撒哈拉沙漠曾经是一片绿色的大草原 研究解释了为什么

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撒哈拉沙漠曾经是一片绿色的大草原 研究解释了为什么。信用:CC0公共领域

（）据对话（爱德华·阿姆斯特朗）：阿尔及利亚的Tassili N'Ajjer高原是非洲最大的国家公园。在其巨大的砂岩地层中，可能有世界上最大的艺术博物馆。那里展出了15，000多幅蚀刻画和油画，根据科学年代测定技术，有些已有11，000年之久，代表了该地区独特的人种和气候记录。

然而，奇怪的是，这些图像并没有描绘出今天塔西里恩阿杰尔的干旱、贫瘠的景观。相反，他们描绘了一个充满活力的草原，居住着大象、长颈鹿、犀牛和河马。这种岩石艺术是世界上最大的炎热沙漠撒哈拉过去环境条件的重要记录。

这些图像描绘了大约6000-11000年前的绿色撒哈拉或北非潮湿时期。有广泛的气候学证据表明，在此期间，撒哈拉支持了树木繁茂的大草原生态系统，以及现在的利比亚、尼日尔、乍得和马里的众多河流和湖泊。

撒哈拉的绿化不是一次发生的。利用海洋和湖泊沉积物，科学家们已经确定了230多种这种绿色化现象，这些现象在过去的800万年中大约每21000年发生一次。这些绿化事件提供了植被走廊，影响了物种的分布和进化，包括古代人类走出非洲的迁徙。

这些引人注目的绿化需要大规模的大气系统重组才能给这个极度干旱的地区带来雨水。但是大多数气候模型都无法模拟这些事件有多剧烈。

作为一个气候建模师和人类学家团队，我们已经克服了这个障碍。我们开发了一个气候模型，更准确地模拟了撒哈拉上空的大气环流和植被对降雨的影响。

我们确定了为什么在过去的800万年里，北非大约每21000年就变绿一次。这是由地球轨道进动的变化引起的——地球旋转时的轻微摆动。这使得北半球在夏季更靠近太阳。

这导致北半球夏季变暖，温暖的空气能够保持更多的水分。这加强了西非季风系统的强度，并使非洲雨带北移。这增加了撒哈拉的降雨量，导致从热带到地中海的热带草原和树木繁茂的草原在沙漠中蔓延，为植物和动物提供了广阔的栖息地。

我们的结果证明了撒哈拉沙漠对过去气候变化的敏感性。他们解释了这种敏感性如何影响整个北非的降雨量。这对于理解当今气候变化(由人类活动驱动)的含义非常重要。未来气温升高也可能增强季风强度，对当地和全球都有影响。

地球变化的轨道

事实上，北非的多雨期大约每21000年重复一次，这是一个很大的线索，说明了它们的成因:地球轨道的变化。由于月球和太阳系其他行星的引力影响，地球围绕太阳的轨道不是恒定的。它在几千年的时间尺度上有周期性的变化。这些轨道周期被称为米兰科维奇周期；它们影响着地球从太阳获得的能量。

在100，000年的周期中，地球轨道的形状(或偏心率)在圆形和椭圆形之间变化，在41，000年的周期中，地轴的倾斜度变化(称为倾角)。偏心率和倾角周期是过去240万年冰河时代的驱动力。

第三个米兰科维奇周期是岁差。这关系到地球在其轴上的摆动，这种摆动在21000年的时间尺度上变化。岁差周期和湿润时期时间的相似性表明岁差是它们的主要驱动力。岁差影响季节对比，在一个半球增加季节对比，在另一个半球减少季节对比。在北半球较温暖的夏季，北非夏季降雨量的相应增加将引发一个潮湿阶段，导致整个地区的植被蔓延。

偏心率和冰原

在我们的研究中，我们还发现冰河时期并没有出现潮湿期，当时大面积的冰川覆盖了极地的大部分地区。这是因为这些巨大的冰盖冷却了大气。冷却抵消了岁差的影响，抑制了非洲季风系统的扩张。

冰河期是由偏心周期驱动的，偏心周期决定了地球围绕太阳的轨道有多圆。因此，我们的发现表明，偏心率通过对冰盖的影响间接影响了湿润期的大小。这第一次强调了这些遥远的高纬度和热带地区之间的主要联系。

撒哈拉充当了一扇大门。它控制着北非和撒哈拉以南非洲之间以及非洲大陆内外的物种扩散。当撒哈拉是绿色的时候，大门是敞开的，当沙漠盛行的时候，大门是关闭的。我们的结果揭示了这个星门对地球绕太阳轨道的敏感性。他们还表明，在过去80万年的冰川时期，高纬度冰盖可能限制了物种的扩散。

我们模拟非洲湿润时期的能力有助于我们理解湿润和干旱阶段的交替。这对包括人类在内的物种在非洲内外的扩散和进化产生了重大影响。此外，它提供了一个工具，以了解未来的绿化，以应对气候变化及其环境影响。

未来，精确的模型可能能够确定气候变暖将如何影响撒哈拉地区的降雨和植被，以及对社会的更广泛影响。