Los albores de la física y el desarrollo de la meteorología en Costa Rica

Capítulo de libro -- Universidad de Costa Rica. Centro de Investigaciones Geofísicas, 2002El siguiente artículo describe algunos aspectos del desarrollo de la física en Costa Rica, con énfasis en el siglo XIX. El trabajo está basado en una investigación bibliográfica de fuentes históricas, donde se compilaron datos e información miscelánea con la cual se logró armar una visión particular del desarrollo de la física en nuestro país. Se espera que esta aventura intelectual metodológica, sirva de base para el definitivo establecimiento del desarrollo de la física en el plano de lo educativo y técnico, y contribuya como base teórica fundamental al conocimiento e impacto de otras ciencias naturales en la sociedad costarricense.Universidad de Costa Rica. Centro de Investigaciones GeofísicasUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI

Oscilaciones dominantes en la atmósfera libre sobre Costa Rica durante agosto a noviembre de 1972

Se analizan en este trabajo las oscilaciones dominantes asociadas con disturbios de escala sinóptica en la atmósfera libre sobre Costa Rica para el período l° de agosto al 26 de noviembre de 1972. Estimaciones espectrales de las series temporales de: temperatura, altura del geopotencial y las componentes zonal y meridional del viento fueron calculadas usando datos de altura de la Estación de Radiosonda del Instituto Meteorológico Nacional situada en el Aeropuerto Internacional "Juan Santamaría". Alajuela, Costa Rica.Universidad de Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Físic

Rafael Francisco Osejo: A Man of Science from His Time?

La construcción de las sociedades actuales ha sido posible gracias a los aportes de numerosos personajes a la política, a la economía, a las artes y a las ciencias. Considerado uno de los actores del proceso de independencia de Costa Rica, el bachiller Rafael Francisco Osejo tuvo una prolífica vida como político, educador y abogado; sin embargo, es relativamente poco lo que se conoce sobre su aporte al desarrollo de la ciencia de su época. Aquí se analizan sus escritos al tenor de la ciencia del periodo para responder a la pregunta: ¿fue Osejo un hombre de ciencia de su época? Se examinan y discuten sus dos principales obras relacionadas con temas como sismología, astronomía, matemática, física y meteorología, investigando, como complemento, los contenidos de algunas de las obras que este personaje tenía en su biblioteca. Osejo fue un personaje muy bien informado y educado en el conocimiento científico de su época. Logró, como hombre de ciencia, una activa participación personal e institucional en el inicio de una relevante época científica en el país.The construction of today's societies has been possible thanks to the contributions of numerous characters to politics, economics, the arts, and sciences. Considered one of the actors in the process of independence of Costa Rica, the Bachelor Rafael Francisco Osejo had a prolific life as a politician, educator, and lawyer, however, there is relatively little that is known about his contribution to the development of a science of his time. Here his writings are analyzed in the tenor of the science of the period to answer the question: Was Osejo a man of science of his time? His two main works related to topics such as seismology, astronomy, mathematics, physics, and meteorology are examined and discussed, investigating as a complement to the contents of some of the works that this character had in his library. Osejo was a very well-informed and educated character in the scientific knowledge of his time. As a man of science, he achieved an active personal and institutional participation at the beginning of a relevant scientific era in the country.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI

Some aspects of climate in Costa Rica using historial data from the XIX century

Artículo científico -- Universidad de Costa Rica. Centro de Investigaciones Geofísicas, 2002Se presenta una breve reseña histórica, del desarrollo de la meteorología en Costa Rica, en los siglos XVIII y XIX y de las primeras observaciones meteorológicas realizadas en el país. Durante la mayor parte del siglo XVIII, los datos meteorológicos cuantitativos eran escasos y predominó la descripción de los fenómenos atmosféricos. En el primer tercio del siglo siguiente, Rafael F. Osejo ofreció las primeras descripciones y explicaciones del clima local, de inundaciones y de lo que parece ser, incursiones de masas de aire frío en el Caribe de Centro América. El botánico danés, A. S. Oersted realizó observaciones meteorológicas sistemáticas de precipitación y temperatura durante 1846-47 que muestran claramente, lo que probablemente es, la primera descripción cuantitativa de la sequía intra-estival o veranillo en el país. Fuentes documentales del periodo 1830- 1890 se refieren algunas veces a caídas de nieve en los picos más altos de Costa Rica. Un análisis sinóptico simple durante las últimas décadas, ayudó a entender el posible origen y la probabilidad meteorológica de tal condición extrema. Como tales condiciones no han sido documentadas científicamente durante las últimas décadas, esto podría ser una posible indicación de un cambio climático desde el siglo anterior, especialmente si se considera la evidencia reciente de un calentamiento en la atmósfera al nivel de los picos altos de las montañas. Datos de temperatura que se encontraban dispersos, tanto en archivos públicos como privados, fueron recolectados de fuentes primarias y secundarias y se sometieron a un control de calidad para construir series de valores mensuales para el periodo 1866-1887. Esta serie de tiempo junto con la del periodo 1888-1899 fue utilizada para estudiar algunos aspectos del clima en la región. Anomalías de temperatura durante el periodo de estudio muestran claramente el calentamiento asociado a los eventos El Niño (incluyendo el de 1876-78 considerado el episodio más intenso de ese siglo) y el enfriamiento en la región posiblemente relacionado con la erupción del Krakatoa en 1883. Los resultados de esta investigación llaman la atención acerca de la importancia del rescate de datos meteorológicos y el uso de fuentes documentales históricas en la reconstrucción de eventos extremos del clima pasado.A brief historical account, of the early development of meteorology in Costa Rica, particularly during the 1700s and 1800s, and, of the first meteorological observations taken in the country, is presented. Quantitative meteorological data were scarce and descriptive evidence of atmospheric phenomena predominated over most of the XVIII century. During the first third of the 1800s, Rafael F. Osejo, provided the first descriptions and explanations of local climate, floods and, of what appears to be, the intrusion of cold air masses in the Caribbean region of Central América. Danish botanist, A. S. Oersted made systematic meteorological observations of precipitation and temperature during 1846-47, that clearly showed, what is probably, the earliest quantitative description of the Mid-Summer Drought (MSD) or ”veranillo” in the country. Documentary sources of the period 1830-1890 often refer to snowfalls in the highest mountain tops of Costa Rica. A simple analysis of synoptic data for the last few decades helped to understand the possible origin and the meteorological likelihood for such an extreme meteorological situation. Since no such conditions are known to have been scientifically documented during the last decades, this could be a plausible indication of climate change since that century, specially if recent evidence of ongoing warming at high altitude peaks is considered. Temperature information, although very disperse in public and private archives, was collected from primary and secondary sources and quality controlled. Monthly temperature values were constructed for the period 1866 to 1887 for San José. This time series together with that for the period 1888 to 1899, has been used to study some aspects of the climate in the region. Anomalies of temperature during the period of study clearly show the warming associated with some El Niño events (including the 1876-78 episode, the most intense event of the century) and the cooling in the region possibly due to the Krakatau eruption of 1883. The results of this research bring the attention about the importance of meteorological data rescue and the use of documentary historical sources in the reconstruction of extreme events of past climate.Universidad de Costa Rica. Centro de Investigaciones GeofísicasUniversidad de Costa Rica. Departamento de Física Atmosférica, Oceánica y PlanetariaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI

Las circulaciones rotacionales y divergentes durante la fase III del GATE

Datos dinámicamente inicializados (correspondientes a resultados obtenidos de una versión limitada de un modelo global de once niveles en coordenadas sigma) fueron usados para calcular las circulaciones rotacionales y divergentes para dos capas diferentes (850-700 mb y 250-200 mb) sobre una región ligeramente mayor que la escala A duran te la Fase 111 del GATE a las 12 T.M.G. Haciendo uso del teorema de Helmholtz, las ecuaciones de tipo elíptico en dos dimensiones derivadas para las partes divergente y rotacional del viento fueron resueltas numéricamente por el método de sobrerelajación sucesiva, usando las condiciones de contorno de Dirichlet. Los resultados indican que la contribución de la parte divergente al flujo total fue significativa durante ese período, en especial en el Atlántico Central y la región central de Africa. Las circulaciones zonales divergentes y aquellas en planos meridionales presentan magnitudes comparables, lo cual es consistente con resultados previos obtenidos para los campos medios durante las tres fases del GATE. Las distribuciones del potencial de velocidad y la función corriente presentan una aparente correlación, lo que sugiere que las circulaciones divergentes podrían jugar un papel importante en el mantenimiento de vorticidad relativa en la región asociada con el flujo monsonal sobre el Africa Central. Los resultados anteriores indican también que las circulaciones divergentes podrian actuar como mecanismos productores de energía cinética en los trópicos.Universidad de Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de FísicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI

WWLLN Hot and Cold-Spots of Lightning Activity and Their Relation to Climate in an Extended Central America Region 2012–2020

