Isabel Guzmán-Arias

La estimación de caudales en regiones con escasez de datos hidrometeorológicos, requiere técnicas especiales para este tipo de casos, una de ellas es la regionalización hidrológica basada en la transferencia de parámetros entre cuencas hidrográficas. El presente estudio implementó el modelo hidrológico HBV Light para estimar los caudales en la subcuenca del río Retes, ubicada en la zona norte de Cartago, Costa Rica, mediante la transferencia y aplicación de parámetros previamente calibrados en la subcuenca del río Agua Caliente. El análisis estadístico de los resultados evidencia un desempeño satisfactorio del modelo, reflejado en un coeficiente de determinación (R²) de 0,865 y un índice de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,76 durante el período de estiaje (enero-abril), lo que evidencia la capacidad del modelo para reproducir adecuadamente la dinámica hidrológica en cuencas anidadas. Adicionalmente, se verificó que parámetros como la capacidad de almacenamiento de agua del suelo (FC), la fracción del almacenamiento máximo (LP) y el control de distribución del agua (BETA) son congruentes con estudios previos en coberturas similares. Si bien los resultados obtenidos en el periodo lluvioso presentaron una disminución en su precisión, el estudio demuestra que una calibración cuidadosa y la regionalización basada en características físicas y climáticas permiten obtener estimaciones fiables de caudales. Este enfoque metodológico representa una contribución para optimizar la gestión de recursos hídricos en ecosistemas agrícolas particularmente vulnerables a la variabilidad y el cambio climático.

La estimación del caudal ambiental en una fuente de agua superficial se puede determinar mediante diferentes metodologías que modifican su nivel de complejidad según las variables involucradas para su cálculo. Desde el Centro de Investigación y Extensión en Tecnología e Ingeniería Agrícola se han aplicado varias metodologías en las diferentes cuencas del país con la finalidad de aportar un registro de caudal ambiental en secciones de control de importancia estratégica en la gestión del recurso hídrico. Este artículo de revisión busca integrar la información obtenida en los estudios realizados para establecer una base de registros fundamentada científicamente para aplicación por parte de los tomadores de decisión y para futuros estudios de caudal ambiental. Los resultados ya obtenidos, permiten generar algunas conclusiones importantes, por ejemplo, se concluyó que para ríos que presentan una evidente degradación ambiental y poco uso por parte de las comunidades, como fue el caso del río Birrís, la metodología más apropiada es la hidrológica. Para ríos que se atraviesan áreas protegidas, como el caso del río Pejibaye, la metodología hidrobiológica, en casos con impacto de actividades humanas sobre los ecosistemas acuáticos como en el caso del río Pirrís, la metodología que mejor se adaptó fue también hidrobiológica y, finalmente cuando las cuencas cuentan con características complejas y diferentes usos antropogénicos, como es el caso de los ríos Tempisque y Sarapiquí, la metodología más apropiada es la holística. Cada una de ellas seleccionada técnicamente bajo los parámetros requeridos para el cálculo de un régimen de caudal ambiental válido para cada condición.

This paper explores how uncertainty in climate change projections both shapes and is shaped by key epistemic, methodological, ethical, and political concerns. Drawing on a review of key philosophical sources, it examines the relationship between scientific objectivity and the influence of social, ethical, and political values in contexts of deep uncertainty. Authors such as Wendy Parker and Heather Douglas debate the role that social values play in the estimation and communication of scientific uncertainty, particularly when decisions carry significant ethical and political consequences. At the same time, several studies emphasize that, beyond the influence of values, there are structural limitations inherent to complex climate models that prevent uncertainty from being fully reduced. Taken together, these perspectives suggest that both evaluative judgments and technical constraints must be considered when interpreting and managing uncertainty in climate science, especially insofar as it informs collective decision-making processes. The article also examines how certain institutional practices tend to downplay uncertainty, generating biases that affect both scientific communication and public decision-making. It, therefore, explores potential solutions through more integrative approaches, such as robust modeling, risk assessments focused on low-probability but high-impact events (HILL), and collective ethical deliberation. The paper further discusses the concept of normative uncertainty, illustrated through the case of the Tempisque River water conflict, which highlights the difficulty of reconciling competing values. It concludes that, far from being eliminated, uncertainty must be managed through tools that integrate technical rationality, ethical sensitivity, and adaptive governance.

