niedziela, 7 kwietnia 2013

Zielona Sahara, czyli jak powstał starożytny Egipt

Przy okazji przedłużającej się zimy i dyskusji na temat zmian klimatu warto uzmysłowić sobie, że wpływ na te zmiany ma bardzo wiele czynników i tak naprawdę, to nie wiemy jak będzie w Polsce za 50 czy 100 lat. Jedyne co możemy zrobić to przyglądać się zmianom z przeszłości i wyciągać wnioski na przyszłość. To takie okrągłe zdanie, z którego nic nie wynika, m.in. dlatego, że wachlarz przyczyn i skutków jest ogromny. Przykładem niedawnych zmian klimatycznych, których do końca jeszcze nie rozszyfrowaliśmy jest tzw. wilgotny okres afrykański, który związany był z holoceńskim optimum klimatycznym.

Być może niektórzy pamiętają film "Angielski pacjent", który rozpoczyna się sceną malowania sylwetek pływaków, znanych z jaskini, w której umiera później główna bohaterka. Jaskinia Pływaków (Cave of Swimmers) położona jest w pd.-zach. Egipcie, na płaskowyżu Gilf Kebir, w pobliżu granicy z Libią. Oprócz wspomnianych pływaków, wśród rysunków naskalnych pełno jest zwierząt, w tym słoni, żyraf, antylop, bydła i kóz. No i łowców. Jaskinię odkrył w 1933 r. podróżnik węgierski László Almásy, który napisał później, że rysunki obrazują bujne życie, które kiedyś kwitło na tym pustynnym płaskowyżu. Jednak przed wojną brakowało ludziom wyobraźni i wiedzy na temat zmian klimatu, więc sugestie Almásy'ego traktowano jako jego fantazje. Wydawało się przecież niemożliwe, żeby największa pustynia świata była nie tak dawno rajskim ogrodem.
Swimmer's cave (Photo Credit: Paul Ealing 2011 via Compfight cc)
Ale takich scen jak na płaskowyżu Gilf Kebir jest na Saharze więcej. W połowie XIX w. niemiecki badacz Afryki, Heinrich Barth, podróżując z Trypolisu do Timbuktu natknął się jako pierwszy Europejczyk na saharyjskie petroglify. Wspominał później, że przedstawione na nich bogactwo życia ogromnie kontrastowało z bezludnym krajobrazem pustyni. Podobnie jak niemal sto lat później, Barthowi również trudno było wyobrazić sobie, że Sahara wyglądała kiedyś zupełnie inaczej.
Ennedi w Czadzie (Photo Credit: marches-lointaines.com via Compfight cc)
Dzisiaj wiemy, że petroglifów na Saharze przedstawiających bogaty świat zwierzęcy jest bardzo dużo. Właściwie to należy uznać, że Sahara jest największym na świecie skupiskiem rysunków naskalnych. Wszystkie pochodzą sprzed ok. 9-6 tys. lat temu i wszystkie pokazują Saharę jako bujną sawannę lub zakrzewiony step. Dziś wiemy także, że petroglify pokazują prawdę. Sahara była kwitnącą krainą 7 tysięcy lat temu. Archeolodzy nazywają ten okres neolitem subpluwialnym, albo mokrą czy też zieloną Saharą. Geolodzy lub geografowie umieszczają te wydarzenia w holocenie.
Świat petroglifów Gilf Kebir i obecnej Sahary.

Holocen rozpoczął się wraz z końcem ostatniego glacjału. Było to ok. 10-11 tys. lat temu i holocen, jak na razie, trwa do dziś. Holocen oczywiście nie był klimatycznie jednorodny i mamy w nim kilka okresów cieplejszych i zimniejszych. Pomijając obecne zmiany, które nawet w skali holocenu są bardzo krótkie, najcieplejszy okres nazywany atlantyckim przypada na czas od 8 000 do 5 000 lat temu, czyli na wspomniane wydarzenia wilgotnego okresu afrykańskiego.

Z badań osadów jeziornych rozmieszczonych na Saharze wiemy, że poziom wód w okresie atlantyckim był znacznie wyższy, a samych jezior było też więcej. Dla przykładu, wysychające dziś jezioro Czad było wtedy większe od Morza Kaspijskiego (miało ponad 400 tys. km2). Takich megajezior było na Saharze kilka: megajezioro Fezzan w Libii, megajeziora Chotts w Algierii czy megajezioro Turkana.  

