Periodo umido africano

Con la dizione periodo umido africano, compreso all'incirca tra 14 600 e 5 500 anni fa, ci si riferisce al più recente periodo climatico in cui l'Africa settentrionale era più umida dell'attuale. La sostituzione di gran parte del territorio desertico del Sahara con graminacee, alberi e laghi (il cosiddetto Sahara verde) fu causata da variazioni dell'orbita della Terra attorno al Sole; il cambiamento della vegetazione e della sabbia del Sahara rafforzò il monsone africano e aumentò i gas serra producendo una contrazione del deserto sahariano.

Il periodo umido africano è situato tra il Pleistocene superiore^[1] e la prima parte dell'Olocene^[2] e fu caratterizzato da un aumento delle precipitazioni nell'Africa settentrionale e occidentale,^[3] collegato a uno spostamento verso nord della cintura tropicale delle piogge.^[4]

Il periodo umido africano è considerato una fluttuazione climatica significativa all'interno del climaticamente stabile Olocene.^[5] Fa parte dell'optimum climatico dell'Olocene, caratterizzato da estati più calde dell'attuale nelle regioni dell'emisfero boreale.^[6] L'optimum climatico è stato registrato nella penisola arabica,^[7] nei Caraibi^[8] e nell'area del Mediterraneo.^[9] Il periodo umido viene talvolta suddiviso in due fasi, la prima e più piovosa che durò fino a 8 000 anni fa, e la seconda da 8 000 anni fa in avanti.^[10]

Questo periodo umido in Africa non fu l'unico; ci sono evidenze di circa altri 230 periodi precedenti in cui il Sahara era verde e più umido, che risalgono fino alla prima comparsa del Sahara avvenuta 7-8 milioni di anni fa,^[11] per esempio durante lo stadio dell'isotopo marino 5a e 5c.^[12] Questi periodi umidi sono normalmente associati a uno stadio interglaciale, mentre gli stadi glaciali corrispondono in genere ai periodi secchi.^[13] L'interstadiale Bølling-Allerød appare essere in sincronia con l'inizio del periodo umido in Africa,^[14][15][16] come pure dell'aumento dell'umidità in Arabia;^[17] successivamente il periodo umido coincide con il periodo Atlantico della sequenza di Blytt-Sernander.^[18]

I precedenti periodi umidi sembrano essere stati più intensi di quello dell'Olocene;^[19][20] in particolare il periodo umido particolarmente intenso dell'Eemiano, fu quello che permise ai primi esseri umani di attraversare l'Africa settentrionale e l'Arabia^[21] e che, assieme ad altri periodi umidi, è collegato all'espansione della cultura ateriana.^[22]

Durante l'ultimo massimo glaciale, cioè prima dell'ultimo periodo umido africano, il Sahara e il Sahel erano diventati estremamente aridi,^[23] con un livello di precipitazioni inferiore a quello odierno,^[24][25] come viene evidenziato dall'estensione delle dune e dai livelli dell'acqua nei bacini endoreici.^[23]

Il Sahara aveva un'estensione più vasta di quella odierna,^[26] e si spingeva fino a 500–800 km più a sud,^[27] corrispondenti a 5° di latitudine.^[28] Le dune arrivavano più vicino all'equatore,^[27][29] e si erano formate dune anche in Arabia, Israele^[30] e nel fondale marino esposto del Golfo Persico^[31] dove era aumentata la formazione di sabbia. Le foreste pluviali si erano ritirate lasciando il posto alle zone afromontane; la savana, le temperature, le precipitazioni e l'umidità diminuirono.^[32][33]

L'attività umana nel Sahara e in Arabia è scarsamente documentata e le fonti non sono sempre univoche, riflettendo la natura arida del periodo.^[34][35][36] L'aridità durante l'ultimo massimo glaciale sembra essere una conseguenza del clima più freddo e della maggior estensione delle calotte polari, che restrinsero la cintura monsonica verso l'equatore e indebolirono il monsone dell'Africa occidentale. Anche il ciclo dell'acqua, la circolazione di Walker e la cella di Hadley erano in situazione di debolezza.^[32] Le fasi di estrema aridità sono collegate all'evento di Heinrich,^[37] che avviene quando è presente un gran numero di iceberg nell'Atlantico settentrionale;^[38] la formazione di grandi quantità di iceberg tra 21 000 e 11 500 anni fa coincise con le grandi siccità subtropicali.^[39]

