5000年前非洲的戲劇性轉(zhuǎn)變可能是對(duì)未來(lái)的警告

大約五千五百年前，北非經(jīng)歷了一場(chǎng)戲劇性的轉(zhuǎn)變。撒哈拉沙漠?dāng)U大了，人類喜歡的草原、森林和湖泊消失了。人類被迫撤退到山區(qū)、綠洲、尼羅河谷和三角洲。

由于相對(duì)龐大和分散的人口被擠壓到更小、更肥沃的地區(qū)，它需要?jiǎng)?chuàng)新新的方法來(lái)生產(chǎn)糧食和組織社會(huì)。不久之后，世界上最早的偉大文明之一出現(xiàn)了——古埃及.

從最近的“非洲濕潤(rùn)時(shí)期”（從15,000年前持續(xù)到5,500年前）到北非目前的干旱條件，是近代地質(zhì)史上氣候臨界點(diǎn)的最明顯例子。氣候臨界點(diǎn)是閾值，一旦超過(guò)，就會(huì)導(dǎo)致戲劇性的氣候變化到一個(gè)新的穩(wěn)定氣候。

我們的新研究發(fā)表在自然通訊揭示了在北非干涸之前，其氣候在兩個(gè)穩(wěn)定的氣候狀態(tài)之間“閃爍”，然后永久傾斜。這是第一次在地球的過(guò)去出現(xiàn)這種閃爍。它表明，今天氣候變化周期變化很大的地方在某些情況下可能會(huì)走向自己的臨界點(diǎn)。

我們是否會(huì)收到任何關(guān)于氣候臨界點(diǎn)的警告是當(dāng)今氣候科學(xué)家最關(guān)心的問(wèn)題之一。當(dāng)我們通過(guò)全球變暖 1.5°C 時(shí)，最有可能的臨界點(diǎn)涉及格陵蘭島或南極洲冰蓋的崩潰，熱帶珊瑚礁的死亡，或北極永久凍土的突然融化。

有人說(shuō)會(huì)有這些重大氣候變化的警告信號(hào).然而，這些在很大程度上取決于臨界點(diǎn)的實(shí)際類型，因此很難解釋這些信號(hào)。其中一個(gè)大問(wèn)題是，臨界點(diǎn)是否會(huì)以閃爍為特征，或者氣候是否會(huì)在一次性翻倒之前最初看起來(lái)變得更加穩(wěn)定。

620,000年的環(huán)境歷史

為了進(jìn)一步調(diào)查，我們召集了一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，前往埃塞俄比亞南部的Chew Bahir盆地。在上一個(gè)非洲濕潤(rùn)時(shí)期，這里有一個(gè)廣闊的湖泊，湖床下方幾公里深的沉積物非常精確地記錄了氣候驅(qū)動(dòng)的湖泊水位波動(dòng)的歷史。

如今，該湖已基本消失，礦床可以相對(duì)便宜地鉆探，而無(wú)需浮動(dòng)平臺(tái)或鉆井船上的鉆機(jī).我們?cè)诟珊缘暮蚕裸@了280米——幾乎和埃菲爾鐵塔一樣深——并提取了數(shù)百根直徑約10厘米的泥漿管。

通過(guò)將這些管子按順序組合在一起，它們形成了所謂的沉積物核心。該核心包含記錄過(guò)去的重要化學(xué)和生物信息620,000 年的東非氣候和環(huán)境歷史.

我們現(xiàn)在知道，在非洲濕潤(rùn)期結(jié)束時(shí)，大約有1000年的時(shí)間，氣候在極度干燥和潮濕之間有規(guī)律地交替。

總的來(lái)說(shuō)，我們至少觀察到14 個(gè)干相，每次持續(xù) 20 到 80 年，每隔約 160 年復(fù)發(fā)一次。后來(lái)有七個(gè)濕相，持續(xù)時(shí)間和頻率相似。最后，大約 5,500 年前，干燥的氣候永遠(yuǎn)盛行。

氣候閃爍

這些高頻、極端的干濕波動(dòng)代表了明顯的氣候閃爍。這樣的閃爍可在氣候模型計(jì)算機(jī)程序中模擬也發(fā)生在Chew Bahir的早期氣候轉(zhuǎn)型中。

在之前的更改中，我們看到相同類型的閃爍大約379,000年前潮濕干燥的氣候在同一個(gè)沉積物巖心中。它看起來(lái)像是非洲濕潤(rùn)期末期過(guò)渡的完美復(fù)制品。

這很重要，因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)變是自然的，因?yàn)樗l(fā)生在人類對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何影響之前很久。知道這種變化會(huì)自然而然地發(fā)生，這反駁了一些學(xué)者的論點(diǎn)，即引進(jìn)畜牧業(yè)和新的農(nóng)業(yè)技術(shù)可能加速了最后一個(gè)非洲濕潤(rùn)期的結(jié)束。

相反，該地區(qū)的人類無(wú)疑受到了氣候傾斜的影響。與跨越數(shù)十代人的緩慢氣候轉(zhuǎn)變相比，閃爍將產(chǎn)生巨大的影響，很容易被一個(gè)人注意到。

這也許可以解釋為什么該地區(qū)的考古發(fā)現(xiàn)在過(guò)渡時(shí)期如此不同，甚至相互矛盾。人們?cè)诟稍镫A段撤退，然后有些人在潮濕階段回來(lái)。最終，人類撤退到像尼羅河谷這樣持續(xù)潮濕的地方。

確認(rèn)氣候閃爍是重大氣候提示的前兆很重要，因?yàn)樗€可以為未來(lái)大規(guī)模氣候變化的可能預(yù)警信號(hào)提供見(jiàn)解。

似乎高度多變的氣候條件，如快速的干濕循環(huán)，可能預(yù)示著氣候系統(tǒng)的重大變化。現(xiàn)在確定這些前兆可能會(huì)提供我們需要的警告，即未來(lái)的變暖將帶我們?cè)竭^(guò)16個(gè)已確定的關(guān)鍵氣候臨界點(diǎn)之一。

這對(duì)東非等地區(qū)尤為重要，因?yàn)闁|非有近5億人已經(jīng)極易受到氣候變化引發(fā)的干旱影響。

馬丁·特勞斯教授波茨坦大學(xué);阿斯法沃森·阿斯拉特教授亞的斯亞貝巴大學(xué)和馬克·馬斯林，自然科學(xué)教授，倫敦大學(xué)學(xué)院

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