Biomasa, carbono y CO2 equivalente acumulado en una cronosecuencia de bosque seco tropical en el Parque Nacional Santa Rosa, Costa Rica y el Parque Estadual de Mata Seca, Brasil.

Proyecto de Graduación (Maestría en Gestión de Recursos Naturales y Tecnologías de Producción) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Área Académica Agroforestal, 2017.Abstract. The tropical dry forest (TDF) is one of the most threatened and least studied forest ecosystems in the world, so the estimation of its ecological value for its management and conservation represents a challenge with respect to other ecosystems. Research on carbon stocks in TDF is no exception as research has focused mainly on wet forests. This study aimed determine the accumulated biomass, carbon and CO2 equivalent, stored in a chronosequence of secondary TDF in the Neotropics, specifically at Santa Rosa National Park in Costa Rica and Mata Seca State Park in Brazil. This study was possible thanks to information provided from the Tecnológico de Costa Rica and Tropi Dry project trial of permanent sampling plots, which was established and monitored following a single protocol of research between countries. In both countries, it was possible to study: (a) three successional stages (early, intermediate and late), (b) two years 2006 and 2014, in which were sampled in Costa Rica 1067 and 1054 trees respectively, and in Brazil 1824 and 2173, (c) a total sampling of 29 plots of 1000 m2 each for a total area of 29 000 m2 over a period of eight years (9000 m2 in Costa Rica and 20000 m2 in Brazil). Moreover, this study characterizes the climate behavior in the two sites under analysis in order to understand more comprehensively the dynamics in both locations. Broadly, it was possible to determine that the aboveground and roots biomass, carbon and CO2 equivalent tend to increase from early stages to late stages of TDFs, in addition to doing so from year 2006 with respect to 2014. Furthermore, Santa Rosa National Park showed higher magnitudes at the three successional stages in regard to the Mata Seca State Park during the year 2006, as well as for the early and intermediate stages during the year 2014. Specifically, this study was able to estimate the following values of aboveground and root biomass, carbon and CO2 equivalent, all in Mg ha-1. At Costa Rica during the year 2006 the aboveground biomass was 41.3-181.0, the carbon 19.8-88.3 and the CO2 equivalent 72.7-324.1. While the root biomass was 9.2-34.3, the carbon 4.8-18.2 and the CO2 equivalent 17.5-66.7. In Brazil during the same year the aboveground biomass was 7.4-173.7, the carbon 3.4-84.7 and the CO2 equivalent 12.4-310.8. Meanwhile the root biomass was 2.0-32.9, the carbon 1.0-17.5 and the CO2 equivalent 3.7- 64.1. During year 2014, in Costa Rica the aboveground biomass was 60.9-205.4, the carbon 29.3-100.2 and the CO2 equivalent of 107.7-367.8. While the root biomass was 12.9-38.3, the carbon 6,7-20,3 and the CO2 equivalent 24.8-74.6. In Brazil during the same year the aboveground biomass was 59.5-208.0, the carbon 28.4-101.5 and the CO2 equivalent 104.3- 372.6. Meanwhile the root biomass was 12.7-38.7, the carbon 6.6-20.5 and the CO2 equivalent 24.2-75.4. While in terms of average annual productivity in Mg ha-1 year-1 of the aboveground CO2 equivalent, in Costa Rica it was 4.5, 7.1 and 5.6 in early, intermediate and late stage; Meanwhile in Brazil it was 12.0, 2.1 and 7.9 respectively. Regarding root CO2 equivalent values, in Costa Rica it was 0.9, 1.2 and 0.9 respectively at each stage of succession and