Prima dell'inizio del periodo umido, sembra che i laghi Vittoria, Alberto, Edoardo,^[27] Turkana^[40] e le paludi del Sudd si fossero prosciugati.^[27] Il Nilo Bianco era diventato un fiume stagionale,^[27] il cui corso, come quello del Nilo principale, era sbarrato dalle dune.^[41][42] Il delta del Nilo era parzialmente disseccato, con pianure sabbiose che si estendevano tra canali effimeri e fondale marino prosciugato, e divenne la fonte di sabbia per la formazione dell'erg, il deserto di dune,^[43] più a est.^[44] Altri laghi africani, come il lago Ciad e il lago Tanganica subirono una contrazione in questo periodo,^[45] anche se altri laghi rimasero costanti in aree dove le temperature più fredde avevano diminuito l'evaporazione.^[33] Il fiume Niger e il Senegal si erano fortemente rimpiccioliti.^[46]

Non è chiaro se alcune parti del deserto, come la zona collinare di Itbay lungo le sponde egiziane del Mar Rosso, siano state raggiunte dai venti occidentali^[47] o da fenomeni meteorologici collegati alla corrente a getto subtropicale^[48] e abbiano pertanto ricevuto una maggiore quantità di precipitazioni. Questo è appurato solo per il Maghreb, nell'Africa nordoccidentale,^[47] sebbene anche i corsi dei fiumi,^[29] la formazione dei terrazzi fluviali,^[42] lo sviluppo lacustre nei massicci montuosi del Tibesti e del Jebel Marra^[49][50] e il flusso residuale del Nilo possano essere spiegati in questo modo.^[51] Gli altopiani dell'Africa, comunque, sembrano essere stati meno affetti dalla siccità durante l'ultimo massimo glaciale.^[52]

La fine del periodo arido glaciale si situa tra 17 000 e 11 000 anni fa,^[50] con un inizio anticipato nei monti del Sahara^[33] dove può essere cominciato 18 500 anni fa.^[33] Inizi precoci sono possibili anche nella parte meridionale e centrale dell'Africa, rispettivamente 17 000 e 17 500 anni fa, in seguito al riscaldamento dell'Antartide,^[32][53] mentre il lago Malawi sembra aver mantenuto un basso livello delle acque fino a 10 000 anni fa.^[54]

Livelli più alti delle acque dei laghi si ebbero nelle aree montuose del Jebel Marra e del Tibesti tra 15 000 e 14 000 anni fa,^[27] mentre lo stadio più recente della glaciazione nei monti dell'Alto Atlante ebbe luogo nello stesso periodo di tempo dell'insorgere del periodo umido africano.^[55] Circa 14 500 anni fa cominciarono ad apparire i primi laghi nelle zone aride.^[1]

Il periodo umido iniziò tra 15 000^[53][56] e 14 500 anni fa. In passato si riteneva che fosse iniziato 9 000 anni fa, ma che fu interrotto dal Dryas recente,^[57] anche se l'interpretazione è soggetta a controversie.^[58] Alcune curve di livello dell'acqua dei laghi indicano infatti un incremento a gradini 15000±500 e 11 500–10 800 anni fa, prima e dopo il Dryas recente.^[1][59]

L'inizio del periodo umido avvenne quasi simultaneamente in tutta l'Africa settentrionale (anche se non è chiaro se iniziò nel Sahara orientale^[60]) e tropicale^[61] con impatti che si estendono fino all'isola di Santo Antão a Capo Verde.^[62][63] Nella penisola arabica le condizioni umide impiegarono quasi due millenni per avanzare verso nord^[60][64] con una progressione graduale confermata da dati tefrocronologici.^[65]

Il Lago Vittoria riapparve e esondò,^[1] anche il Lago Alberto esondò nel Nilo Bianco tra 15 000 e 14 500anni fa, mentre il Lago Tana esondò nel Nilo Azzurro. Il Nilo Bianco allagò buona parte della sua vallata ricongiungendosi al corso principale del fiume.^[56] Si riteneva che questi eventi fossero avvenuti 7 000 o 13 000 anni fa,^[56] ma suggerimenti più recenti posizionano il ricongiungimento del Nilo attorno a 15 000-14 500 anni fa.^[66]

