撒哈拉沙漠曾經(jīng)是一片綠色的大草原研究解釋了為什么 _撒哈拉沙漠

撒哈拉沙漠曾經(jīng)是一片綠色的大草原研究解釋了為什么。信用:CC0公共領(lǐng)域
據(jù)對話（愛德華·阿姆斯特朗）：阿爾及利亞的Tassili N'Ajjer高原是非洲最大的國家公園。在其巨大的砂巖地層中，可能有世界上最大的藝術(shù)博物館。那里展出了15，000多幅蝕刻畫和油畫，根據(jù)科學(xué)年代測定技術(shù)，有些已有11，000年之久，代表了該地區(qū)獨特的人種和氣候記錄。
然而，奇怪的是，這些圖像并沒有描繪出今天塔西里恩阿杰爾的干旱、貧瘠的景觀。相反，他們描繪了一個充滿活力的草原，居住著大象、長頸鹿、犀牛和河馬。這種巖石藝術(shù)是世界上最大的炎熱沙漠撒哈拉過去環(huán)境條件的重要記錄。
這些圖像描繪了大約6000-11000年前的綠色撒哈拉或北非潮濕時期。有廣泛的氣候?qū)W證據(jù)表明，在此期間，撒哈拉支持了樹木繁茂的大草原生態(tài)系統(tǒng)，以及現(xiàn)在的利比亞、尼日爾、乍得和馬里的眾多河流和湖泊。
撒哈拉的綠化不是一次發(fā)生的。利用海洋和湖泊沉積物，科學(xué)家們已經(jīng)確定了230多種這種綠色化現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在過去的800萬年中大約每21000年發(fā)生一次。這些綠化事件提供了植被走廊，影響了物種的分布和進化，包括古代人類走出非洲的遷徙。
這些引人注目的綠化需要大規(guī)模的大氣系統(tǒng)重組才能給這個極度干旱的地區(qū)帶來雨水。但是大多數(shù)氣候模型都無法模擬這些事件有多劇烈。
作為一個氣候建模師和人類學(xué)家團隊，我們已經(jīng)克服了這個障礙。我們開發(fā)了一個氣候模型，更準確地模擬了撒哈拉上空的大氣環(huán)流和植被對降雨的影響。
我們確定了為什么在過去的800萬年里，北非大約每21000年就變綠一次。這是由地球軌道進動的變化引起的——地球旋轉(zhuǎn)時的輕微擺動。這使得北半球在夏季更靠近太陽。
這導(dǎo)致北半球夏季變暖，溫暖的空氣能夠保持更多的水分。這加強了西非季風(fēng)系統(tǒng)的強度，并使非洲雨帶北移。這增加了撒哈拉的降雨量，導(dǎo)致從熱帶到地中海的熱帶草原和樹木繁茂的草原在沙漠中蔓延，為植物和動物提供了廣闊的棲息地。
我們的結(jié)果證明了撒哈拉沙漠對過去氣候變化的敏感性。他們解釋了這種敏感性如何影響整個北非的降雨量。這對于理解當(dāng)今氣候變化(由人類活動驅(qū)動)的含義非常重要。未來氣溫升高也可能增強季風(fēng)強度，對當(dāng)?shù)睾腿蚨加杏绊?。
地球變化的軌道
事實上，北非的多雨期大約每21000年重復(fù)一次，這是一個很大的線索，說明了它們的成因:地球軌道的變化。由于月球和太陽系其他行星的引力影響，地球圍繞太陽的軌道不是恒定的。它在幾千年的時間尺度上有周期性的變化。這些軌道周期被稱為米蘭科維奇周期；它們影響著地球從太陽獲得的能量。
在100，000年的周期中，地球軌道的形狀(或偏心率)在圓形和橢圓形之間變化，在41，000年的周期中，地軸的傾斜度變化(稱為傾角) 。偏心率和傾角周期是過去240萬年冰河時代的驅(qū)動力。
第三個米蘭科維奇周期是歲差。這關(guān)系到地球在其軸上的擺動，這種擺動在21000年的時間尺度上變化。歲差周期和濕潤時期時間的相似性表明歲差是它們的主要驅(qū)動力。歲差影響季節(jié)對比，在一個半球增加季節(jié)對比，在另一個半球減少季節(jié)對比。在北半球較溫暖的夏季，北非夏季降雨量的相應(yīng)增加將引發(fā)一個潮濕階段，導(dǎo)致整個地區(qū)的植被蔓延。
偏心率和冰原
在我們的研究中，我們還發(fā)現(xiàn)冰河時期并沒有出現(xiàn)潮濕期，當(dāng)時大面積的冰川覆蓋了極地的大部分地區(qū) 。這是因為這些巨大的冰蓋冷卻了大氣。冷卻抵消了歲差的影響，抑制了非洲季風(fēng)系統(tǒng)的擴張。
冰河期是由偏心周期驅(qū)動的，偏心周期決定了地球圍繞太陽的軌道有多圓。因此，我們的發(fā)現(xiàn)表明，偏心率通過對冰蓋的影響間接影響了濕潤期的大小。這第一次強調(diào)了這些遙遠的高緯度和熱帶地區(qū)之間的主要聯(lián)系。
撒哈拉充當(dāng)了一扇大門。它控制著北非和撒哈拉以南非洲之間以及非洲大陸內(nèi)外的物種擴散。當(dāng)撒哈拉是綠色的時候，大門是敞開的，當(dāng)沙漠盛行的時候，大門是關(guān)閉的。我們的結(jié)果揭示了這個星門對地球繞太陽軌道的敏感性。他們還表明，在過去80萬年的冰川時期，高緯度冰蓋可能限制了物種的擴散。
我們模擬非洲濕潤時期的能力有助于我們理解濕潤和干旱階段的交替。這對包括人類在內(nèi)的物種在非洲內(nèi)外的擴散和進化產(chǎn)生了重大影響。此外，它提供了一個工具，以了解未來的綠化，以應(yīng)對氣候變化及其環(huán)境影響。
未來，精確的模型可能能夠確定氣候變暖將如何影響撒哈拉地區(qū)的降雨和植被，以及對社會的更廣泛影響。

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