in Brazil of 2.4, 0.4 and 1.3 respectively.Resumen. El bosque seco tropical (BST) es uno de los ecosistemas forestales más amenazados y menos estudiados del mundo, por lo que la estimación de su valor ecológico para su manejo y conservación representa un reto con respecto a otros ecosistemas. La investigación sobre reservas de carbono en BST no son la excepción ya que la investigación se ha concentrado principalmente en los bosques húmedos. Por tanto, el objetivo de este estudio fue determinar la biomasa aérea (Ba) y de raíces (Br), el carbono (C) y el CO2 equivalente (CO2.eq) que se encuentra almacenado en una cronosecuencia de sucesión secundaria de BST en el Neotrópico, específicamente en el Parque Nacional Santa Rosa (PNSR) en Costa Rica y en el Parque Estadual Mata Seca (PEMS) en Brasil. Esto fue posible gracias a la información de campo de una red de parcelas permanentes de muestreo (PPM) que siguió el protocolo de investigación del grupo Tropi Dry y que fue establecida y monitoreada por el Tecnológico de Costa Rica y la Universidad Estadual de Montes Claros. Gracias a este protocolo único de investigación fue posible muestrear en los dos países: (a) tres estadios sucesionales (temprano, intermedio y tardío), (b) dos años 2006 y 2014, (c) un total de 1067 y 1054 árboles para cada año en Costa Rica; así como 1824 y 2173 árboles en Brasil, (d) 29 parcelas de 1000 m2 para un total de 29 000 m2 (9000 m2 en el PNSR y 20000 m2 en el PEMS). Además, este estudio caracterizó el comportamiento climático en los dos sitios bajo análisis con el objetivo de comprender de forma más integral su dinámica. Se logró determinar que Ba, Br, C y CO2.eq incrementan de bosques tempranos hacia bosques tardíos, además de hacerlo del año 2006 con respecto al año 2014. El PNSR presentó magnitudes superiores para los tres estadios de sucesión con respecto al PEMS durante el año 2006; así como para los estadios temprano e intermedio durante el año 2014. Específicamente este estudio fue capaz de determinar en función del estadio sucesional los siguientes valores, todos en Mg ha-1: (a) En Costa Rica durante el año 2006 la Ba fue de 41,3–181,0, el C de 19,8-88,3, el CO2.eq de 72,7- 324,1; mientras que la Br fue de 9,2–34,3, el C 4,8-18,2, el CO2.eq de 17,5-66,7. En Brasil durante el mismo año la Ba fue de 7,4-173,7, el C de 3,4-84,7 y el CO2.eq de 12,4-310,8; y la Br fue de 2,0-32,9, el C de 1,0-17,5 y el CO2.eq de 3,7-64,1. Por otro lado, para el año 2014, en Costa Rica la Ba fue de 60,9-205,4, el C de 29,3-100,2, el CO2.eq de 107,7-367,8. Mientras que la Br fue de 12,9-38,3, el C de 6,7-20,3, el CO2.eq de 24,8-74,6. En Brasil durante el mismo año la Ba fue de 59,5-208,0, el C de 28,4-101,5 y el CO2.eq de 104,3-372,6; y la Br fue de 12,7-38,7, el C de 6,6-20,5y el CO2.eq de 24,2-75,4. En términos de productividad promedio anual en Mg ha−1 año−1 del CO2.eq aéreo en Costa Rica fue de 4.5 en estadio temprano, 7.1 estadio intermedio y 5.6 en estadio tardío; mientras que en Brasil fue de 12.0, 2.1 y 7.9 para cada estadio respectivamente. A nivel de CO2.eq subterráneo de raíces, en Costa Rica fue de 0.9, 1.2 y 0.9 respectivamente en cada estadio de sucesión y en Brasil de 2.4, 0.4 y 1.3. Adicionalmente, este estudio da a conocer cuales familias y especies son las que actúan como los principales almacenes de CO2.eq aéreo en estos bosques. Con este trabajo se espera contribuir al estado del conocimiento que se tiene sobre este ecosistema específico y que la información generada contribuya en la toma de decisiones para asegurar su conservación y manejo

