The caves located in the Peruvian and Bolivian Andes are characterized by the presence of speleothems providing high potential for high resolution paleoclimate and paleohydrologicall reconstructions, which allow understand principally short periods of climate variability. These variability during the last millennium have been widely studied, mainly in correspondance to important recent weather events such as Medieval Climate Anomaly (MCA, AD 900 1200) and the Little Ice Age (LIA - 1400-1850 AD), which were associated to changes in solar and volcanic activities in the Northern Hemisphere. In this work, we used stable oxygen isotopes (δ 18O) in speleothems as a proxy for assessing the stages of change of sources and precipitation intensity related to changes in the activities of the South American Monsoon System. 5 espeleotems were analyzed; 2 in Palestina cave (Peru) and 3 in Chiflonkhak...

Diversos tipos de registros han puesto en evidencia cambios en el ambiente pasado que han sido atribuidos a la ocurrencia del fenómeno El Niño: desde los registros arqueológicos y las crónicas, hasta la exploración de los registros biológicos y geoquímicos (proxys). Todas estas informaciones han contribuido en la construcción de la historia paleoambiental que conocemos sobre la ocurrencia del fenómeno El Niño- Oscilación Sur (ENSO, por sus siglas en inglés). No obstante, los avances en el estudio del fenómeno reconocen una importante diversidad del ENSO que recientemente empieza a ser abordada desde la perspectiva del paleoclima. En tal sentido, el presente trabajo busca comentar sobre estos avances, revisitar las interpretaciones de algunos proxys que resultan controversiales como indicadores del fenómeno El Niño, pero que fueron ampliamente utilizados. Finalmente, el tra...

El Fenómeno El Niño (FEN) ha sido asociado desde sus orígenes a las alteraciones en la circulación océano - atmósfera en la región ecuatorial, con efectos remotos a escala global debido a sus teleconexiones atmosféricas (Sulca et al., 2017; Garreaud R.D., 2018; entre otros). En el Perú, históricamente, la región Piura ha mostrado particular susceptibilidad a los impactos de la ocurrencia del evento El Niño, independiente del tipo de manifestación del mismo: Global o Costero (Takahashi, 2017a y 2017b). En tal sentido, una serie de esfuerzos se han realizado en los últimos años para entender la física asociada a la ocurrencia e impactos de eventos extremos de precipitación en la región norte del país (Woodman & Takahashi, 2014; Lavado y Espinoza et al., 2014; entre otros). No obstante, una pregunta aún no respondida es si existe trasvase de humedad que sustenta la ocurr...

The Mantaro River Basin is one of the most important regions in the central Peruvian Andes in terms of hydropower generation and agricultural production. Contributions to better understanding of the climate and hydrological dynamics are vital for this region and constitute key information to support regional water security and socioeconomic resilience. This study presents eight years of monthly isotopic precipitation information (δ¹⁸O, Dxs) collected in the Mantaro River Basin. The isotopic signals were evaluated in terms of moisture sources, including local and regional climatic parameters, to interpret their variability at monthly and interannual timescales. It is proposed that the degree of rainout upstream and the transport history of air masses, also related to regional atmospheric features, are the main factors influencing the δ¹⁸O variability. Moreover, significant correla...

In this paper we explore a speleothem δ¹⁸O record from Palestina Cave, North Eastern Peru, at a site on the eastern side of the Andes cordillera, upper Amazon Basin, interpreted as a proxy for South America Summer Monsoon (SASM) intensity. This record 5 allows reconstructing SASM activity with ∼ 5 yr time resolution over the last 1600 yr, spanning two major periods of climate variability: the Medieval Climate Anomaly (MCA; 900–1200 AD) and Little Ice Age (LIA 1400–1850 AD) recognized as periods of decrease and increase SASM activity respectively. Time series and wavelet analyses reveal decadal to multidecadal frequencies. Our results suggest that Atlantic Multi10 decadal Oscillation mode (AMO) plays an important role for SASM modulation on multidecadal scale (∼ 65 yr), especially over dry periods such as observed during MCA. Frequencies of 8 and 25 yr simultaneously with mult...