Nel periodo in cui il Nilo aveva un corso irregolare, in Egitto ci furono estese alluvioni,^[27] le più vaste nella storia del fiume,^[67] con deposito di sedimenti alluvionali nelle spianate adiacenti^[68] e un probabile impatto anche sulle popolazioni che vivevano lungo le rive.^[69] Anche in tempi precedenti, tra 17 000 e 16 800 anni fa, in Etiopia le acque di fusione dei ghiacciai (che erano in fase di ritiro) avevano cominciato ad aumentare il flusso di acqua e di sedimenti del Nilo.^[70] Nel rift dell'Africa orientale il livello dell'acqua nei laghi cominciò a salire 15 500/15 000^[71] o 12 000 anni fa.^[72] Il Lago Kivu cominciò a esondare nel Lago Tanganica attorno a 10 500 anni fa.^[73]

Nello stesso tempo in cui iniziava il periodo umido africano, il clima glaciale in Europa associato con l'evento di Heinrich 1 andava a terminare^[1] con cambiamenti climatici che si estendevano fino all'Australasia.^[27] Il riscaldamento e il ritiro del ghiaccio marino attorno all'Antartide coincide con l'inizio del periodo umido africano,^[74] anche se l'inversione del freddo antartico si situa proprio in questo periodo.^[32]

Il periodo umido africano fu causato da un'intensificazione del monsone dell'Africa occidentale^[75] provocato da variazioni dell'insolazione e dell'albedo,^[76] che portarono a un'accresciuta importazione di umidità dall'Oceano Atlantico equatoriale e dal Mar Mediterraneo verso l'Africa mediterranea.^[77][78]

Ci furono anche complesse interazioni con la circolazione atmosferica extratropicale e tra l'umidità proveniente dall'Oceano Atlantico e dall'Oceano Indiano,^[79] e una accresciuta sovrapposizione tra le aree umidificate dal monsone e dai cicloni extratropicali.^[80]

I modelli climatici indicano che la transizione tra un Sahara arido e uno verde (e viceversa) ha un comportamento di soglia, per oltrepassare il quale occorre un certo livello di insolazione;^[1] analogamente, un calo graduale dell'insolazione spesso porta ad un rapido ritorno alla situazione precedente.^[81]

Questo dipende dai vari processi di feedback che si attivano^[82] e i modelli climatici spesso ammettono più di una situazione stabile di clima-vegetazione.^[83] Le variazioni della temperatura superficiale marina e dei gas serra sono in sincronia con l'inizio del periodo umido in tutta l'Africa.^[61]

Il periodo umido africano viene attribuito ad un aumento dell'insolazione estiva nell'emisfero boreale.^[82] A causa della precessione, varia la stagione in cui la Terra si trova al perielio, cioè al punto di minima distanza dal Sole, e il massimo dell'insolazione estiva si ha quando questa situazione capita durante l'estate boreale.^[84] Tra 11 000 e 10 000 anni fa la Terra si trovava al perielio durante il solstizio dell'estate boreale e questo ha provocato un aumento dell'irraggiamento solare di circa l'8%,^[1] con il risultato che il monsone africano divenne più intenso e si spinse fino a latitudini più settentrionali.^[85] Anche l'inclinazione assiale diminuì nel corso dell'Olocene,^[86] ma il suo effetto sul cambiamento del clima si manifestò in prevalenza a latitudini più elevate e non è chiaro se abbia influenzato anche il monsone.^[87]

Durante l'estate il riscaldamento solare è maggiore sulla terra del Nordafrica che sull'oceano, formando così un'area di bassa pressione che attira aria umida e precipitazioni dall'Oceano Atlantico.^[1][88] Questo effetto fu rafforzato dall'aumentata insolazione estiva^[89] producendo un monsone più vigoroso che riuscì a spingersi più a nord.^[86] La forza di questa circolazione e le conseguenti precipitazioni possono variare fortemente in funzione dell'insolazione estiva, con effetti che arrivano anche fino alle zone dal clima subtropicale.^[1]

L'inclinazione assiale e la precessione sono due componenti principali dei cicli di Milanković; sono responsabili non solo dell'inizio e termine di un'era glaciale,^[90] ma anche delle variazioni della forza dei monsoni.^[87]

