Reconstruction of Holocene Climate Changes in Southwestern Iran using Modern Pollen Rain Analysis

Document Type : Research Article

Authors

• Mahmoud Davoudi ¹
• Mohammad Amin Moradi Moghaddam ²

¹ Assistant Professor in Climatology, Department of Geography, Faculty of Literature and Humanities, University of Guilan, Rasht, Iran

² PhD in Climatology, University of Tehran, Tehran, Iran

10.22067/geoeh.2022.75218.1174

Abstract

The basis of estimating the future climate is the evidence of today’s climate. The more stable the evidences, the more accurate the perceptions will be. Reconstructing the past climate of hundreds to millions years ago, paleoclimatology can help reconstructing the future climate. In this research, 120 surface samples were used to analyze modern pollen rain and determine the relationship between pollen and climatic variables. Extraction of pollen from surface samples was done using a combination of standard methods of Faegri and Iverson (1975) and Moore et al. (1991). To reconstruct climatic variables, MAT method in PAST software was used as an environmental transfer function. By implementing the results of modern pollen rain analysis on the fossil pollens of Parishan Lake, the climatic variables of the region were reconstructed during the Holocene. The results showed that since about 10,000 years ago, temperature and precipitation have fluctuated a lot in southwest Iran. At this time, the rainfall fluctuated between 316 and 750 mm. There has been three periods of heavy rainfalls in southwest Iran: 8000-9500, 6200-6800, and 2200-4500-years ego. In all the periods, the rainfall average had been more than today’s rainfall average. The minimum rainfall was 550 and the maximum was 750 mm. In all the periods with an increase in precipitation, the temperature has decreased, and there is a strong inverse relationship between them; the greater the decrease of temperature, the greater the increase of precipitation. The decrease of temperature in the Holocene occurred at least up to 19 degrees Celsius and increased up to 26 degrees at the maximum. The temperature increase that matches with the decrease of precipitation occurred in three periods: The early Holocene to 9500 years ago, 6800-8000 years ago, and 4500-6200 years ago.

Graphical Abstract

Keywords

• Paleoclimate
• MAT
• Palynology
• Temperature-precipitation Changes
• Holocene

20.1001.1.23221682.1402.12.1.10.9

---

References

داودی، محمود؛ 1393. مقایسه اقلیم مناطق شمالی و جنوبیِ نیمه غربی ایران در دوره هولوسن نمونه موردی: دریاچه پریشان، تالاب هشیلان و دریاچه نئور. رساله دکتری. دانشگاه تهران. دانشکده جغرافیا. استاد راهنما قاسم عزیزی. 226.https://noordoc.ir/thesis/60163

داودی، محمود، عزیزی، قاسم، مظفریان، ولی‌الله، صفایی راد، رضا، سلمانی، داود؛ 1394. گرده‌های فسیل دریاچه پریشان از دیدگاه آب و هواشناسی دیرینه. فصلنامه کواترنری ایران. دوره 1. شماره 3. 280-265.http://journal.iranqua.ir/article-1-41-fa.html

داودی، محمود، عزیزی، قاسم، مقصودی، مهران؛ 1393. بازسازی تغییرات آب‌وهوایی هولوسن در زاگرس جنوبی: شواهد گرده‌شناسی و زغال در رسوبات دریاچه پریشان. پژوهش‌های ژئوموفولوژی کمی. سال سوم. شماره 1. 79-65.http://www.geomorphologyjournal.ir/article_77941.html

سایت اطلس گرده‌ای آریزونا http:// www .geo.arizona .edu /palynology /polondc1. html

سایت اطلس گرده و هاگ استرالیا  http://apsa.anu.edu.au

سایت اطلس گرده‌های سان‌فرانسیسکو

http://oldweb.geog.berkeley.Edu /ProjectsResources /PollenKey/byFamiliesAll-in-1.html# Typhaceae

سبک خیز، فاطمه، سیف، عبدالله، رامشت، محمدحسین، جمالی، مرتضی؛ 1398. بازسازی تغییرات اقلیمی دریاچه مهارلو از هولوسن تا عهد حاضر با تأکید بر ردیابی دوره‌های گرم و سرد. فصلنامه کواترنری ایران. دوره 5. شماره 2. 161-143.http://journal.iranqua.ir/article-1-380-fa.html