El Fenómeno El Niño-Oscilación Sur (ENSO por sus siglas en inglés) representa la mayor perturbación natural en el sistema climático global. En escala de tiempo interanual, este fenómeno está asociado a procesos de reorganización del sistema océano – atmosférico en el Pacífico Tropical que, a su vez, induce a anomalías climáticas remotas (teleconexiones), tanto en áreas tropicales como extra-tropicales del planeta. Debido a su naturaleza y sus impactos en los ecosistemas y economías globales, este fenómeno ha despertado el interés de varios estudios que se proponen entender los procesos que explican su ocurrencia, intensidad e impactos en base a mediciones instrumentales periódicas en el sistema océano-atmósfera. El presente trabajo tiene como objetivo mostrar algunas de estas evidencias para el último milenio y cómo son utilizadas por la comunidad paleoclimática...

El Niño-Oscilación Sur (ENSO, por sus siglas en inglés) es el fenómeno océano - atmosférico de mayor importancia en escala global. Se caracteriza por variaciones interanuales en la temperatura superficial del mar (TSM) en el océano Pacífico Ecuatorial y en la circulación atmosférica a escala global, lo cual produce cambios en el clima mundial con importantes repercusiones sociales y económicas. Recientemente la comunidad científica se está enfocando en entender la diversidad en estos eventos y sus impactos, la cual se puede caracterizar según dónde se produce el mayor calentamiento en el océano, especialmente en el Pacífico Central o el Pacífico Oriental (Takahashi, 2014). En particular, El Niño costero o de calentamiento de TSM en el Pacífico Oriental puede incrementar las lluvias en la costa mientras que El Niño en el Pacífico Central tiende a reducirlas en los An...

In this paper we explore a speleothem δ ¹⁸O record from Palestina cave, northwestern Peru, at a site on the eastern side of the Andes cordillera, in the upper Amazon Basin. The δ ¹⁸O record is interpreted as a proxy for South American Summer Monsoon (SASM) intensity and allows the reconstruction of its variability during the last 1600 years. Two periods of anomalous changes in the climate mean state corresponding to the Medieval Climate Anomaly (MCA) and the Little Ice Age (LIA) periods identified in the Northern Hemisphere are recognized in the record, in which decreased and increased SASM activity, respectively, have been documented. Variations in SASM activity between the MCA and the LIA seem to be larger over the northern part of the continent, suggesting a latitudinal dependence of the MCA footprint. Our results, based on time series, composite and wavelet analyses, suggest ...

Water Stable Isotopes (δ18O, δ2H) are valuable tools for tracing sources and interactions in the water cycle, providing important information dedicated to understanding physical mechanisms related to global climate. Despite their significance, the topic of isotopic research in South America has been hindered by limited data. To address this gap, we launched a national-level water stable isotope dataset covering different water sources in Peru (WSI-PeruDB). The dataset contains curated in-house data and incorporates previously published records from various locations collected between 2000 and 2021. The WSIPeruDB dataset is composed of 489 water collection sites and allows a comprehensive use of the dataset by implementing standardized metadata templates containing essential geographical information such as latitude, longitude, and altitude (from sea level to 5000 m a.s.l), and sampli...

Las variaciones espaciales y temporales de las precipitaciones en la región central de los Andes peruanos condicionan el desarrollo de diversas actividades económicas, tales como la agricultura, ganadería, entre otras, así como la producción energética. Comprender las condiciones climáticas en la cuenca del río Mantaro es relevante para el país, considerando los servicios ecosistémicos que brinda este territorio. En ese sentido, el presente trabajo aborda la caracterización de las masas de humedad asociadas a las lluvias en la cuenca del río Mantaro desde sus respectivas señales isotópicas (δ18O, δ2H). Se analizaron las señales isotópicas en las precipitaciones durante el periodo 2017 – 2018 (verano austral), y se calcularon retrotrayectorias de vientos a 500 hPa a través del modelo HYSPLIT a fin de comprender las posibles fuentes de humedad. Se observó que las mayo...