Secondo i modelli climatici,^[11] i cambiamenti orbitali da soli non sono in grado di far aumentare il livello delle precipitazioni sull'Africa settentrionale a un punto tale da consentire la formazione di grandi laghi nel deserto, come il Lago MegaChad (la versione espansa dell'attuale Lago Ciad)^[91] che aveva un'estensione di 330 000 chilometri quadri (130 000 mi²),^[1] paragonabile a quella odierna del Mar Caspio,^[92][93] e nemmeno di spiegare l'espansione verso nord della vegetazione,^[86][94][95] a meno che non vengano presi in considerazione i cambiamenti della superficie oceanica e terrestre.^[82]

La diminuzione dell'albedo provocata dalla variazione della copertura vegetativa, è un fattore importante per spiegare l'aumento delle precipitazioni.^[1] Un aumento delle precipitazioni porta ad un aumento della vegetazione, la quale assorbe maggiormente la radiazione solare, lasciando maggior energia a disposizione del monsone. L'accresciuta evapotraspirazione della vegetazione aumenta il contenuto di umidità nell'aria, anche se questo effetto è meno pronunciato di quello dell'albedo.^[57] Anche il flusso di calore nel suolo e l'evaporazione vengono alterati dalla presenza della vegetazione.^[14]

Oltre al cambiamento del quantitativo delle precipitazioni, viene variata anche la loro stagionalità e occorre prendere in considerazione anche la lunghezza della stagione secca per valutare gli effetti dei cambiamenti del clima sulla vegetazione,^[96] come pure l'effetto fertilizzante collegato all'aumento della concentrazione dell'anidride carbonica nell'atmosfera.^[14]

Altre cause della variazione dell'albedo:

• I cambiamenti delle proprietà del suolo provocano variazioni nel monsone; la sostituzione del suolo desertico con il limo provoca un aumento delle precipitazioni^[1] e i suoli umidi^[14] o con un maggior contenuto di materia organica, riflettono meno la luce solare e accelerano il processo di umidificazione.^[11] Anche le variazioni dell'umidità del suolo^[97] e della sabbia del deserto hanno effetti sulla variazione dell'albedo.^[14]
• Nei modelli climatici, anche la presenza di laghi o zone umide^[76] mostra di influire sul livello delle precipitazioni.^[1]
• La ridotta generazione di polvere derivante da un Sahara più umido influenza il clima,^[98] riducendo la quantità di luce assorbita dalla polvere e modificando anche le proprietà delle nubi, diminuendo la loro riflessione e rendendole più efficienti nell'indurre le precipitazioni.^{[11][99][100]} Nei modelli climatici un minore quantitativo di polveri nella troposfera, assieme a cambiamenti della copertura vegetativa, spesso^[101] (ma non sempre) sono in grado di spiegare l'espansione verso nord del monsone;^[102] non c'è tuttavia un accordo universale sull'influenza delle polveri nelle precipitazioni nel Sahel.^[11]

Il riscaldamento del clima extratropicale durante le estati, sembra aver allargato verso nord la zona di convergenza intertropicale^[101] con un conseguente aumento delle precipitazioni nell'aria sub-sahariana.^[103]

La temperatura della superficie del mare al largo del Nordafrica era aumentata in seguito ai cambiamenti dell'orbita della Terra e anche a causa della debolezza degli alisei; questo contribuì allo spostamento verso nord della zona di convergenza e comportò un aumento del gradiente di umidità tra la terra e il mare.^[57][104] Al cambiamento ha contribuito anche il gradiente termico tra l'Oceano Atlantico più freddo in primavera rispetto alla massa del continente africano, e quello tra le temperature più calde a nord del 10º grado di latitudine rispetto al sud rimasto più fresco.^[105]

Le fluttuazioni della zona di convergenza intertropicale ebbero invece un effetto limitato sulla variazione delle precipitazioni nell'Africa orientale,^[106][107] e non è certa la loro influenza sulle condizioni nella penisola arabica.^[108]

Nell'Africa orientale, il periodo umido sembra essere collegato a meccanismi differenti,^[109] in particolare:

• una diminuita stagionalità delle precipitazioni^[110] collegata ad un aumento delle precipitazioni nella stagione secca^[111]
• un aumento delle precipitazioni o una minore durata della stagione secca^[112]
• un aumento dell'afflusso di umidità sia dall'oceano Atlantico che da quello Indiano. L'afflusso umido atlantico fu in parte innescato da un rafforzamento del monsone indiano e dell'Africa occidentale, forse spiegando così il motivo dell'estensione del periodo umido fino nell'emisfero australe.^[106][113]

