Climatic variations and societies in Northwest Alaska (11th-13th centuries CE) Contributions of dendrochronological, dendroclimatic and dendroisotopic approaches
Variations climatiques et sociétés dans le Nord-ouest de l'Alaska (XIe-XIIIe s. de notre ère) : apports des approches dendrochronologiques, dendroclimatiques et dendroisotopique
Résumé
At the onset of the 2nd millennium CE, during the Medieval Climate Anomaly [MCA] (10th-13th centuries) and the transition to the Little Ice Age [LIA] (13th-15th centuries), the Thule culture (1200-1800 CE), directly ancestral to the Iñupiaq culture in northwest Alaska, originated in the Birnirk and Punuk cultures in the Bering Strait region. Despite extensive archaeological research since the 1920s, the spatio- temporal dynamics of these cultures remain poorly understood in northwestern Alaska. The scarcity of local climatic and environmental indicators and their low resolution, both in time and space, limit our understanding of the complex human-environment interactions at this pivotal period in the emergence of Inuit culture. The exceptional preservation of Birnirk and Thule architectural wood remains along northern coastal Alaska provides an ideal context for high-resolution dendroarchaeological studies (analysis of annual growth rings in archaeological wood). Combining conventional dendrochronology and dendroclimatology with innovative methods (δ18O dating, 14C wiggle-matching, carbon δ13C and oxygen δ18O isotope dendroclimatology), I analyzed 284 architectural timbers (Picea glauca) from six sites of northern and northwestern Alaska. The aim was to refine the chronological and climatic framework of cultural transformations in the early 2nd millennium CE in the region. By constructing annual and local climatic sequences, my doctoral work sought to reconstruct the climatic variations of the MCA and the transition to the LIA (amplitudes, frequencies, rhythm of variations) and discuss their effects on the environment in which the Birnirk, Punuk and Thule groups developed. Conventional dendrochronological analyses allowed building mean sequences (composed of several wood samples) and strengthening the network of dendrochronological sequences contributing to the millennial chronology of northwest Alaska. For the 10-11th centuries, the number of samples contributing to the chronology was multiplied by four. Variations in ring widths in this chronology are partly linked to a summer temperature index that documents low-frequency Picea glauca growth trends over the last millennium. Two isotopic chronologies δ13C and δ18O were built for the periods 1945 to 2002 and 935 to 1157 CE from six modern driftwood and five archaeological wood samples from Cape Espenberg. The δ18O chronology allowed for the reconstruction of a standardized precipitation and evapotranspiration index (SPEI4) for the month of July from 1042 to 1123 CE. This reconstruction indicates wetter conditions during the ACM with their gradual drying out from moderately wet to normal, neither wet nor dry. A wiggle-matching procedure (14C dating and Bayesian statistics) placed in calendar time 22 wood remains that conventional dendrochronology could not date. The δ18O dating approach, made possible by the newly built δ18O chronology, now a reference for northwest Alaska, provided encouraging results, but stressed out the necessity to further develop the isotopic chronology and strengthen it with a larger number of trees. These new data hold great potential for contextualizing the cultural dynamics of ancient Inuit societies in their environment at annual or decadal temporal resolution, analyzing the effects of local climate variations on resource availability and subsistence strategies, and improving our understanding of the socio-environmental dynamics at a time of major cultural transformation.
Au début du IIe millénaire de notre ère, au cours de l’Anomalie Climatique Médiévale [ACM] (X-XIIIe s.), puis de la transition vers le Petit Âge Glaciaire [PAG] (XIII-XVe s.), la culture Thulé (1200-1800 CE), ancêtre de la culture Iñupiaq du nord-ouest de l’Alaska, prend son origine dans les cultures Birnirk et Punuk le long des littoraux du détroit de Béring. Malgré de nombreuses recherches archéologiques conduites dans la région depuis les années 1920, les dynamiques spatio-temporelles de ces cultures demeurent mal comprises dans le nord-ouest de l’Alaska. La rareté des indicateurs climatiques et environnementaux locaux et leur faible résolution spatio-temporelle limitent notre compréhension des interactions complexes hommes-environnement à cette période charnière de l’émergence de la culture Inuit. La conservation exceptionnelle des bois d’architecture Birnirk et Thulé dans les sites archéologiques du nord de l’Alaska est propice aux études dendroarchéologiques (analyse des cernes annuels des bois archéologiques) à haute résolution. Combinant dendrochronologie et dendroclimatologie conventionnelles à des méthodes innovantes (datation δ18O, datation 14C wiggle-matching, dendroclimatologie isotopique du carbone δ13C et de l’oxygène δ18O), 284 bois d’architecture (Picea glauca) de six sites nord alaskiens ont été analysés dans le cadre de cette thèse, afin d’affiner le cadre chronologique et climatique des transformations culturelles du début IIe millénaire CE dans la région. Par la construction de séquences climatiques annuelles et locales, ces travaux de doctorat ont cherché à restituer les variations climatiques de l’ACM et de la transition vers le PAG (amplitudes, fréquences, rythme des variations) pour en discuter les effets sur le milieu dans lequel les groupes Birnirk, Punuk et Thulé se sont développés. L’analyse dendrochronologique conventionnelle a permis de construire des séquences moyennes (plusieurs bois) et de renforcer le réseau de séquences dendrochronologiques contribuant à la chronologie millénaire du nord-ouest de l’Alaska. Pour les X-XIe s., le nombre d’échantillons constitutifs de la chronologie a été multiplié par quatre. Les variations de largeurs de cernes de cette chronologie sont en partie liées à un indice des températures estivales qui documente des tendances de croissance des Picea glauca à basse fréquence au cours du dernier millénaire. Deux chronologies isotopiques δ13C et δ18O ont été construites pour les périodes de 1945 à 2002 et de 935 à 1157 CE à partir de six bois flottés modernes et de cinq bois archéologiques originaires du nord-ouest de l’Alaska. La chronologie δ18O a permis de proposer une reconstruction de l’indice de précipitation et d’évapotranspiration standardisé (SPEI4) du mois de Juillet pour la période de 1042 à 1123 CE. Cette reconstruction nous révèle des conditions plus humides durant l’ACM et indique un assèchement progressif de celles-ci, de modérément humides à normales, ni humides ni sèches. L’approche du wiggle-matching (datation 14C et statistiques bayésiennes), pour les bois archéologiques que la dendrochronologie conventionnelle ne permettait pas de dater, a permis d’en placer 22 dans un temps calendaire. La datation δ18O rendue possible par la mise en place de la chronologie δ18O, qui a maintenant valeur de référence pour le nord-ouest de l’Alaska, a livré des résultats encourageants. Ils soulignent l’importante de développer dans le temps la chronologie isotopique et de la consolider par un nombre plus important d’arbres. Ces données nouvelles présentent un fort potentiel pour replacer les dynamiques culturelles des sociétés Inuit anciennes dans leur environnement à une résolution annuelle ou décennale, analyser les effets des variations climatiques à l’échelle locale sur la disponibilité des ressources et leurs stratégies de subsistance et améliorer la compréhension des dynamiques socio-environnementales de cette période de transformations culturelles majeures.