Wilgotna Sahara przypominała leżący na południe od niej Sahel, pokryty sawanną. Zamieszkiwały ją liczne zwierzęta, łącznie z wymarłym żyrafowatym siwaterium czy pelorowisem, reprezentującym dzikie bydło. Wierzyć się nie chce, ale suchy dzisiaj jak pieprz masyw Tibesti pokrywały lasy dębowe i orzechowe. Rosły także lipy, olchy i wiązy, a u podnóża tego wulkanicznego masywu drzewa oliwne i jałowce. Doliny wypełniały rzeki pełne ryb. Krajobrazu dopełniali zaś łowcy-zbieracze, którzy w wolnych chwilach, popasając rysowali na skalnych ścianach saharyjską sielankę.

Badania przybrzeżnych osadów Atlantyku wykazały też, że wilgotna Sahara dostarczała znacznie mniej pyłu, co dowodzi istnienia zwartej pokrywy roślinnej znacznie zmniejszającej erozję eoliczną. Z zapisu w rdzeniach z dna oceanicznego wiemy też, że Sahara wyschła nagle. W przeciągu 100-200 lat zaczęła dostarczać tyle pyłu pustynnego co dzisiaj. Środowisko wilgotnej sawanny zastąpione zostało wybitnie suchą pustynią. Podobnie było też na Półwyspie Arabskim.

Wykresy zmian w ciągu ostatnich 20 tys. lat:
A) ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi;
B) poziom wód w jeziorach afrykańskich;
C) ilość wody wypływającej z Nilu;
D) ilość pyłu w osadzie z rdzenia oceanicznego pobranego u wybrzeży Mauretanii;
E) zmiany w składzie izotopu wodoru wosku roślinnego z jeziora Tanganika (deMenocal & Tierney, 2012).
Jak do tego wszystkiego doszło? Zazielenienie Sahary związane jest z przesunięciem się strefy monsunów bardziej na północ od równika, w ten sposób, że swoim zasięgiem objęły Saharę. Pokrywa się to z okresem maksimum nasłonecznienia wyliczonym dla 20oN na podstawie zmian parametrów orbity Ziemi. Orbita Ziemi ulega cyklicznym zmianom przebiegającym w trzech podstawowych cyklach, tzw. cyklach Milankovicia: cyklu ekscentryczności (ok. 400 lub 100 tys. lat), cyklu nachylenia ekliptyki (ok. 40 tys. lat) oraz cyklu precesji (ok. 26 tys. lat). W przypadku wilgotnego okresu afrykańskiego, mamy zaznaczony silny wpływ precesji Ziemi na ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi.

Ennedi - pozostała namiastka zielonej Sahary
(Photo Credit: _desertsky via Compfight cc)
Obliczono, że ok. 10 tys. lat temu, wraz z początkiem holocenu, na 20oN dostarczane było ok. 480 W/m2 energii słonecznej. Obecnie jest to ok. 450 W/m2.Większenie nasłonecznie i wydłużone lato powodowało zwiększenie się różnicy temperatur pomiędzy lądem a oceanem. Latem Sahara nagrzewała się szybciej i mocniej od oceanu co wytwarzało szeroki pas niskiego ciśnienia nad lądem, zasysający wilgotne powietrze znad tropikalnego Atlantyku. W efekcie, letnie monsuny zasilały w wodę olbrzymie połacie północnej Afryki. Oczywiście, zimą występował odwrotny efekt, gdyż lądy szybciej wychładzają się od oceanu (bezwładność cieplna). Proste modele uwzględniające tylko oddziaływanie atmosfery pokazują, że zwiększenie letniego nasłonecznienia o 7% (czyli tyle ile podczas okresu atlantyckiego) spowodowało zwiększenie opadów monsunowych w Afryce o co najmniej 17%.

