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Vol. 17 (2017): 1-16 ISSN 1578-8768
c
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Dos propuestas de clasificación climática para la vertiente
Caribe costarricense según el sistema de Thornthwaite
Paula M. Pérez-Briceño1, Jorge A. Amador Astúa1,2y Eric J. Alfaro1,2,3
1Centro de Investigaciones Geofísicas, Universidad de Costa Rica
2Escuela de Física, Universidad de Costa Rica
3Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología, Universidad de Costa Rica
<paula.perez@ucr.ac.cr>,<jorge.amador@ucr.ac.cr>,<erick.alfaro@ucr.ac.cr>
(Recibido: 17-Jun-2016. Publicado: 13-Ene-2017)
Resumen
Una alta variabilidad espacio-temporal en la temperatura y la precipitación son características del territorio costa-
rricense, con una diferencia climática fuerte entre las dos vertientes, la Pacífica y el Caribe. La primera por estar
a sotavento de la cadena central de montañas posee un régimen de menor humedad atmosférica mientras que la
ladera a barlovento, recibe los vientos alisios cargados de humedad que determinan el clima de la vertiente Caribe,
donde llueve prácticamente todo el año. Se analizaron las variables meteorológicas: lluvia y temperatura superficial
del aire, integrándolas al relieve en busca de patrones climáticos para asociar las estaciones meteorológicas a un
grupo climático determinado. Se utilizaron 82 estaciones meteorológicas con registros de diez años o más. Este
trabajo tiene como objetivo elaborar dos propuestas de clasificación climática basadas en el balance hídrico de
acuerdo al método de Thornthwaite. La evapotranspiración potencial (ETP) se estimó de acuerdo a Thornwaite y
Hargreaves. A pesar de la diferencia en los resultados de la evapotranspiración potencial debido a la forma en que
se estima en cada uno de los métodos, se encuentra que la región varía entre subhúmeda, húmeda y excesivamente
húmeda.
Palabras clave: Caribe, clima, clasificación, evapotranspiración potencial, Costa Rica, América Central.
Abstract
Large space-time thermal and rainfall variability are characteristics of Costa Rican territory, with a strong cli-
matic difference between the two regions, the Pacific and the Caribbean. The former is leeward of the central
mountain chain and has a regime of less atmospheric moisture, while the windward slope receives the moisture-
laden trade winds that determine the climate of the Caribbean slope where it rains most of the year. Topography
and meteorological variables, as precipitation and air surface temperature, were analyzed for climate patterns to
associate stations to define the climate groups. A number of 82 meteorological stations with records of ten years
or more were used. The purpose of this work was to develop two proposals of climate classifications based on
the water balance, according to the Thornthwaite method. The potential evapotranspiration (PET) was estimated
by the methods of Thornthwaite and Hargreaves. Despite the expected difference in the results of the potential
evapotranspiration due to the way this is estimated by both procedures, the climate classification varies between
sub-humid, to humid to excessively humid.
Key words: Caribbean, climate classification, potential evapotranspiration, Costa Rica, Central America.
1. Introducción
El clima es esencial para la vida, brinda bienestar, salud y prosperidad tanto para el ser humano como
para la flora y la fauna. El conocimiento sobre el comportamiento temporal y espacial del tiempo y clima
es de gran interés para el ser humano ya que influye en qué, cómo y de qué forma se llevan a cabo sus
actividades.
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En la agricultura, el clima define cuáles cultivos se pueden desarrollar en cierto espacio geográfico, sin
sufrir estrés hídrico o por el contrario, bajo excesos de agua que impidan la germinación. Estudiar las
variaciones periódicas del medio atmosférico en que viven las plantas y cómo esta variabilidad influye
en los cultivos, es el fin óptimo para obtener una mejor producción al menor costo (Lesdema, 2000).
El estudio de este recurso implica su categorización a través de una clasificación climática, que es una
aproximación del estado medio de la atmósfera sobre un espacio geográfico. Este proceso va a depender
de los datos de entrada y pueden haber infinitas combinaciones por lo que se trata de resaltar los da-
tos más generales (Miller, 1975). La clasificación climática consiste, básicamente, en agrupar regiones
geográficas que cuenten con características climáticas comunes (Mather, 1974). Estas características cli-
máticas comunes se derivan de uno o más elementos, o por medio de un balance hídrico (Thornthwaite,
1948).
Se han desarrollado dos tipos de clasificaciones: 1) genéticas, que se basan en los factores que generan
diversidad climática y 2) empíricas, que combinan diferentes elementos del clima (Cuadrat y Pita, 1997;
Oliver, 2005). En este trabajo se tiene interés por las de tipo empírico, tomando en consideración el
comportamiento de elementos como la precipitación y temperatura (Fallas y Oviedo, 2003). De este tipo
se pueden mencionar las clasificaciones de Köppen, Thornthwaite (1948) y Budyko (Cuadrat y Pita,
1997).
Entonces, un grupo climático es un área que se caracteriza por un comportamiento homogéneo de los
elementos climáticos, estos se determinan a partir de un índice hídrico, en donde dicho porcentaje se
ubica dentro de una provincia de humedad que es la utilizada para la nomenclatura de dichos grupos
(Herrera, 1985).