شفیعی، مریم، رائینی سرجاز، محمود، غالمی سفیدکوهی، محمدعلی؛ 1395. بررسی اثر برداشت آب از چاه‌های بهره‌برداری پیرامون دریاچه پریشان بر افت تراز آب سطحی و زیرزمینی. پژوهش‌های محیط‌زیست. سال 7. شماره 14. 248-237.http://www.iraneiap.ir/article_45248.html

صالحی، علیرضا، شبیری، سید امیدرضا، میرزایی قره لر، محمدرضا؛ 1393. ارزیابی چالش‌های اجرای طرح‌های جنگل‌کاری و غنی‌سازی جنگل از دیدگاه کارشناسان در منطقه بویر احمد. چهارمین کنگره علوم ترویج و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی ایران. شهریور 1393. پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.https://www.sid.ir/paper/845512/fa

صفایی راد، رضا، عزیزی، قاسم، مقصودی، مهران؛ 1397. نقش تغییرات سامانه‌های بزرگ‌مقیاس جوی در تکوین آب‌وهوای پلیئستوسن پسین و هولوسن در زاگرس. فصلنامه کواترنری ایران. دوره 4. شماره 3. 271-253.https://journal.iranqua.ir/article-1-316-fa.html

عزیزی، قاسم، اکبری، طیبه، هاشمی، حسین، یمانی، مجتبی، مقصودی، مهران، عباسی جغناب، علی؛ 1392. تحلیل پالینولوژیکی رسوبات دریاچه نئور به‌منظور بازسازی فازهای رطوبتی دیرینه دریاچه نئور در اواخر پلئیستوسن و اوایل هولوسن. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی. سال 45. شماره 1. 20-1.

 https://jphgr.ut.ac.ir/mobile/article_30432.html

عزیزی، قاسم، داودی، محمود؛ 1398. تغییرات اقلیمی ایران در دوره هولوسن. فصلنامه کواترنری ایران. دوره 5. شماره 1. 25-1.https://journal.iranqua.ir/article-1-352-fa.html

قربانی، محمد صدیق؛ 1396. تحولات محیطی در کواترنر پایانی و منشأ دوره‌های بارانی ایران. فصلنامه کواترنری ایران. دوره 3. شماره 2. 189-175.https://journal.iranqua.ir/article-1-160-fa.html

مرادی مقدم، محمدامین؛ 1399. واکاوی توزیع گرده­های معاصر برای بازسازی کمی آب‌وهوای دیرینه در منطقه زاگرس. رساله دکتری. دانشکده جغرافیا دانشگاه تهران. قاسم عزیزی و احمدرضا محرابیان.

 https://geography.ut.ac.ir/

مرادی‌مقدم، محمدامین ، عزیزی، قاسم، محرابیان، احمدرضا، خوش‌اخلاق، فرامرز،  شمسی‌پور، علی‌اکبر؛ 1399. بازسازی کمّی آب‌وهوای گذشته بر اساس تعمیم روابط اقلیم ‌ـ گردة‏ معاصر به روش MAT. فصلنامه کواترنری ایران. دوره 6. شماره 1. 22-1.

 https://journal.iranqua.ir/browse.php?a_id=441&sid=1&slc_lang=fa

نظری پور، حمید، دوستکامیان، مهدی، اسدی، آرزو، بیات، علی؛ 1393. ناحیه بندی جنوب و جنوب غرب ایران با رویکرد برنامه‌ریزی منطقه‌ای. فصلنامه برنامه‌ریزی منطقه‌ای. سال چهارم. شماره 15. 132-119.https://jzpm.marvdasht.iau.ir/article_584.html

 

Andrews, J.E., S.A.Carolin, E.N.Peckover, A.Marca, S.Al-Omari, P.J.Rowe., 2020. Holocene stable isotope record of insolation and rapid climate change in a stalagmite from the Zagros of Iran, Quaternary Science Reviews, Volume 241, 106433.

