Alžirska visoravan Tassili N’Ajjer je najveći nacionalni park u Africi. Među njegovim ogromnim formacijama od peščara je možda najveći svetski muzej umetnosti. Tu je izloženo preko 15.000 bakropisa i slika, od kojih su neke stare i po 11.000 godina prema naučnim tehnikama datiranja, što predstavlja jedinstven etnološki i klimatološki zapis ovog kraja.
Zanimljivo je, međutim, da ove slike ne oslikavaju sušni, neplodni pejzaž koji je danas prisutan u Tassili N’Ajjer. Umesto toga, oni prikazuju živopisnu savanu u kojoj žive slonovi, žirafe, nosorozi i nilski konji. Ova kamena umetnost je važan zapis o prošlim uslovima životne sredine koji su vladali u Sahari, najvećoj vrućoj pustinji na svetu.
Ove slike prikazuju period pre otprilike 6.000–11.000 godina koji se naziva Zelena Sahara ili severnoafrički vlažni period. Postoje široko rasprostranjeni klimatološki dokazi da je tokom ovog perioda Sahara podržavala šumovite ekosisteme savane i brojne reke i jezera na teritoriji današnje Libije, Nigera, Čada i Malija.
Ovo ozelenjavanje Sahare se nije desilo jednom. Koristeći morske i jezerske sedimente, naučnici su identifikovali više od 230 ovih ozelenjavanja koji se javljaju otprilike svakih 21.000 godina u poslednjih osam miliona godina. Ovi događaji ozelenjavanja obezbedili su koridore sa vegetacijom koji su uticali na distribuciju i evoluciju vrsta, uključujući migracije drevnih ljudi van Afrike.
Ova dramatična ozelenjavanja bi zahtevala veliku reorganizaciju atmosferskog sistema kako bi kiše donele ovom hiper sušnom regionu. Ali većina klimatskih modela nije bila u stanju da simulira koliko su ovi događaji bili dramatični.
Kao tim klimatskih modelara i antropologa, prevazišli smo ovu prepreku. Razvili smo klimatski model koji preciznije simulira cirkulaciju atmosfere iznad Sahare i uticaje vegetacije na padavine.
Identifikovali smo zašto je severna Afrika zelena otprilike svakih 21.000 godina u poslednjih osam miliona godina. To je bilo uzrokovano promenama u precesiji Zemljine orbite — blagim ljuljanjem planete tokom rotacije. Ovo pomera severnu hemisferu bliže suncu tokom letnjih meseci.
Ovo je izazvalo toplija leta na severnoj hemisferi, a topliji vazduh je u stanju da zadrži više vlage. Ovo je pojačalo snagu zapadnoafričkog monsunskog sistema i pomerilo afrički kišni pojas ka severu. Ovo je povećalo saharske padavine, što je rezultiralo širenjem savane i šumovitih travnjaka preko pustinje od tropskih do Mediterana, pružajući ogromno stanište za biljke i životinje.
Naši rezultati pokazuju osetljivost pustinje Sahare na promene prethodne klime. Oni objašnjavaju kako ova osetljivost utiče na padavine širom severne Afrike. Ovo je važno za razumevanje implikacija današnjih klimatskih promena (podstaknutih ljudskim aktivnostima). Toplije temperature u budućnosti takođe mogu povećati snagu monsuna, sa lokalnim i globalnim uticajima.
Činjenica da se vlažniji periodi u severnoj Africi ponavljaju svakih 21.000 godina je veliki trag o tome šta ih uzrokuje: varijacije u Zemljinoj orbiti. Zbog gravitacionih uticaja sa Meseca i drugih planeta u našem Sunčevom sistemu, orbita Zemlje oko Sunca nije konstantna. Ima ciklične varijacije u vremenskim razmacima od više hiljada godina. Ovi orbitalni ciklusi se nazivaju Milankovičevi ciklusi; utiču na količinu energije koju Zemlja dobija od sunca.
U ciklusima od 100.000 godina, oblik Zemljine orbite (ili ekscentricitet) se pomera između kružnog i ovalnog, a u ciklusima od 41.000 godina nagib Zemljine ose varira (nazvan nagib). Ciklusi ekscentriciteta i nagiba odgovorni su za pokretanje ledenih doba u poslednjih 2,4 miliona godina.
Treći Milankovićev ciklus je precesija. Ovo se odnosi na kolebanje Zemlje na njenoj osi, koje varira u vremenskoj skali od 21.000 godina. Sličnost između ciklusa precesije i vremena vlažnih perioda ukazuje da je precesija njihov dominantni pokretač. Precesija utiče na sezonske kontraste, povećavajući ih na jednoj hemisferi i smanjujući ih na drugoj. Tokom toplijih leta na severnoj hemisferi, posledični porast letnjih padavina u severnoj Africi bi pokrenuo vlažnu fazu, što bi rezultiralo širenjem vegetacije širom regiona.
U našoj studiji smo takođe identifikovali da se vlažni periodi nisu dešavali tokom ledenih doba, kada su veliki ledeni pokrivači pokrivali veći deo polarnih regiona. To je zato što su ovi ogromni ledeni pokrivači hladili atmosferu. Zahlađenje je suprotstavilo uticaju precesije i potisnulo širenje afričkog monsunskog sistema.
Ledena doba su vođena ciklusom ekscentriciteta, koji određuje koliko je Zemljina orbita kružna oko Sunca. Dakle, naši nalazi pokazuju da ekscentricitet indirektno utiče na veličinu vlažnih perioda preko svog uticaja na ledene pokrivače. Ovo ističe, po prvi put, veliku vezu između ovih udaljenih regiona visoke geografske širine i tropskih regiona.
Sahara deluje kao kapija. On kontroliše rasprostranjenost vrsta između severne i subsaharske Afrike, i unutar i van kontinenta. Kapija je bila otvorena kada je Sahara bila zelena i zatvorena kada su pustinje zavladale. Naši rezultati otkrivaju osetljivost ove kapije na Zemljinu orbitu oko Sunca. Oni takođe pokazuju da su ledeni pokrivači visoke geografske širine možda ograničili širenje vrsta tokom glacijalnih perioda u poslednjih 800.000 godina.
Naša sposobnost da modeliramo afričke vlažne periode pomaže nam da razumemo smenjivanje vlažnih i sušnih faza. Ovo je imalo velike posledice na širenje i evoluciju vrsta, uključujući ljude, unutar i van Afrike. Štaviše, pruža alat za razumevanje budućeg ozelenjavanja kao odgovora na klimatske promene i njihov uticaj na životnu sredinu.
Rafinirani modeli bi u budućnosti mogli da identifikuju kako će klimatsko zagrevanje uticati na padavine i vegetaciju u regionu Sahare, kao i šire implikacije na društvo.
