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Climate extremes are thought to have triggered large-scale transformations of various ancient societies, but they rarely seem to be the sole cause. It has been hypothesized that slow internal developments often made societies less resilient over time, setting them up for collapse. Here, we provide quantitative evidence for this idea. We use annual-resolution time series of building activity to demonstrate that repeated dramatic transformations of Pueblo cultures in the pre-Hispanic US Southwest were preceded by signals of critical slowing down, a dynamic hallmark of fragility. Declining stability of the status quo is consistent with archaeological evidence for increasing violence and in some cases, increasing wealth inequality toward the end of these periods. Our work thus supports the view that the cumulative impact of gradual processes may make societies more vulnerable through time, elevating the likelihood that a perturbation will trigger a large-scale transformation that includes radically rejecting the status quo and seeking alternative pathways. 

A constrained stochastic weather generator (CSWG) for producing daily mean air temperature and precipitation based on annual mean air temperature and precipitation from tree-ring records is developed and tested in this paper. The principle for stochastically generating daily mean air temperature assumes that temperatures in any year can be approximated by a sinusoidal wave function plus a perturbation from the baseline. The CSWG for stochastically producing daily precipitation is based on three additional assumptions: (1) In each month, the total precipitation can be estimated from annual precipitation if there exists a relationship between the annual and monthly precipitations. If that relationship exists, then (2) for each month, the number of dry days and the maximum daily precipitation can be estimated from the total precipitation in that month. Finally, (3) in each month, there exists a probability distribution of daily precipitation amount for each wet day. These assumptions allow the development of a weather generator that constrains statistically relevant daily temperature and precipitation predictions based on a specified annual value, and thus this study presents a unique method that can be used to explore historic (e.g., archeological questions) or future (e.g., climate change) daily weather conditions based upon specified annual values. 

The northern American Southwest provides one of the most well-documented cases of human population growth and decline in the world. The geographic extent of this decline in North America is unknown owing to the lack of high-resolution palaeodemographic data from regions across and beyond the greater Southwest, where archaeological radiocarbon data are often the only available proxy for investigating these palaeodemographic processes. Radiocarbon time series across and beyond the greater Southwest suggest widespread population collapses from AD 1300 to 1600. However, radiocarbon data have potential biases caused by variable radiocarbon sample preservation, sample collection and the nonlinearity of the radiocarbon calibration curve. In order to be confident in the wider trends seen in radiocarbon time series across and beyond the greater Southwest, here we focus on regions that have multiple palaeodemographic proxies and compare those proxies to radiocarbon time series. We develop a new method for time series analysis and comparison between dendrochronological data and radiocarbon data. Results confirm a multiple proxy decline in human populations across the Upland US Southwest, Central Mesa Verde and Northern Rio Grande from AD 1300 to 1600. These results lend confidence to single proxy radiocarbon-based reconstructions of palaeodemography outside the Southwest that suggest post-AD 1300 population declines in many parts of North America. This article is part of the theme issue ‘Cross-disciplinary approaches to prehistoric demography’. 

El Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés) fue fundado en 1988 con el objetivo de proporcionar tanto evaluaciones de las ciencias climáticas relevantes a las políticas gubernamentales, como opciones para adaptación y mitigación a los gobiernos a nivel internacional. Al presente, este cuerpo intergubernamental es reconocido como la fuente principal de compilaciones sobre las investigaciones desde las ciencias climáticas, de adaptación y de mitigación. Los científicos que voluntariamente escriben los reportes para el IPCC han completado cinco ciclos de evaluaciones, y se encuentran trabajando en el sexto ciclo que terminarán en 2022. En este artículo, los autores revisamos cómo la información de y sobre la arqueología y otras formas de patrimonio cultural han sido incorporadas en estos reportes hasta el momento. Aún cuando esta revisión demuestra que la arqueología no ha estado totalmente ausente del trabajo del IPCC, los autores sugerimos que la arqueología tiene mucho más que ofrecer, tanto al IPCC como a la respuesta climática global. A estos efectos, proponemos cinco maneras en que tanto los arqueólogos como el conocimiento del pasado y sobre él pueden ser incorporados más plenamente en las evaluaciones y reportes del IPCC. 

