5000年前非洲的戏剧性转变可能是对未来的警告

大约五千五百年前,北非经历了一场戏剧性的转变。撒哈拉沙漠扩大了,人类喜欢的草原、森林和湖泊消失了。人类被迫撤退到山区、绿洲、尼罗河谷和三角洲。

由于相对庞大和分散的人口被挤压到更小、更肥沃的地区,它需要创新新的方法来生产粮食和组织社会。不久之后,世界上最早的伟大文明之一出现了——古埃及.

从最近的“非洲湿润时期”(从15,000年前持续到5,500年前)到北非目前的干旱条件,是近代地质史上气候临界点的最明显例子。气候临界点是阈值,一旦超过,就会导致戏剧性的气候变化到一个新的稳定气候。

我们的新研究发表在自然通讯揭示了在北非干涸之前,其气候在两个稳定的气候状态之间“闪烁”,然后永久倾斜。这是第一次在地球的过去出现这种闪烁。它表明,今天气候变化周期变化很大的地方在某些情况下可能会走向自己的临界点。

我们是否会收到任何关于气候临界点的警告是当今气候科学家最关心的问题之一。当我们通过全球变暖 1.5°C 时,最有可能的临界点涉及格陵兰岛或南极洲冰盖的崩溃,热带珊瑚礁的死亡,或北极永久冻土的突然融化。

有人说会有这些重大气候变化的警告信号.然而,这些在很大程度上取决于临界点的实际类型,因此很难解释这些信号。其中一个大问题是,临界点是否会以闪烁为特征,或者气候是否会在一次性翻倒之前最初看起来变得更加稳定。

620,000年的环境历史

为了进一步调查,我们召集了一个国际科学家团队,前往埃塞俄比亚南部的Chew Bahir盆地。在上一个非洲湿润时期,这里有一个广阔的湖泊,湖床下方几公里深的沉积物非常精确地记录了气候驱动的湖泊水位波动的历史。

如今,该湖已基本消失,矿床可以相对便宜地钻探,而无需浮动平台或钻井船上的钻机.我们在干涸的湖床下钻了280米——几乎和埃菲尔铁塔一样深——并提取了数百根直径约10厘米的泥浆管。

在Chew Bahir钻探古代湖泊沉积物。(阿斯法沃森·阿斯拉特)

通过将这些管子按顺序组合在一起,它们形成了所谓的沉积物核心。该核心包含记录过去的重要化学和生物信息620,000 年的东非气候和环境历史.

我们现在知道,在非洲湿润期结束时,大约有1000年的时间,气候在极度干燥和潮湿之间有规律地交替。

总的来说,我们至少观察到14 个干相,每次持续 20 到 80 年,每隔约 160 年复发一次。后来有七个湿相,持续时间和频率相似。最后,大约 5,500 年前,干燥的气候永远盛行。

气候闪烁

这些高频、极端的干湿波动代表了明显的气候闪烁。这样的闪烁可在气候模型计算机程序中模拟也发生在Chew Bahir的早期气候转型中。

在之前的更改中,我们看到相同类型的闪烁大约379,000年前潮湿干燥的气候在同一个沉积物岩心中。它看起来像是非洲湿润期末期过渡的完美复制品。

这很重要,因为这种转变是自然的,因为它发生在人类对环境产生任何影响之前很久。知道这种变化会自然而然地发生,这反驳了一些学者的论点,即引进畜牧业和新的农业技术可能加速了最后一个非洲湿润期的结束。

相反,该地区的人类无疑受到了气候倾斜的影响。与跨越数十代人的缓慢气候转变相比,闪烁将产生巨大的影响,很容易被一个人注意到。

这也许可以解释为什么该地区的考古发现在过渡时期如此不同,甚至相互矛盾。人们在干燥阶段撤退,然后有些人在潮湿阶段回来。最终,人类撤退到像尼罗河谷这样持续潮湿的地方。

确认气候闪烁是重大气候提示的前兆很重要,因为它还可以为未来大规模气候变化的可能预警信号提供见解。

似乎高度多变的气候条件,如快速的干湿循环,可能预示着气候系统的重大变化。现在确定这些前兆可能会提供我们需要的警告,即未来的变暖将带我们越过16个已确定的关键气候临界点之一。

这对东非等地区尤为重要,因为东非有近5亿人已经极易受到气候变化引发的干旱影响。

马丁·特劳斯教授波茨坦大学;阿斯法沃森·阿斯拉特教授亚的斯亚贝巴大学马克·马斯林,自然科学教授,伦敦大学学院

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