La disponibilidad de agua del lago Titicaca es importante para los ecosistemas locales, el agua potable, la industria, la pesca, la agricultura y el turismo de Perú y Bolivia. Sin embargo, los procesos físicos de gran escala asociados a la variabilidad del nivel del agua en el lago Titicaca (Lake Titicaca water level, LTWL) no han sido documentados. Este estudio investiga las fluctuaciones de LTWL durante el período 1921- 2018 utilizando técnicas de filtros de pasa banda, baja y alta en las series mensuales de LTWL, el reanálisis ERA-20C y la temperatura de la superficie del mar (TSM). Se construyeron modelos de regresión lineal múltiple (MLR, por sus siglas en inglés) basados en los índices TSM para identificar los modos de variabilidad de LTWL. La medición LTWL ha establecido los siguientes modos: anual (12 meses), bienal (22-28 meses), interanual (80-108 meses), decenal (12....

The water disponibility of Lake Titicaca is important for local ecosystems, domestic water, industry, fishing, agriculture, and tourism in Peru and Bolivia. However, the water level variability in Lake Titicaca (LTWL) still needs to be understood. The fluctuations of LTWL during the 1921–2018 period are investigated using continuous wavelet techniques on high- and low-pass filters of monthly time series, ERA-20C reanalysis, sea surface temperature (SST), and water level. We also built multiple linear regression (MLR) models based on SST indices to identify the main drivers of the LTWL variability. LTWL features annual (12 months), biennial (22–28 months), interannual (80–108 months), decadal (12.75–14.06 years), interdecadal (24.83–26.50 years), and multidecadal (30–65 years) signals. The high- and low-frequency components of the LTWL are triggered by the humidity transport f...

La respuesta de la lluvia a la dinámica del ENSO se ha manifestado significativamente en las últimas décadas, sobre todo en la región norte peruana donde las intensas lluvias, asociadas a los eventos El Niño, han generado estragos en la economía local y nacional. La información disponible, que permita la interpretación y comprensión de estos eventos, se limita a algunas décadas, por lo que el estudio e interpretación de las condiciones pasadas resultan ser relevantes por su potencial de ser empleado como una herramienta en la gestión del riesgo de desastres. En este sentido, el presente trabajo busca interpretar la señal isotópica (δ¹⁸O, δ²H) de la lluvia de los Andes del norte y analizar su respuesta a los índices ENSO para poder ser empleada como un registro paleoclimático. Como parte del estudio se analizó la señal isotópica de las muestras de lluvia colectada...

En la Amazonía, intensos procesos de reciclaje de humedad afectan significativamente los regímenes pluviométricos, así como la composición isotópica de la precipitación (δ¹⁸18O, δD). En este trabajo se presenta un registro de cuatro años de la composición isotópica de la lluvia en el noroeste de la cuenca amazónica (región San Martín, Perú). Este registro es evaluado considerando la historia de las masas de aire que transportan humedad hasta el área de estudio. Para este objetivo se utiliza el análisis de retro-trayectorias de viento, observaciones satelitales de lluvia, índice de área foliar (LAI, por sus siglas en inglés) y reciclaje de humedad simulado en los caminos de los flujos de humedad atmosférica. Los resultados muestran que el reciclaje de humedad en el bosque ejerce un control significativo en la composición isotópica de la lluvia en el noroeste de ...

The Ica Valley, located in central and western Peru, is the main valley with agro-export potential due to its high rates of productivity and quality, while the aquifer from which water is extracted faces intensive groundwater extraction, leading to a considerable drop in piezometric levels due to overexploitation of the aquifer. We have proposed a conceptual model to establish the interconnection between the rainfall that occurs in the upper basin and the Ica aquifer, as well as the recharge mechanisms. Additionally, an isotopic and geochemical monitoring network has been established at strategic points from the lower, middle and upper basins, for the evaluation of groundwater, surface water and precipitation, this has allowed us to understand that the Ica Aquifer is recharged mainly by water from medium elevations. and upper reaches of the basin and it is at these points where artificia...

