在一项可能有助于科学家更好地预测气候变化步伐的发现中，发表在《科学》杂志上的研究表明，撒哈拉沙漠，这个面积与美国一样大，从大西洋延伸到红海，横跨北非的地区，是如何在数千年间从富饶变成贫瘠的。
科学家们通过分析从沙漠中最后一个活着的湖泊之一的底部钻取的沉积物样本，窥探了撒哈拉沙漠葱郁的过去。这些样本揭示了长期以来不为人知的秘密，即随着季风雨向南退入非洲大陆，耐旱物种是如何取代热带动植物的。
在撒哈拉沙漠这样荒凉的地方找到如此详细的档案是出乎意料的。“这是同类记录中唯一的，”研究报告的共同作者，布朗大学地质科学助理教授詹姆斯·罗素说。
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研究人员在乍得北部约阿湖的样本中发现了花粉、藻类、昆虫、沙子和矿物质的碎片，他们确定这些碎片在过去6000年中积累成薄层。
“这就像看树木年轮，”主要研究作者，德国科隆大学史前考古研究所的地球考古学家斯特凡·克勒佩林说。“这些层为我们提供了详细的季节性信息，甚至可以确定一个物种是哪一年引入的。”
撒哈拉沙漠最初的绿化发生在约10500年前，并且持续繁茂了数千年。（史前人类留下的鳄鱼和长颈鹿的洞穴壁画证明了这里曾经是热带草原般的气候。）
就像演示文稿中的幻灯片一样，沉积层揭示了这些湿润的条件是如何变化的，并将约阿湖变成了一个孤立的绿洲。大约在5500年前仍然丰富的热带植物和常绿灌木开始衰退，因为该地区在接下来的1000年中逐渐干涸。干旱持续下去，到公元前700年，像耐寒的金合欢树这样的沙漠植物点缀着现在干涸的景观。
撒哈拉沙漠整体气候的这种逐渐转变与一种常见的理论相矛盾，即该地区在几百年内迅速干涸，并为全球变暖引发的潜在重新绿化提供了线索，克勒佩林说。
数据还证实，降雨量下降是该地区变成尘土飞扬的荒地的主要原因。根据沉积物样本，研究人员确定约阿湖的水在约4000年前突然变得非常咸。他们推测，盐度飙升是因为先前将盐分从湖中排出的河流随着降雨量的减少而消失了。这一突发事件表明，相对较小的事件——例如降雨量的轻微滑动——可能会产生巨大的影响。
“这就像转动雨水的旋钮，但翻转湖泊的开关，”宾夕法尼亚州立大学地球科学教授理查德·艾利说，他没有参与这项研究。
这种临界点的跨越，可能通过一系列局部事件导致一个地区气候的快速变化，已经引发了人们对撒哈拉沙漠以南半干旱地区萨赫勒沙漠蔓延的担忧。科学家们担心，失控的“正反馈”循环已经发生，其中一个事件加强或强化下一个事件，植物越少导致降雨越少，导致植物更少，依此类推。
克勒佩林说，新的发现将帮助气候学家微调他们的计算机模型——他说这些模型对撒哈拉沙漠发生的事情是错误的——从而更准确地预测全球变暖的影响。