Nature Communications -tiedelehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan Saharan ajoittaiset kosteat kaudet johtuivat muutoksista maapallon aurinkoa kiertävällä radalla. Jääkausi on keskeyttänyt vihertymisen.

Uraauurtava mallinnus osoitti, että suuret, kaukana korkeilla leveysasteilla sijainneet mannerjäätiköt vaikuttivat näiden kosteiden jaksojen ajoitukseen ja voimakkuuteen.

– Saharan autiomaan jaksoittainen muuttuminen savanni- ja metsäekosysteemeiksi on yksi planeettamme hämmästyttävimmistä ympäristömuutoksista, sanoo Helsingin yliopistossa ja Bristolin yliopistossa ilmastotutkijana työskentelevä Edward Armstrong.

– Tutkimuksemme on yksi ensimmäisistä ilmastomallinnusta, joissa simuloidaan Afrikan kosteita ajanjaksoja paleoklimatologisten tutkimusten mittakaavassa. Näin saadaan selville jaksojen syy ja ajankohta, sanoo Armstrong.

Saharan jaksoittaisesta vehreytymisestä on laajalti näyttöä; näinä ajanjaksoina jokien, järvien ja virtahepojen kaltaisten vedestä riippuvaisten eläinten määrä kasvoi, kunnes alue muuttui taas aavikoksi. Nämä Pohjois-Afrikan kosteat ajanjaksot saattoivat olla ratkaisevan tärkeitä Afrikasta muualle johtavien kasvien muodostamien ekologisten käytävien synnyssä. Se on mahdollistanut eri lajien, myös varhaisihmisten, leviämisen eri puolille maailmaa.

Näiden vehreytymisjaksojen uskotaan johtuneen maapallon kiertoradan muutoksista erityisesti sen prekessiossa. Prekessio tarkoittaa maan pyörimisakselin suunnan muuttumista, mikä vaikuttaa vuodenaikoihin eli vuodenaikavaihteluun arviolta 21 000 vuoden jaksoissa. Nämä prekession muutokset ratkaisevat sen, kuinka suuri määrä energiaa tavoittaa maapallon eri vuodenaikoina, mikä puolestaan vaikuttaa Afrikan monsuunisateiden voimakkuuteen ja kasvillisuuden leviämiseen tällä laajalla alueella.

Näiden ilmiöiden ymmärtämistä vaikeuttaa merkittävästi se, että valtaosa ilmastomalleista ei ole pystynyt simuloimaan näiden kosteiden kausien taajuutta, joten niiden taustalla olevia mekanismeja ei ole kyetty kiistatta selvittämään.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa pyrittiin lisäämään tietämystä Pohjois-Afrikan kosteiden ajanjaksojen taustamekanismeista toteuttamalla simulaatioita tuoreeltaan kehitetyllä ilmastomallilla.

Tulokset vahvistavat sen, että alueen kosteat jaksot esiintyivät 21 000 vuoden välein ja määräytyivät maapallon kiertoradan prekession muutosten mukaan. Pohjoisen pallonpuoliskon kesät lämpenivät, mikä tehosti Länsi-Afrikan monsuunijärjestelmää ja lisäsi Saharan sademäärää, minkä seurauksena autiomaahan levisi savanneille tyypillistä kasvillisuutta.

Havainnot osoittavat myös, että kosteita kausia ei esiintynyt jääkausien aikana, jolloin suuri osa korkeammista leveysasteista oli suurten mannerjäätiköiden peitossa. Tämä johtuu siitä, että valtavat jäätiköt viilensivät ilmakehää ja estivät Afrikan monsuunijärjestelmää tyypilliseen tapaansa laajenemasta. Tieto korostaa näiden kaukana toisistaan olevien alueiden välistä yhteyttä, joka on saattanut rajoittaa ihmisen ja muiden lajien levittäytymistä Afrikasta 800 000 viime vuoden jääkausien aikana.

– Saharan alue on eräänlainen portti, joka säätelee lajien leviämistä Pohjois-Afrikan ja Saharan eteläpuolisen Afrikan välillä sekä niiden leviämistä muualta mantereelle ja sieltä muualle, toteaa yksi artikkelin kirjoittajista, ihmisekologian ja evoluution apulaisprofessori Miikka Tallavaara Helsingin yliopistosta.

– Portti oli vehreissä oloissa auki ja autiomaan vallitessa kiinni. Kosteiden ja kuivien vaiheiden vuorottelu vaikutti merkittävästi lajien leviämiseen ja kehitykseen Afrikassa. Kyky mallintaa Pohjois-Afrikan kosteita jaksoja on suuri saavutus, jonka ansiosta pystymme nyt paremmin mallintamaan ihmisen levinneisyyttä ja ymmärtämään sukumme kehitystä Afrikassa, sanoo Tallavaara.  

Tutkijat ovat innoissaan tuloksista. Saharan vehreytymisen laajuuden kuvaaminen ilmastomalleilla on ollut perinteisesti vaikeaa. Nyt muokattu kuvaa onnistuneesti historiallisia muutoksia ja valaa samalla uskoa siihen, että tällaiset mallit voivat auttaa ymmärtämään tulevia muutoksia.

Tutkimukseen osallistui ilmastotutkijoita Helsingin yliopistosta ja Birminghamin yliopistosta. Se on osa Koneen Säätiön rahoittamaa Helsingin yliopistossa toteutettavaa hanketta, jossa tutkitaan ilmaston vaikutusta ihmiskunnan levinneisyyteen aikojen saatossa ja sen ekologisen lokeron kehitykseen

Lisätietoa:

Apulaisprofessori Miikka Tallavaara, miikka.tallavaara@helsinki.fi, +358 505686890

tai englanniksi

Tutkijatohtori Edward Armstrong, edward.armstrong@helsinki.fi