Determinación de Índices de Fragmentación y Modelamiento de la Conectiviad en los Corredores Biólogicos de Costa Rica

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Forestal). Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería Forestal, 2009.Se estudió el grado de fragmentación de la cobertura forestal, no forestal, plantaciones forestales, manglar, páramo, agua, nubes y cobertura no clasificada en las unidades fitogeográficas (UF) y corredores biológicos (CB) de Costa Rica durante tres años: 1997, 2000 y 2005, esto permitió calcular la tasa porcentual anual de cambio para cada tipo de cobertura utilizando la fórmula propuesta por Puyravaud (2003). El análisis se concentró en la cobertura forestal, no forestal, manglar y páramo, mientras que los resultados de las categorías restantes se presentó a nivel de Anexo. Se utilizó software que permitió trabajar tanto en formato vectorial como raster, tal como: ArcView 3.3, ArcGis 9.3, FRAGSTATS 3.3 y GUIDOS. Las métricas de fragmentación calculadas por el software FRAGSTATS 3.3 fueron área remanente, número de parches (NP), índice del parche mayor (LPI), distancia media al vecino más cercano (MNN) y densidad de parches (PD); mientras que con el uso del software GUIDOS se determinó la densidad local de hábitat (Pf) y la continuidad local de hábitat natural (Pff). Durante el período 1997-2000 solamente las coberturas forestal y no forestal presentaron variación de las métricas de fragmentación. Se deforestaron 9 139 ha, de las cuales el 54,8% se concentró en la UF 3a (llanuras de Tortuguero, tierras bajas), mientras que a nivel de CB se deforestaron 2 748 ha, de estas el 21,0% se concentró en el CB Colorado-Tortuguero. Durante el período 2000-2005 las ocho coberturas en estudio variaron. Se deforestaron 23 699 ha, de las cuales el 18,6% se concentró en la UF 3a (llanuras de Tortuguero, tierras bajas), mientras que a nivel de CB se deforestaron 9 257 ha, de estas el 39,7% se concentró en el CB San Juan-La Selva. Además, se estudió el grado de conectividad estructural y conectividad funcional de los CB para el año 2005 con base en las conexiones entre áreas silvestres protegidas de forma permanente. Se llevó a cabo un análisis de conectividad que permitió calcular la permeabilidad del territorio entre los fragmentos de bosque mediante la función Cost Distance de la extensión Spatial Analyst para ArcGis 9.3. Para el análisis se construyó una grilla de fricción que simuló el efecto de conectividad de variables físico-ambientales tales como: carreteras, ríos, poblados, cobertura de la tierra y fragmentación. A nivel nacional el 26% de los CB presentó conectividad estructural alta, el 69% media y el 6% baja, siendo Fila Nambiral el que mostró la mayor conectividad estructural y Ruta Los Malekus-Medio Queso la menor. Mientras que el 86% de los CB presentó conectividad funcional alta, el 6% media y el 9% baja, siendo El Quetzal-Tres Colinas el que mostró la mayor conectividad funcional y Ruta Los Malekus-Medio Queso la menor.Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería Forestal

GWSat: prototipo de monitoreo de humedales a través de un sistema espacial tipo Store & Forward

Proyecto de investigación (Código: 1360040) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Dirección de proyectos. Escuela de Ingeniería Electrónica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2023El SETEC Lab se fundó en 2017 con el objetivo de impulsar la ciencia y la tecnología en el campo aeroespacial en el país. Entre sus capacidades, el laboratorio puede diseñar todas las etapas de una misión espacial, desarrollar sistemas espaciales con aplicaciones en monitorización ambiental y navegación satelital, y colaborar con compañías emergentes para el desarrollo de aplicaciones espaciales con valor comercial. La misión GWSat, se desarrolló en colaboración con la Universidad George Washington, y tiene como objetivo probar tecnología de propulsión y monitorizar las condiciones ambientales de los humedales en Costa Rica para minimizar el impacto del cambio climático. Para este proyecto, el SETEC Lab desarrolló un conjunto de paquetes de trabajo para el diseño de una estación remota para la recolección de datos y el subsistema de control de orientación del satélite, así como el desarrollo de un dispositivo para caracterizar las masas de agua del humedal. Por medio de trabajo de investigación, en su mayoría voluntario, se logró realizar una caracterización de la batimetría del humedal, un prototipo de un dispositivo electrónico para la medición de nivel de agua, el diseño de una estación terrestre remota, una carcasa para su protección y un conjunto de algoritmos para control de la orientación del segmento de vuelo. Se alcanzó un 95% de las metas propuestas para la misión científica y un 80% de las actividades propuestas para la misión tecnológica del proyecto.The SETEC Lab was founded in 2017 with the aim of promoting science and technology in the aerospace field in the country. Among its capabilities, the lab can design all stages of a space mission, develop space systems with applications in environmental monitoring and satellite navigation, and collaborate with emerging companies to develop commercially valuable space applications. The GWSat mission was developed in collaboration with George Washington University, and its objective is to test propulsion technology and monitor the environmental conditions of wetlands in Costa Rica to minimize the impact of climate change. For this project, the SETEC Lab developed a set of work packages for the design of a remote station for data collection and the satellite orientation control subsystem and the development of a device to characterize the wetland water masses. Through research work, mostly voluntary, it was possible to carry out a characterization of the bathymetry of the wetland, a prototype of an electronic device for the measurement of water level, the design of a remote ground station, a casing for its protection and a set of algorithms to control the orientation of the flight segment. 95% of the goals proposed for the scientific mission and 80% of the activities proposed for the technological mission of the project were achieved

