Algeriens Tassili N’Ajjer-Hochebene ist Afrikas größter Nationalpark. Unter seinen riesigen Sandsteinformationen befindet sich vielleicht das größte Kunstmuseum der Welt. Dort sind über 15.000 Radierungen und Gemälde ausgestellt, von denen einige nach wissenschaftlichen Datierungsmethoden bis zu 11.000 Jahre alt sind und eine einzigartige ethnologische und klimatologische Aufzeichnung der Region darstellen.
Merkwürdigerweise zeigen diese Bilder jedoch nicht die trockene, karge Landschaft, die heute im Tassili N’Ajjer herrscht. Stattdessen stellen sie eine lebendige Savanne dar, in der Elefanten, Giraffen, Nashörner und Flusspferde leben. Diese Felskunst ist ein wichtiges Zeugnis der früheren Umweltbedingungen, die in der Sahara, der größten Sahara der Welt, herrschten heiße Wüste.
Diese Bilder zeigen eine Zeitspanne vor etwa 6.000–11.000 Jahren, die als die bezeichnet wird Grüne Sahara oder nordafrikanische Feuchtperiode. Es gibt weit verbreitete klimatologische Beweis dass die Sahara in dieser Zeit bewaldete Savannenökosysteme und zahlreiche Flüsse und Seen im heutigen Libyen, Niger, Tschad und Mali unterstützte.
Diese Begrünung der Sahara gab es kein einziges Mal. Wissenschaftler haben Meeres- und Seesedimente genutzt identifiziert Mehr als 230 dieser Begrünungen traten in den letzten acht Millionen Jahren etwa alle 21.000 Jahre auf. Diese Begrünungsereignisse führten zu bewachsenen Korridoren, die die Verbreitung und Entwicklung der Arten beeinflussten, einschließlich der Wanderungen der alten Menschen aus Afrika.
Diese dramatische Begrünung hätte eine groß angelegte Neuordnung des atmosphärischen Systems erfordert, um Regen in diese extrem trockene Region zu bringen. Die meisten Klimamodelle konnten jedoch nicht simulieren, wie dramatisch diese Ereignisse waren.
Als Team aus Klimamodellierern und Anthropologen Wir haben dieses Hindernis überwunden. Wir haben ein Klimamodell entwickelt, das die atmosphärische Zirkulation über der Sahara und die Auswirkungen der Vegetation auf den Niederschlag genauer simuliert.
Wir haben herausgefunden, warum Nordafrika in den letzten acht Millionen Jahren etwa alle 21.000 Jahre grüner wurde. Es wurde durch Veränderungen in der Erdumlaufbahn verursacht Präzession– das leichte Wackeln des Planeten während der Rotation. Dadurch rückt die Nordhalbkugel in den Sommermonaten näher an die Sonne.
Dies führte zu wärmeren Sommern auf der Nordhalbkugel und wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit speichern. Dies verstärkte die Stärke des westafrikanischen Monsunsystems und verlagerte den afrikanischen Regengürtel nach Norden. Diese erhöhten Niederschläge in der Sahara führten zur Ausbreitung von Savannen und bewaldetem Grasland in der Wüste von den Tropen bis zum Mittelmeer und boten einen riesigen Lebensraum für Pflanzen und Tiere.
Unsere Ergebnisse zeigen die Empfindlichkeit der Sahara gegenüber Veränderungen im vergangenen Klima. Sie erklären, wie sich diese Empfindlichkeit auf die Niederschläge in ganz Nordafrika auswirkt. Dies ist wichtig, um die Auswirkungen des gegenwärtigen Klimawandels (verursacht durch menschliche Aktivitäten) zu verstehen. Zukünftige wärmere Temperaturen könnten auch die Stärke des Monsuns verstärken, mit sowohl lokalen als auch globalen Auswirkungen.