Przedstawione powyżej wykresy wyraźnie pokazują, że zmiany na Saharze miały gwałtowny charakter. Przejście od trwającego ponad 5 tys. lat okresu wilgotnego do suchego trwało zaledwie nieco ponad 100 lat (3-4 pokolenia ludzkie). Z zielonej krainy nie zostało nic, oprócz petroglifów. Ludność, która zamieszkiwała Saharę musiała przemieścić się w inne, bardziej przyjazne miejsca. Część z nich znalazała się w dolinie Nilu i dała początek cywilizacji starożytnego Egiptu. I to jest największa nauka na przyszłość - nic nie jest wieczne i do niczego nie należy się przyzwyczajać.

Źródła:
fot. w nagłówku: pteroglify z Gilf Kebir. Photo Credit: Paul Ealing 2011 via Compfight cc

deMenocal, P., Ortiz, J., Guilderson, T., Adkins, J., Sarnthein, M., Baker, L., & Yarusinsky, M. (2000). Abrupt onset and termination of the African Humid Period: Quaternary Science Reviews, 19 (1-5), 347-361 DOI: 10.1016/S0277-3791(99)00081-5

deMenocal, P. B. & Tierney, J. E., 2012. Green Sahara: African Humid Periods Paced by Earth's Orbital Changes. Nature Education Knowledge 3(10):12.

26 komentarze:

Świetny tekst (ale to już standard) - pozostaje oczywiście otwarte pytanie, czy zmiany miały jedynie podłoże astronomiczne, czy też w grę wchodziły również jakieś czynniki natury ziemskiej. Póki co wygląda na silny argument dla przeciwników antropogenicznych zmian klimatu.

A prawdą jest, że starożytni Rzymianie korzystali z północnych części Sahary jako rezerwuaru rolniczego? Gdzieś czytałem, że w tamtym okresie była możliwa uprawa zbóż na tym terenie i Rzymianie rabunkową gospodarką doprowadzili do przyspieszenia pustynnienia, tyle, że nie mam pewności, czy to jakaś sprawdzona informacja.

...Sahara wyschła nagle. W przeciągu 100-200 lat...
nie jestem za teoriami spiskowymi, ale czy nie przyszło wam na myśl, że to nie ekologiczno-naukowe bla bla bla, ale po prostu katastrofa z kosmosu (np. meteoryt) albo wybuch wulkanu na drugim końcu świata? może tzw "oko afryki" jest wyjaśnieniem? pozdrawiam

Zgadzam się z makromanem (oprócz jego uwagi na temat antropogenicznych zmian klimatu) i popieram jego pytanie o ziemskie czynniki tych zmian.

Gdyby wskutek obecnych zmian klimatu Sahara znów się zazieleniła, byłoby to całkiem niezłe. A biorąc pod uwagę, że (jak wyczytałem z różnych artykułów popularnonaukowych) przyroda - przy odrobinie szczęścia - będzie się w stanie przystosować do nowych warunków, może nie być tak źle z tym całym ociepleniem.

Arku - tak konkretnie to z czym sienie zgadzasz?

"przyroda - przy odrobinie szczęścia - będzie się w stanie przystosować do nowych warunków"... - problem w tym że żaden obecnie istniejący model nie przewiduje przesunięcia stref opadów w okolice Sahary a bez tego się nie zazieleni. Z drugiej strony póki co nie ma tez modeli opisujących zmiany wtórne np.będące skutkiem podniesienia poziomu mórz i oceanów.

@makroman

Może najpierw apropo modeli - masz rację, dlatego napisałem, że przy odrobinie szczęścia (niektóre prace naukowe to sugerują, chociaż rzecz jasna inne sugerują coś innego). Powiedzmy, że wyraziłem swoją nadzieję, że być może wszystko się jakoś ułoży (chociaż pewnie my za swojego życia i tak nie doświadczymy żadnych znaczących skutków globalnego ocieplenia).

Nie zgadzam się, że wygląda to na silny argument dla przeciwników antropogenicznych zmian klimatu, ponieważ aby tak było:

1 - musielibyśmy mieć słabe argumenty na rzecz antropogenicznej obecnej zmiany klimatu. Tak jednak nie jest - chyba wszystkie znane dowody wskazujące na ludzi jako przyczynę tych zmian są dosyć silne.

2 - musielibyśmy nie wiedzieć nic, lub wiedzieć bardzo mało o precesji, a to byłby przecież absurd, ponieważ to właśnie ona ma być owym silnym argumentem przeciwko antropogeniczności obecnej zmiany klimatu.