La configuración topográfica en Costa Rica, un eje montañoso orientado de noroeste a sureste que origi-
na dos vertientes: Pacífico y Caribe, genera gran variabilidad térmica y pluviométrica (Vargas, 2006). La
primera, en términos generales, por estar a sotavento posee un régimen de menor humedad atmosférica,
exceptuando el Pacífico Sur donde la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) juega un papel impor-
tante en la configuración del tiempo atmosférico y por ende en el clima (Vargas, 2006). Mientras que la
ladera a barlovento recibe los vientos alisios del noroeste que cargados de humedad determinan el clima
de la vertiente Caribe, donde llueve prácticamente todo el año. En Barra del Colorado, por ejemplo, se
registró una precipitación media anual de 5.696,7 mm durante el periodo de 1951-1982 (Estación 69533
del Instituto Meteorológico Nacional, IMN).
Para el Caribe, estudios previos describen las características del clima, donde hacen una revisión de
las variables reportadas por la estación del aeropuerto de Limón (81003). Precipitación, temperatura,
heliofonía, radiación solar, humedad relativa y viento fueron analizadas para un periodo 72 años (IMN,
2013). La precipitación presenta dos periodos intensos, el primero de mayo a agosto y el segundo de
noviembre a enero. La temperatura tiene poca variación mensual, pero es apreciable la variación diaria.
El sol podría brillar como máximo 12,6 horas en junio y como mínimo 11,4 horas por día en diciembre, en
ausencia de nubes, pero por la abundante nubosidad reduce las horas de sol astronómicamente posibles.
Sáenz y Amador (2014) analizaron el ciclo diurno para el Caribe de Costa Rica donde resaltan una mar-
cada variabilidad espacial en el ciclo diurno estacional y en la distribución espacial de la precipitación.
Se observaron cuatro regímenes de variabilidad diurna: oceánico (máximos entre las 6 y 9 tiempo solar
local-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).
Solano y Villalobos (2005) proponen una regionalización climática con regiones y subregiones para Cos-
ta Rica, donde determinan cinco subregiones para la región del Caribe con base en provincias térmicas y
pluviométricas y régimen de lluvia anual. A cada subregión se le asocia un tipo de formación vegetal que
responde a las condiciones climáticas de la zona. La subregión atlántica 1 (RA1) presenta el bosque muy
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húmedo tropical y el bosque muy húmedo montano bajo, la RA2 con bosque muy húmedo subtropical y
bosque muy húmedo montano bajo. RA3, RA4 y RA5 tienen bosque húmedo tropical.
De forma regional, Fallas y Oviedo (2003) presentan una clasificación de Köppen para América Central.
En Costa Rica, el Pacífico tiene un clima tropical de sabana (Aw), caracterizado por tener la estación
seca en el invierno astronómico, la lluvia es abundante y la temperatura es superior a los 18 ◦C todos los
meses. En cuanto al Caribe, se define un clima tropical húmedo (Af), en donde llueve todos los meses y
no posee una estación seca bien definida.
El objetivo de este trabajo es elaborar dos propuestas de clasificación climática para la vertiente Cari-
be de Costa Rica con el fin de observar las diferencias a partir de dos métodos para el cálculo de la
evapotranspiración potencial (ETP), el de Thornthwaite y Hargreaves. Para ello se analizaron variables
meteorológicas con registros superiores a diez años en busca de patrones climáticos y así asociar las
estaciones a un grupo climático con base en Herrera (1985), para elaborar las clasificaciones climáticas
según el balance hídrico que es la base para el sistema de Thornthwaite (Mather, 1974).
Este artículo ha sido organizado de la siguiente manera. En la siguiente sección la descripción de los
métodos utilizados para el cálculo de la evapotranspiración potencial y la elaboración del material car-
tográfico. En la sección de resultados se presentan mapas de la distribución espacial de las diferentes
variables y las clasificaciones climáticas, así como el cuadro con la descripción de los grupos climáticos
identificados. Para finalizar se presentan la discusión de los resultados y las conclusiones.
2. Metodología
2.1. Caracterización del Área de Estudio
La región de interés es la vertiente Caribe de Costa Rica con una extensión de 30 860 km2. Posee una
elevación máxima de 3820 ms.n.m. en el cerro Chirripó (Cordillera de Talamanca). Se hace un énfasis
en el área donde se cultiva banano (650,15 km2), la cual corresponde a 2,11% de la vertiente Caribe
(Figura 1).
La costa de la vertiente Caribe tiene una extensión de aproximadamente 200 km y existe una separación
entre el Mar Caribe y el Océano Pacífico que no supera los 300 km (Díaz, 1981). La condición ístmica
y la cercanía al mar generan que la interacción tierra-océano tenga influencia directa sobre el clima en
Costa Rica, así como los impactos que pueden producir los distintos fenómenos meterológicos (Alfaro y
Quesada, 2010; Alfaro y Pérez-Briceño, 2014).
Figura 1: Mapa de ubicación del área de estudio.
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2.2. Datos empleados
Se recopilaron datos de estaciones meteorológicas del IMN, del Instituto Costarricense de Electricidad
(ICE), así como de instancias privadas como BANACLIMA de la Corporación Bananera Nacional (COR-
BANA) identificadas en el Cuadro 1 del código 1 al 9 y BANDECO de la empresa Del Monte del código
12 al 22, que estuvieran dentro del área de estudio. También se usó la estación de Bocas del Toro en
Panamá, que proporcionó la Empresa de Transmisión Eléctrica (ETESA).