Non è ben chiaro quale sia stato l'effetto degli alisei; l'accresciuto trasporto di umidità da parte dei venti orientali può aver favorito lo sviluppo del periodo umido,^[75] ma anche un rafforzamento del monsone indiano avrebbe potuto spostare i venti orientali dall'Africa orientale.^[114]

Al di sopra del Congo c'è un punto in cui i venti umidi provenienti dall'Oceano Indiano entrano in collisione con quelli provenienti dall'Oceano Atlantico.^[112] Questo punto è chiamato Congo Air Boundary. Ci potrebbero essere stati cambiamenti in questo punto,^[115] o un aumento della zona di convergenza;^[112][115] il Congo Air Boundary potrebbe anche essere stato spostato verso est dai venti occidentali^[113] a causa della bassa pressione atmosferica sull'Africa settentrionale,^[116] consentendo così un ingresso addizionale di aria umida atlantica.^[117] Le zone dell'Africa orientale che erano isolate dall'umidità atlantica, non diventarono più molto più umide in quel periodo,^[58] anche se in un sito della Somalia la stagionalità delle precipitazioni diminuì.^[118]

Queste diverse cause dell'aumento dell'umidità nell'Africa orientale sembrano essere state dominanti all'inizio e alla fine del periodo umido,^[119] mentre il concetto di un "periodo umido africano" esteso anche a questa parte dell'Africa ha sollevato qualche critica.^[120] Anche un'aumentata concentrazione di gas serra può aver contribuito a indirizzare l'insorgenza del periodo umido nell'Africa tropicale sudorientale;^[121] ci si sarebbe dovuto attendere che lì i cambiamenti orbitali avrebbero prodotto variazioni opposte a quelle dell'emisfero boreale,^[122] ma le scarse evidenze sul clima precedente non sembrano confermare del tutto la teoria.^[123]

• I cambiamenti climatici alle latitudini più settentrionali possono aver contribuito all'insorgere del periodo umido africano.^[75] Il ritiro della calotta glaciale scandinava e del ghiacciaio Laurentide in Nord America è contemporaneo all'inizio del periodo umido africano.^[14] Nei modelli del clima, è spesso richiesto un ritiro dei ghiacciai per simulare un periodo umido.^[14] La loro esistenza può anche spiegare come mai il periodo umido africano non cominciò immediatamente con il primo picco dell'insolazione, in quanto la presenza di calotte di ghiaccio manteneva freddo il clima.^[124]
• Le variazioni della temperatura superficiale dell'acqua dell'Atlantico influiscono sul monsone africano^[75] e possono aver influenzato la partenza del periodo umido. Alisei più deboli e una maggior insolazione tendono ad aumentare la temperatura superficiale del mare, provocando un aumento delle precipitazioni per effetto dell'aumento del gradiente di umidità tra la terra e il mare.^[57] Furono coinvolte anche variazioni del gradiente di temperatura nel Nord Atlantico.^[88]
• Il riscaldamento del Mar Mediterraneo aumenta le precipitazioni nel Sahel; questo effetto è responsabile anche del recente incremento delle precipitazioni nella stessa area desertica, collegato al riscaldamento globale di natura antropogenica.^[11] L'aumento della temperatura superficiale del mare può anche rendere conto dell'aumento delle precipitazioni registrato nel Mediterraneo durante il periodo umido africano.^[108]
• L'aumento delle precipitazioni invernali è correlato con la maggior estensione delle precipitazioni mediterranee e può aver contribuito all'instaurazione del periodo umido, specialmente nell'Africa settentrionale,^{[125][126][127]} attorno al Mar Rosso,^[27] nel Tibesti,^[128][129] nell'Arabia settentrionale^[108] e più in generale alle altitudini più elevate dove il monsone non arrivava.^[105] Queste precipitazioni possono essersi estese anche ad altre parti del Sahara portando alla sovrapposizione tra le aree a precipitazioni estive e invernali,^[130] mentre l'area arida tra le zone influenzate dal monsone e dai venti occidentali divenne più umida o scomparve.^[131] Questi cambiamenti nelle precipitazioni influenzate dal Mediterraneo, possono essere correlati con le variazioni dell'Oscillazione Nord Atlantica e dell'Oscillazione artica.^[125]
• Anche il trasporto verso nord dell'umidità correlata alle saccature meteorologiche in primavera e autunno è stato proposto per spiegare l'aumento delle precipitazioni e la loro sottostima da parte dei modelli del clima.^[76] In uno di questi modelli, l'aumento del trasporto di umidità verso nord da parte delle saccature fa aumentare la piovosità autunnale nel Sahara, specialmente verso la metà dell'Olocene e quando il clima locale è già più umido del solito.^[132]
• Anche l'indebolimento dell'anticiclone subtropicale africano è stato proposto negli anni 1970-80 come una concausa.^[133]
• Nelle regioni montane, come nel campo vulcanico di Meidob, le temperature ancora fredde dopo l'ultimo massimo glaciale possono aver ridotto l'evaporazione e permesso così un inizio precoce del periodo umido.^[33]
• Cambiamenti del campo geomagnetico possono essere collegati alla variazione dell'umidità.^[134]
• Un accresciuto apporto di umidità dai grandi laghi, come il Lago MegaCiad, possono aver aumentato le precipitazioni, anche se questo effetto non sembra sufficiente a spiegare il periodo umido nella sua interezza.^[97] Un ruolo simile è stato attribuito alla presenza di estese zone umide e laghi nel Sahara orientale^[33] e all'ecosistema in generale.^[135]
• L'aumento della contrazione dell'anidride carbonica atmosferica può aver innescato il periodo umido,^[14] in particolare la sua estensione al di là dell'equatore,^[136] come pure la sua ripresa dopo il Dryas recente e l'Evento di Heinrich 1 attraverso l'aumento della temperatura superficiale del mare.^[137]
• In alcune zone del Sahara, l'accresciuto apporto idrico dalle regioni montane può aver contribuito all'aumento delle condizioni umide.^[138][139]
• Foreste più estese in Eurasia possono aver contribuito allo spostamento verso nord della zona di convergenza intertropicale.^[140]
• Altri meccanismi proposti includono la convezione al di sopra dello strato limite atmosferico,^[141] un aumento dei flussi del calore latente,^[99] la bassa pressione dell'Africa nordoccidentale che attirava umidità verso il Sahara,^[142] i periodici cambiamenti del ciclo undecennale dell'attività solare^[33] e fenomeni complessi dei flussi atmosferici.^[143]