Hmm
Mała wpadka, jak sądzę (9 wieczorem i zmęczony - kłopoty ze skupieniem uwagi ;) ).

Odpowiadałeś rzecz jasna na moje gdybanie odnośnie zazieleniania się Sahary.
Nieważne.
Dzięki za odpowiedź.

Osobiście dostrzegam jedynie ograniczony wpływ człowieka na zmiany klimatu - to co wygadują urzędasy z UE czy ktoś taki jak Al Gore niewiele mnie interesuje - bo to polityka a nie nauka.

Także osobiście uważam argumenty za antropogenicznym ociepleniem klimatu za wyjątkowo słabe, głównie emocjonalne (los białych niedźwiedzi) lub oboczne (wycinanie lasów tropikalnych), lub w najlepszym razie wydumane ze statystyk.
Brak mi ścisłych zestawień liczbowych opisujących energie uwalniane w wyniku działalności człowieka z uwzględnieniem energii naturalnych (słońce,wulkany itp).
Dlatego uważam iż to dobry (choć także nienaukowy) argument dla przeciwników tezy o antropogenicznym ociepleniu klimatu - za każdym zjawiskiem może kryć się trudno dostrzegalny (lub wręcz przeciwnie, tak oczywisty że aż...nieuwzględniany) czynnik naturalny.

Nie chciałbym być niegrzeczny, ale sądzę, że ma pan mocno skrzywione spojrzenie na sprawę globalnego ocieplenia.

To nie urzędasy z UE ani Al Gore "wymyślili" globalne ocieplenia. A "los białych niedźwiedzi" to nie jest żaden argument w tej sprawie (powiedzmy, że jest to raczej skutek zachodzącej zmiany klimatu, a nie przyczyna dla której sądzimy, że owa zmiana następuje).

Jeśli brak panu konkretnych danych, proponowałbym zacząć od wikipedii:

http://en.wikipedia.org/wiki/Global_warming

i ogólnie poszperać po internecie.

Wiemy, że zmiana klimatu spowodowana globalnym ocieplenie następuje, i że jest ona spowodowana działaniami człowieka nie dlatego, że ktoś sobie wymyślił dobry, choć nienaukowy argument na rzecz tego lub owego (a na gadanie urzędasów z UE w ogóle nie zwracałbym uwagi).

Zbieramy (my jako ludzkość - ja oczywiście nie, bo nie jestem naukowcem) dane na temat klimatu już od dziesiątków lat. To są "twarde" dane, a nie żadne odwołania do emocji ani polityka.

Oczywiście nie musi mi pan absolutnie wierzyć na słowo - może pan w łatwy sposób znaleźć odpowiednie dane w internecie. Z resztą nie zależy mi, aby ktokolwiek "wierzył" w antropogeniczną zmianę klimatu.

Od siebie dodam jeszcze tylko, że ja również byłem kiedyś sceptyczny odnośnie tej sprawy. Przekonało mnie właśnie zapoznanie się z tym, co naprawdę wiemy o globalnym ociepleniu.

zapraszam na bloga temat wiara!

Mimo wszystko klimatolodzy są świadomi istnienia wielu czynników mających wpływ na klimat. A z tego że jest ich wiele nie wynika, że nie da się tu nic rozplątać i w miarę wiarygodnego ustalić http://doskonaleszare.blox.pl/2011/12/O-atrybucji.html
Z kolei niewielka względna ilość CO2 emitowanego przez ludzi nie oznacza że nie może ona decydującego wpływu http://swiat-jaktodziala.blog.onet.pl/2010/08/03/wielblad-i-slomka/

Oczywiście, klimatolodzy są świadomi naturalnych mechanizmów kształtujących klimat i potrafią wiele przekonująco wyjaśnić. Jednak w dalszym ciągu bardzo trudno przewidzieć skutki zmian klimatycznych, szczególnie w skali regionalnej.

jak nie lubię Anoniomów - to akurat ten Arku brzmi sensownie. De facto nie wiemy NIC i proszę mnie nie drażnić wpisami typu "poszperać w internecie a zacząć od Wikipedii" bo to bardzo niegrzeczne.