En total, se compilaron 123 estaciones meteorológicas donde la variable principal es la precipitación con
registros de la media de los acumulados mensuales, sin embargo, la información entre estaciones era muy
desigual por lo que fue necesario definir criterios de selección para validar y sistematizar la clasificación.
Los parámetros establecidos fueron:
1. Estación meteorológica con registro de datos de precipitación media mensual mayor a un periodo de
10 años, con excepción de las estaciones de BANACLIMA que cuentan con registro de siete años y que
son incluidas en este estudio.
2. Que la estación meteorológica cuente con un registro casi-continuo de datos, no se consideran las
estaciones que tengan periodos mayores a un año sin datos.
3. La estación debe tener registro dentro de los últimos 50 años aproximadamente, es decir desde 1960
al 2011 (se dispone de datos hasta esa fecha). Si bien es cierto, los registros de cada estación podrían
cubrir periodos distintos entre esos años, Amador et al. (2013), Hidalgo (2013) e Hidalgo et al. (2016)
encontraron que la región no presenta una tendencia clara hacia condiciones más secas o húmedas durante
la segunda mitad del siglo XX. Además, los resultados varían también dependiendo del conjunto de datos
usado.
Por tanto, una vez aplicado el filtrado anterior, 82 estaciones cumplen con los requisitos (Cuadro 1) y
no se completaron los datos faltantes, por lo que se usó los registros existentes que cumplían con los
tres criterios anteriores. Se revisó la disponibilidad de datos de temperatura y se encontró que el 50%
de las estaciones cuenta con los datos de temperatura media, mínima y máxima mensual, por lo que 41
estaciones tienen el valor asociado de la estación más cercana (línea recta), tomando en cuenta la altitud
de la estación (IMN, 2013). Cabe recalcar que la zona de estudio, posee poca variabilidad térmica en las
regiones bajas, por lo que es válido realizar la asociación de datos (Amador et al., 2013).
Se cartografiaron las variables climáticas para conocer su comportamiento espacial, se interpoló con el
método kriging universal con un programa de Sistema de Información Geográfica (SIG), ArcGIS 10.0
Licencia Institucional-UCR. El kriging supone que la distancia entre dos puntos de muestra que reflejan
una correlación espacial que puede utilizarse para explicar la variación en la superficie (ESRI, 2016). La
ecuación es:
ˆ
Z(S0) =
N
∑
i=1
λiZ(Si)
Donde:
Z(Si)= el valor medido en la ubicación i
λi= una ponderación desconocida para el valor medido en la ubicación i
S0= la ubicación de la predicción
N= la cantidad de valores medidos
Los pesos están optimizados utilizando el modelo de semivariograma, la ubicación de las muestras y
todas las interrelaciones relevantes entre los valores conocidos y desconocidos. La técnica también pro-
porciona un “error estándar” que se puede usar para cuantificar los niveles de confianza (Clark y Harper,
2007). Por la falta estaciones en el sector norte del área de estudio, la información generada en esta zona
hay que tomarla con cuidado.
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Cuadro 1: Información de las estaciones meteorológicas usadas.
Código Nombre Longitud Latitud Altitud Registro de años
(m.s.n.m.) (precipitación)
3 Cartagena -83,63740 10,26440 54,3 7
4 Bananera Siquirres -83,49120 10,11520 49,1 7
5 Limofrut B -83,28050 10,09340 14,3 7
6 Agrotubérculos -82,79690 9,66010 5,3 7
7 PAIS -82,62650 9,52080 16,9 7
8 Las Valquirias -83,64980 10,42460 38,6 7
9 Pénjamo -83,90610 10,43080 66,7 7
12 Bananita -83,2230 10,0849 5 20
13 Duacari 1 -83,6231 10,3618 36 12
14 Duacari 4 -83,6497 10,3331 43 19
15 Duacari 5 -83,6431 10,3063 44 20
16 Filadelfia -83,0441 9,9418 6 20
17 Freehold -83,4581 10,1081 25 20
19 Imperio 2 -83,4127 10,1806 12 20
20 Monte Líbano -83,3302 10,0832 15 20
21 Perdiz -83,7883 10,3377 70 21
22 San Pedro -83,7604 10,4179 55 20
7076 INCSA -83,91667 9,83333 ND 15
69090 San Carlos -84,75000 11,10000 40 36
69503 Puerto Viejo -84,01667 10,46667 37 42
69506 San Miguel de Sarapiquí -84,1833 10,3166 500 51
69533 Barra de Colorado -83,5833 10,7666 5 32
69537 Selva (2) -83,9833 10,4166 40 53
69548 Jilguero -84,71670 10,45000 625 37
69571 Sangregado -84,7666 10,4833 500 20
69586 La Tirimbina -84,1 10,4 200 27
69591 Los Chiles -84,66667 10,71667 55 31
69609 Coopelesca -84,4166 10,3166 650 24
69633 Comando Los Chiles -84,7166 11,0333 40 17
69661 Ciudad Quesada -84,4166 10,3 700 13
69679 Upala -85,00000 10,83333 60 43
71002 La Mola -83,76667 10,35000 70 24
71005 Finca 6 -83,78333 10,30000 70 25
71007 Caribe S.A. -83,75000 10,50000 40 23
