Forcing of cool and warm subsurface water events in Bahía Salinas, Costa Rica / Forzamiento de los eventos cálidos y fríos del agua subsuperficial del mar en Bahía Salinas, Costa Rica

Introduction: Bahía Salinas, on the north Pacific coast of Costa Rica, is a seasonal upwelling area. Sea temperature in Bahía Salinas could be modulated by synoptic and other large-scale systems. This region belongs to the Central American Dry Corridor (CADC), a sub-region in the isthmus that is relatively drier than the rest of the territory, which extends along the Pacific littoral from western Guatemala through northern Costa Rica. Objective: To study the warm and cold events that could be inferred by studying the sea subsurface temperature in Bahía Salinas, and also analyzing the large-scale conditions and synoptic systems of the historical sources when they occurred in order to identify the atmospheric mechanisms that favored their appearance. Methods: A Sea Subsurface Temperature Index was calculated using hourly data from seven stations located at three different points in Bahía Salinas. Records range from June 19, 2003 to December 5, 2017. Additionally, six meteorological stations, with hourly wind records, were used to create two wind indices. The Sea Subsurface Temperature Index was used to identify the warmest and coldest events in the bay. Wind indices and monthly meteorological bulletins were used to analyze the large-scale conditions and synoptic systems in which cold and warm events occurred in Bahía Salinas. Results: Mean sea temperature in Bahía Salinas is 25.2°C. Colder temperatures were observed in February-March, below 21°C. There were two maxima in May-June and August-October with temperatures above 27°C. In four of the five cold events studied, Northeasterly wind anomalies were observed in the Costa Rican North Pacific, associated with trade wind reinforcements; meanwhile westerly anomalies were observed in all the warm events, associated with weaker trade wind conditions. Conclusions: The main seasonal climate driver in Bahía Salinas is the North Atlantic Subtropical High because its latitudinal migration is associated with the strength of the trade winds over Central America. Seasonal upwelling is modulated also by two synoptic scale climate features, the boreal winter arrival of cold front outbreaks and the winter maximum of the easterly Caribbean Low-Level Jet. El Niño-Southern Oscillation is also an important modulator of the sea temperature variability, since warm and cool events are related with positive and negative sea temperature anomalies.

Introducción: Bahía Salinas, en el Pacífico norte de Costa Rica, es un área de afloramiento estacional. La temperatura del mar en Bahía Salinas puede ser modulada por sistemas sinópticos de gran escala. Esta región pertenece al Corredor Seco Centroamericano (CSC), una subregión del istmo relativamente más seca que el resto del territorio, que se extiende a lo largo del litoral Pacífico desde el oeste de Guatemala hasta el norte de Costa Rica. Objetivo: Estudiar los eventos cálidos y fríos que se podrían inferir al estudiar la temperatura subsuperficial del mar en Bahía Salinas, y también analizar las condiciones y sistemas sinópticos a gran escala de las fuentes históricas en las que ocurrieron para identificar los mecanismos atmosféricos que favorecieron su desarrollo. Métodos: Se calculó un índice de temperatura subsuperficial del mar utilizando datos horarios de siete estaciones ubicadas en tres puntos diferentes en Bahía Salinas. Los registros van desde el 19 de junio de 2003 al 5 de diciembre de 2017. Además, se utilizaron seis estaciones meteorológicas, con registros de viento horario, para crear un índice de viento zonal y otro meridional. Se utilizó el índice de temperatura subsuperficial del mar para identificar los eventos más cálidos y más fríos en la bahía. Se utilizaron los índices de viento y boletines meteorológicos mensuales para analizar las condiciones y sistemas sinópticos a gran escala en los que se dieron los eventos fríos y cálidos en Bahía Salinas. Resultados: La temperatura media del mar en Bahía Salinas es de 25.2 °C. Se observaron temperaturas más frías en febrero-marzo, por debajo de los 21 °C. El ciclo anual presentó dos máximos en mayo-junio y agosto-octubre con temperaturas superiores a 27 °C. En cuatro de los cinco eventos fríos estudiados, se observaron anomalías de los vientos del noreste en el Pacífico Norte costarricense, asociadas a refuerzos de los vientos alisios; mientras tanto, se observaron anomalías del oeste en todos los eventos cálidos, asociadas con condiciones de vientos alisios más débiles. Conclusiones: El principal forzante climático en Bahía Salinas es la Alta Subtropical del Atlántico Norte ya que su migración latitudinal está asociada con la fuerza de los vientos alisios sobre América Central. La surgencia estacional está modulada también por dos características climáticas de escala sinóptica en el invierno boreal, la llegada de frentes fríos y el máximo de la Corriente en Chorro de Bajo Nivel del Caribe Oriental. El Niño-Oscilación del Sur también es un modulador importante de la variabilidad de la temperatura del mar, ya que los eventos cálidos y fríos están relacionados con anomalías positivas y negativas de la temperatura del mar.

