Drevet af jordens kredsløb, klimaændringer i Afrika kan have hjulpet menneskelig migration

I 1961, John Kutzbach, så en nyuddannet universitet, var udstationeret i Frankrig som luftvejsmelder for det amerikanske luftvåben. der, han fandt sig selv i at udforske de store huler i Dordogne, herunder de forhistoriske malede huler ved Lascoux.

Tænker på de gamle mennesker og dyr, der ville have samlet sig i disse huler for at få varme og ly, han interesserede sig for glaciologi. "Det var interessant for mig, som vejrmenneske, at folk ville bo så tæt på en indlandsis, " siger Kutzbach, emeritus University of Wisconsin-Madison professor i atmosfærisk og oceanisk videnskab og Nelson Institute for Environmental Studies.

Kutzbach fortsatte med en karriere, hvor han studerede, hvordan ændringer i Jordens bevægelser gennem rummet - formen af ​​dens kredsløb, dens hældning på sin akse, dens vaklen – og andre faktorer, herunder isdække og drivhusgasser, påvirke dets klima. Mange år efter at have svælget over istidens hulekunst, i dag forsøger han bedre at forstå, hvordan ændringer i jordens klima kan have påvirket menneskelig migration ud af Afrika.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , Kutzbach og et team af forskere sporer ændringer i klima og vegetation i Afrika, Arabien og Middelhavet tilbage 140, 000 år for at hjælpe andre med at studere de påvirkninger, der ligger til grund for menneskelig spredning.

Undersøgelsen beskriver en dynamisk klima- og vegetationsmodel, der forklarer, hvornår regioner på tværs af Afrika, områder i Mellemøsten, og Middelhavet var vådere og tørrere, og hvordan plantesammensætningen ændrede sig i takt, muligvis give migrationskorridorer gennem tiden.

"Vi ved ikke rigtig, hvorfor folk flytter, men hvis tilstedeværelsen af ​​mere vegetation er nyttig, det er de tidspunkter, der ville have været fordelagtige for dem, " siger Kutzbach.

Modellen belyser også forholdet mellem Jordens klima og dens kredsløb, drivhusgaskoncentrationer, og dens iskapper.

For eksempel, modellen viser, at omkring 125, 000 år siden, det nordlige Afrika og den Arabiske Halvø oplevede øget og mere nordligt nående sommermonsunregn, der førte til indsnævring af Saharas og Arabiske ørkener på grund af øget græsareal. På samme tid, i Middelhavet og Levanten (et område, der omfatter Syrien, Libanon, Jordan, Israel og Palæstina), vinterstormbanens nedbør steg også.

Disse ændringer blev drevet af Jordens position i forhold til solen. Den nordlige halvkugle var på det tidspunkt så tæt som muligt på solen om sommeren, og så langt væk som muligt om vinteren. Dette resulterede i varme, våde somre og kolde vintre.

"Det er som om to hænder mødes, " siger Kutzbach. "Der var stærkere sommerregn i Sahara og stærkere vinterregn i Middelhavet."

I betragtning af arten af ​​Jordens orbitale bevægelser, samlet kaldet Milankovitch cykler, regionen bør placeres på denne måde cirka hver 21. 000 år. Hver 10. 000 år eller deromkring, den nordlige halvkugle ville så være længst væk fra solen om sommeren, og nærmest om vinteren.

Ja, modellen viste store stigninger i nedbør og vegetation ved 125, 000, på 105, 000, og på 83, 000 år siden, med tilsvarende fald på 115, 000, på 95, 000 og ved 73, 000 år siden, da sommermonsunerne aftog i omfang og blev længere sydpå.

Mellem omkring 70, 000 og 15, 000 år siden, Jorden var i en istidsperiode, og modellen viste, at tilstedeværelsen af ​​iskapper og reducerede drivhusgasser øgede vinterens middelhavsstorme, men begrænsede sommermonsunens sydlige tilbagetog. De reducerede drivhusgasser forårsagede også afkøling nær ækvator, fører til et mere tørt klima der og reduceret skovdække.

Disse skiftende regionale mønstre af klima og vegetation kunne have skabt ressourcegradienter for mennesker, der bor i Afrika, driver migration udad til områder med mere vand og planteliv.

Til studiet, forskerne, herunder Kutzbachs UW-Madison-kolleger Ian Orland og Feng He, sammen med forskere ved Peking University og University of Arizona, brugt Community Climate System Model version 3 fra National Center for Atmospheric Research. De kørte simuleringer, der alene stod for orbitalændringer, kombinerede orbital- og drivhusgasændringer, og en tredje, der kombinerede disse påvirkninger plus indflydelsen fra iskapper.

Det var Kutzbach, der i 1970'erne og 1980'erne, bekræftet, at ændringer i Jordens kredsløb kan drive styrken af ​​sommermonsuner rundt om på kloden ved at påvirke hvor meget sollys, og derfor, hvor meget opvarmning når en given del af planeten.

For fyrre år siden, der var beviser for periodiske stærke monsuner i Afrika, men ingen vidste hvorfor, siger Kutzbach. Han viste, at kredsløbsændringer på Jorden kunne føre til varmere somre og dermed, stærkere monsuner. Han læste også om perioder med "grønning" i Sahara, ofte brugt til at forklare tidlig menneskelig migration til det typisk tørre Mellemøsten.

"Mit tidlige arbejde forberedte mig til at tænke over dette, " han siger.

Hans nuværende modelleringsarbejde stemmer for det meste overens med indsamlede data fra hver region, herunder observerede beviser fra gamle søbunde, pollenregistreringer, hule funktioner, og marine sedimenter. En nylig undersøgelse ledet af Orland brugte huleoptegnelser i Levanten til at vise, at sommermonsuner nåede ind i regionen omkring 125, 000 år siden.

"Vi tager nogle ting galt (i modellen), " siger Kutzbach, så holdet fortsætter med at forfine det. For eksempel, modellen bliver ikke kold nok i det sydlige Europa i istiden, og ikke alle vegetationsændringer matcher observerede data. Computerkraften er også blevet forbedret, siden de kørte modellen.

"Dette er på ingen måde det sidste ord, Kutzbach siger. "Resultaterne bør ses på igen med en model med endnu højere opløsning."