71008 Tortuguero Norte -83,53333 10,55000 5 18
71011 Jalova -83,4 10,333 5 13
71017 Ticabán -84 10,04 60 10
73007 Peralta (F.C) -83,61667 9,96667 638 18
73008 La Margarita -83,71667 9,90000 1080 21
73009 El Cairo -83,53333 10,11667 ND 24
73010 CATIE -83,63330 9,88333 602 69
73013 Los Diamantes -83,76667 10,21667 249 37
73025 Las Delicias -83,91667 10,16667 200 10
73044 La Suiza -83,61667 9,85000 620 21
73049 La Mola 2 -83,58333 10,28333 50 17
73055 La Amistad -83,5666 9,9833 560 21
73064 Willianburg -83,58333 10,10000 95 15
73065 Santa Clara -83,80000 10,28333 70 21
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Código Nombre Longitud Latitud Altitud Registro de años
(m.s.n.m.) (precipitación)
73079 Oriente -83,71667 9,78333 623 20
73081 Volcán Irazú -83,85 9,9833 3400 23
73090 Las Mercedes -83,61667 10,16667 95 14
73091 El Carmen -83,48 10,2 15 40
73094 El Tacatal -83,7 9,9 860 12
73103 Sitio Matas -83,6111 9,8666 900 21
73109 Guayabo -83,6833 9,9666 1003 28
73111 Hda. Victoria -83,7666 10,2666 80 20
75002 Siquirres -83,5166 10,2666 70 28
75003 Platanillo -83,56667 9,81667 889 32
75004 Pacuare -83,51667 9,81667 800 22
75007 Rocas Blancas -83,5 9,75 825 23
75013 Freeman -83,36667 10,20000 5 88
75022 ASBANA -83,4666 10,0333 440 22
77001 Batán -83,33330 10,08330 15 43
77002 La Lola -83,38 10,1 40 62
79005 Moravia Chirripó 83,45 9,833 1200 44
81001 Filadelfia -83,098225 9,948566 100 13
81003 Limón Aeropuerto -83,05 10 5 70
81005 Aerop. Limón -83,016 9,95 7 14
83003 Asunción -83,166667 9,9 30 46
83004 San Andrés -82,98333 9,86667 30 24
85001 Pandora -82,95000 9,75000 17 27
85003 Fortuna Valle Estrella -83,0166 9,7333 30 19
85006 Puerto Vargas -82,8166 9,7333 3 34
85021 Hitoy Cerere -83,033 9,666 100 13
87001 Chase -82,86667 9,61667 40 29
87003 Daytonia -82,63333 9,51667 10 17
87004 Nivecita -82,71667 9,56667 20 20
87006 Sixaola -82,6 9,5 11 26
87010 Amubri -82,95 9,516666 70 12
87011 Volio Bribri -82,9166 9,8166 310 15
87013 Sixaola -82,6166 9,533 10 15
93002 Bocas del Toro -82,25000 9,33333 2 37
2.3. Clasificación climática
Para elaborar una clasificación climática según la metodología de Thornthwaite se requieren cuatro fac-
tores (Mather, 1974):
1. Índice hídrico: es expresado como la diferencia entre el índice de humedad y el índice de aridez. Las
provincias de humedad son las que dan nombre a los grupos climáticos, es decir a partir de estas, se
organizan dichos grupos (Cuadro 2).
2. Variación estacional de la humedad: se refiere a la distribución de la precipitación a lo largo del año,
y se indica con f, s, y w en letras minúsculas; que se refiere a buena distribución de la precipitación a lo
largo del año; presenta un verano seco (época seca marcada) o una estación lluviosa respectivamente.
3. Índice térmico: la metodología de Thornthwaite supone la evapotranspiración potencial como índice
térmico. Hay nueve clasificaciones que se distinguen con una letra mayúscula; por ejemplo: megatermal
(A’), mesotermal (B’), microtermal (C’), tundra (D’) e hielo (E’).
REVISTA DE CLI MATOLO GÍ A, VOL. 17 (2017) 7
4. Índice de variación térmica: este índice indica la cantidad de energía que recibe durante la época seca;
varía entre 25 y 100 para cualquier clima.
Cuadro 2: Provincias de humedad.
Denominación Índice hídrico (%) Simbología
Excesivamente húmedo (pluvial) 600-300 H
Muy húmedo 300 - 100 G
Húmedo 100 - 80 F
Húmedo 80 - 60 E
Húmedo 60 - 40 D
Húmedo 40 - 20 C
Subhúmedo húmedo 20 - 0 B
Subhúmedo seco -33,3 - 0 A
Fuente: Herrera (1985) y Mather (1974).
Siguiendo la metodología, se calcularon los índices de aridez y humedad, los cuáles determinan el índice
hídrico de una región. El índice de aridez anual (Ia) es la relación entre el déficit de agua anual y la
necesidad de agua anual (ecuación 1). El índice de humedad (Ih) es la relación entre el exceso de agua y
la necesidad de agua para evaporarse, que va teóricamente desde 2 % a 665% (ecuación 2). Finalmente,
el índice hídrico (Im) es el balance entre el índice de aridez y el índice de humedad (ecuación 3).
Ia=Déficit de agua anual
Necesidad de agua anual ·100 (1)
Ih=Exceso de agua anual
Necesidad de agua anual ·100 (2)
Im=Ih−Ia(3)
Para el cálculo de la evapotranspiración potencial, que es la medida de la transferencia máxima de agua
posible a la atmósfera bajo condiciones ideales de textura del suelo y vegetación (Thornthwaite, 1948),
se utilizaron dos métodos con el fin de mostrar las diferencias en las clasificaciones climáticas: Thornth-
waite (ecuación 7), que es recomendable para las tierras llanas y húmedas, pero no para las tierras mon-
tañosas interiores; y la de Hargreaves (1981) (ecuación 10).