Il periodo umido africano estese i suoi effetti sul Sahara, sull'Africa orientale (inclusa la regione del Triangolo di Afar^[144]),^[145] sull'Africa sudorientale e equatoriale. In generale le foreste e la copertura boschiva si espansero in tutto il continente.^[146]

Un simile episodio umido si verificò anche nella parte tropicale delle Americhe (nei Caraibi è stato identificato un episodio umido nel medio Olocene, che ben si correla con l'analogo periodo umido africano e che fu preceduto e seguito da condizioni secche^[8]), in Cina, in Asia,^{[4][57][147][148][149]} in India,^[150] in Medio Oriente e nella Penisola arabica;^{[4][57][147][148][149]} anch'esso sembra correlato allo stesso forcing orbitale di quello africano.^[147] All'inizio dell'Olocene un episodio collegato al monsone si estese fino al deserto del Mojave in Nord America.^[151] Invece, un episodio più secco è registrato in gran parte del Sud America dove il lago Titicaca, il lago Junin, la portata del Rio delle Amazzoni e la disponibilità di acqua nel deserto di Atacama furono inferiori.^[152]

La portata dei fiumi Sanaga^[153] e di altri fiumi del Camerun,^[32] del Niger, il Congo,^[153] del Nilo,^[154] del Rio Campo^[155] e del Rufiji aumentò;^[156] anche il deflusso delle acque dall'Africa equatoriale, nordorientale e dal Sahara occidentale risultò maggiore.^[157] L'accresciuta portata dei fiumi produsse cambiamenti nella morfologia dei sistemi fluviali e delle loro piane alluvionali;^[32][155] il fiume Senegal riuscì ad aprirsi un varco tra le dune di sabbia e riprese a sfociare nell'Oceano Atlantico.^[46]

Durante il periodo umido africano, in tutto il Sahara, il Sahel^{[85][89][158]} e fino alla zona collinare del Mar Rosso^[159] erano presenti laghi, fiumi, zone umide e una vegetazione composta da erbe e alberi, dando luogo a quello che viene definito il "Sahara verde".^[10] Le evidenze includono dati ricavati dal polline, siti archeologici, elementi di fauna come diatomee, mammiferi, crostacei, rettili, chiocciole, valli fluviali interrate, zolle ricche di materia organica, fanghi induriti, evaporiti e travertino depositati in ambienti subacquei.^[2]