https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106433

Bartlein, P. J., Harrison, S. P., Brewer, S., Connor, S., Davis, B. A. S., Gajewski, K., Guiot, J., Harrison-Prentice, T. I., Henderson, A., Peyron, O., Prentice, I. C., Scholze, M., Seppa, H., Shuman, B., Sugita, S., Thompson, R. S., Viau, A. E., Williams, J., Wu, H., 2011. “Pollen-based continental climate reconstructions at 6 and 21 ka: a global synthesis”, Clim Dyn, 37, 775–802. https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-010-0904-1

Cheng Zhongjing, Chengyu Weng, Swee YeokFoong, Lu Dai., 2020. A study on modern pollen rain and pollen morphology in the tropical western Malay Peninsula and its implications for paleoenvironmental reconstructions in the Sunda region, Review of Palaeobotany and Palynology Volume 279, 104236.  https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2020.104236

Demske. Dieter, Pavel E. Tarasov, Takeshi Nakagawa, Suigetsu., 2013. Atlas of pollen, spores and further non-pollen palynomorphs recorded in the glacial-interglacial late Quaternary sediments of Lake Suigetsu, central Japan, Quaternary International 290-29, pp 164-238. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2012.02.002

El-Moslimany, A.P., 1987. The late Pleistocene climates of the Lake Zeribar region (Kurdistan, western Iran) deduced from the ecology and pollen production of non- arboreal vegetation, vegetation 72, p. 131-139.https://link.springer.com/article/10.1007/BF00039834

ERRAZO M, BAUERMANN SG, LEIPNITZ II., 2008. Palinomorfos nao polinicos provenientes de depositos quartenarios do delta do rio Doce, Espirito Santo, Brasil. Parte 1. Journal of Geoscience 4(2): 78-87. https://DOI:10.4013/gaea.20082.04

Faegri, K. & Iverson, J., 1975. Textbook of Pollen Analysis, Hafner Press, 295 pp. New York. https://doi.org/10.1002/jqs.3390050310

GOMES Bianca T, CORREA Angella MS, BRUNELLI Erika S, BITENCOURT Ana LV., 2021. Modern pollen rain analysis from Itapua State Park (Parque Estadual Itapua), RS, Brazil. An Acad Bras Cienc 93:1, e20200392. https://DOI:10.1590/00013765202120200392.

Hesse. Michael, Heidemarie. Halbritter, Reinhard. Zetter, Martina. Weber, Ralf. Buchner, Andrea. Frosch-Radivo, Silvia. Ulrich., 2009. Pollen Terminology An illustrated handbook, SpringerWienNewYork, 90.https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-211-79894-2

Houyuan Lu, Naiqin Wu, Kam-biu Liu, Liping Zhu, Xiangdong Yang, Tandong Yao, Quan Li, Xingqi Liu, Caiming Shen, Xiaoqiang Li, Guobang Tong, Hui Jiang, Luo Wang., 2011. Modern pollen distributions in Qinghai-Tibetan Plateau and the development of transfer functions for reconstructing Holocene environmental changes, Quaternary Science Reviews, 30, 947-966. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2011.01.008

Jiang, W., Guiot, J., Chu, G., Wu, H., Yuan, B., Hatté, C., Guo, Z., 2010. An improved methodology of the modern analog's technique for palaeoclimate reconstruction in arid and semi-arid regions. Boreas 39, 145-153.

Jones, Matthew, Morteza Djamali, Lora Stevens, Vanessa Heyvaert, Hajar Askari, Dariush Noorollahi, Lloyd Weeks., 2013. Mid Holocene environmental and climatic change in Iran, Environment, ecology, landscape and subsistence, 25-34, In book: Ancient Iran and its neighbours: Local developments and long-range interactions in the 4th Millennium BC. Edition: British Institute for Persian Studies Series, Chapter: 1, Publisher: Oxbow books, Editors: Petrie C.A.

https://www.researchgate.net/publication/255979111_Mid_Holocene_environmental_and_climatic_change_in_Iran