La ecuación de Thornthwaite utiliza la temperatura media mensual, el principal controlador de la eva-
potranspiración, ya que existe una relación entre este elemento del clima y la evapotranspiración, en los
meses de 30 días y con 12 horas de radiación solar (Thornthwaite, 1948). Esta relación se expresa como:
e=c T a(4)
donde ees la evapotranspiración potencial mensual en centímetros, Tes la temperatura mensual en ◦C, y
los coeficientes cyavarían de un lugar a otro, aunque pueden ser calibrados para un determinado lugar
si se posee la información del caso.
A partir del dato de temperatura media mensual se calcula el índice térmico mensual que varía de 0 a
160, con la ecuación 5.
i=T
51,514
(5)
8REVISTA DE CLI MATOLO GÍ A, VOL. 17 (2017)
La sumatoria de los 12 meses de i, es el índice de variación térmica anual (I). La relación entre Iyaestá
dada por la ecuación 7, donde este exponente varía de 0 a 4,25.
I=∑in(6)
a=0,6751 ·10−6I3−0,771 ·10−4I2+0,01792 I+0,49239 (7)
Por tanto, la evapotranspiración potencial está dada por la ecuación 8, según Thornthwaite (1948):
e=1,610 T
Ia
(8)
Luego, se aplica un valor de corrección según la latitud y el mes a considerar,
ec=f·e(9)
donde:
ec= Evapotranspiración mensual corregida, en mm
f= Factor de corrección para 10◦Norte (Cuadro 3)
e= Evaporación mensual sin corregir, en mm
Cuadro 3: Factor de corrección fpara 10◦Norte. Este factor está en función de la duración de horas sol,
expresada en unidades de 30 días y 12 horas (Thornthwaite, 1948).
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic
1,00 0,91 1,03 1,03 1,08 1,06 1,08 1,07 1,02 1,02 0,98 0,99
La ecuación de Hargreaves determina la ETP de la siguiente manera:
E T P =0,17 ·RA ·√T D ·0,0075 ·(32 +1,8T)N(10)
donde:
E T P = Evapotranspiración potencial media mensual (mm)
RA = Radiación extraterrestre en el tope de la atmósfera, en milímetros diarios de agua evaporada (Cua-
dro 4)
T= Temperatura media mensual (◦C)
T D = Diferencia entre la temperatura máxima y mínima media mensual (◦C)
N= Número de días del mes
Cuadro 4: Radiación extraterrestre mensual en el tope de la atmósfera, RA, expresada en evaporación
equivalente en mm/día, para el hemisferio norte (FAO, 1976).
Latitud Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic
10◦13,2 14,2 15,3 15,7 15,5 15,3 15,3 15,5 15,3 14,7 13,6 12,9
Con la determinación de los índices de aridez, humedad se realizó un balance entre lo que llueve y lo
que se evapora a través del índice hídrico, que sirvió de insumo para establecer los grupos climáticos de
la clasificación en conjunto con las provincias de humedad y para la delimitación se utilizaron criterios
de altitud a partir de curvas cada 100 m en escala 1:250.000 de los mapas base del Instituto Geográfico
Nacional (IGN) de Costa Rica.
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3. Resultados
La Figura 2 muestra la distribución espacial de la precipitación media anual, en donde se observa una alta
variación espacial. Hacia el sureste en los alrededores de Bribri y Bocas del Toro (Panamá) la cantidad
de lluvia muestra valores relativamente bajos (3000 mm anuales), mientras que en el noroeste cerca de
las localidades de Puerto Viejo (Sarapiquí), Guápiles y Tortuguero se presentan valores altos (5000 mm
anuales). La estación con el máximo de lluvia media anual es Jilguero (Código de Estación: 69548) con
5500 mm, y el mínimo es Comando Los Chiles (Código de Estación 69633) con 1700 mm de lluvia
anual.
Figura 2: Distribución espacial precipitación media anual.
En cuanto a la temperatura media anual (Figura 3) se observa poca variabilidad térmica a lo largo de la
zona litoral, con valores altos de temperatura media entre los 25◦C y 26◦C. El patrón de las isotermas
es paralelo hasta la divisoria de aguas, donde se encuentra la estación Volcán Irazú con un mínimo de
temperatura media de 8,1◦C. Hacia las estaciones Caribe S.A. (71007) y Tortuguero Norte (71008) se
aprecia una pequeña disminución de la temperatura media anual. En cuanto a la distribución espacial de
la temperatura mínima anual, se observó que en la llanura se mantiene aproximadamente constante con
valores mínimos de 20◦C, disminuyendo hacia las zonas montañosas, el mínimo es en el Volcán Irazú
con 4◦C a 2027 m.s.n.m. La distribución geográfica de la temperatura máxima en las partes bajas es
continua con poca variabilidad, con un promedio de 30◦C, y el mínimo de la temperatura máxima es en
el Volcán Irazú con 11,5◦C.
Una vez realizado el cálculo de la ETP por ambos métodos, se establece que el 88% de los casos la ETP
por la ecuación de Hargreaves es mayor que la ecuación de Thornthwaite. La Figura 4 muestra las nueve
estaciones donde la ETP según la ecuación Hargreaves (10) fue mayor que la ETP de Thornthwaite (8).