Skala obserwacji jest nader krótka - co to jest 150 - przy czym dopiero ostatnie w miarę dokładne - w porównaniu z procesami trwającymi setki tysięcy lat?

Brak zestawień energetycznych procesów klimatycznych, tymczasem sama różnica temperatur pomiędzy warstwami wód w oceanach to moce liczone w setkach terawatów, globalna cyrkulacja to 2 petawaty - ludzkość takich mocy po prostu nie wytwarza.
Możemy mówić o efekcie motyla, przyczynianiu się ale nie o wywoływaniu.

Tak dla porządku dodam, że obecna emisja antropogenicznego C02 dziesięciokrotnie przewyższa emisję wulkaniczną (ok. 35 gigaton/rok vs. 3.4 gigaton/rok) (dane z 2011 r.) i ja tego nie podważam. Jeśli znajdę trochę czasu, napiszę na ten temat na blogu.

Makromanie, no właśnie dotknąłeś sedna. Skala czasu w jakiej badamy parametry zmian klimatu jest nieporównywalna z niczym z przeszłości, poza rdzeniami lodowymi z ostatnich kilkuset tysięcy lat (w najlepszym razie). A i tam, mierzonych jest tylko kilka parametrów i to tylko lokalnie.

Zgadzam się - obecnie żyjemy w spokojnych wulkanicznie czasach. Z drugiej strony nie jestem pewien czy w szacunkach, ujęto emisję z wulkanów uznanych za wygasłe i z wulkanów podmorskich.
Słyszałem też że wyliczenia te biorą pod uwagę całość antropogenicznej emisji CO2 -czyli łącznie z tym co wydychamy, co wydychają hodowane przez człowieka zwierzęta oraz z dwutlenkiem węgla uwolniony w procesie butwienia odpadów roślinnych powstałych w procesach rolniczych - tym samym emisja z tych źródeł niczym się nie różni od emisji ze źródeł naturalnych.

ps. trzeba też zauważyć że gazy wyemitowane w wyniku wybuchu wulkanu utrzymują się w atmosferze przez bardzo długi okres.

No właśnie Mateuszu, Mamy jeszcze powiedzmy osady oceaniczne z których też można sporo wywnioskować - ja nie przeczę samemu ociepleniu klimatu, ale póki co uważam że środowiska naukowe powinny mówić zdecydowanie ostrożniej o "procesie", "badaniach" itp bez wyrokowania, straszenia i ... wyłudzania grantów.

Jest też konieczna do brania pod uwagę okoliczność że żyjemy w interglacjale i jedynym co może powstrzymać kolejną epokę lodowa jest... energii zmagazynowanych pod powierzchnią planety w złożach węgla, ropy i gazu. Tym bardziej ze globalne ocieplenie jako cywilizacja przetrwamy ale epoki lodowej raczej nie. ja rozumiem ze to skala kolejnych tysięcy lat, i że do tej pory może wydarzyć się tysiące rzeczy o których nie memy dziś pojęcia... ale właśnie ze względu na to byłbym bardzo ostrożny w wieszczeniu katastrofy klimatycznej.

Makromanie, również uważam że szum wokół udziału człowieka w ociepleniu jest nadmierny choć wydaje się, że to efekt opozycji środowiska naukowego w stosunku do oszołomionych denialistów. Zresztą ten mechanizm działa nie tylko w klimatologii.

Ciekaw jestem, czy zgadzamy się co do dwóch faktów:
* zmiana koncentracji CO2 w atmosferze ma wpływ na jej właściwości termofizyczne
* działalność człowieka wiąże się z możliwą do określenia emisją CO2 pochodzącego ze złóż kopalnych, więc praktycznie nieosiągalnego dla atmosfery bez naszej pomocy

czego należy spodziewać się ze zsumowania tych tez?

Owszem, chodzi tu o efekt motyla. Nie jest jasne czy wpływ cywilizacji jedynie przyspieszy (i jak bardzo) nieuchronne ocieplenie wynikłe z naturalnych cykli, czy może przepchnie stan atmosfery w sieć sprzężeń zwrotnych prowadzących do zmian klimatu jakie by w naturalnych cyklach nie miały miejsca. A że konsekwencje dowolnych zmian klimatycznych są niekorzystne dla ludzkości w skali globalnej - nie chodzi tu o etos ratowania planety.
A ryzyko rychłego zlodowacenia nie pojawia się jakoś w długofalowych modelach klimatycznych, więc wieszczenie takiej katastrofy ma znacznie mniej sensu niż ekstrapolacja obserwowanego bądź co bądź trendu topnienia lodu, podnoszenia się temperatury oraz poziomu oceanów.