Los modelos de lluvia impredecibles espacial y temporal presentaban desafíos de producción de cultivos agrícola por las comunidades, y requerían múltiples estrategias de mitigación de riesgos para aumentar la seguridad alimentaria. Si bien las investigaciones basadas en un sitio de la relación entre el clima y la producción agrícola ofrecen información sobre cómo las comunidades individuales pueden haber creado adaptaciones a largo plazo para gestionar el riesgo, la variabilidad espacial inherente del riesgo impulsado por el clima hace que una perspectiva a escala de paisaje sea valiosa. En este artículo, modelamos el riesgo evaluando cómo la estructura espacial de las condiciones climáticas antiguas puede haber afectado la confiabilidad de tres estrategias principales utilizadas para reducir el riesgo: aprovechar las redes sociales en tiempos de necesidad, cazar y recolectar recursos salvajes, y almacenar el excedente cultivos. Exploramos cómo los cambios climáticos en esta confiabilidad pueden relacionarse con las transformaciones sociales observadas arqueológicamente. Demostramos la utilidad de esta metodología al comparar las regiones de Salinas y Cibola en el sudoeste de los Estados Unidos prehispánico. Para comprender la relación entre los patrones climáticos a la seguridad alimentaria, analizamos las estrategias de mitigación de riesgos y las transformaciones sociales. Nuestros resultados sugieren diferencias críticas en la forma en que las comunidades protegieron contra el riesgo agrícola en las regiones de enfoque de Cibola y Salinas con la estructura de la precipitación que influye en el rango de estrategias a las que las comunidades tuvieron acceso a través del tiempo. 

All species have an environmental niche, and despite technological advances, humans are unlikely to be an exception. Here, we demonstrate that for millennia, human populations have resided in the same narrow part of the climatic envelope available on the globe, characterized by a major mode around ∼11 °C to 15 °C mean annual temperature (MAT). Supporting the fundamental nature of this temperature niche, current production of crops and livestock is largely limited to the same conditions, and the same optimum has been found for agricultural and nonagricultural economic output of countries through analyses of year-to-year variation. We show that in a business-as-usual climate change scenario, the geographical position of this temperature niche is projected to shift more over the coming 50 y than it has moved since 6000 BP. Populations will not simply track the shifting climate, as adaptation in situ may address some of the challenges, and many other factors affect decisions to migrate. Nevertheless, in the absence of migration, one third of the global population is projected to experience a MAT >29 °C currently found in only 0.8% of the Earth’s land surface, mostly concentrated in the Sahara. As the potentially most affected regions are among the poorest in the world, where adaptive capacity is low, enhancing human development in those areas should be a priority alongside climate mitigation. 

Este artículo investiga las dinámicas de la formación comunitaria a través de un análisis de los cambios diacrónicos en los patrones espaciales de las viviendas contemporáneas. Desarrollamos y aplicamos una rutina geoespacial para medir las extensiones y los patrones de interacción entre las viviendas desde dC 600 hasta 1280 en la cuesta Mesa Verde en el sudoeste de Colorado. Los resultados implican que la organización espacial entre las viviendas fue determinada simultáneamente por el mantenimiento de la interacción social habitual que sostenía las comunidades y por la separación espacial suficiente para la subsistencia de los grupos domésticos. Entre dC 600 y 1200, los grupos domésticos mantuvieron el equilibrio entre estos dos factores a través la formación de comunidades adicionales con asentamientos dispersos para mitigar varias presiones demográficas y ecológicas. Sin embargo, con el resurgimiento de la población después de la megasequía a mediados del siglo XII, las comunidades se volvieron cada vez más concentradas, alterando en cada comunidad el equilibrio existente entre la interacción de los grupos domésticos y sus espacios de subsistencia respectivos. Este cambio de la organización espacial de las comunidades generó vulnerabilidades que iban agravándose por los factores de un clima más frío, la sequía, la violencia, y otros cambios en la organización política y ritual a mediados del siglo XIII. La interacción entre estas presiones sociales y ambientales desembocó en la despoblación total de la cuesta Mesa Verde antes del fin del siglo XIII.