La copertura vegetativa si estendeva su quasi tutto il Sahara^[1] e consisteva di ampie savane in cui crescevano arbusti e alberi.^[88][160] In generale la vegetazione si espanse verso nord^[4] fino al 27-30° di latitudine nell'Africa occidentale;^[161][162] nel Sahel il limite vegetativo si attestò al 23° nord,^[6] e il Sahara era ricoperto da piante che oggi si trovano tra 400^[163][164] e 600 km più a sud.^[165] Il movimento verso nord della vegetazione fu piuttosto lento e non uniforme, sia in termini di estensione che per la tipologia delle specie arboree coinvolte.^[166]

Le foreste^[167] e le piante erano concentrate attorno ai laghi e ai fiumi.^[168] Il paesaggio era assimilabile più a un mosaico di vari tipi di vegetazione di origine semi-desertica e umido-tropicale,^[169] piuttosto che a un semplice spostamento verso nord di varie specie di piante;^[170] persistevano certamente varie comunità di vegetazione giallastra e color marron.^[11] I dati ricavati dal polline indicano una dominanza delle graminacee rispetto agli alberi di origine umido-tropicale.^[162]

Il clima del Sahara non divenne comunque omogeneo; le parti centro-orientali del deserto erano probabilmente più secche di quelle occidentali e del settore centrale^[171] e il mare di sabbia libico rimase desertico,^[11] anche se le zone veramente desertiche si ridussero o divennero aride o semiaride.^[172] Sembra che sia rimasta una cintura arida a nord del 22° di latitudine^[173] o che la vegetazione^[94] e il monsone africano abbiano raggiunto i 28-31° di latitudine nord; tuttavia le condizioni generali della fascia compresa tra 21º e 28º parallelo non sono ben conosciute.^[174] Zone aride potrebbero essersi mantenute nelle aree che si trovavano in ombra pluviometrica rispetto alle montagne e qui potrebbe essere cresciuta la vegetazione tipica dei climi aridi, come indica la presenza di questa tipologia di polline nei carotaggi.^[175] La distribuzione nord-sud delle tipologie vegetali è stata ricostruita in base a dati ottenuti da carbone vegetale e pollini.^[176]

I fossili registrano cambiamenti nella fauna del Sahara.^[177] La fauna includeva antilopi,^[1] pesci gatto, vongole,^[178] coccodrilli,^[1] elefanti, gazzelle,^[179] giraffe,^[1] alcelafi, lepri,^[179] ippopotami,^[180][181] molluschi, persico del Nilo,^[182] tilapia,^[178] tartarughe^[180] e vari altri animali; in Egitto si trovava anche iena maculata, facocero, bufalo d'acqua, gnu e zebre.^[183]

Alcune specie animali si espansero in tutto il deserto, mentre altre erano limitate alle aree con acque profonde.^[182] È possibile che precedenti periodi umidi abbiano permesso ad alcune specie di attraversare aree attualmente^[quando?] desertiche.^[173] Una riduzione delle praterie all'inizio del periodo umido potrebbe spiegare il collo di bottiglia nella popolazione dei ghepardi,^[184] mentre il periodo umido portò all'espansione di altre specie animali come il piccolo topo multimammato di Hubert.^[185]

Le condizioni e le risorse erano a questo punto mature per la presenza dei primi cacciatori-raccoglitori, pescatori^[186] e, più tardi, pastori^[187] il cui arrivo nel Sahara coincise con la fase di sviluppo dei laghi;^[188] gli insediamenti possono essere il risultato di migrazioni sia da nord (Maghreb e Cirenaica)^[189][190] dove era localizzata la cultura capsiana,^[191] che da sud (Africa subsahariana) o da est (Valle del Nilo).^[189]

Tracce di attività umana sono state trovate nei monti Tadrart Acacus,^[192] dove grotte e ripari rocciosi venivano usati come campi base,^[193] come nella grotta di Uan Afuda^[193] e nei ripari rocciosi di Uan Tabu e Takarkori.^[194] La prima occupazione del riparo di Takarkori si verificò tra 10 000 e 9 000 anni fa,^[195] e ci sono evidenze di evoluzione culturale umana per circa cinque millenni.^[187] A Gobero, nel deserto del Ténéré, è stato trovato un cimitero dai cui reperti si è potuto ricostruire lo stile di vita di questi primi abitatori del Sahara.^[196] Al lago Tolomeo, in Nubia, gli insediamenti si trovavano vicino alle sponde del lago per sfruttarne le risorse e forse anche per trarne vantaggio nel tempo libero.^[197]