La ecuación de ETP de Thornthwaite (Figura 5a), propone una distribución regular a lo largo del lito-
ral con valores mínimos de alrededor de 570 mm hasta 1800 mm (alrededor del Lago de Nicaragua),
mientras que en la zona Caribe los valores oscilan entre 1200 y 1400 mm de ETP.
La ecuación de ETP de Hargreaves (Figura 5b) presenta valores entre 820 mm y 2200 mm aumentando
la cantidad de agua evaporada potencial en la región, esto responde a las altas temperaturas y a la poca
amplitud térmica en la región húmeda caribeña, que muestra núcleos en la parte sureste de la zona de
estudio (Caribe sur). Hacia el norte se observan los valores máximos de agua potencial a evaporarse.
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Figura 3: Distribución espacial de la temperatura media anual.
Figura 4: Comparación de las ecuaciones de Thornthwaite y de Hargreaves para el cálculo de la evapo-
transpiración potencial expresada en mm.
Figura 5: Distribución espacial de la evapotranspiración potencial utilizando el método de a) Thornth-
waite y b) Hargreaves.
En cuanto al índice de humedad, en la ecuación de Thornthwaite la distribución espacial muestra valores
bajos en el noroeste y sureste (0-100%), ya que son áreas que presentan precipitaciones inferiores al
resto de la región, pero mantienen altas temperaturas lo que se traduce en una menor evapotranspiración
potencial en comparación con el resto del zona de estudio. En el sector norte se forma un núcleo de
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humedad (201-300%) y hacia las zonas montañosas, aumenta la humedad ya que las altas precipitaciones
y temperaturas no tan altas ocasionan que se mantenga la humedad en el sistema, generando valores de
hasta 665% en la estación Ticabán (71017).
En el caso del índice de humedad utilizando la ETP de Hargreaves los valores oscilan entre 3 % y 430%.
Hacia las partes altas de la vertiente Caribe se mantienen los valores altos de humedad, a pesar que la
ETP es mayor que en el caso anterior. El índice hídrico (Figura 6a y 6b) tiene el mismo comportamiento
que el índice de humedad como consecuencia que el índice de aridez tiene valor cero, es decir no hay
déficit de agua en la región.
Figura 6: Índice hídrico utilizando los valores de Evapotranspiración Potencial de a) Thornthwaite, b)
Hargreaves.
Se determinaron los grupos climáticos y se les asignó una provincia de humedad (Cuadro 2). Hay zonas
que no fueron clasificadas por falta de información, como en la zona montañosa de la Cordillera de
Talamanca. El número que acompaña a los grupos hace referencia a la provincia térmica e índice de
humedad.
La Figura 7 muestra la propuesta para clasificación utilizando la ecuación de Thornthwaite (8), a es-
cala 1:1.100.000, en donde se obtienen 7 grupos climáticos, uno de la provincia subhúmeda húmeda
(B3), uno provincia húmeda (E6) y cinco de la provincia muy húmeda (G2a, G4, G7a, G7b y G14). La
nomenclatura para cada grupo está descrita en el Cuadro 5.
Figura 7: Clasificación climática para la vertiente Caribe, utilizando la ecuación de Thornthwaite.
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La Figura 8 es la propuesta de clasificación climática para la vertiente Caribe, utilizando la ecuación de
Hargreaves (10) para estimar la ETP, a escala 1:1.100.000, donde se determinaron 10 grupos climáticos
descritos en el Cuadro 5, aquí se observa mayor detalle en su regionalización. La provincia menos húme-
da (B3) se localiza al norte con bajas precipitaciones y altas temperaturas. La zona litoral norte pertenece
a la provincia de humedad G (muy húmeda) y varía por los rangos de evapotranspiración potencial. El li-
toral Caribe Sur es menos húmedo por las altas temperaturas y pluviosidad moderada, en él se encuentran
los grupos E6 y F6, ambos en la provincia de humedad: “húmeda”. En las partes montañosas la humedad
es mayor y por ello se encuentran ahí los grupos climáticos con mayor humedad G14 y H6; muy húmedo
y excesivamente húmedo, respectivamente. El 100% de las estaciones para ambas ecuaciones de ETP
tienen índice de aridez igual a 0, lo que indica que toda la región en estudio no tiene déficit de agua a lo
largo del año.
Figura 8: Clasificación climática para la vertiente Caribe, utilizando la ecuación de Hargreaves.
4. Discusión de los resultados
Fallas y Oviedo (2003) concuerdan con este estudio que a una escala macro, el Caribe es una zona de
clima húmedo tropical, donde la precipitación excede por mucho la evaporación. Solano y Villalobos
(2005) señalan que la región Caribe posee un clima tropical húmedo, donde la lluvia es abundante,
siendo más acentuada en las partes montañosas donde llueve todo el año. La distribución espacial de
la precipitación anual no es uniforme en la región (Figura 2), al igual que el comportamiento espacial
de la precipitación diaria, donde se observan cuatro regímenes variabilidad diurna (Sáenz, 2014; Sáenz
y Amador, 2016). Estos autores concluyen que la interacción, física y dinámica, de los vientos alisios
con la topografía y otros sistemas de viento local determina la distribución diaria de la precipitación y
por ende la precipitación anual. Fernández et al. (1996) encontraron que los máximos de precipitación
en la vertiente del Caribe de Costa Rica se encuentran a alturas intermedias en las cumbres y las zonas
costeras.
