Кліматичні зміни в Африці 5000 років тому розкривають таємниці сучасного глобального потепління

Близько п’яти з половиною тисячоліть тому північ Африки пережила драматичну трансформацію. Пустеля Сахара розширилася, а луки, ліси та озера, які так полюбляла людина, зникли. Люди були змушені відступити в гори, оазиси, долину і дельту Нілу.

Оскільки відносно велике і розпорошене населення було втиснуте в менші і більш родючі райони, воно потребувало нових способів виробництва їжі та організації суспільства. Невдовзі виникла одна з перших великих цивілізацій світу – Стародавній Єгипет.

Цей перехід від останнього “африканського вологого періоду”, який тривав від 15 000 до 5 500 років тому, до нинішніх сухих умов на півночі Африки є найяскравішим прикладом кліматичного перелому в новітній геологічній історії. Кліматичні переломні моменти – це порогові значення, після перетину яких клімат різко змінюється на новий стабільний клімат.

Наше нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, показує, що перед тим, як північна Африка висохла, її клімат “мерехтів” між двома стабільними кліматичними станами, перш ніж остаточно змінився. Вперше показано, що таке мерехтіння відбувалося в минулому Землі. І це свідчить про те, що місця з дуже мінливими циклами зміни клімату сьогодні можуть в деяких випадках наближатися до власних критичних точок.

Чи отримаємо ми попередження про переломні моменти клімату – одне з найбільших занепокоєнь вчених-кліматологів сьогодні. Після глобального потепління на 1,5˚C найімовірнішими переломними моментами можуть стати руйнування льодовикового покриву в Гренландії чи Антарктиді, відмирання тропічних коралових рифів або різке танення арктичної вічної мерзлоти.

Дехто каже, що будуть попереджувальні ознаки цих серйозних кліматичних змін. Однак вони дуже сильно залежать від фактичного типу переломного моменту, і тому інтерпретація цих сигналів є складною. Одне з головних питань полягає в тому, чи будуть переломні моменти характеризуватися мерехтінням, чи клімат спочатку виглядатиме стабільнішим, а потім перекинеться в один момент.

620 000 років екологічної історії

Для подальших досліджень ми зібрали міжнародну команду науковців і вирушили до басейну Чу-Бахір на півдні Ефіопії. Під час останнього африканського вологого періоду тут було велике озеро, а відкладення осаду на глибині кількох кілометрів під дном озера дуже точно фіксують історію кліматично зумовлених коливань рівня води в озері.

Сьогодні озеро значною мірою зникло, і поклади можна бурити відносно дешево, не використовуючи бурову установку на плавучій платформі або на буровому судні. Ми пробурили 280 метрів під сухим дном озера – майже на таку ж глибину, як висота Ейфелевої вежі – і видобули сотні трубок шламу діаметром близько 10 сантиметрів.

Буріння давніх озерних відкладів у Чу-Бахірі. (Asfawossen Asrat)

Склавши ці трубочки в певному порядку, вони утворюють так зване ядро осаду. Це ядро містить життєво важливу хімічну та біологічну інформацію, яка фіксує останні 620 000 років історії клімату та навколишнього середовища Східної Африки.

Тепер ми знаємо, що наприкінці африканського вологого періоду було близько 1 000 років, протягом яких клімат регулярно чергувався між дуже сухим і вологим.

Загалом ми спостерігали щонайменше 14 сухих фаз, кожна з яких тривала від 20 до 80 років і повторювалася з інтервалом близько 160 років. Пізніше було сім вологих фаз, аналогічної тривалості та частоти. Нарешті, близько 5500 років тому сухий клімат запанував назавжди.

Мерехтіння клімату

Ці високочастотні екстремальні коливання між вологим і сухим кліматом являють собою яскраво виражене мерехтіння клімату. Таке мерехтіння можна змоделювати в комп’ютерних програмах кліматичних моделей, і воно також відбувалося під час попередніх кліматичних переходів у Чу-Бахірі.

Ми бачимо ті ж самі типи мерехтіння під час попередньої зміни від вологого до сухого клімату близько 379 000 років тому в тому ж самому осадовому ядрі. Це виглядає як ідеальна копія переходу наприкінці африканського вологого періоду.

Це важливо, тому що цей перехід був природним, оскільки стався задовго до того, як людина почала впливати на навколишнє середовище. Знання того, що така зміна могла відбутися природним шляхом, спростовує аргумент деяких науковців про те, що розведення худоби та впровадження нових сільськогосподарських технологій могло прискорити кінець останнього африканського вологого періоду.

І навпаки, люди в регіоні, безсумнівно, зазнали впливу кліматичних змін. Мерехтіння мало б драматичний вплив, легко помітний для однієї людини, порівняно з повільним кліматичним переходом, що охоплює десятки поколінь.

Це, можливо, пояснює, чому археологічні знахідки в регіоні настільки різні, навіть суперечливі, під час перехідного періоду. Люди відступали під час сухих фаз, а потім деякі з них поверталися під час вологих фаз. Зрештою, люди відступили до місць, які були постійно вологими, як долина Нілу.

Підтвердження мерехтіння клімату як передвісника великих кліматичних змін є важливим, оскільки воно також може дати уявлення про можливі сигнали раннього попередження про великі кліматичні зміни в майбутньому.

Здається, що дуже мінливі кліматичні умови, такі як швидкі цикли вологості та сухості, можуть попереджати про значні зміни в кліматичній системі. Виявлення цих провісників зараз може надати нам необхідне попередження про те, що майбутнє потепління приведе нас до однієї з шістнадцяти визначених критичних кліматичних точок.

Це особливо важливо для таких регіонів, як Східна Африка, де майже 500 мільйонів людей вже є дуже вразливими до наслідків зміни клімату, таких як посуха.