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The Mesoamerican and Caribbean (MAC) region is characterized by tropical cyclones (TCs), strong El Niño-Southern Oscillation events, and climate variability that bring unique hazards to socio-ecological systems. Here we report the first characterization of the isotopic evolution of a TC (Hurricane Otto, 2016) in the MAC region. We use long-term daily rainfall isotopes from Costa Rica and event-based sampling of Hurricanes Irma and Maria (2017), to underpin the dynamical drivers of TC isotope ratios. During Hurricane Otto, rainfall exhibited a large isotopic range, comparable to the annual isotopic cycle. As Hurricane Otto organized into a Category 3, rapid isotopic depletion coupled with a decrease in d-excess indicates efficient isotopic fractionation within ~200 km SW of the warm core. Our results shed light on key processes governing rainfall isotope ratios in the MAC region during continental and maritime TC tracks, with applications to the interpretation of paleo-hydroclimate across the tropics., “Reconstruction of precipitation variability from oxygen isotopes in the Mesoamerican and Caribbean region is made difficult by the occurrence of tropical cyclones. Here, the isotopic evolution of a tropical cyclone is studied in detail which helps disentangle the key processes governing rainfall isotope variability in the region.”

Tropical regions cover approximately 36% of the Earth’s landmass. These regions are home to 40% of the world’s population, which is projected to increase to over 50% by 2030 under a remarkable climate variability scenario often exacerbated by El Niño Southern Oscillation (ENSO) and other climate teleconnections. In the tropics,ecohydrological conditions are typically under the influence of complex land-oceanatmosphere interactions that produce a dynamic cycling of mass and energy reflected in a clear partition of water fluxes. Here, we present a review of 7 years of a concerted and continuous water stable isotope monitoring across Costa Rica, including key insights learned, main methodological advances and limitations (both in experimental designs and data analysis), potential data gaps, and future research opportunities with a humid tropical perspective. The uniqueness of the geographic location of Costa Rica within the mountainous Central America Isthmus, receiving moisture inputs from the Caribbean Sea (windward) and the Pacific Ocean (complex leeward topography), and experiencing strong ENSO events, poses a clear advantage for the use of isotopic variations to underpin key driver in ecohydrological responses. In a sequential approach, isotopic variations are analyzed from moisture transport, rainfall generation, and groundwater/surface connectivity to Bayesian and rainfall-runoff modeling. The overarching goal of this review is to provide a robust humid tropical example with a progressive escalation from common water isotope observations to more complex modeling outputs and applications to enhance water resource management in the tropics. Las regiones tropicales cubren aproximadamente el 36% de la masa terrestre de la Tierra. Estas regiones albergan al 40% de la población mundial, que se prevé que aumente a más del 50% para 2030 en un escenario de variabilidad climática notable, a menudo exacerbada por El Niño Oscilación del Sur (ENSO) y otras teleconexiones climáticas. En los trópicos, las condiciones ecohidrológicas están típicamente bajo la influencia de complejas interacciones tierra-océano-atmósfera que producen un ciclo dinámico de masa y energía reflejado en una clara partición de los flujos de agua. Aquí, presentamos una revisión de 7 años de un monitoreo de isótopos estables de agua concertado y continuo en todo Costa Rica, que incluye conocimientos clave aprendidos, principales avances metodológicos y limitaciones (tanto en diseños experimentales como en análisis de datos), posibles brechas de datos y oportunidades de investigación futuras. con una perspectiva tropical húmeda. La singularidad de la ubicación geográfica de Costa Rica dentro del Istmo montañoso de Centroamérica, que recibe aportes de humedad del Mar Caribe (barlovento) y del Océano Pacífico (topografía compleja a sotavento), y experimenta fuertes eventos ENOS, plantea una clara ventaja para el uso de variaciones isotópicas para sustentar el factor clave en las respuestas ecohidrológicas. En un enfoque secuencial, las variaciones isotópicas se analizan desde el transporte de humedad, la generación de lluvia y la conectividad de agua subterránea / superficie hasta modelos bayesianos y de lluvia-escorrentía. El objetivo general de esta revisión es proporcionar un sólido ejemplo tropical húmedo con una escalada progresiva de observaciones de isótopos de agua comunes a resultados y aplicaciones de modelos más complejos para mejorar la gestión de los recursos hídricos en los trópicos. Universidad Nacional, Costa Rica Escuela de Química

Water use by anthropogenic activities in the face of climate change invokes a better understanding of headwater sources and lowland urban water allocations. Here, we constrained a Bayesian mixing model with stable isotope data (2018-2019) in rainfall (

This work presents a weekly carbon isotope composition analysis (June 2017–January 2018) of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) in a tropical urban atmosphere (Central Valley, Costa Rica). δ13C values of CO2 and CH4 ranged from –12.2 to –5.9 ‰, and from –51.6 to –46.3 ‰, respectively. Mixing ratios of CO2 and CH4 varied from 384.2 to 528.5 ppmv, and from 1.860 to 2.613 ppmv, respectively. δ13C spatial variation and mixing ratios of CO2 and CH4 were influenced by the atmospheric stability and air circulation patterns in the metropolitan area. Low δ13C values and large mixing ratios were observed in the southwestern area of the valley during the rainiest period (September–November). Preliminary linear relationships between reciprocal CO2 mixing ratios and δ13C values indicate that CO2 emissions in the Central Valley are probably related to respiration processes and fossil fuel combustion, although CO2 enriched in 13C from volcanic degassing was also detected. Under stable atmospheric conditions, CH4 data seems to reflect the influence of emissions near the sampling sites. These preliminary results based on the carbon isotope technique demonstrate potential for carrying out atmospheric studies at tropical urban locations with different terrain characteristics and atmospheric mixing conditions.

The Chirripó Hydrological Research Site (CHRS) is located within the Chirripó National Park, Costa Rica (between 3,100-3,820 m asl) whereby ~100 km2 are covered by Páramo, a high‐elevation tropical grassland ecosystem. A lake district with approximately 30 lakes of glacial origin is also protected in this area. The CHRS has been monitored since April 2015 with the aim of establishing the first water isotope baseline for the Central American Páramo. At a regional scale, the water isotope ratios (δ2H and δ18O) in precipitation and surface water at CHRS are useful to describe the governing moisture transport from the Caribbean Sea and Pacific Ocean and the complex rainfall producing systems across the N-S mountain range of Central America. These data are also providing unique information about the evaporation and water balance conditions of tropical glacial lakes and the formation of orographic and convective precipitation in high‐elevation tropical ecosystems. Current data sets from CHRS include continuous lake water temperature and meteorological conditions (i.e., precipitation amount, air temperature and relative humidity), as well as water stable isotopes in precipitation, stream water, and lake water (daily to biweekly sampling frequency). Stream water is collected at several locations across the topographic gradient whereas lake water is sampled in the three main lake systems of CHRS. CHRS serves as a reference site for conducting pilot isotopic research in high-elevation ecosystems to advance the atmospheric, hydrogeological and ecohydrological studies in these understudied biomes. All data from April 2015 to November 2020 are publicly available El Sitio de Investigación Hidrológica de Chirripó (CHRS) está ubicado dentro del Parque Nacional Chirripó, Costa Rica (entre 3,100-3,820 m snm), donde ~ 100 km2 están cubiertos por Páramo, un ecosistema de pastizales tropicales de gran altitud. En esta zona también se protege un distrito lacustre con aproximadamente 30 lagos de origen glaciar. El CHRS ha sido monitoreado desde abril de 2015 con el objetivo de establecer la primera línea base de isótopos de agua para el páramo centroamericano. A escala regional, las proporciones de isótopos de agua (δ2H y δ18O) en la precipitación y el agua superficial en CHRS son útiles para describir el transporte de humedad que gobierna el mar Caribe y el Océano Pacífico y los complejos sistemas de producción de lluvia en la cordillera NS de América Central. . Estos datos también brindan información única sobre las condiciones de evaporación y equilibrio hídrico de los lagos glaciares tropicales y la formación de precipitaciones orográficas y convectivas en ecosistemas tropicales de gran altitud. Los conjuntos de datos actuales de CHRS incluyen la temperatura continua del agua del lago y las condiciones meteorológicas (es decir, la cantidad de precipitación, la temperatura del aire y la humedad relativa), así como los isótopos estables en el agua en la precipitación, el agua de los arroyos y el agua del lago (frecuencia de muestreo diaria o quincenal). El agua de los arroyos se recolecta en varios lugares a lo largo del gradiente topográfico, mientras que el agua del lago se muestrea en los tres sistemas lacustres principales de CHRS. CHRS sirve como un sitio de referencia para realizar investigaciones isotópicas piloto en ecosistemas de gran altitud para avanzar en los estudios atmosféricos, hidrogeológicos y ecohidrológicos en estos biomas poco estudiados. Todos los datos desde abril de 2015 hasta noviembre de 2020 están disponibles públicamente Vicerrectoría de Investigación, Universidad Nacional: SIA‐0482‐13 and SIA‐0101‐14 International Atomic Energy Agency Grant CRP‐19747: “Stable isotopes in precipitation and paleoclimatic archives in tropical areas to improve regional hydrological and climatic impact models”. Universidad Nacional, Costa Rica Escuela de Química Parque Nacional Chrripó, SINAC

Costa Rica is a nation with a vast wealth of water resources; however, recently the country has faced water conflicts (WC) due to social, economic, legal, and political impediments in response to limited water availability during El Nino events and inefficient use of its water resources. This study presents a spatial distri- ~ bution and temporal analysis of WC in Costa Rica from 2005 to 2015. In total, 719 WC were analyzed of which 54% were among private individuals and government. The largest urban areas and the Grande de Tarcoles Basin were identified as the main “hot spot” for the conflicts. WC were mainly caused by spills of wastewater, water pollution, water shortage, infrastructure damage, and flooding, and can be predicted using a multiple lin ear model including the population size and the number of hydro-meteorological events (HME) (R2 = 0.77). The identified HME also coevolved significantly with the changes in precipitation regimes (r = 0.67, p = 0.021). Our results suggest that there is a need to recognize that water infrastructure longevity across the country concate nates and amplifies WC, mainly in the most populated area located in the Central Valley. Implications of our findings include the need for truly integrated water resources management plans that include, for example, WC as indicators of hydro-climatic changing conditions and water supply and sanitation infrastructure status Costa Rica es una nación con una gran riqueza en recursos hídricos; sin embargo, recientemente el país ha enfrentado conflictos por el agua (WC) debido a impedimentos sociales, económicos, legales y políticos en respuesta a la disponibilidad limitada de agua durante los eventos de El Niño y el uso ineficiente de sus recursos hídricos. Este estudio presenta una distribución espacial y un análisis temporal de los CM en Costa Rica desde 2005 hasta 2015. En total, se analizaron 719 CM de los cuales el 54% fueron entre particulares y gobierno. Las áreas urbanas más grandes y la Cuenca Grande de Tárcoles fueron identificadas como el principal “punto caliente” de los conflictos. Los WC fueron causados ​​principalmente por derrames de aguas residuales, contaminación del agua, escasez de agua, daños a la infraestructura e inundaciones, y se pueden predecir utilizando un modelo lineal múltiple que incluye el tamaño de la población y el número de eventos hidrometeorológicos (HME) (R2 = 0.77 ). El HME identificado también coevolucionó significativamente con los cambios en los regímenes de precipitación (r = 0,67, p = 0,021). Nuestros resultados sugieren que existe la necesidad de reconocer que la longevidad de la infraestructura de agua en todo el país se concatena y amplifica la WC, principalmente en el área más poblada ubicada en el Valle Central. Las implicaciones de nuestros hallazgos incluyen la necesidad de planes de gestión de recursos hídricos verdaderamente integrados que incluyan, por ejemplo, WC como indicadores de las condiciones cambiantes hidroclimáticas y el estado de la infraestructura de suministro de agua y saneamiento. Universidad Nacional, Costa Rica Escuela de Química

The Central America volcanic front provides a unique opportunity to study hydrothermal inputs and their interaction and mixing with modern meteoric waters. The objectives of this study were to: a) characterize the isotopic composition (δ 18 O, δ 2 H, d -excess, and lc-excess) of hydrothermal/volcanic systems, b) analyze the influence of kinetic fractionation and meteoric water inputs in the isotopic composition of hydrothermal waters, and c) estimate the ‘andesitic water’ contribution (recycled subduction fluids) within the volcanic front of Nicaragua and Costa Rica. Hydrothermal evaporation lines are described as: δ 2 H = 4.7·δ 18 O − 13.0 (Costa Rica) and δ 2 H = 2.7·δ 18 O − 31.6 (Nicaragua). These regressions are significantly ( p 2 H = 7.6·δ 18 O + 7.4 (Costa Rica) and δ 2 H = 7.4·δ 18 O + 5.2 (Nicaragua). The greater rainfall inputs in Costa Rica with respect to Nicaragua, resulted in the attenuation of the evaporative effect as observed in the strong bimodal distribution of the hydrothermal waters, which can be divided in fluids: a) isotopically-close to meteoric conditions and b) isotopically-altered by the interaction with recycled subduction fluids and kinetic fractionation. The latter is clearly depicted in the significantly ( p d -excess and lc-excess median values between Costa Rica (+ 5.10‰, − 5.25‰) and Nicaragua (− 2.42‰, − 10.65‰), respectively. Poor correlations between δ 18 O/δ 2 H and the elevation gradient emphasize that the contribution of recycled subduction fluids and subsequent surface kinetic fractionation are the main drivers of the isotopic departure from the orographic distillation trend captured in the rainfall isoscapes. End-member mixing calculations resulted in a significant difference ( p 2 /He contributions across the volcanic front of Nicaragua and Costa Rica.

We present precipitation isotope data (δ2H and δ18O values) from 19 stations across the tropics collected from 2012 to 2017 under the Coordinated Research Project F31004 sponsored by the International Atomic Energy Agency. Rainfall samples were collected daily and analysed for stable isotopic ratios of oxygen and hydrogen by participating laboratories following a common analytical framework. We also calculated daily mean stratiform rainfall area fractions around each station over an area of 5° x 5° longitude/latitude based on TRMM/GPM satellite data. Isotope time series, along with information on rainfall amount and stratiform/convective proportions provide a valuable tool for rainfall characterisation and to improve the ability of isotope-enabled Global Circulation Models to predict variability and availability of inputs to fresh water resources across the tropics. Fil: Munksgaard, Niels C.. James Cook University; Australia. Charles Darwin University. School of Environmental Research; Australia Fil: Kurita, Naoyuki. Nagoya University; Japón Fil: Sánchez Murillo, Ricardo. Universidad Nacional; Costa Rica Fil: Ahmed, Nasir. Bangladesh Atomic Energy Commission; Bangladesh Fil: Araguas, Luis. International Atomic Energy Agency (iaea); Austria Fil: Balachew, Dagnachew L.. International Atomic Energy Agency (iaea); Austria Fil: Bird, Michael I.. James Cook University; Australia Fil: Chakraborty, Supriyo. Indian Institute of Tropical Meteorology; India Fil: Kien Chinh, Nguyen. Center for Nuclear Techniques; Vietnam Fil: Cobb, Kim M.. Georgia Institute of Technology; Estados Unidos Fil: Ellis, Shelby A.. Georgia Institute of Technology; Estados Unidos Fil: Esquivel Hernández, Germain. Universidad Nacional; Costa Rica Fil: Ganyaglo, Samuel Y.. National Nuclear Research Institute; Ghana Fil: Gao, Jing. Chinese Academy of Sciences; República de China Fil: Gastmans, Didier. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; Brasil Fil: Kaseke, Kudzai F.. Indiana University-Purdue University Indianapolis; India. University of California Santa Barbara; Estados Unidos Fil: Kebede, Seifu. Addis Ababa University; Etiopía Fil: Morales, Marcelo Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina Fil: Mueller, Moritz. Swinburne University of Technology; Malasia Fil: Poh, Seng Chee. Universiti Malaysia Terengganu; Malasia Fil: Santos, Vinícius dos. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; Brasil Fil: Shaoneng, He. Nanyang Technological University; Singapur Fil: Wang, Lixin. Indiana University-Purdue University Indianapolis; India Fil: Yacobaccio, Hugo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; Argentina Fil: Zwart, Costijn. James Cook University; Australia

High‐elevation tropical grassland systems, called Páramo, provide essential ecosystem services such as water storage and supply for surrounding and lowland areas. Páramo systems are threatened by climate and land use changes. Rainfall generation processes and moisture transport pathways influencing precipitation in the Páramo are poorly understood but needed to estimate the impact of these changes, particularly during El Niño conditions, which largely affect hydrometeorological conditions in tropical regions. To fill this knowledge gap, we present a stable isotope analysis of rainfall samples collected on a daily to weekly basis between January 2015 and May 2016 during the strongest El Niño event recorded in history (2014–2016) in two Páramo regions of Central America (Chirripó, Costa Rica) and the northern Andes (Cajas, south Ecuador). Isotopic compositions were used to identify how rainfall generation processes (convective and orographic) change seasonally at each study site. Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory model (HYSPLIT) air mass back trajectory analysis was used to identify preferential moisture transport pathways to each Páramo site. Our results show the strong influence of north‐east trade winds to transport moisture from the Caribbean Sea to Chirripó and the South American low‐level jet to transport moisture from the Amazon forest to Cajas. These moisture contributions were also related to the formation of convective rainfall associated with the passage of the Intertropical Convergence Zone over Costa Rica and Ecuador during the wetter seasons and to orographic precipitation during the transition and drier seasons. Our findings provide essential baseline information for further research applications of water stable isotopes as tracers of rainfall generation processes and transport in the Páramo and other montane ecosystems in the tropics Los sistemas de pastizales tropicales de gran altitud, llamados Páramo, brindan servicios ecosistémicos esenciales, como almacenamiento y suministro de agua para las áreas circundantes y de tierras bajas. Los sistemas de páramo están amenazados por los cambios climáticos y de uso de la tierra. Los procesos de generación de lluvia y las vías de transporte de humedad que influyen en las precipitaciones en el Páramo son poco conocidos, pero es necesario estimar el impacto de estos cambios, particularmente durante las condiciones de El Niño, que afectan en gran medida las condiciones hidrometeorológicas en las regiones tropicales. Para llenar esta brecha de conocimiento, presentamos un análisis de isótopos estables de muestras de lluvia recolectadas diaria o semanalmente entre enero de 2015 y mayo de 2016 durante el evento de El Niño más fuerte registrado en la historia (2014-2016) en dos regiones de Páramo de Centroamérica ( Chirripó, Costa Rica) y el norte de los Andes (Cajas, sur de Ecuador). Se utilizaron composiciones isotópicas para identificar cómo los procesos de generación de lluvia (convectivos y orográficos) cambian estacionalmente en cada sitio de estudio. Se utilizó el análisis de la trayectoria inversa de la masa de aire del modelo híbrido de una sola partícula lagrangiana integrada (HYSPLIT) para identificar las rutas preferenciales de transporte de humedad a cada sitio de Páramo. Nuestros resultados muestran la fuerte influencia de los vientos alisios del noreste para transportar humedad desde el Mar Caribe a Chirripó y el chorro de bajo nivel sudamericano para transportar humedad desde la selva amazónica a Cajas. Estas contribuciones de humedad también se relacionaron con la formación de lluvias convectivas asociadas con el paso de la Zona de Convergencia Intertropical sobre Costa Rica y Ecuador durante las estaciones más húmedas y con la precipitación orográfica durante las estaciones de transición y más secas. Nuestros hallazgos proporcionan información de referencia esencial para futuras aplicaciones de investigación de isótopos estables en el agua como trazadores de los procesos de generación y transporte de lluvia en el Páramo y otros ecosistemas montanos en los trópicos. Universidad Nacional, Costa Rica Universidad de Cuenca, Ecuador Justus Liebig University Giessen, Germany University of Geneva, Switzerland University de Costa Rica, Costa Rica University of Aberdeen, UK University Giessen, Germany Washington State University, Estados Unidos Escuela de Química

The linkage between precipitation and recharge is still poorly understood in the Central America region. This study focuses on stable isotopic composition in precipitation and groundwater in the northern mountainous region of the Central Valley of Costa Rica. During the dry season, rainfall samples corresponded to enriched events with high deuterium excess. By mid-May, the Intertropical Convergence Zone poses over Costa Rica resulting in a depletion of 18O/16O and 2 H/H ratios. A parsimonious four variable regression model (r 2= 0.52) was able to predict daily δ18O in precipitation. Air mass back trajectories indicated a combination of Caribbean Sea and Pacific Ocean sources, which is clearly depicted in groundwater isoscape. Aquifers relying on Pacific-originated recharge exhibited a more depleted pattern, whereas recharge areas relying on Caribbean parental moisture showed an enrichment trend. These results can be used to enhance modelling efforts in Central America where scarcity of long-term data limits water resources management plans. El vínculo entre la precipitación y la recarga aún no se comprende bien en la región de América Central. Este estudio se enfoca en la composición isotópica estable en la precipitación y el agua subterránea en la región montañosa del norte del Valle Central de Costa Rica. Durante la estación seca, las muestras de lluvia correspondieron a eventos enriquecidos con alto exceso de deuterio. A mediados de mayo, la Zona de Convergencia Intertropical se posa sobre Costa Rica, lo que resulta en un agotamiento de las relaciones 18O/16O y 2 H/H. Un modelo parsimonioso de regresión de cuatro variables (r 2= 0.52) fue capaz de predecir el δ18O diario en la precipitación. Las trayectorias de retorno de la masa de aire indicaron una combinación de fuentes en el Mar Caribe y el Océano Pacífico, que se representa claramente en el isopaisaje de agua subterránea. Los acuíferos que dependen de la recarga originada en el Pacífico exhibieron un patrón más agotado, mientras que las áreas de recarga que dependen de la humedad de los padres del Caribe mostraron una tendencia de enriquecimiento. Estos resultados se pueden utilizar para mejorar los esfuerzos de modelado en América Central, donde la escasez de datos a largo plazo limita los planes de gestión de los recursos hídricos. Universidad Nacional, Costa Rica Escuela de Química

2013-2017: International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, Project CRP 17947: Stable isotopes in precipitation and paleoclimatic archives in tropical areas to improve regional hydrological and climatic impact models Costa Rica is located on the Central American Isthmus, which receives moisture inputs directly from the Caribbean Sea and the Eastern Pacific Ocean. This location includes unique mountainous and lowland microclimates, but only limited knowledge exists about the impact of relief and regional atmospheric circulation patterns on precipitation origin, transport, and isotopic composition. Therefore, the main scope of this project is to identify the key drivers controlling stable isotope variations in daily-scale precipitation of Costa Rica. The monitoring sites comprise three strategic locations across Costa Rica: Heredia (Central Valley), Turrialba (Caribbean slope), and Caño Seco (South Pacific slope). Sporadic dry season rain is mostly related to isolated enriched events ranging from −5.8‰ to −0.9‰ δ18O. By mid-May, the Intertropical Convergence Zone reaches Costa Rica resulting in a notable depletion in isotope ratios (up to −18.5‰ δ18O). HYSPLIT air mass back trajectories indicate the strong influence on the origin and transport of precipitation of three main moisture transport mechanisms, the Caribbean Low Level Jet, the Colombian Low Level Jet, and localized convection events. Multiple linear regression models constructed based on Random Forests of surface meteorological information and atmospheric sounding profiles suggest that lifted condensation level and surface relative humidity are the main factors controlling isotopic variations. These findings diverge from the recognized ‘amount effect’ in monthly composite samples across the tropics. Understanding of stable isotope dynamics in tropical precipitation can be used to a) enhance groundwater modeling efforts in ungauged basins where scarcity of long-term monitoring data drastically limit current and future water resources management, b) improve the re-construction of paleoclimatic records in the Central American land bridge, c) calibrate and validate regional circulation models. Costa Rica está ubicada en el Istmo Centroamericano, que recibe aportes de humedad directamente del Mar Caribe y del Océano Pacífico Oriental. Esta ubicación incluye microclimas montañosos y de tierras bajas únicas, pero solo existe un conocimiento limitado sobre el impacto del relieve y los patrones de circulación atmosférica regional sobre el origen, el transporte y la composición isotópica de las precipitaciones. Por lo tanto, el alcance principal de este proyecto es identificar los impulsores clave que controlan las variaciones de isótopos estables en la precipitación a escala diaria de Costa Rica. Los sitios de monitoreo comprenden tres ubicaciones estratégicas en Costa Rica: Heredia (Valle Central), Turrialba (vertiente del Caribe) y Caño Seco (vertiente del Pacífico Sur). La lluvia esporádica de la estación seca se relaciona principalmente con eventos enriquecidos aislados que van desde −5,8 ‰ a −0,9 ‰ δ18O. A mediados de mayo, la Zona de Convergencia Intertropical llega a Costa Rica, lo que resulta en un notable agotamiento de las proporciones de isótopos (hasta −18,5 ‰ δ18O). Las trayectorias de retroceso de la masa de aire de HYSPLIT indican la fuerte influencia en el origen y transporte de la precipitación de tres mecanismos principales de transporte de humedad, el chorro de bajo nivel del Caribe, el chorro de bajo nivel de Colombia y los eventos de convección localizados. Múltiples modelos de regresión lineal construidos a partir de bosques aleatorios de información meteorológica de superficie y perfiles de sondeo atmosférico sugieren que el nivel de condensación elevado y la humedad relativa de la superficie son los principales factores que controlan las variaciones isotópicas. Estos hallazgos difieren del "efecto de cantidad" reconocido en muestras compuestas mensuales en los trópicos. La comprensión de la dinámica de isótopos estables en la precipitación tropical se puede utilizar para a) mejorar los esfuerzos de modelado de aguas subterráneas en cuencas no calibradas donde la escasez de datos de monitoreo a largo plazo limita drásticamente la gestión actual y futura de los recursos hídricos, Puente terrestre centroamericano, c) calibrar y validar modelos de circulación regional. Escuela de Química

This study presents a hydrogeochemical analysis of spring responses (2013–2017) in the tropical mountainous region of the Central Valley of Costa Rica. The isotopic distribution of δ18O and δ2 H in rainfall resulted in a highly significant meteoric water line: δ2 H = 7.93·δ18O + 10.37 (r 2= 0.97). Rainfall isotopic composition exhibited a strong amount-dependent seasonality. The isotopic variation (δ18O) of two springs within the Barva aquifer was simulated using the FlowPC program to determine mean transit times (MTTs). Exponential-piston and dispersion distribution functions provided the best-fit to the observed isotopic composition at Flores and Sacramento springs, respectively. MTTs corresponded to 1.23 ± 0.03 (Sacramento) and 1.42 ± 0.04 (Flores) years. The greater MTT was represented by a homogeneous geochemical composition at Flores, whereas the smaller MTT at Sacramento is reflected in a more variable geochemical response. The results may be used to enhance modelling efforts in central Costa Rica, whereby scarcity of long-term data limits water resources management plans. Este estudio presenta un análisis hidrogeoquímico de las respuestas de primavera (2013-2017) en la región montañosa tropical del Valle Central de Costa Rica. La distribución isotópica de δ18O y δ2 H en la lluvia resultó en una línea de agua meteórica altamente significativa: δ2 H = 7.93 · δ18O + 10.37 (r 2 = 0.97). La composición isotópica de las precipitaciones exhibió una fuerte estacionalidad dependiente de la cantidad. La variación isotópica (δ18O) de dos manantiales dentro del acuífero Barva se simuló utilizando el programa FlowPC para determinar los tiempos de tránsito medios (MTT). Las funciones de distribución de dispersión y pistón exponencial proporcionaron el mejor ajuste a la composición isotópica observada en los manantiales de Flores y Sacramento, respectivamente. Los MTT correspondieron a 1,23 ± 0,03 (Sacramento) y 1,42 ± 0,04 (Flores) años. El mayor MTT estuvo representado por una composición geoquímica homogénea en Flores, mientras que el menor MTT en Sacramento se refleja en una respuesta geoquímica más variable. Los resultados pueden usarse para mejorar los esfuerzos de modelado en el centro de Costa Rica, donde la escasez de datos a largo plazo limita los planes de manejo de los recursos hídricos. Universidad Nacional, Costa Rica Escuela de Química

Sánchez-Murillo, Ricardo (Ricardo Alonso Sánchez Murillo) The extended National Waters Inventory of Scotland (NWIS) monitoring network in combination with an extensive, supplementary low flow sampling campaign was used to create isoscapes of surface water for management purposes at high spatial resolution (100 m grid) across Scotland. The δ2 H isoscape shows a strong isotopic separation along a north-south and east-west topographic (mountainous to the north and west and lowlands to the east) and climatic (wetter west, drier east) gradients. Isotopes were enriched in the western domain and depleted in the east and central Highland domains. The surface water d-excess isoscape show more complex spatial variability mainly related to contrasting moisture sources (sub-tropical North Atlantic Ocean, the North Sea, Polar Continental, and the Arctic) as well as secondary evaporation processes. The two-year NWIS isotope record exhibited a significant seasonal evaporative effect on surface water isotopes that progresses from winter through to a maximum in autumn as indicated by Local Evaporation Lines (LELs). The surface water isoscapes can be efficiently reproduced with geographically weighted regression (GWR) models using gridded annual precipitation, remotely sensed actual evapotranspiration, land cover, soil wetness, catchment area, and mean elevation. The GWR models showed potential to assess isotopic changes under future climate and land use change.

Tropical high‐elevation lakes are considered sentinels of global climate change. This work characterizes the hydrological conditions of tropical alpine glacial lakes located in the highlands of Chirripó, Costa Rica, using a unique data set of water stable isotopes (δ2H and δ18O) in precipitation, stream water, and lake water between September 2015 and July 2017. A combined dataset of bathymetric, hydrometric, and isotope data collected between July 2016 and July 2017 on Lake Ditkevi was used to calculate the annual water balance of the lake. Evaporation to inflow ratios from three lake systems was estimated using a linear resistance model, the experimentally estimated local evaporation line of Chirripó, and the first glacial lake water evaporation lines in the region. The temporal isotopic variations (δ18O, d‐excess, and lcexcess) confirm variations in the dry and wet season evaporative conditions for the fglacial lakes and consistently average annual low evaporation to inflow (E/I) ratios in the range of 2.0 ± 0.8% and 18.1 ± 12.2%. Lake Ditkevi's water balance indicates annual steady‐state conditions, with an estimated evaporation loss of 650 mm/year (10.0 ± 5.0% of inflow), a high‐water contribution to the catchment (90% of inflow), a residence time of 0.53 ± 0.27 years, and a catchment scale (0.289 km2) water yield or depth equivalent run‐off of 278 mm/yr. These results provide novel information about water balance and evaporation losses in tropical alpine glacial lakes, which can serve as baseline information for future isotope‐based hydro‐climate research in high‐elevation regions in the tropics and elsewhere. Los lagos tropicales de gran altitud se consideran centinelas del cambio climático global. Este trabajo caracteriza las condiciones hidrológicas de los lagos glaciares alpinos tropicales ubicados en las tierras altas de Chirripó, Costa Rica, utilizando un conjunto de datos único de isótopos estables en agua (δ2H y δ18O) en precipitación, agua de arroyos y agua de lago entre septiembre de 2015 y julio de 2017. Se utilizó un conjunto de datos combinados de datos batimétricos, hidrométricos e isotópicos recopilados entre julio de 2016 y julio de 2017 en el lago Ditkevi para calcular el balance hídrico anual del lago. Las relaciones de evaporación a afluencia de tres sistemas lacustres se estimaron utilizando un modelo de resistencia lineal, la línea de evaporación local estimada experimentalmente de Chirripó y las primeras líneas de evaporación de agua de lagos glaciares en la región. Las variaciones isotópicas temporales (δ18O, exceso d y exceso de lce) confirman las variaciones en las condiciones de evaporación de la estación seca y húmeda para los lagos fglaciales y proporciones medias anuales bajas de evaporación a afluencia (E / I) en el rango de 2,0 ± 0,8%. y 18,1 ± 12,2%. El balance hídrico del lago Ditkevi indica condiciones anuales de estado estable, con una pérdida por evaporación estimada de 650 mm / año (10,0 ± 5,0% de la afluencia), una alta contribución de agua a la cuenca (90% de la afluencia), un tiempo de residencia de 0,53 ± 0,27 años, y un rendimiento de agua a escala de captación (0,289 km2) o una escorrentía equivalente en profundidad de 278 mm / año. Estos resultados proporcionan información novedosa sobre el equilibrio hídrico y las pérdidas por evaporación en los lagos glaciares alpinos tropicales, que pueden servir como información de referencia para futuras investigaciones hidroclimáticas basadas en isótopos en regiones de gran altitud en los trópicos y en otros lugares. Universidad Nacional, Costa Rica Escuela de Química

The use of stable isotopes of water, both δ2H and δ18O has provided novel insights in hydrological studies, ecological applications, understanding climate variability, and reconstructing paleoclimate. However, information on the stable isotope composition of water in tropical marine island environments is normally scarce within the Central America Isthmus. Here, we present the first isotopic characterization of precipitation, surface water, and groundwater at Cocos Island, Costa Rica within the eastern tropical Pacific Ocean region. Our results show that the Cocos Island MWL can be described as: δ2H=8.39·δ18O+13.3; r2=0.98 (n=29). Dry season rainfall events ranged from -4.9 ‰ δ18O up to -2.4 ‰ δ18O with a mean d-excess of 13.2 ‰. By the beginning of May, the Intertropical Convergence Zone reaches Costa Rica resulting in a notable depletion in isotope ratios (up to -10.4 ‰ δ18O and -76.2 ‰ δ2H). During the wet season, δ18O composition averaged -6.1 ‰ δ18O and -38.5 ‰ δ2H with a mean d-excess of 9.9 ‰. HYSPLIT air mass back trajectories indicate a strong influence on the origin of precipitation of two main moisture transport mechanisms, the northeasterly (January-May) and southwesterly (May-November) trade winds. Small seasonal variations were observed in the isotopic composition of surface water throughout the year with mean values ranging from -3.9 ‰ δ18O (dry season, n=19) up to -4.8 ‰ δ18O (wet season, n=13). Groundwater samples exhibited a similar trend with more depleted composition during the wet season (-5.2 ‰ δ18O and -29.8 ‰ δ2H). Overall, the marine isotopic composition measured in meteoric water at Cocos Island serves to better delineate the isotopic contribution of Pacific moisture towards the Central America Isthmus. It also provides a valuable isotopic reference to discriminate from orographic distillation and Caribbean enriched rainfall inputs in continental studies. El uso de isótopos estables de agua, tanto δ2H como δ18O, ha proporcionado nuevos conocimientos en hidrología, estudios, aplicaciones ecológicas, comprensión de la variabilidad climática y reconstrucción del paleoclima. Sin embargo, La información sobre la composición de isótopos estables del agua en los entornos de las islas marinas tropicales suele ser escasa, dentro del istmo de Centroamérica. A continuación, presentamos la primera caracterización isotópica de precipitación, superficie agua y agua subterránea en la Isla del Coco, Costa Rica, dentro de la región tropical oriental del Océano Pacífico. Nuestros resultados demuestran que el MWL de la Isla del Coco se puede describir como: δ2H = 8.39 · δ18O + 13.3; r2 = 0,98 (n = 29). Lluvias en la estación seca los eventos variaron desde -4,9 ‰ δ18O hasta -2,4 ‰ δ18O con un exceso d medio de 13,2 ‰. A principios de mayo, la Zona de Convergencia Intertropical llega a Costa Rica resultando en un notable agotamiento de las proporciones de isótopos (hasta -10,4 ‰ δ18O y -76,2 ‰ δ2H). Durante la estación húmeda, la composición de δ18O promedió -6,1 ‰ δ18O y -38,5 ‰ δ2H con un exceso d medio de 9,9 ‰. Las trayectorias de retroceso de la masa de aire de HYSPLIT indican una fuerte influencia en el origen de precipitación de dos mecanismos principales de transporte de humedad, el noreste (enero-mayo) y el suroeste (mayo-noviembre) vientos alisios. Se observaron pequeñas variaciones estacionales en la composición isotópica de la superficie, agua durante todo el año con valores medios que van desde -3,9 ‰ δ18O (estación seca, n = 19) hasta -4,8 ‰ δ18O (temporada de lluvias, n = 13). Las muestras de agua subterránea exhibieron una tendencia similar con una composición más agotada durante la estación húmeda (-5,2 ‰ δ18O y -29,8 ‰ δ2H). En general, la composición isotópica marina medida en meteórica El agua en la Isla del Coco sirve para delinear mejor la contribución isotópica de la humedad del Pacífico hacia la zona central, Istmo de América. También proporciona una valiosa referencia isotópica para discriminar de la destilación orográfica e Insumos de lluvias enriquecidas en el Caribe en estudios continentales. Rev. Biol. Trop. 64 (Supl. 1): S105-S120. Universidad Nacional, Costa Rica Facultad de Ciencias Exactas y Naturales