La cuenca del río Mantaro es una región de alta importancia económica en Perú. Especialmente, contribuye de forma significativa a la producción de energía hidroeléctrica y agrícola que abastece a la capital, Lima. Por ello, es crucial comprender los procesos atmosféricos, climáticos e hidrológicos para abordar eficazmente los desafíos relacionados con la gestión del agua y el cambio climático en esta región. El presente estudio analiza datos isotópicos (δ¹⁸O, Dxs) de precipitación recopilados en la cuenca del río Mantaro mediante las estaciones de Marcapomacocha (enero de 2006-marzo de 2012) y Huayao (diciembre de 2016-abril de 2018). Dicha información se evaluó en términos de fuentes de humedad y parámetros climáticos locales y regionales para su interpretación a escala temporal mensual y anual. Asimismo, se analizaron dos eventos climáticos extremos: la seq...

Lowest events in Lake Titicaca’s water level (LTWL) significantly impact local ecosystems and the drinking water supply in Peru and Bolivia. However, the hydroclimatic mechanisms driving extreme lake-level lowstands remain poorly understood. To investigate these low lake-level events, we analyzed detrended monthly LTWL anomalies, sea Surface temperature (SST) datasets covering the period 1921–2023. ERA5 reanalysis covers the period 1940–2023. A multiple linear regression model was developed to compute detrended LTWL anomalies, excluding multidecadal and residual components. Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) índices were also analyzed for the same period. Results indicate that 25% of all LTWL minima events have a short duration of <5 months, while the remaining 75% of all events have a long duration of more than 9 months, respectively. All...

La Amazonía peruana noroccidental (NWPA, por sus siglas en inglés) (78.4-75.8° O, 7.9-5.4° S) es una región importante para la producción de café en Perú, por lo que sería valioso contar con modelos de predicción confiables, con meses de antelación, de las precipitaciones de la estación húmeda (enero-febrero-marzo, EFM). En este contexto, se desarrolló un modelo de regresión lineal múltiple (MLR) que utiliza, como predictores, índices de temperatura superficial del mar (TSM) de los océanos Pacífico y Atlántico, tales como El Niño central (C), El Niño oriental (E), Atlántico sur tropical (tSATL), Atlántico norte tropical (tNATL) y Atlántico norte extratropical (eNATL), para el periodo 1981-2018. Además, se utilizaron índices de convección profunda de gran escala, como la zona de convergencia intertropical del Pacífico oriental (ITCZe) y el sistema monzónico s...

El macizo kárstico del Alto Mayo (San Martin, Perú) tiene una red de drenaje desarrollada, activa y poco estudiada. El propósito de este estudio es determinar los caudales de las resurgencias y sus cuencas hidrográficas correspondientes. Los datos hidrológicos y pluviométricos utilizados provienen de los observatorios locales (ANA y SENAMHI) y del proyecto KarstAm. Los caudales medidos alcanzan hasta 24 m³/s en promedio para algunas resurgencias, situándolas entre las más grandes de Sur América. La poca variabilidad temporal del caudal de uno de los acuíferos (Río Negro) muestra un comportamiento atípico en relación a los acuíferos kársticos, pareciéndose más a un acuífero poroso. Los caudales específicos de las cuencas topográficas son superiores a la tendencia regional, por lo que las cuencas hidrográficas han sido recalculadas suponiendo la presencia de captació...

A better understanding of the relative roles of internal climate variability and external contributions, from both natural (solar, volcanic) and anthropogenic greenhouse gas forcing, is important to better project future hydrologic changes. Changes in the evaporative demand play a central role in this context, particularly in tropical areas characterized by high precipitation seasonality, such as the tropical savannah and semi-desertic biomes. Here we present a set of geochemical proxies in speleothems from a well-ventilated cave located in central-eastern Brazil which shows that the evaporative demand is no longer being met by precipitation, leading to a hydrological deficit. A marked change in the hydrologic balance in central-eastern Brazil, caused by a severe warming trend, can be identified, starting in the 1970s. Our findings show that the current aridity has no analog over the las...