Multidecadal Drought and Holocene Climate Instability in the Rocky Mountains

Time series analysis of a diatom-inferred drought record suggests that Holocene hydroclimate of the northern Rocky Mountains has been characterized by oscillation between two mean climate states. The dominant climate state was initiated at the onset of the Holocene (ca. 11 ka); under this climate state, drought was strongly cyclic, recurring at frequencies that are similar to twentieth century multidecadal phase changes of the Pacific Decadal Oscillation. This pattern remained consistent throughout much of the mid- Holocene, continuing until ca. 4.5 ka. After this time the mean climate state changed, and drought recurrence became unstable; periods of cyclic drought alternated with periods of less predictable drought. The timing of this shift in climate was coincident with widespread severe drought in the mid-continent of North America. Overall, the strongest periodicity in severe drought occurred during the mid-Holocene, when temperatures in the northern Rocky Mountains were warmer than today.

Holocene lake-level trends in the Rocky Mountains, USA

The availability of water shapes life in the western United States, and much of the water in the region originates in the Rocky Mountains. Few studies, however, have explicitly examined the history of water levels in the Rocky Mountains during the Holocene. Here, we examine the past levels of three lakes near the Continental Divide in Montana and Colorado to reconstruct Holocene moisture trends. Using transects of sediment cores and sub-surface geophysical profiles from each lake, we find that mid-Holocene shorelines in the small lakes (4–110 ha) were as much as ~10 m below the modern lake surfaces. Our results are consistent with existing evidence from other lakes and show that a wide range of settings in the region were much drier than today before 3000–2000 years ago. We also discuss evidence for millennial-scale moisture variation, including an abruptly-initiated and -terminated wet period in Colorado from 4400 to 3700 cal yr BP, and find only limited evidence for low-lake stands during the past millennium. The extent of low-water levels during the mid-Holocene, which were most severe and widespread ca. 7000–4500 cal yr BP, is consistent with the extent of insolation-induced aridity in previously published regional climate model simulations. Like the simulations, the lake data provide no evidence for enhanced zonal flow during the mid-Holocene, which has been invoked to explain enhanced mid-continent aridity at the time. The data, including widespread evidence for large changes on orbital time scales and for more limited changes during the last millennium, confirm the ability of large boundary-condition changes to push western water supplies beyond the range of recent natural variability.

Allometric growth of two species of Ephemeroptera from Neotropical mountains streams

The present study evaluated the relative growth and allometry of Massartella brieni Lestage and Thraulodes sp. (Leptophlebiidae: Ephemeroptera). The morphometric analysis was based on 23 measurements and was conducted using a multivariate approach. Throughout postembryonic ontogeny, all of the head measurements, including those of the mouthparts, exhibited negative allometric growth. The mesothorax and wing pad exhibited positive allometric growth. The hind legs lengths in M. brieni and the fore and hind legs lengths in Thraulodes sp. exhibited positive allometry. The abdominal length in these two species exhibited positive allometric growth. Positive allometry was also observed along the abdomen width for M. brieni, and isometry was observed for Thraulodes sp. The relative strengthening of the thorax (in preparation for the winged stage) and the relative increase in the abdomen (which may be related to the development of the reproductive structures) during growth indicate that many of the structures that exhibit positive allometric growth are related to the transition from the aquatic to the adult stage of development.

Implications of regional fault distribution and kinematics for the uplift of rift flanks around the Rwenzori Mountains, Southwestern Uganda

Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Untersuchung der Störungsverteilung und der Störungskinematik im Zusammenhang mit der Hebung der Riftschultern des Rwenzori Gebirges.rnDas Rwenzori Gebirge befindet sich im NNE-SSWbis N-S verlaufenden Albertine Rift, des nördlichsten Segments des westlichen Armes des Ostafrikanischen Grabensystems. Das Albertine Rift besteht aus Becken unterschiedlicher Höhe, die den Lake Albert, Lake Edward, Lake George und Lake Kivu enthalten. Der Rwenzori horst trennt die Becken des Lake Albert und des Lake Edward. Es erstreckt sich 120km in N-S Richtung, sowie 40-50km in E-W Richtung, der h¨ochste Punkt befindet sich 5111 ü. NN. Diese Studie untersucht einen Abschnitt des Rifts zwischen etwa 1°N und 0°30'S Breite sowie 29°30' und 30°30' östlicher Länge ersteckt. Auch die Feldarbeit konzentrierte sich auf dieses Gebiet.rnrnHauptzweck dieser Studie bestand darin, die folgende These auf ihre Richtigkeit zu überprüfen: ’Wenn es im Verlauf der Zeit tatsächlich zu wesentlichen Änderungen in der Störungskinematik kam, dann ist die starke Hebung der Riftflanken im Bereich der Rwenzoris nicht einfach durch Bewegung entlang der Graben-Hauptst¨orungen zu erklären. Vielmehr ist sie ein Resultat des Zusammenspiels mehrerer tektonische Prozesse, die das Spannungsfeld beeinflussen und dadurch Änderungen in der Kinematik hervorrufen.’ Dadurch konzentrierte sich die Studie in erster Linie auf die Störungsanalyse.rnrnDie Kenntnis regionaler Änderungen der Extensionsrichtung ist entscheidend für das Verständnis komplexer Riftsysteme wie dem Ostafrikanischen Graben. Daher bestand der Kern der Untersuchung in der Kartierung von Störungen und der Untersuchung der Störungskinematik. Die Aufnahme strukturgeologischer Daten konzentrierte sich auf die Ugandische Seite des Rifts, und Pal¨aospannungen wurden mit Hilfe von St¨orungsdaten durch Spannungsinversion rekonstruiert.rnDie unterschiedliche Orientierung spr¨oder Strukturen im Gelände, die geometrische Analyse der geologischen Strukturen sowie die Ergebnisse von Mikrostrukturen im Dünnschliff (Kapitel 4) weisen auf verschiedene Spannungsfelder hin, die auf mögliche Änderungen der Extensionsrichtung hinweisen. Die Resultate der Spannungsinversion sprechen für Ab-, Über- und Blattverschiebungen sowie für Schrägüberschiebungen (Kapitel 5). Aus der Orientierung der Abschiebungen gehen zwei verschiedene Extensionsrichtungen hervor: im Wesentlichen NW-SE Extension in fast allen Gebieten, sowie NNE-SSW Extension im östlichen Zentralbereich.rnAus der Analyse von Blattverschiebungen ergaben sich drei unterschiedliche Spannungszustände. Zum Einen NNW-SSE bis N-S Kompression in Verbindung mit ENE-WSW bzw E-W Extension wurde für die nördlichen und die zentralen Ruwenzoris ausgemacht. Ein zweiter Spannungszustand mit WNW-ESE Kompression/NNE-SSW Extension betraf die Zentralen Rwenzoris. Ein dritter Spannungszustand mit NNW-SSE Extension betraf den östlichen Zentralteil der Rwenzoris. Schrägüberschiebungen sind durch dazu schräge Achsen charakterisiert, die für N-S bis NNW-SSE Kompression sprechen und ausschließlich im östlichen Zentralabschnitt auftreten. Überschiebungen, die hauptsächlich in den zentralen und den östlichen Rwenzoris auftreten, sprechen für NE-SW orientierten σ2-Achsen und NW-SE Extension.rnrnEs konnten drei unterschiedliche Spannungseinflüsse identifiziert werden: auf die kollisionsbedingte Bildung eines Überschiebungssystem folgte intra-kratonische Kompression und schließlich extensionskontrollierte Riftbildung. Der Übergang zwischen den beiden letztgenannten Spannungszuständen erfolgte Schrittweise und erzeugte vermutlich lokal begrenzte Transpression und Transtension. Gegenw¨artig wird die Störungskinematik der Region durch ein tensiles Spannungsregime in NW-SE bis N-S Richtung bestimmt.rnrnLokale Spannungsvariationen werden dabei hauptsächlich durch die Interferenzrndes regionalen Spannungsfeldes mit lokalen Hauptst¨orungen verursacht. Weitere Faktoren die zu lokalen Veränderungen des Spannungsfeldes führen können sind unterschiedliche Hebungsgeschwindigkeiten, Blockrotation oder die Interaktion von Riftsegmenten. Um den Einfluß präexistenter Strukturen und anderer Bedingungen auf die Hebung der Rwenzoris zu ermitteln, wurde der Riftprozeß mit Hilfe eines analogen ’Sandbox’-Modells rekonstruiert (Kapitel 6). Da sich die Moho-Diskontinuität im Bereich des Arbeitsgebietes in einer Tiefe von 25 km befindet, aktive Störungen aber nur bis zu einer Tiefe von etwa 20 km beobachtet werden können (Koehn et al. 2008), wurden nur die oberen 25 km im Modell nachbebildet. Untersucht und mit Geländebeobachtungen verglichen wurden sowohl die Reihenfolge, in der Riftsegmente entstehen, als auch die Muster, die sich im Verlauf der Nukleierung und des Wachstums dieser Riftsegmente ausbilden. Das Hauptaugenmerk wurde auf die Entwicklung der beiden Subsegmente gelegt auf denen sich der Lake Albert bzw. der Lake Edward und der Lake George befinden, sowie auf das dazwischenliegende Rwenzori Gebirge. Das Ziel der Untersuchung bestand darin herauszufinden, in welcher Weise das südwärts propagierende Lake Albert-Subsegment mit dem sinistral versetzten nordwärts propagierenden Lake Edward/Lake George-Subsegment interagiert.rnrnVon besonderem Interesse war es, in welcherWeise die Strukturen innerhalb und außerhalb der Rwenzoris durch die Interaktion dieser Riftsegmente beeinflußt wurden. rnrnDrei verschiedene Versuchsreihen mit unterschiedlichen Randbedingungen wurden miteinander verglichen. Abhängig vom vorherrschenden Deformationstyp der Transferzone wurden die Reihen als ’Scherungs-dominiert’, ’Extensions-dominiert’ und als ’Rotations-dominiert’ charakterisiert. Die Beobachtung der 3-dimensionalen strukturellen Entwicklung der Riftsegmente wurde durch die Kombination von Modell-Aufsichten mit Profilschnitten ermöglicht. Von den drei genannten Versuchsreihen entwickelte die ’Rotationsdominierten’ Reihe einen rautenförmiger Block im Tranferbereich der beiden Riftsegmente, der sich um 5−20° im Uhrzeigersinn drehte. DieserWinkel liegt im Bereich des vermuteten Rotationswinkel des Rwenzori-Blocks (5°). Zusammengefasst untersuchen die Sandbox-Versuche den Einfluss präexistenter Strukturen und der Überlappung bzw. Überschneidung zweier interagierender Riftsegmente auf die Entwicklung des Riftsystems. Sie befassen sich darüber hinaus mit der Frage, welchen Einfluss Blockbildung und -rotation auf das lokale Stressfeld haben.