The study of environmental flow has garnered significant scientific interest due to the considerable degradation caused by human activities on aquatic ecosystem dynamics. Environmental flow is defined as the quantity, timing, and quality of water flow required to sustain freshwater and estuarine ecosystems while meeting human demands. Research in riverine ecosystems can generate the critical scientific knowledge needed to determine an adequate environmental flow that balances the requirements of both aquatic organisms and human populations. This study is part of a series of investigations aimed at field-testing different methodologies to determine appropriate environmental flow levels for rivers with specific characteristics. In particular, we adapted and validated a holistic methodology for calculating the environmental flow regime in the Tempisque River basin in Costa Rica. This research involved analyzing hydrological parameters, hydraulic conditions, the presence of flow bioindicators, and various anthropogenic uses of the river (such as human consumption, productive, recreational, and cultural activities) to estimate environmental flow requirements throughout the year. The findings indicate that the lower and upper limits of the environmental flow for the studied section of the Tempisque River correspond to the monthly excesses of 95.00% and 64.00%, respectively. These results provide a reliable annual flow regime that can inform decision-making by authorities in water resource management, particularly in regions where there is a high demand for water across different human activities.

La conservación del recurso suelo, representa una medida de prevención en el aprovechamiento adecuado para las poblaciones actuales y futuras, sin embargo, en los últimos años es cada vez más común el impacto del cambio climático; con daños tangibles y muchas veces difíciles de superar. Adicionalmente, los productores no siempre cuentan con las herramientas y el soporte técnico para hacer un uso combinado de la práctica productiva con la conservación suelo y esto impide las acciones preventivas ante la acelerada erosión del suelo por el agua. En este artículo, se presentan dos propuestas de diseño de obras de conservación de suelo que buscan mitigar los daños presentes en una finca en San Pedro de Tarrazú, Costa Rica, donde se encuentra la problemática de erosión de suelo de tipo cárcava. Se determinaron variables hidrológicas y características del suelo en estudio para hacer el cálculo de pérdida de suelo por medio de la ecuación universal de pérdida de suelo (RUSLE), dando como resultado, una pérdida de suelo en promedio de 20,54 Toneladas por hectárea al año. De ahí que la implementación de las obras de conservación diseñadas son la clave para reducir la pérdida de suelo significativamente. Estas obras consistieron en el diseño de terrazas, zanjas de infiltración tipo trampa, barreras vivas, cultivos a contorno y árboles para sombra y amarre de suelo.

La proximidad de las áreas urbanas y de agricultura extensiva a los ríos de la vertientes del Atlántico en Costa Rica, contrasta con su morfología inestable. Adicionalmente, los cambios en el régimen de lluvias han incrementado la frecuencia de desastres naturales afectando regularmente a las población cercanas y la economía del país. Se necesitan estudios detallados que demuestren el impacto de los ríos en áreas urbanas y alta actividad agrícola para establecer medidas adecuadas de mitigación y control de inundaciones. El presente estudio muestra un caso del impacto de un evento de inundación de 25 años en la planicie de inundación del Río Matina en Costa Rica, mediante una modelación hidaúlica bidimensional con el objetivo de contribuir a un adecuado manejo del uso del suelo y establecer medidas de protección en la zona de estudio. Un modelo de elevación digital, de la topografía del área de estudio, obtenido con un dispositivo LIDAR, y la estimación del caudal pico instantáneo se obtuvo con la distribución estadística de Weibull para un periodo de retorno de 25 años, permitiendo brindar información satisfactoria para para el análisis de inundaciones de combinaciones complejas para la gestión del drenaje superficial. Se analizaron dos escenarios para el manejo de inundaciones: 1) aumento de la altura del dique y 2) apertura anticipada de una desembocadura adicional en la desembocadura del río durante los eventos de inundación. El estudio demostró que ninguna de las opciones era técnicamente factible y que los tomadores de decisiones deberían explorar otras alternativas de mitigación de inundaciones.

