Новое открытие показывает, почему и когда пустыня Сахара была зеленой

Новаторское исследование проливает новый свет на влажные периоды в Северной Африке, которые имели место за последние 800 000 лет, и объясняет, почему пустыня Сахара периодически становилась зеленой. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что периодические влажные фазы в Сахаре были вызваны изменениями орбиты Земли вокруг Солнца и подавлялись во время ледниковых периодов.

 

Впервые климатологи смоделировали исторические периоды «озеленения» Сахары, предложив доказательства того, что на время и интенсивность этих влажных явлений также отдаленно влияло влияние больших, отдаленных, высокоширотных ледниковых щитов в Северное полушарие.

 

«Циклическое преобразование пустыни Сахара в саванны и лесные экосистемы является одним из самых замечательных экологических изменений на планете», — сказал ведущий автор исследования Эдвард Армстронг из Хельсинкского и Бристольского университетов. «Наше исследование является одним из первых исследований по моделированию климата, моделирующих влажные периоды в Африке, масштабы которых сопоставимы с тем, что показывают палеоклиматические наблюдения, и раскрывает, почему и когда произошли эти события».

 

Существуют широко распространенные свидетельства того, что в прошлом Сахара периодически была покрыта растительностью, с распространением рек, озер и животных, зависящих от воды, таких как бегемоты, прежде чем она превратилась в то, что сейчас является пустыней. Эти влажные периоды Северной Африки, возможно, сыграли решающую роль в создании растительных коридоров из Африки, позволив рассеяться различным видам, включая ранних людей, по всему миру.

 

Считается, что так называемое «озеленение» было вызвано изменениями в орбитальных условиях Земли, в частности, прецессией орбиты Земли. Прецессия относится к тому, как Земля колеблется вокруг своей оси, что влияет на сезонность (т. е. сезонный контраст) в течение примерно 21 000-летнего цикла. Эти изменения прецессии определяют количество энергии, получаемой Землей в разные времена года, что, в свою очередь, контролирует силу африканского муссона и распространение растительности по этому обширному региону.

 

Основным препятствием для понимания этих событий является то, что большинство климатических моделей не смогли смоделировать амплитуду этих влажных периодов, поэтому конкретные механизмы, вызывающие их, остаются неопределенными.

 

В этом исследовании была использована недавно разработанная климатическая модель для моделирования влажных периодов в Северной Африке, чтобы значительно улучшить понимание их движущих механизмов.

 

Результаты подтверждают, что влажные периоды в Северной Африке происходят каждые 21 000 лет и определяются изменениями прецессии орбиты Земли. Это вызвало более теплое лето в Северном полушарии, что усилило силу западноафриканской муссонной системы и увеличило количество осадков в Сахаре, что привело к распространению растительности типа саванны по пустыне.

 

Результаты также показывают, что влажные периоды не случались во время ледниковых периодов, когда существовали большие ледниковые щиты, покрывавшие большую часть высоких широт. Это связано с тем, что эти огромные ледяные щиты охладили атмосферу и подавили тенденцию расширения африканской муссонной системы. Это подчеркивает наличие крупной телесвязи между этими отдаленными регионами, которая, возможно, ограничивала распространение видов, включая людей, за пределы Африки в ледниковые периоды последних 800 000 лет.

 

Соавтор Пол Вальдес, профессор физической географии Бристольского университета, сказал: «Мы очень воодушевлены результатами. Традиционно климатические модели с трудом отражали степень «озеленения» Сахары. Наша пересмотренная модель успешно представляет прошлые изменения, а также дает нам уверенность в их способности понять будущие изменения».

 

Исследование, в котором участвуют ученые-климатологи из Университета Бирмингема, является частью проекта Университета Хельсинки, который изучает влияние климата на распределение людей в прошлом и эволюцию их экологической ниши.

 

«Регион Сахары является своего рода воротами, контролирующими распространение видов между Северной Африкой и странами к югу от Сахары, а также внутри континента и за его пределами», — объясняет соавтор исследования Миикка Таллаваара из Хельсинского университета. «Ворота были открыты, когда Сахара была зеленой, и закрыты, когда преобладали пустыни. Это чередование влажных и засушливых фаз имело серьезные последствия для расселения и эволюции видов в Африке. Наша способность моделировать влажные периоды Северной Африки является крупным достижением и означает, что мы теперь мы также можем лучше моделировать распространение человека и понимать эволюцию нашего рода в Африке».