Monitoreo de procesos de ecológicos del Bosque Seco Tropical: Aplicaciones de sensores remotos para estimaciones a nivel de paisaje y el cambio global

Proyecto de Investigación. y extensión (Código VIE: 5402-1401-1012) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Ingeniería Forestal; Alberta University, Canadá; University of Wisconsin; University of Virginia; Universidad Nacional Autónoma de México; Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas; Agencia de Medio Ambiente. Cuba; Universidad Estatal de Belo Horizonte. Brasil; Universidad de Montes Claros. Brasil; Universidad de Pernambuco. Brasil; Universidad Estatal de Río de Janeiro. Brasil, 2014Este proyecto se encadenó al proyecto ya concluido "Dimensiones humanas, ecológicas y biofísicas de los bosques secos tropicales (código VIE 5402-1401-9001)". Durante su ejecución fue posible dar continuidad al análisis de datos y preparación de publicaciones científicas y académicas pendientes como fenología, dinámica de hojarasca, tasas de crecimiento, mortalidad y reingreso en el bosque seco tropical. También el proyecto trabajo en la preparación de artículos que integran los resultados de tres países: México, Costa Rica y Brasil. Así mismo se continuó con las mediciones de campo de las parcelas y procesos ecológicos para crear una base de datos robusta, actualmente y después de 10 años, estas bases permiten modelar los efectos de cambios climáticos en el comportamiento de los procesos ecológicos de los bosques secos tropicales (Bst). El elemento novedoso de este proyecto fue la instalación de torres de fenología por medio de financiamiento externo y que miden sobre el dosel del bosques seco tropical los cambios temporales de la radiación de onda corta y onda larga, tanto de entrada como de salida. Los cambios en la reflectancia de las hojas se relacionan tanto con el ángulo del sol (que podemos corregir automáticamente) como con la biomasa de hojas. Las torres permiten la colección de datos de campo a cada 15 minutos y estos datos se pueden calibrar con los índices de reflectancia de varios sensores espaciales. Una buena calibración para los diferentes tipos de bosques secos tropicales (las torres operan en Brasil, México y Costa Rica) puede permitir hacer simulaciones del efecto del cambio climático en la productividad de los bosques, su impacto en el ciclo del agua y por ende en las capacidades de fijar carbono. Además, el proyecto fue capaz de instalar una torre con equipo altamente especializado que permite determinar los flujos de CO2 y de vapor de agua del bosque seco tropical mediante la técnica de Covarianza de Flujos Turbulentos. Asociada a esta torre de 22 metros se estableció una parcela de una hectárea que permite caracterizar la huella de CO2 del ecosistema de forma más precisa. Esta hectárea permitirá mejorar la clasificación de imágenes satelitales y aéreas, así como también facilitara el uso de sensores remotos y otras técnicas de teledetección. Desde la perspectiva de los recursos naturales, se aplicó un protocolo comprensivo y estandarizado para reconocer y comparar las clasificaciones espaciales de los Bst, la estructura y composición florística de sus etapas sucesionales, dinámica de la hojarasca, fenología y tasas de crecimiento. Desde la perspectiva de las ciencias sociales, el trabajo que se realizó fue innovador dado que se crearon vínculos con el gobierno, los científicos y las comunidades. Se estudió las interacciones de las comunidades vecinas con los Bst, así como los factores socioeconómicos, políticos y legales que controlan su conservación y manejo. El proyecto fue capaz de generar la siguiente producción académica y científica: 9 artículos indexados, 2 artículos en español, 5 capítulos en libros en inglés, 1 capitulo en un enciclopedia, 20 ponencias en evento nacional, 6 ponencias en eventos internacionales, 10 artículos en borrador, 5 Tesis de pregrado y 2 Tesis de Doctorado. En medios de comunicación, el proyecto decidió ser más austero debido al alto valor de los equipos instalados en el Parque Nacional Santa Rosa para así no llamar la atención para provocar los robos o daños, sin embargo fue posible generar 7 publicaciones en medios impresos/Web y una intervención en radio nacional. En cuanto a la participación de talleres de incidencia política fueron organizados 3 talleres con decisores sobre el estado de los bosques secos en Costa Rica y sobre el potencial de trabajo conjunto entre organizaciones y el proyecto de investigación. Además se organizó una sesión de Simposio en el Congreso indexado de la ATBC y la OET en el año 2013. Adicionalmente se participó en otros 5 talleres organizados por otras instituciones. En total el proyecto recibió y entrenó a 29 estudiantes, de los cuales 9 fueron extranjeros y 20 del TEC, los cuales trabajaron como asistentes de laboratorio y campo entrenándose en el uso de instrumentos, montaje y medición de diseños experimentales, colección y procesamiento de datos y muestras. Actualmente se cuenta con una base de datos de crecimiento de 10 años, así como 4 años de datos de torres de fenología y 1 año y 3 meses de datos de flujos de carbono y vapor de agua, los cuales continuaran siendo analizados en la siguiente etapa del proyecto (código VIE 5402-1401-1028).Instituto Tecnológico de Costa Rica

