la interceptación de agua e isótopos estables en la selva tropical, lo que mostró un enriquecimiento isotópico significativo en la precipitación en comparación con la precipitación bruta. Simulaciones concurrentes aceptables de descarga (eficiencia de Kling-Gupta [KGE] ~0,8) e isótopos estables en el agua de la corriente (KGE ~0,6) a alta resolución espacial (10 m) y temporal (cada hora) indicaron un sistema de respuesta rápida. Alrededor del 90% del caudal promedio anual (2099 mm) estuvo compuesto por componentes de escorrentía rápida cerca de la superficie, mientras que solo ~10% se originó en aguas subterráneas en capas más profundas. La evapotranspiración (ET) real simulada a partir de la interceptación y el almacenamiento en el suelo fue baja (~420 mm/año) debido a la alta humedad relativa (promedio 96%) y la cobertura de nubes que limitan las entradas de radiación. El modelado sugirió un almacenamiento de agua subterránea muy variable (~10 a 500 mm) en esta cuenca volcánica fracturada y empinada que sostiene flujos base de la estación seca. Esta agua subterránea se concentra en zonas ribereñas como un acuífero aluvial-coluvial conectado al arroyo. Esto fue respaldado por simulaciones de isótopos de lluvia y escorrentía, que muestran una respuesta "llamativa" de la corriente a la lluvia con solo un efecto de amortiguación moderado y una firma isotópica constante de aguas subterráneas más profundas (~400 mm de volumen de mezcla adicional) durante el flujo base. El trabajo sirve como un primer intento de aplicar un modelo asistido por trazadores distribuido espacialmente a un entorno de selva tropical que explora el funcionamiento hidrológico de una cuenca volcánica fracturada y empinada. También destacamos las limitaciones y proponemos una hoja de ruta para la futura recopilación de datos y el desarrollo de modelos asistidos por trazadores distribuidos espacialmente en cuencas de cabecera tropicales.engAcceso embargadoAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/COSTA RICATRÓPICOS HÚMEDOSISÓTOPOSMODELADOHUMID TROPICSISOTOPESMODELINGhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501https://doi.org/10.1002/hyp.13258