5000年前非洲的戲劇性轉(zhuǎn)變可能是對未來的警告

大約五千五百年前，北非經(jīng)歷了一場戲劇性的轉(zhuǎn)變。撒哈拉沙漠擴大了，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。

由于相對龐大和分散的人口被擠壓到更小、更肥沃的地區(qū)，它需要創(chuàng)新新的方法來生產(chǎn)糧食和組織社會。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“非洲濕潤時期”（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)史上氣候臨界點的最明顯例子。氣候臨界點是閾值，一旦超過，就會導(dǎo)致戲劇性的氣候變化到一個新的穩(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走向自己的臨界點。

我們是否會收到任何關(guān)于氣候臨界點的警告是當今氣候科學(xué)家最關(guān)心的問題之一。當我們通過全球變暖 1.5°C 時，最有可能的臨界點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。

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

620,000年的環(huán)境歷史

為了進一步調(diào)查，我們召集了一個國際科學(xué)家團隊，前往埃塞俄比亞南部的Chew Bahir盆地。在上一個非洲濕潤時期，這里有一個廣闊的湖泊，湖床下方幾公里深的沉積物非常精確地記錄了氣候驅(qū)動的湖泊水位波動的歷史。

如今，該湖已基本消失，礦床可以相對便宜地鉆探，而無需浮動平臺或鉆井船上的鉆機.我們在干涸的湖床下鉆了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，在非洲濕潤期結(jié)束時，大約有1000年的時間，氣候在極度干燥和潮濕之間有規(guī)律地交替。

總的來說，我們至少觀察到14 個干相，每次持續(xù) 20 到 80 年，每隔約 160 年復(fù)發(fā)一次。后來有七個濕相，持續(xù)時間和頻率相似。最后，大約 5,500 年前，干燥的氣候永遠盛行。

氣候閃爍

這些高頻、極端的干濕波動代表了明顯的氣候閃爍。這樣的閃爍可在氣候模型計算機程序中模擬也發(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沉積物巖心中。它看起來像是非洲濕潤期末期過渡的完美復(fù)制品。

這很重要，因為這種轉(zhuǎn)變是自然的，因為它發(fā)生在人類對環(huán)境產(chǎn)生任何影響之前很久。知道這種變化會自然而然地發(fā)生，這反駁了一些學(xué)者的論點，即引進畜牧業(yè)和新的農(nóng)業(yè)技術(shù)可能加速了最后一個非洲濕潤期的結(jié)束。

相反，該地區(qū)的人類無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)在過渡時期如此不同，甚至相互矛盾。人們在干燥階段撤退，然后有些人在潮濕階段回來。最終，人類撤退到像尼羅河谷這樣持續(xù)潮濕的地方。

確認氣候閃爍是重大氣候提示的前兆很重要，因為它還可以為未來大規(guī)模氣候變化的可能預(yù)警信號提供見解。

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?，F(xiàn)在確定這些前兆可能會提供我們需要的警告，即未來的變暖將帶我們越過16個已確定的關(guān)鍵氣候臨界點之一。

這對東非等地區(qū)尤為重要，因為東非有近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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