Do strażnik bentosu. Co do pierwszego to się zgadza (co do zasady)
* zmiana koncentracji CO2 w atmosferze ma wpływ na jej właściwości termofizyczne, konkretnie wzrost stężenia CO2 powoduje wzrost temperatury, ale największy wpływ na to ma para wodna.
Co do drugiego
* działalność człowieka wiąże się z możliwą do określenia emisją CO2 pochodzącego ze złóż kopalnych, więc praktycznie nieosiągalnego dla atmosfery bez naszej pomocy.
to nie można się z tym zgodzić. Poziom CO2 był w przeszłości o wiele większy bez udziału człowieka.

Dopiero teraz dostrzegłem że "wcięło" mi odpowiedź dla Strażnika.

1 - zgoda.
2 - zgoda (warunkowa)

Ps. czekam na naukowe opracowania zagadnień typu - skąd się wzięły epoki lodowcowe - skoro wcześniej przez bez mała 4 miliardy lat, nic takiego miejsca nie miało?
Skąd się wziął dwutlenek węgla i metan który dziś uwalniamy do atmosfery?
Jakie warunki klimatyczne panowały w czasie gdy powstawały złoża paliw kopalnych dziś pozyskiwanych?

I już tak całkiem prywatnie - cóż takiego niekorzystnego dla ludzkości dostrzegasz Strażniku w klimacie jurajskim np.?

Podejrzewam, ale to tylko i wyłącznie moja teoria, że naskalne petroglify były malowane przed biblijnym potopem. Ziemia wyglądała zupełnie inaczej. Wszędzie była ta sama pora roku i wysokie ciśnienie (ogólnie nazwać to można ciągłym latem lub warunkami cieplarnianymi) deszcze nie padały ale ziemia zraszana była rosą. Na niebie wisiał szczelny płaszcz wodny. Płaszcz wodny i wody podziemne Bóg użył do potopu. Po tak drastycznej zmianie nawet ludzie żyli krócej a warunki na ziemii znacząco się pogorszyły. Przeczytaj o potopie w 1 Księdze Mojżeszowej (Biblia).

ciekawie opisane, będę tu częściej zaglądać

easyperi - nie wątpimy że Naród Wybrany umie mścić swoje krzywdy (nawet jeśli tylko domniemane, lu w pełni zasłużone), a jak mu nie wyjdzie osobiście to umie "zagadać" z Najwyższym.

Z drugiej strony gdy księga Joela powstała to Egipt już pustynniał od dawna, więc dar proroczy nie był mu potrzebny, natomiast przydał się dar... publicystyczny.

Dokładnie w czasie maximum holoceńskiego Sahara tętniła życiem. W dodatku było wtedy najcieplej w ciągu Holocenu. Obecnie tak naprawdę mamy najchłodniejszą część Holocenu po ciepłych czasach rzymskich, które kończą śródziemnomorski klimat na terenie Europy centralnej w czasie I wieku naszej ery, za sprawą pierwszego bardzo silnego ochłodzenia i w wyniku tego rozpoczęła się wędrówka ludów w poszukiwaniu nowych terenów z przeminionym już klimatem. Potem ciepłe Średniowiecze, ale już bez takiego ciepła jak za czasów przed naszą erą, lecz i tak cieplejsze ,niż obecnie. A sprawa czynnika ludzkiego, to tylko biznes dla eko-lobby. Niech sprzedają się wiatraki i elektrownie atomowe, jak zależy na tym np. Francuzom.

Prześlij komentarz

Szanowni Czytelnicy!
Zachęcam Was gorąco do komentowania wpisów na blogu i jednocześnie zachęcam równie gorąco do korzystania z tagów HTML, szczególnie przy wklejaniu linków do stron internetowych.

Oto kilka przykładów tagów HTML obsługiwanych przez bloggera:
link - a href=
wytłuszczenie - b
kursywa - i