Mountains and Climate Change: A Global Concern

Editor's note: The text of this article originally appeared as the final chapter of a brochure entitled Mountains and Climate Change—From Understanding to Action, prepared at the Centre for Development and Environment, University of Bern, Switzerland, for presentation by the Swiss Agency for Development and Cooperation (SDC) at a side event at the United Nations Climate Change Conference in Copenhagen on 12 December 2009. Chapters of the brochure deal with various aspects of climate change and its impact in mountain regions. In light of the significance of the Copenhagen COP 15 conference, the editors of this publication believe MRD's readers will be interested in reading this summary written from the perspective of Swiss researchers and development experts. The full brochure may be viewed and downloaded at www.cde.unibe.ch/Research/MA_Re.asp

Conserving indigenous animal genetic resources as a coping strategy to adapt to climate change: the Azikheli Buffalo in Northern Mountains of Pakistan

There are clear signs that the agro-pastoralists in the Himalayan and Hindu-Kush mountain ranges will have less cropping opportunities due to reduced possibilities for irrigated agriculture as a result of climate change. The importance of extensive livestock production based on well adapted livestock species may once again increase. This calls for a better documentation and understanding of the adaptation capabilities of indigenous breeds considering a changing environment. The current study investigates the adaptive traits of the Azikheli buffalo to mountain environments through calculating mean, standard error and percentages for different variables. Results from this study suggest that the brown coat color, the small body size and the high fertility are adaptive traits of the Azikheli buffalo that may well suit harsh mountainous environment conditions with greater climate variability. Local farmers find it hard to sustain the Azikheli buffalo’s key adaptive traits because of a low bull to buffalo ratio, possibility of insemination with semen from imported breeds and a lack of institutional support to conserve the Azikheli breed. The breed is crucial for sustaining custodian communities in these mountains and thus needs to be conserved.