Fragmentación de la cobertura forestal en Costa Rica durante los períodos 1997 – 2000 y 2000-2005

This permitted to calculate the annual percentage change rate using the formula proposed by Puyravaud (2003). Software that allows both vectorial and raster formats was used, such as: ArcView 3.3, ArcGis 9.3 and FRAGSTATS 3.3. The measurements of fragmentation calculated by software FRAGSTATS 3.3 were: remnant area, number of patches (NP), mean nearest neighbor distance (MNN) and patch density (PD). During the period 1997-2000 9 139 hectares were deforested, 54,8% was concentrated in the UF 3a (Tortuguero plains, lowlands), while in the period 2000-2005, 23 699 hectares were cut, of which 18,6% was concentrated in the UF 3a (Tortuguero plains, lowlands), nevertheless it appeared recovery of forest cover. Only during the period 2000-2005 were identified processes of loss and recovery of forest cover simultaneously.Se estudió el grado de fragmentación de la cobertura forestal de Costa Rica en las Unidades Fitogeográficas (UF) durante tres años: 1997, 2000 y 2005. Se calculó la tasa porcentual anual de cambio utilizando la fórmula propuesta por Puyravaud (2003). Se utilizó software que permitió trabajar tanto en formato vectorial como raster, tal como ArcView 3.3, ArcGis 9.3 y FRAGSTATS 3.3. Las métricas de fragmentación calculadas por el software FRAGSTATS 3.3 fueron área remanente, número de parches (NP), distancia media al vecino más cercano (MNN) y densidad de parches (PD). Durante el período 1997-2000 se deforestaron 9139 hectáreas, de las cuales el 54,8% se concentró en la UF 3a (llanuras de Tortuguero, tierras bajas), mientras que durante el período 2000-2005 se deforestaron 23699 hectáreas, de las cuales el 18,6% se concentró en la UF 3a (llanuras de Tortuguero, tierras bajas). Sin embargo se presentó recuperación de la cobertura forestal. Solamente durante el período 2000 - 2005 fueron detectados procesos de pérdida y recuperación de la cobertura forestal en forma simultánea

Data from: Interception of Rainfall in Successional Tropical Dry Forests in Brazil and Costa Rica