La Figura 3 refleja que la temperatura no varía en la franja litoral y ésta va disminuyendo conforme se
asciende hacia la zona montañosa, Cordillera de Talamanca. En la descripción del clima del Cantón de
Limón (IMN, 2013) el mapa de temperaturas muestra una distribución similar, donde la máxima es de
28◦C y la mínima de 12◦C en la parte alta de la cuenca. Este comportamiento se repite en los valores de
temperatura máxima y mínima anual.
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Cuadro 5: Grupos climáticos. Pa: Precipitación media anual; Ta: Temperatura media anual; E T Pa: Eva-
potranspiración potencial anual; Ia: Índice de aridez; Ih: Índice de hídrico.
Grupo Características Pa(mm)Ta(◦C) ET Pa(mm) Ia(%) Ih(%)
B3 Clima subhúmedo húmedo, muy caliente,
con un déficit pequeño de agua 1710-2600 25-27 >1710 0-10 0-20
E6 Clima húmedo, caliente, con déficit
pequeño de agua 2500-3100 22-26 1565-1920 <3 60-80
F3 Clima húmedo, muy caliente, con déficit
pequeño de agua 3080-3420 25-27 >1710 0-10 80-100
F6 Clima húmedo, caliente, con déficit
pequeño de agua, o sin déficit 2800-3420 22-26 1565-1710 <3 80-100
G2a Clima húmedo, caliente, con déficit
pequeño de agua 2200-2740 25-27 >1450 0-2 100-300
G4 Clima muy húmedo, caliente, con déficit
pequeño de agua o sin déficit 3130-4700 21-26 1040-1515 0-10 100-300
G7a Clima húmedo, caliente, con déficit
pequeño de agua 2840-4800 24-26 1420-1656 0-10 100-300
G7b Clima húmedo, caliente, con déficit
pequeño de agua 2100-5600 18-22 1020-1656 0-10 100-300
G14 Muy húmedo, frío, con déficit pequeño de
agua 1700-3200 7-9 820-997 0-5 100-300
H6 Clima excesivamente húmedo, frío, con
un déficit muy pequeño de agua 3400-4400 6-9 855-997 0-5 300-600
El método utilizado en el cálculo de la ETP, influye en el resultado de los índices ya que según sea el caso
ofrecerá un resultado mayor en la necesidad de agua para evaporarse. En el caso de Thornthwaite (8), los
valores de ETP son en casi todos los casos inferiores a Hargreaves (10), esto sucede porque al utilizar
una mayor variedad de datos de entrada, los resultados generados se adaptan a las regiones climáticas
costarricenses y a la infraestructura meteorológica de datos existente (Herrera, 1985).
La distribución de la ETP de Thornthwaite muestra una distribución muy regular y va acorde a la com-
portamiento de la temperatura media mensual (Figura 3 y Figura 5a), mientras que en la de Hargreaves
(Figura 5b) se ven patrones espaciales que responden al esquema de precipitación y la temperatura, ge-
nerando características particulares, por ejemplo, la disminución de ETP en la zona entre el río Sarapiquí
y el río Tortuguero; el aumento en la región cercana a Bribri donde se denota un núcleo de más ETP,
así como otras variaciones cercanas a Siquirres, Matina y Limón. El IMN (2013) calculó la ETP para
la estación del Aeropuerto de Limón (81003) con un registro de 72 años (1941-2012) con la ecuación
de Hargreaves, el cual es congruente con el valor calculado en este estudio para un periodo de 69 años
(1941-2010).
Al contrastar los métodos para el cálculo de la ETP, se observó que la de Thornthwaite propone una
distribución regular a lo largo del litoral con valores mínimos de 570 mm hasta 1800 mm, alrededor del
lago de Nicaragua, mientras que en la zona Caribe, propiamente, los valores oscilan entre 1200 y 1400
mm de evapotranspiración potencial anual. La de Hargreaves presenta valores entre 820 mm y 2200 mm
aumentando la cantidad de agua evaporada potencial en la región, esto responde a las altas temperaturas
y a la poca amplitud térmica estacional en la región húmeda caribeña con núcleos en la parte sureste de
la zona de estudio (Caribe Sur). Hacia el norte de la región se observan los valores máximos de potencial
de agua a evaporarse.
Thornthwaite y Hargreaves, son solo dos de varios métodos disponibles para evaluar la ETP (Lu et
al., 2005). Los métodos para determinar esta variable presentan diferentes tipos de sesgos, algunos de
ellos vinculados al número de parámetros usados para su cálculo (Lu et al. 2005; Bautista et al., 2009).
Bautista et al. (2009) indican que se entiende el amplio uso de ambos métodos para el cálculo de la ETP
14 REVISTA DE CLI MATOLO GÍ A, VOL. 17 (2017)
por la poca disponibilidad de datos nivel mundial pero que deben ser calibrados para las condiciones
locales.
El índice hídrico refleja que la vertiente del Caribe es predominantemente perhúmedo, porque el índice
de aridez para toda la región resultó que es pequeño o sin ningún déficit de agua mientras que el índice de
humedad indica que gran parte del área posee exceso grande de agua en invierno y en verano (Herrera,
1985).
