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Holocene Climate in the Western Great Lakes National Parks and Lakeshores: Implications for Future Climate Change

Authors


Abstract

Abstract: We reconstruct Holocene climate history (  last 10,000 years) for each of the U.S. National Park Service units in the western Great Lakes region in order to evaluate their sensitivity to global warming. Annual precipitation, annual temperature, and July and January temperatures were reconstructed by comparing fossil pollen in lake sediment with pollen in surface samples, assuming that ancient climates were similar to modern climate near analogous surface samples. In the early Holocene, most of the parks experienced colder winters, warmer summers, and lower precipitation than today. An exception is Voyageurs National Park in northern Minnesota where, by 8000 years ago, January temperatures were higher than today. The combination of high mean annual temperature and lower precipitation at Voyageurs resulted in a dry period between 8000 and 5000 years ago, similar to the Prairie Period in regions to the south and west. A mid-Holocene warm-dry period also occurred at other northern and central parks but was much less strongly developed. In southern parks there was no clear evidence of a mid-Holocene warm-dry period. These differences suggest that global model predictions of a warm, dry climate in the northern Great Plains under doubled atmospheric CO2 may be more applicable to Voyageurs than to the other parks. The contrast in reconstructed temperatures at Voyageurs and Isle Royale indicates that the ameliorating effect of the Great Lakes on temperatures has been in effect throughout the Holocene and presumably will continue in the future, thus reducing the potential for species loss caused by future temperature extremes. Increased numbers of mesic trees at all of the parks in the late Holocene reflect increasing annual precipitation. This trend toward more mesic conditions began 6000 years ago in the south and 4000 years ago in the north and increased sharply in recent millennia at parks located today in lake-effect snow belts. This suggests that lake-effect snowfall is sensitive to continental-scale changes in climate and could be affected by future climate change. Plant and animal species sensitive to changes in the moisture regime could thus be endangered within the Great Lakes parks.

Abstract

Resumen: Reconstruimos la historia climática del Holoceno ( los últimos 10,000 años) para cada una de las unidades del Servicio de Parques Nacionales de los Estados Unidos en la región de los Grandes Lagos del Oeste para evaluar su sensibilidad al calentamiento global. La precipitación anual, la temperatura anual, y las temperaturas de julio y enero fueron reconstruidas comparando el polen fósil en sedimentos de lago con el polen en muestras de la superficie, asumiendo que los climas antiguos fueron similares al clima moderno para muestras de superficies casi análogas. En el Holoceno temprano, la mayoría de los parques experimentaron inviernos más fríos, veranos más calientes y precipitaciones más bajas que las actuales. Una excepción es el Parque Nacional Voyageurs en el Norte de Minnesota donde hace 8000 años las temperaturas de enero fueron más altas que las actuales. La combinación de altas temperaturas anuales promedio y bajas precipitaciones en Voyageurs resultó en un período seco entre 8000 y 5000 años atrás, similar al Período de Pradera en regiones del sur y del oeste. También ocurrió un período cálido-seco a mediados del Holoceno en otros parques del norte y centro, pero fue mucho menos fuerte. En los parques del sur no hay una evidencia clara de un período cálido-seco a mediados del Holoceno. Estas diferencias sugieren que las predicciones de modelos mundiales de un clima cálido y seco en las Grandes Planicies del Norte bajo doble cantidad de CO2 atmosférico pueden ser más aplicables a Voyageurs que a los otros parques. El contraste, en temperaturas reconstruidas en Voyageurs y la isla Royale indica que el efecto mejorador de los Grandes Lagos en las temperaturas ha estado operando a lo largo del Holoceno y presumiblemente continuará en el futuro, reduciendo el potencial para la pérdida de especies causada por temperaturas extremas futuras. El incremento en el número de árboles mésicos en todos los parques en el Holoceno tardío refleja un incremento en la precipitación anual. Esta tendencia hacia condiciones más mésicas se inició hace 6000 años en el sur y hace 4000 años en el norte, e incrementó abruptamente en el reciente milenio en los parques ubicados en la actualidad en los cinturones de nieve con efecto de lago. Esto sugiere que la precipitación de nieve por efecto de lago es sensible a cambios de clima a escala continental y podría ser afectada por cambios climáticos futuros. Las especies de plantas y animales sensibles a cambios en el régimen de humedad podrían estar amenazadas dentro de los parques de los Grandes Lagos.

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