Daily data in mm to estimate rainfall interception in sucessional dry forests of Costa Rica and Brazil, these data include: daily gross rainfall, daily throughfall, daily stemflowl, daily rainfall interception and daily net rainfall collected in three succesional stages of tropical dry forest in Costa Rica and Brazil. This data is linked to the following publication. Calvo-Alvarado, J.C.; Jiménez-Rodríguez, C.D.; Calvo-Obando, A.J.; Marcos do Espírito-Santo, M.; Gonçalves-Silva, T. Interception of Rainfall in Successional Tropical Dry Forests in Brazil and Costa Rica. Geosciences 2018, 8, 486. https://doi.org/10.3390/geosciences8120486 If you would like to use the database, we request that you: 1. Notify the main address of correspondence (Julio Calvo Alvarado) if you plan to use the database in a publication. 2. Provide recognition of the efforts of this group by using the following citation for the database. Calvo-Alvarado, J. C., Rodríguez, C. J., Calvo-Obando, A. J., Espírito-Santo, M. M. d, & Gonçalves-Silva, T. (2020, August 10). Data from: Interception of Rainfall in Successional Tropical Dry Forests in Brazil and Costa Rica. https://doi.org/10.17605/OSF.IO/RDM3H 3. This data base is License CC0 1.0 Universa

data

Data Bas

Interception of Rainfall in Successional Tropical Dry Forests in Brazil and Costa Rica

Tropical dry forests (TDF) are endangered ecosystems characterized by a matrix of successional forest patches with structural differences across the Neotropics. Until now, there have been few studies that analyze the partitioning of rainfall by forest interception in TDF. To contribute to the understanding of the TDF impact on the hydrological dynamic at the ecosystem and landscape levels, a rainfall interception study was conducted in Santa Rosa National Park in Costa Rica (SRNP) and in Mata Seca State Park in Brazil (MSSP). In each site, three plots per successional stage were studied. The successional stages were early, intermediate, and late. In each plot the rainfall, throughfall, and stemflow were monitored during one rainy season. The relationship between gross rainfall and water fluxes was evaluated using linear regression models. In general, net rainfall oscillated from 79.3% to 85.4% of gross rainfall in all the plots in MSSP without any trend related to forest succession, due to the effect of a high density of lianas in the intermediate and late stage plots. In SRNP, there was a clear trend of net rainfall among successional stages: 87.5% (early), 73.0% (intermediate), and 63.4% (late). Net rainfall correlated negatively only with plant area index in SRNP (r = −0.755, p < 0.05). This study highlights the need to study rainfall interception in successional stages to estimate net rainfall that reaches the soil. This would provide better hydrological information to understand water balance and water fluxes at the level of forest ecosystems and landscapes

Valoración y Planificación del Recurso Hídrico en la cuenca alta y canal principal del río Tempisque

Proyecto de Investigación y extensión (Código 5402-1401-9801) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Ingeniería Forestal, Escuela de Ingeniería Agrícola; Stroud Water Research Center, 2013El proyecto “Valoración y Planificación del Recurso Hídrico en la cuenca alta y canal principal del río Tempisque” se desarrolló desde Enero 2007 hasta Diciembre 2012, en donde se logró completar en un 100% los objetivos propuestos y sus modificaciones. En total se puede destacar la instalación de una red de estaciones de monitoreo hidro-meteorológico que incluye medición continua de caudales, lluvia, temperatura y humedad relativa. Esta red de medición que está contemplada en el objetivo 1.A fue más lejos de lo propuesto y se destaca la instalación de un número mayor de estaciones hidro-meteorológicas mejorando la calidad de datos recopilados. Adicionalmente, el desarrollo del componente de planificación proveyó información base sobre los principales usos del agua del Río Tempisque, en donde el riego representa un porcentaje considerable. Por otra parte, la disponibilidad de agua se puede ver afectada por la modificación y aumento de la cobertura forestal debido a las pérdidas por evapotranspiración. En términos de productos, es posible ver la amplia gama de documentos elaborados que abarcan desde artículos científicos, capítulos en libros, conferencias nacionales e internacionales así como informes técnicos de análisis específicos y ensayos experimentales. Dentro de los resultados, es importante destacar la participación estudiantil por medio de la producción de 6 trabajos de graduación que incluyen los grados de licenciatura (4), maestría (1) y doctorado (1). Por otra parte, el aporte de información base para la planificación del recurso agua en una cuenca de alta importancia se remarca como el principal aporte de este proyecto a la comunidad institucional y nacional