Około pięć i pół tysiąca lat temu Afryka Północna doświadczyła dramatycznej zmiany. Sahara się rozszerzyła, a trawy, lasy i jeziora, które były odpowiednie do życia dla ludzi, zniknęły. Ludzie byli zmuszeni wycofać się w góry, oazy oraz do doliny i delty Nilu.

Gdy stosunkowo duża i rozproszona populacja skupiła się na mniejszych i bardziej żyznych obszarach, musiała wymyślić nowe sposoby produkcji żywności i organizacji społecznej. Wkrótce potem pojawiła się jedna z pierwszych wielkich cywilizacji świata - starożytny Egipt.

Ta transformacja od najnowszego "wilgotnego okresu afrykańskiego", który trwał od 15 000 do 5 500 lat temu, do obecnych suchych warunków w Afryce Północnej jest najjasniejszym przykładem punktu krytycznego klimatu w niedawnej historii geologicznej. Punkty krytyczne klimatu to progi, które po przekroczeniu prowadzą do dramatycznych zmian klimatu do nowego stabilnego klimatu.

Nasze nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Communications ujawnia, że przed wyschnięciem Afryki Północnej klimat "migotał" między dwoma stabilnymi stanami klimatycznymi, zanim na stałe przeszedł do drugiego stanu. To pierwszy raz, gdy takie migotanie zostało zarejestrowane w przeszłości Ziemi. Sugeruje to, że miejsca z wysoce zmiennymi cyklami zmian klimatu dzisiaj mogą w niektórych przypadkach być na drodze do własnych punktów krytycznych.

Jednym z największych pytań naukowców zajmujących się klimatem dzisiaj jest to, czy będziemy mieć jakieś ostrzeżenia o punktach krytycznych klimatu. Gdy przekroczymy globalne ocieplenie o 1,5°C, najbardziej prawdopodobne punkty krytyczne obejmują załamanie się pokryw lodowych na Grenlandii lub Antarktydzie, wyginięcie tropikalnych raf koralowych lub nagłe topnienie arktycznego wiecznej zmarzliny.

Niektórzy uważają, że będą znaki ostrzegawcze dla tych dużych zmian klimatycznych. Jednak te znaki w dużej mierze zależą od rodzaju punktu krytycznego, a interpretacja tych sygnałów jest więc trudna. Jednym z wielkich pytań jest to, czy punkty krytyczne będą charakteryzowane przez migotanie, czy też klimat początkowo będzie wyglądał stabilniej, zanim nagle się zmieni.

Aby dalej badać, zgromadziliśmy międzynarodowy zespół naukowców i udaliśmy się do basenu Chew Bahir w południowej Etiopii. Podczas ostatniego wilgotnego okresu afrykańskiego znajdowało się tutaj rozległe jezioro, a pod dnem jeziora znajdują się osady, które są kilometry głębokie i bardzo precyzyjnie rejestrują historię zmian poziomu jeziora pod wpływem klimatu.

Dziś jezioro w dużej mierze zniknęło, a osady można stosunkowo tanio wiercić bez potrzeby platformy wiertniczej na pływającej platformie lub statku wiertniczym. Wierciliśmy 280 metrów pod suchym dnem jeziora – prawie tak wysoko jak wieża Eiffla – i wyciągnęliśmy setki rur błota o średnicy około 10 centymetrów.

Łącząc te rury w kolejności, uzyskaliśmy tzw. rdzeń osadów. Ten rdzeń zawiera ważne informacje chemiczne i biologiczne, które rejestrują ostatnie 620 000 lat klimatu i historii środowiska wschodniej Afryki.

Wiemy teraz, że pod koniec wilgotnego okresu afrykańskiego istniało około 1000 lat, podczas których klimat regularnie zmieniał się między intensywnie suchymi a mokrymi warunkami.

Ogółem zaobserwowaliśmy co najmniej 14 suchych faz, z których każda trwała od 20 do 80 lat i powtarzała się co około 160 lat. Później było siedem mokrych faz o podobnej długości i częstotliwości. W końcu, około 5 500 lat temu, przeważał suchy klimat.

Te częste, ekstremalne fluktuacje mokro-suche reprezentują wyraźne migotanie klimatyczne. Takie migotanie można symulować w programach do modelowania klimatu i miało ono miejsce również podczas wcześniejszych przejść klimatycznych w Chew Bahir.

To samo migotanie widzimy podczas wcześniejszej zmiany z wilgotnego do suchego klimatu około 379 000 lat temu w tym samym rdzeniu osadów. Wygląda jak idealna kopia przejścia na końcu wilgotnego okresu afrykańskiego.

To ważne, ponieważ ta faza przejściowa była naturalna i miała miejsce na długo przed tym, jak ludzie mieli jakikolwiek wpływ na środowisko. Wiedza o takiej naturalnej zmianie obala twierdzenia niektórych akademików, że wprowadzenie bydła i nowych technik rolniczych mogło przyspieszyć koniec ostatniego wilgotnego okresu afrykańskiego.

Jednak ludzie w regionie niewątpliwie byli dotknięci punktem krytycznym klimatu. Migotanie miałoby dramatyczny wpływ, łatwo zauważalny dla jednostki, w przeciwieństwie do powolnej zmiany klimatu, która rozciągała się przez dziesiątki pokoleń.

To może tłumaczyć, dlaczego znaleziska archeologiczne w regionie są tak zróżnicowane, a nawet sprzeczne w czasie przejścia. Ludzie wycofywali się podczas suchych faz, a następnie niektórzy wracali podczas mokrych faz. Ostatecznie ludzie wycofali się do miejsc, które były konsekwentnie mokre, takich jak dolina Nilu.

Potwierdzenie migotania klimatycznego jako zapowiedzi większego punktu krytycznego klimatu jest ważne, ponieważ mogłoby również dostarczyć wgląd w możliwe wczesne sygnały ostrzegawcze dla znaczących zmian klimatycznych w przyszłości.

Wydaje się, że wysoce zmienne warunki klimatyczne, takie jak szybkie cykle mokro-suche, mogą ostrzegać o znaczącej zmianie w systemie klimatycznym. Identyfikacja tych zapowiedzi może teraz dostarczyć ostrzeżenia, które potrzebujemy, aby przyszłe ocieplenie mogło prowadzić do jednego lub więcej z szesnastu zidentyfikowanych kluczowych punktów krytycznych klimatu.

To jest szczególnie ważne dla regionów takich jak wschodnia Afryka, których prawie 500 milionów ludzi już jest niezwykle podatnych na skutki zmian klimatycznych, takich jak susze.

Original:
Martin H. Trauth
Profesor, Uniwersytet w Poczdamie
Asfawossen Asrat
Profesor na Uniwersytecie w Addis Abebie
Mark Maslin
Profesor nauk przyrodniczych, UCL