Kaplan, Güldem., 2013. Palynological analysis of the Late Pleistocene terrace deposits of Lake Van, eastern Turkey: Reconstruction of paleovegetation and paleoclimate, Quaternary International 292, 168-175. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2012.10.046

Kehl, Martin., 2009. Quaternary climate change in Iran– the state of knowledge, Erdkunde, vol 63. No1, pp 1-17. https://DOI:10.3112/erdkunde.2009.01.01

Moore. P. D, Webb. J. A. and Collinson. M. E., 1991. Pollen Analysis, Second Edition. Blackwell Scientific Publications, Osney Mead, Oxford, OX2 0EL, England, U.Khttp://lib.modares.ac.ir/dL/search/default.aspx?Term=2283&Field=0&DTC=2

Roubik. David Ward., 2003. Pollen and Spores of Barro Colorado Island, La Ciudad de Panam, marzo, 101. https://DOI:10.2307/4110734

Schmidt, Armin, Mark Quigley, Morteza Fattahi, Ghasem Azizi, Mehran Maghsoudi, Hassan Fazeli., 2010. Holocene settlement shifts and palaeoenvironments on the Central Iranian Plateau: investigating linked systems, The Holocene 21(4) 583-595.

https://doi.org/10.1177/0959683610385961

Shen, Caiming, Kam-biuLiu, LingyuTang, Jonathan T.Overpeck., 2006. Quantitative relationships between modern pollen rain and climate in the Tibetan Plateau, Review of Palaeobotany and Palynology, Volume 140, Issues 1–2, 61-77.   

 https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2006.03.001

Talebi, Taravat, Elias Ramezani, Morteza, Djamali, Hamid Alizadeh Ketek Lahijani, Alireza Naqinezhad, Kamaleddin Alizadeh, Valérie Andrieu-Ponel., 2016. The Late-Holocene climate change, vegetation dynamics, lake-level changes and anthropogenic impacts in the Lake Urmia region, NW Iran, Quaternary International, Volume 408, Part A, 40-5. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.11.070

Tarasov, pavel E, Rachid cheddadi, Joel guiot, Sytze bottema, Odile peyron, Jordina belmonte, Vitoria ruiz-sanchez, Fatima saadi, Simon brewer., 1998. A method to determine warm and cool steppe biomes from pollen data; application to the Mediterranean and Kazakhstan regions, journal of quaternary science, 13 (4) 335-344.https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1417

Theron, Roberto., 2006. Visual Knowledge Discovery in Paleoclimatology with Parallel Coordinate, Lecture Notes in Computer Science, Vol 4265, pp.368-372. https://link.springer.com/chapter/10.1007/11893318_44

Vafadar. Mahnaz, Attar. Farideh, Maroofi. Hosein, Mirtadzadini. Mansur., 2010. Pollen morphology of Amygdalus L. (Rosaceae) in Iran, Acta societatis botanicorum poloniae, vol 79, no 1, 63-71. https://DOI:10.5586/asbp.2010.009

Wick, Lucia, Gerry, Lemcke, Michael, Sturm., 2003. Evidence of Lateglacial and Holocene climatic change and human impact in eastern Anatolia: high – resolution pollen, charcoal, isotope and geochemical records from the laminated sediments of Lake Van, Turkey, the Holocene 13, 5. 665-675. https://doi.org/10.1191/0959683603hl653rp

Wright, H.E. Jr., McAndrews, J.H., & Van Zeist, W., 1967. “Modern Pollen Rain in Western Iran, and Its Relation to Plant Geography and Quaternary Vegetational History”, Journal of Ecology, Vol. 55, No. 2, pp. 415-443.

Zhang, E.L., Jones, R., Bedford, A., Langdon, P., Tang, H.G., 2007. A Chironomid-based salinity inference model from lakes on the Tibetan Plateau. Journal of Paleolimnology 38, 477-491. https://DOI:10.1007/s10933-006-9080-z

Zohary, M., 1973. Geobotanical Foundations of the Middle East. 2 volumes. Gustav Fischer Verlag.

https://www.worldcat.org/title/geobotanical-foundations-of-the-middle-east/oclc/641510