Lightning activity has been recognized to have, historically, social and environmental consequences around the globe. This work analyzes the space-time distribution of lightning-densities (D) in an extended Central America region (ECA). World Wide Lightning Location Network data was analyzed to link D with dominant climate patterns over the ECA for 2012–2020. D associated with cold surges entering the tropics dominate during boreal winter. The highest D (hot-spots) was found to agree well with previously known sites, such as the “Catatumbo” in Venezuela; however, D was lower here due to different detection efficiencies. Previously reported hot-spots showed strong continental signals in CA; however, in this work, they were over the oceans near to coastlines, especially in the eastern tropical Pacific (ETP). Most cold-spots, implying a minimum of vulnerability to human impacts and to some industries, were situated in the Caribbean Sea side of Central America. The Mid-Summer-Drought and the Caribbean-Low-Level-Jet (CLLJ) markedly reduced the D during July-August. The CLLJ in the central CS and across the Yucatan and the southern Gulf of Mexico acts as a lid inhibiting convection due to its strong vertical shear during the boreal summer. The CLLJ vertical wind-shear and its extension to the Gulf of Papagayo also diminished convection and considerably decreased the D over a region extending westward into the ETP for at least 400–450 km. A simple physical mechanism to account for the coupling between the CLLJ, the MSD, and lightning activity is proposed for the latter region.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI

EL ENOS, el IOS y la corriente en chorro de bajo nivel en el oeste del Caribe

Artículo científico -- Universidad de Costa Rica. Centro de Investigaciones Geofísicas, 2000Using Southern Oscillation Index (SOI) data from 1900-1997 and some other shorter SOI series before 1900, it is determined through filtering and basic statistics, the duration of the warm/cold phases of the events associated to El Niño Southern Oscillation (ENSO) during these periods. A comparison of these results is made with those of other authors for some particular periods. A reasonable agreement is obtained of the beginning, end and duration of the ENSO events. The above results are utilized to study the behavior and possible dynamical response of the Low Level Jet (LLJ) over the western Caribbean, during the boreal summer when this jet develops under an El Niño, La Niña or normal conditions. In spite of the fact that the analysis includes relatively few events for each observed phase of the ENSO signal, it can be said that the region where the LLJ is located experiences under warm ENSO conditions an increment of the zonal flow. This increment has been associated with a possible enhancement of the precipitation in the western region of the Caribbean and more stable conditions in the Pacific side of Central America during the Northern Hemisphere summer months. On the contrary, decrease in the intensity of the trade winds associated with the LLJ during the cold phase of ENSO is observed; which can possibly be related to a less intense orographic rainfall conditions in the western part of the Caribbean during these months.Universidad de Costa Rica, Centro de Investigaciones GeofísicasUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI

Electrical Activity Associated with Hurricane Otto (2016) in the Caribbean Sea and in the Central American Dry Corridor

Otto (2016) es el primer huracán en la historia documentada de ciclones tropicales de haber alcanzado directamente Costa Rica. Este trabajo analiza las descargas eléctricas (DE) de Otto en noviembre 2016 en su paso desde el Caribe hasta el Pacífico, usando datos de la World Wide Lightning Location Network; lo cual constituye una investigación pionera en esta región de Centroamérica. Las DE asociadas a Otto capturan muy bien las fases de intensificación y degradación de este huracán, que como variable podría ser parametrizada en los modelos numéricos para mejorar el entendimiento y evolución de estos sistemas. Otto presentó tres picos máximos de descargas; uno en categoría 1 en la escala Saffir-Simpson, otro en categoría 2 y el último en la categoría 3 (OH3), poco antes de su entrada a tierra entre Costa Rica y Nicaragua. La región de mayor cantidad de DE se desplazó del centro hacia las zonas más externas del huracán conforme éste se intensificó. En el caso de OH3, el máximo de DE se ubicó en las bandas externas de Otto (250-300 km). Durante su evolución, las de máximas DE observadas estaban relacionadas con temperaturas del tope de las nubes menores a los -70 °C.Otto (2016) is the first hurricane in the documented tropical cyclone history to have directly reached Costa Rica. This work analyses the electrical discharges (ED) associated with Otto in November 2016 during its trajectory from the Caribbean to the Pacific, using data from the World Wide Lightning Location Network; which constitutes a pioneering research in the Central America region. Otto ED captured very well Ottoös intensification and degradation phases, which as a variable could be parametrized in numerical models to improve the knowledge and evolution of these systems. Otto presented three ED peaks during each one of the categories it attained; the last one during hurricane category 3 (Saffir-Simpson scale) just prior to make landfall between Costa Rica and Nicaragua. The region with most ED moved from the near center of the system to its external region in pace with the hurricane intensification. When Otto reached category 3, the maxima of ED was observed in Otto's external bands (250-300 km). During Otto's evolution ED maximum were observed to be related to cloud top temperatures of less than -70 °C.Universidad de Costa Rica/[805-B8-068]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B7-507]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B8-604]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B6-143]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B8-766]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B9-454]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B9-609]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Físic