A pesar de haber cierta regularidad en los patrones, es posible identificar zonas con características más
similares entre sí para agruparlas en grupos climáticos. La clasificación climática se realizó utilizando
ambas ecuaciones para la ETP, sin embargo se recomienda utilizar la ecuación de Hargreaves (10), por
los resultados que arroja en función de las variables que emplea.
Hernández y Fernández (2015) utilizaron los valores umbrales pentadales de la evaporación específicos
para cada región climática del país, por medio del método FAO-56 para el cálculo de la evapotranspira-
ción de referencia e identificando los puntos de inflexión en donde la péntada de evaporación y preci-
pitación coinciden. La zona Caribe presenta un periodo lluvioso con un valor umbral de 25 mm, en el
período comprendido entre el 12-16/04 y el 17-21/03, mientras que un pequeño periodo seco con el mis-
mo umbral se aprecia del 22-26/03 hasta 02-06/05, en esta región no se observa un veranillo (Maldonado
et al., 2016) pero si se da una disminución de la evaporación el 01-05/07. En la Zona Norte la época seca
inicia del 26-30/01 al 02-06/05, con un umbral de 28-34 mm, su época lluviosa va del 07-11/05 hasta
21-25/01, sin ocurrencia del veranillo.
La regionalización elaborada por Herrera (1985) a escala 1: 250 000 en comparación con la propuestas en
este estudio (escala 1:1.100.000), mantienen similitud en los rasgos más importantes pese a la diferencia
de escala. Se mantiene la categoría B3 para la zona noroeste del estudio, el área de las llanuras de
Tortuguero y Barra del Colorado mantiene la G2a e intercambia con el G7a. Hacia el centro del área se
mantienen los grupos F6, G4, G7a y G7b; y hacia el sur los estudios son homólogos en identificar el área
como E6. La variabilidad que muestra Herrera (1985) en las elevaciones altas del área de estudio no es
posible determinarlas a la escala que aquí se trabajó.
5. Conclusiones
Las clasificaciones climáticas realizadas en este trabajo confirman que la vertiente Caribe es una re-
gión húmeda. La precipitación es abundante y se distribuye de forma no homogénea en el espacio, con
temperaturas altas que propician valores elevados de evapotranspiración potencial.
Al utilizar un método más complejo para el cálculo de la ETP como es el de Hargreaves, se encontraron
diferencias en el balance hídrico ya que este método supone mayor evaporación que el de Thornthwaite,
lo que requiere un mayor aporte del recurso hídrico para mantener el balance de agua en el sistema. Un
aspecto importante de resaltar es que hay otros métodos disponibles para evaluar la ETP (Penman, por
ejemplo es uno de ellos), aunque en general el número de variables, como lo discuten Lu et al. (2005),
necesarias para su uso es más exigente y no siempre éstas están disponibles.
La clasificación climática para la vertiente Caribe utilizando Hargreaves, arrojó 10 grupos climáticos,
con lo que se obtuvo un mayor detalle en la regionalización. La provincia menos húmeda (B) se localiza
al noroeste con bajas precipitaciones y altas temperaturas. El litoral noreste pertenece a la provincia
de humedad G (muy húmeda) y varía por los rangos de evapotranspiración potencial. El litoral Caribe
sur es menos húmedo con altas temperaturas y pluviosidad moderada, en él se encuentran los grupos
E6 y F6, ambos en la provincia húmeda. En las partes montañosas la humedad es mayor y por ello
se encuentran ahí los grupos climáticos con mayor humedad G14 y H6, muy húmedo y excesivamente
húmedo, respectivamente. Cabe resaltar que en esta zona se encuentra el Parque Nacional Braulio Carillo
característico por ser un bosque siempre verde (Vargas, 2006).
REVISTA DE CLI MATOLO GÍ A, VOL. 17 (2017) 15
Al analizar los resultados obtenidos, se recomienda utilizar la clasificación climática por el sistema de
Thornthwaite a partir del cálculo de la ETP usando Hargreaves, ya que esta toma en cuenta más variables
físicas, como la diferencia entre la temperatura mínima anual y temperatura máxima anual, lo que la hace
más robusta en sus resultados en comparación a la ETP de Thornthwaite.
Una realidad para este tipo de estudios es el calentamiento global, que supone un cambio en los patrones
climáticos. Los escenarios de precipitación presentados por Hidalgo et al. (2013) para América Central,
resaltan la disminución de la precipitación para finales del siglo XXI (2077-2099), sin embargo, se hace
la aclaración que para la región Caribe de Costa Rica y Panamá hay incertidumbre, entre otras cosas por
la respuesta que puede tener la corriente en chorro de bajo nivel del Caribe ante el cambio climático.
Los resultados aquí obtenidos son una útil herramienta para empresas dedicadas al sector agropecuario
en esta región de Costa Rica, ya que las ayuda en la planificación y toma de decisiones.
Agradecimientos
El estudio se realizó en el marco del proyecto del Centro de Investigaciones Geofísicas, Vicerrectoría de
Investigación, Universidad de Costa Rica: “Clima, variabilidad y cambio climático en la Vertiente Caribe
de Costa Rica: Un estudio básico para la actividad bananera”, a solicitud de la Corporación Bananera
Nacional (CORBANA), VI-805-B0-402. Los autores agradecen a Aaron Vega por la digitalización de
los datos de las estaciones meteorológicas. También a los proyectos del CIGEFI-UCR: 805- A9-532,
B0-065, B3-600, B4-227 y B6-143.
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