Die sich verändernde Umlaufbahn der Erde
Die Tatsache, dass die Regenperioden in Nordafrika etwa alle 21.000 Jahre wiederkehren, ist ein wichtiger Hinweis darauf, was sie verursacht: Schwankungen in der Erdumlaufbahn. Aufgrund der Gravitationseinflüsse des Mondes und anderer Planeten unseres Sonnensystems ist die Umlaufbahn der Erde um die Sonne nicht konstant. Es weist zyklische Variationen auf Zeitskalen von mehreren tausend Jahren auf. Diese Umlaufzyklen werden als bezeichnet Milankovitch-Zyklen; Sie beeinflussen die Energiemenge, die die Erde von der Sonne erhält.
In 100.000-Jahres-Zyklen ist die Form der Erdumlaufbahn (bzw Exzentrizität) verschiebt sich zwischen kreisförmig und oval, und in 41.000-Jahres-Zyklen variiert die Neigung der Erdachse (genannt Schrägheit). Exzentrizitäts- und Schrägheitszyklen sind für die Eiszeiten der letzten 2,4 Millionen Jahre verantwortlich.
Der dritte Milankovitch-Zyklus ist Präzession. Dabei handelt es sich um das Wackeln der Erde um ihre Achse, das auf einer Zeitskala von 21.000 Jahren variiert. Die Ähnlichkeit zwischen dem Präzessionszyklus und dem Zeitpunkt der Feuchtperioden weist darauf hin, dass die Präzession ihr dominierender Treiber ist. Die Präzession beeinflusst saisonale Kontraste, indem sie sie in einer Hemisphäre verstärkt und in einer anderen reduziert. Während der wärmeren Sommer auf der Nordhalbkugel hätte ein daraus resultierender Anstieg der nordafrikanischen Sommerniederschläge eine feuchte Phase eingeleitet, die zur Ausbreitung der Vegetation in der gesamten Region geführt hätte.
Exzentrizität und die Eisschilde
In unserer Studie stellten wir auch fest, dass die feuchten Perioden während der Eiszeiten nicht auftraten, als große Gletschereisschichten einen Großteil der Polarregionen bedeckten. Dies liegt daran, dass diese riesigen Eisschilde die Atmosphäre abkühlten. Die Abkühlung wirkte dem Einfluss der Präzession entgegen und unterdrückte die Ausbreitung des afrikanischen Monsunsystems.
Die Eiszeiten werden durch den Exzentrizitätszyklus angetrieben, der bestimmt, wie kreisförmig die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ist. Unsere Ergebnisse zeigen also, dass die Exzentrizität indirekt über ihren Einfluss auf die Eisschilde die Stärke der Feuchtperioden beeinflusst. Dies verdeutlicht zum ersten Mal einen wichtigen Zusammenhang zwischen diesen weit entfernten hohen Breitengraden und den tropischen Regionen.
Die Sahara fungiert als Tor. Es kontrolliert die Ausbreitung von Arten zwischen Nord- und Subsahara-Afrika sowie innerhalb und außerhalb des Kontinents. Das Tor war geöffnet, als die Sahara grün war, und geschlossen, als die Wüste vorherrschte. Unsere Ergebnisse zeigen die Empfindlichkeit dieses Tores gegenüber der Erdumlaufbahn um die Sonne. Sie zeigen auch, dass Eisschilde in hohen Breiten die Ausbreitung von Arten während der Eiszeiten der letzten 800.000 Jahre eingeschränkt haben könnten.
Unsere Fähigkeit, die afrikanischen Feuchtperioden zu modellieren, hilft uns, den Wechsel von Feucht- und Trockenphasen zu verstehen. Dies hatte schwerwiegende Folgen für die Ausbreitung und Entwicklung von Arten, einschließlich des Menschen, innerhalb und außerhalb Afrikas. Darüber hinaus bietet es ein Werkzeug zum Verständnis der zukünftigen Ökologisierung als Reaktion auf den Klimawandel und seine Auswirkungen auf die Umwelt.
Mit verfeinerten Modellen könnte in Zukunft möglicherweise ermittelt werden, wie sich die Klimaerwärmung auf Niederschlag und Vegetation in der Sahara-Region auswirkt und welche weiteren Auswirkungen dies auf die Gesellschaft hat.
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