The consequences of climate change have challenged researchers to generate models and projections to understand climate behavior under different scenarios. In Costa Rica, as in other countries, climate-change (CC) models and projections are essential to make decisions about the management of natural resources, mainly water. To understand climate change’s impact on hydraulic parameters such as velocity, depth, and river surface area, we studied the Pejibaye river basin, located in Jiménez in Cartago, Costa Rica. This watershed is characterized by having more than 90% of its surface area covered by forest. We used the precipitation and temperature data from meteorological stations (2000 to 2009) and climate-change scenarios (2000–2099) to predict the response of the basin in different periods. First, we calibrated (NSE = 0.77) and validated (NSE = 0.81) the HBV hydrological model using ten years of daily data from 2000 to 2009. The climate-change data (2000–2099) were incorporated into the calibrated HBV model. This allowed us to determine the impact of CC on the basin water regime for the periods 2040–2059 (CCS1) and 2080–2099 (CCS2). The IBER mathematical model was used to determine the changes in the hydraulic variables of the river flow. For the CCS1, we determined a 10.9% decrease in mean velocity and a 0.1-meter decrease in depth, while for CCS2, the effect will be an 11.3% reduction in mean velocity and a 0.14-meter decrease in depth. The largest decreases in river surface area per kilometer will occur in May (1710 m²) for CCS1 and April (2250 m²) for CCS2.

When using numerical models for hydraulic simulations of rivers, calibration is key to be able to reflect accurately the interaction of water flow in the channel and to make it resemble what is observed. In this study, a calibrated two-dimensional hydraulic model was created for two control paths located in the Ahogados and Tempisquito rivers. Paths were analyzed morphologically from a grain-size analysis and the different roughness coefficients were calculated through a numerical model using the empirical equations known as “Strickler-type” as a first approximation and later adjustment by a factor obtained from comparing the observed and simulated data. It was identified that both paths are mountain rivers with beds of coarse material, mostly boulders (cobble gravel) and pebble gravel. Calibrated roughness coefficients were determined with an error percentage between the area of the pattern formed by the simulated and observed of less than 10%, and new empirical equations adjusted to the characteristics of the riverbeds were formulated.

The environmental flow, in Costa Rica, is calculated as 10% of the average flow of the river. This percentage has lacked scientific basis in relation to the river conditions suitable for preserving the ecosystems present in the rivers. The water concessions for the different uses have caused an environmental impact that is reflected in the conditions of availability of the water resource in some vulnerable points of the country, as well as in the physicochemical and ecological conditions of the channels. The proposed project responds to the research route that seeks the selection and field validation of different methodologies to obtain the required environmental flow in a surface water source. In this particular case, the project is focused on the adaptation and validation of a hydrobiological methodology for calculating the environmental flow regime in Pejibaye river basin, Jimenez de Cartago. Historical hydrological data variables were used to analyze the current and projected future condition, the species of macroinvertebrates and fish that allowed evaluating the quality of the associated ecosystems were selected, finally, the hydraulic parameters of habitat preference were established to define the current environmental flow regime, whose results reveal a seasonality behavior, which is accentuated in the future projection. The insect genus Anacroneuria and the fish species G. nudus were determined to be the best for determining environmental flows.

En la cuenca del río La Estrella la deforestación en las partes altas y bajas del río, han debilitado la capacidad de retención de material de la cuenca, aumentando la frecuencia y capacidad destructiva de las descargas extremas. Adicionalmente, el terremoto de Limón en el año 1991, provocó una alteración geológica especialmente en el Valle La Estrella, modificando la dinámica tradicional y estabilidad de su cauce. Específicamente, el sector de río objeto de este estudio presenta dos agravantes: un asentamiento y la única vía de acceso terrestre muy cerca del cauce, lo que significa mayor riesgo para el poblado y en consecuencia es necesario realizar obras de protección. Para esto, se han comparado los resultados de los modelos hidráulicos en 1D y 2D con el fin de evidenciar la importancia de la información y su análisis para la toma de decisiones en lo referente al diseño de obras en el río.