Características del ciclo diurno de precipitación en el Caribe de Costa Rica

El objetivo de este trabajo es estudiar las características del ciclo diurno de la precipitación en la vertiente Caribe de Costa Rica, su variabilidad espacial y estacional, así como su relación con los patrones de viento. El área de estudio es una vertiente tropical caracterizada por marcados gradientes topográficos y ubicada a barlovento de los alisios procedentes del mar Caribe. Se caracteriza el ciclo diurno medio de la precipitación en la región y su variabilidad mensual. La distribución mensual del viento horario es también analizada y se proponen algunos mecanismos de interacción de los sistemas de viento local con los alisios para explicar los patrones observados en el ciclo diurno de la precipitación. Para realizar este estudio se integró una base de datos con 20 series de tiempo con resolución horaria para la precipitación, obtenidas de 3 fuentes y 6 series de tiempo para el vector viento con la misma resolución. El estudio se complementó con compuestos mensuales de viento sinóptico derivados de ERA-interim. Se observó que el ciclo diurno medio anual de la precipitación tiene una gran variabilidad espacial que podría ser explicada, parcialmente al menos, por la topografía y la cercanía a la costa. A lo largo del año, en las diferentes subregiones que componen el área de estudio, se observaron los cuatro regímenes de variabilidad diurna que han sido reportados en estudios tropicales de carácter global: oceánico (máximos entre las 6 y 9 TSL), continental (máximos entre las 15 y 18 TSL), costero sobre el mar (máximos entre las 3 y 12 TSL) y costero sobre tierra (máximos entre las 18 y 0 TSL). Se propone que la variabilidad de los alisios podría estar relacionada a la variabilidad estacional del ciclo diurno en algunas zonas. Los resultados obtenidos son consistentes en general con los presentados en estudios realizados con estimaciones satelitales de la precipitación pero con algunas diferencias en la fase del ciclo diurno en ciertas regiones como la zona costera.The aim of this work is to analyze the diurnal cycle of precipitation over the Caribbean slope of Costa Rica, its variability (seasonal and spatial) and relationship with local and regional wind patterns. The study region is a tropical basin featured by marked topographical gradients located windward to the trades. To accomplish this task a database consisting of 20 hourly precipitation time series and 6 hourly wind vector time series was assembled with data provided by 3 different institutions. ERA-interim 925 hPa wind fields monthly composites complemented the analysis. Annual mean diurnal cycle of precipitation featured great spatial variability which could by explained, at least partially, by topography and distance to the shore. All four diurnal precipitation patterns previously reported in a global tropics study appeared as monthly mean diurnal cycles at different locations within the study area: oceanic (peaks between 6 and 9 LST), continental (peaks from 15 to 18 LST), coastal over seas (peaks between 3 and 12 LST) and coastal over land (peaks between 18 and o LST). It is proposed that trade winds variability could by linked to seasonal variability of the diurnal cycle of precipitation in some regions. Obtained results are broadly consistent with the ones presented in other studies based on satellite precipitation estimates but with some differences in the diurnal cycle phase over coastal regions.Universidad de Costa Rica/[805-B0-065]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-A8-606]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B0-130]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-A9-224]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-A7-002]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B0-402]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B3-600]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B4-227]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-B5-296]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-A9-180]/UCR/Costa RicaCorporación Bananera Nacional//CORBANA/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Físic

Predicción Estacional del Clima en Centroamérica mediante la reducción de escala dinámica. Parte I: Evaluación de los Modelos de Circulación General CCM3.6 y ECHAM4.5

Mediante la evaluación del campo vectorial de viento en bajo nivel y de precipitación derivados de dos modelos de circulación general (ECHAM4.5 y CCM3.6), para el perıodo 1990-1999, se determinó la habilidad de dichos modelos para simular aspectos dinámicos y termodinámicos asociados al clima centroamericano y su variabilidad climática. Para ello, primeramente, se analizan las características de la atmosfera consideradas como fundamentales contribuyentes del régimen climático regional. De acuerdo con los resultados de esta evaluación, el ECHAM4.5 exhibe una representación más realista de varios aspectos del ciclo anual y estacional de la atmosfera tropical de interés, por lo que la información de gran escala (≈ 5 × 103 km) de este modelo se utiliza en la parte II de este trabajo para proveer las condiciones iniciales y de contorno como funciones de espacio y tiempo necesarias para efectuar un proceso de reducción de escala dinámica de hasta 30 km de resolución espacial con el modelo regional MM5v3.The ability of two general circulation models (ECHAM4.5 and CCM3.6) to simulate key climate features of Central America is determined by the evaluation of both precipitation and low-level wind fields for the period 1990-1999. According to the evaluation, ECHAM4.5 exhibits a more realistic representation of the regional climate. Therefore, its output is used in order to provide the initial and boundary conditions necessary to perform a dynamical downscaling using the regional model MM5v3.Universidad de Costa Rica/[805-98-506]/UCR/Costa RicaUniversidad de Costa Rica/[805-A7-002]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI