A case study of the sea/land breeze diurnal cycle in the Peninsula and Gulf of Nicoya, Costa Rica: Interactions with local and regional processes

Abstract

The presence of sea breeze (SB) is analyzed at nine meteorological stations in the northwest of Costa Rica (Peninsula and Gulf of Nicoya, GF); two from the Ticosonde-NAME experiment, University of Costa Rica, and seven from the National Meteorological Institute, for the period from July 1 to September 16, 2004. An objective detection algorithm for SB is applied to hourly data from the stations and sea surface temperature (SST). The algorithm uses temperature gradient and wind direction. Pinilla and Guacalillo stations show 64% of SB on the 78 days analyzed. Liberia (20 km inland) presents 44.9% of SB associated with weak synoptic winds from the east. Puntarenas presents doubtful cases due to wind errors, while the other stations do not present complete records. Some of the non-SB days are dominated, on one hand, by strong synoptic flow from the northeast associated with the low-level Caribbean jet that in turn coincides with the periods of reduced rainfall or mid-summer drought and, on the other hand, by synoptic flow from the southwest associated with the passage of weather systems in the western Caribbean. The algorithm shows a good ability to detect SB despite the poor spatial resolution of SST. Consistent with a typical SB circulation, precipitation at almost all stations is characterized by coastal convective activity and precipitation in the late afternoon and evening hours. The results are encouraging for their potential application to artisanal fishing, agriculture, tourism, and regional air quality, as there are very active ports in the Gulf of Nicoya (Puntarenas and Caldera), points of intense movement of tourist and commercial ships that negatively impact environmental conditions.Se analiza la presencia de brisa marina (BM) en nueve estaciones meteorológicas al noroeste de Costa Rica (Península y Golfo de Nicoya, GF); dos del experimento Ticosonde-NAME, Universidad de Costa Rica, y siete del Instituto Meteorológico Nacional, para el 1 de julio al 16 de septiembre de 2004. Se aplica un algoritmo de detección objetiva de BM a datos horarios de las estaciones y temperatura del mar (TM) que utiliza el gradiente de temperatura y la dirección del viento. Las estaciones Pinilla y Guacalillo muestran 64% de BM en los 78 días analizados. Liberia (20 km tierra adentro) presenta un 44.9% de BM asociada a vientos sinópticos débiles del este. Puntarenas presenta casos dudosos por errores en el viento, mientras que las otras estaciones no presentan las series completas. Algunos de los días sin BM son dominados, por un lado, por un fuerte flujo sinóptico del noreste asociado al chorro de bajo nivel del Caribe durante lapsos de reducción de lluvia y, por otro, a flujo sinóptico del suroeste asociado al tránsito de sistemas meteorológicos en el Caribe occidental. El algoritmo muestra buena habilidad para detectar la BM, a pesar de la escasa resolución espacial de la TM. Coherente con una circulación típica de BM, la precipitación en casi todas las estaciones se caracteriza por actividad convectiva costera y precipitación en horas de la tarde-noche. Los resultados son (alentadores por su aplicación potencial a actividades de pesca artesanal, agricultura y turismo, así como a la calidad regional del aire, ya que en el GN hay puertos muy activos (Puntarenas y Caldera) y puntos de intenso movimiento de barcos turísticos y comerciales que impactan negativamente las condiciones ambientales.