Cold fronts and reservoir limnology: an integrated approach towards the ecological dynamics of freshwater ecosystems

In this paper the authors discuss the effects of cold fronts on the dynamics of freshwater ecosystems of southeast South America. Cold fronts originating from the Antarctic show a monthly frequency that promotes turbulence and vertical mixing in reservoirs with a consequence to homogenize nutrient distribution, dissolved oxygen and temperature. Weak thermoclines and the athelomixis process immediately before, during and after the passage of cold fronts interfere with phytoplankton succession in reservoirs. Cyanobacteria blooms in eutrophic reservoirs are frequently connected with periods of stratification and stability of the water column. Cold fronts in the Amazon and Pantanal lakes may produce fish killings during the process of "friagem" associated mixing events. Further studies will try to implement a model to predict the impact of cold fronts and prepare management procedures in order to cope with cyanobacteria blooms during warm and stable water column periods. Changes in water quality of reservoirs are expected during circulation periods caused by cold fronts.

Neste trabalho, os autores discutem o impacto das frentes frias na dinâmica dos ecossistemas de água doce da região sudeste da América do Sul e com repercussões no Centro Oeste e Amazônia. Frentes frias com origem no continente Antártico mostram uma frequência mensal que tem como consequência o aumento da turbulência e a mistura vertical em represas, homogeneizando a distribuição de nutrientes, de oxigênio dissolvido e a temperatura da água. Termoclinas fracamente estabilizadas e o processo de atelomixia imediatamente antes, durante e após a passagem das frentes frias intervêm na sucessão fitoplanctônica em represas. Frentes frias na Amazônia e Pantanal podem ser a causa da mortalidade em massa de peixes devido à remoção das camadas anóxicas do fundo dos lagos de várzea (friagem). Florescimentos de cianobactérias em reservatórios eutróficos são frequentemente relacionados com períodos de estratificação e estabilidade vertical da coluna de água. Futuros estudos deverão implementar um modelo preditivo que poderá ser fundamental no gerenciamento de reservatórios de abastecimento de água. Estes modelos terão a capacidade de prever frequência de florescimentos de cianobactérias e gerenciar melhor a qualidade da água desses reservatórios.

Occurrence of Ceratium furcoides (Levander) Langhans 1925 bloom at the Billings Reservoir, São Paulo State, Brazil

An unusual bloom of Ceratium furcoides is reported for a station of the Taquacetuba compartment of the Billings Reservoir. The appearance of this bloom is attributed to the mixing and turbulence of the water column that removed Ceratium cysts from the surface of the sediment and promoted conditions for the growth of this species in the region of mixing. Cold fronts approaching the Billings Reservoir are probably the cause of the mixing and bloom. Also turbulence induced by wind increased phosphorus concentration in the water column. Ceratium furcoides was the dominant species at station 1 where the nutrient concentrations of nitrogen and phosphorus were high. Ceratium spp. blooms may be a problem for water treatment and massive mortality can affect the dissolved oxygen of the water producing fish kill.

Neste trabalho, apresenta-se e discute-se a formação de florescimento de Ceratium furcoides no compartimento Taquacetuba da Represa Billings. Este florescimento é provavelmente resultado de intensa mistura vertical de coluna de água na região de transição entre este compartimento e o corpo central da represa. Esta mistura vertical é resultado do efeito de frentes frias sobre o sistema, promovendo interfaces que favorecem o aumento acentuado de fósforo na região do florescimento e o rápido crescimento de Ceratium furcoides. A turbulência gerada pode ter removido cistos da superfície do sedimento, promovendo o rápido crescimento desta espécie. O florescimento de espécies de Ceratium spp. pode ser problemático para o tratamento de água, pois pode causar depleção de oxigênio dissolvido após a decomposição, comprometendo a qualidade da água e aumentando os custos do tratamento.