Около пяти с половиной тысяч лет назад в северной Африке произошла драматическая трансформация. Пустыня Сахара расширилась, а луга, леса и озера, благоприятные для жизни людей, исчезли. Люди были вынуждены отступить в горы, оазисы и долину и дельту Нила.
Относительно большое и рассредоточенное население было вынуждено сконцентрироваться на меньших, более плодородных территориях, что потребовало новаторских способов производства продуктов питания и организации общества. Вскоре после этого возникла одна из первых великих цивилизаций – древний Египет.
Этот переход от последнего “африканского влажного периода”, который длился с 15 000 до 5 500 лет назад, к нынешним засушливым условиям в Северной Африке является наиболее ярким примером переломной точки климата в недавней геологической истории. Переломные точки климата – это пороговые значения, после пересечения которых наступают драматические климатические изменения и установление нового стабильного климата.
Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что до того, как северная Африка высохла, ее климат “мерцал” между двумя стабильными климатическими состояниями, прежде чем окончательно сместиться. Это первый случай, когда было доказано, что такое мерцание происходило в прошлом на нашей планете. И это указывает на то, что в некоторых регионах с крайне изменчивыми циклами изменения климата сегодня могут последовать собственные климатические точки невозврата.
То, будут ли какие-либо предупреждения о наступлении переломных точек климата, является одной из главных проблем для ученых сегодня. По мере того, как глобальное потепление достигает 1,5°C, наиболее вероятные точки перелома связаны с разрушением ледников Гренландии или Антарктиды, гибелью тропических коралловых рифов или внезапным оттаиванием арктической вечной мерзлоты.
Некоторые говорят, что будут предупреждающие сигналы таких масштабных климатических сдвигов. Однако это сильно зависит от фактического типа точки перелома, и поэтому интерпретация этих сигналов затруднена. Один из больших вопросов состоит в том, будут ли точки перелома характеризоваться мерцанием или климат сначала покажется более стабильным, а затем резко изменится.
620 000 лет экологической истории
Чтобы исследовать это дальше, мы собрали международную команду ученых и отправились в бассейн Чу-Бахир на юге Эфиопии. Здесь во время последнего африканского влажного периода было обширное озеро, а осадочные отложения под озерным дном очень точно записывают историю колебаний уровня озера, вызванных изменениями климата.
Сегодня озеро в основном исчезло, и бурение осадочных отложений может производиться относительно недорого без необходимости буровой установки на плавучей платформе. Мы пробурили 280 метров под сухим озерным дном – почти такую же глубину, как высота Эйфелевой башни – и извлекли сотни трубок с илом диаметром около 10 сантиметров.
Соединив эти трубки вместе в надлежащем порядке, мы получили так называемый осадочный керн. Он содержит жизненно важную химическую и биологическую информацию, которая записывает прошлые 620 000 лет истории климата и окружающей среды Восточной Африки.
Теперь мы знаем, что в конце африканского влажного периода около 1000 лет климат регулярно колебался между крайне сухим и влажным состояниями.
В общей сложности мы обнаружили не менее 14 засушливых фаз, каждая из которых длилась от 20 до 80 лет и повторялась с интервалом около 160 лет. Позже было семь влажных фаз аналогичной продолжительности и частоты. Наконец, около 5500 лет назад установился сухой климат.
Мерцание климата
Эти высокочастотные экстремальные колебания влажность-засуха представляют собой выраженное “мерцание” климата. Такое мерцание можно смоделировать в компьютерных климатических моделях, и оно также происходило при более ранних климатических переходах в Чу-Бахире.
Мы видим такие же типы мерцания во время предыдущего перехода от влажного к сухому климату около 379 000 лет назад в том же осадочном керне. Это выглядит как идеальная копия перехода в конце африканского влажного периода.
Это важно, поскольку тот переход был естественным, так как произошел задолго до того, как люди начали оказывать влияние на окружающую среду. Знание о том, что такие изменения могут происходить естественным образом, опровергает утверждения некоторых ученых о том, что появление скотоводства и новых сельскохозяйственных методов могло ускорить конец последнего африканского влажного периода.
С другой стороны, люди в регионе, несомненно, пострадали от климатического перелома. Мерцание оказало драматическое воздействие, легко заметное в течение жизни одного человека, в отличие от медленного климатического перехода, растянутого на десятки поколений.
Возможно, это объясняет, почему археологические находки в регионе в то время так сильно различаются и порой противоречат друг другу. Люди отступали во время засушливых фаз, а затем некоторые возвращались во время влажных фаз. В конечном счете, люди отступили в места, где было постоянно влажно, как в долине Нила.
Подтверждение того, что климатическое “мерцание” предшествует крупному климатическому перелому, важно, потому что это также может дать представление о возможных ранних предупреждающих сигналах для будущих масштабных климатических изменений.
Похоже, что крайне изменчивые климатические условия, такие как быстрые циклы влажно-сухо, могут предупреждать о значительном сдвиге в климатической системе. Выявление этих предвестников сейчас может дать нам необходимое предупреждение о том, что дальнейшее глобальное потепление заставит нас пересечь одну или несколько из шестнадцати выявленных критических переломных точек климата.
Это особенно важно для таких регионов, как Восточная Африка, почти 500 миллионов жителей которой уже в высокой степени уязвимы к таким явлениям, таким как засуха.
Климатическое “мерцание” в конце африканского влажного периода было первым в истории Земли обнаруженным предвестником крупного климатического сдвига. Понимание того, что высокая изменчивость климата может указывать на приближение точки невозврата, имеет решающее значение для подготовки к будущим климатическим изменениям.
Хотя древние люди и вынуждены были адаптироваться к драматическим изменениям окружающей среды 5000 лет назад, современному человечеству предстоит найти способы предотвратить или смягчить масштабные климатические потрясения. Ранние предупреждающие сигналы, подобные тем, что были обнаружены в осадочных кернах Чу-Бахира, могут дать человечеству шанс изменить курс, прежде чем мы достигнем точки невозврата.
Мартин Х. Траут, профессор Потсдамского университета; Асфавоссен Асрат, профессор Аддис-Абебского университета , и Марк Маслин , профессор естественных наук, UCL.
Читайте также: Странное желтое стекло в африканской пустыне связано с инопланетным воздействием