La vita del tempo sembra essere dipesa molto dalle risorse acquatiche, a giudicare dal ritrovamento di molti strumenti associati con la pesca; per questo la cultura viene talvolta indicata come "acqualitica",^[133][158] anche se sono state trovate differenze sostanziali tra le culture dei vari insediamenti.^[198] Il rinverdimento del Sahara portò a un'espansione demografica^[199] e in particolare la presenza umana nel Sahara orientale coincide con l'inizio del periodo umido africano.^[200] Invece l'occupazione umana si ridusse lungo la Valle del Nilo, forse a cause dell'espansione delle zone paludose.^[201]

Veniva praticata la caccia ai grandi animali utilizzando armi i cui resti sono stati ritrovati nei siti archeologici^[202]; i cereali selvatici che crescevano nel Sahara, come brachiaria, sorgo e urochloa, costituivano una fonte addizionale di nutrimento.^[203] In questo periodo, specialmente nella parte orientale del Sahara^[204], venne addomesticato il bestiame, la capra e la pecora.^[205] La zootecnia cominciò a svilupparsi concretamente a partire da 7 000 anni fa; l'insieme delle nuove tecniche culturali favorì una forte crescita della popolazione.^[186] L'allevamento del bestiame e delle capre si espanse poi verso sudovest a partire da 8 000 anni fa.^[206]

In alcune località è stata dimostrata la presenza dell'attività lattiero-casearia^[207] mentre l'allevamento degli animali è dimostrato dalla frequente presenza dei bovini nelle pitture rupestri.^[208] La canoa di Dufuna, uno dei più antichi reperti di imbarcazione ritrovati,^[209] sembra datare al periodo umido dell'Olocene e implica che i corsi d'acqua del tempo venivano navigati dagli esseri umani.^[209]

Nei monti del Tadrart Acacus sono stati identificati diversi orizzonti culturali chiamati Acacus iniziale e finale; inoltre è stata identificata une sequenza definita "pastorale" iniziale, medio e finale,^[208] mentre nel Niger la Cultura Kiffiana è stata collegata all'insorgere del periodo umido africano.^[210] Le antiche civiltà prosperavano,^[4] mentre si sviluppavano l'agricoltura e l'allevamento degli animali negli insediamenti neolitici.^[211][212] È possibile che la domesticazione delle piante sia stata ritardata in seguito alla maggiore disponibilità di cibo del periodo, e che sia avvenuta solo a partire da 2 500 anni fa.^[213][214]

Le tracce lasciate dall'insediamento umano includono l'arte rupestre, con numerosi petroglifi e pitture rupestri nel Sahara, dove c'è una delle più grandi concentrazioni di queste attività nel mondo.^[215] Le scene includono sia animali^[85] che la vita di ogni giorno,^[215] come il nuoto; questo supporta la presenza di un clima umido nel passato.^[216] Un esempio ben noto è la Caverna dei Nuotatori nei monti del Gilf Kebir, in Egitto;^[217] altri siti sono le montagne di Gebel Auenat in Egitto,^[218] in Arabia,^[219] e il Tassili n'Ajjer in Algeria, dove sono state trovate altre pitture risalenti a questo periodo.^[219]

Sono stati trovati anche manufatti^[220] e oggetti di ceramica in zone che attualmente^[quando?] sono inospitali.^[218] L'Africa settentrionale, assieme all'Asia orientale, è uno dei primi luoghi dove si è sviluppata la lavorazione della ceramica per la produzione di stoviglie,^[187] probabilmente sotto l'influenza dell'aumentata disponibilità di risorse durante il periodo umido che ha favorito la sua diffusione nell'Africa occidentale attorno al 10 millennio a.C.,^[221] con il motivo a "linea ondulata" o "linea ondulata punteggiata" che è comune in tutta l'Africa settentrionale.^[198] Queste popolazioni sono state descritte come epipaleolitiche o mesolitiche e neolitiche,^[222] e erano in grado di produrre utensili litici anche complessi.^[223]

I dati genetici e archeologici indicano che queste popolazioni erano originarie dell'Africa subsahariana e si spostarono verso nord man mano che il deserto diventava più verde.^[224] Questo si riflette nella diffusione verso nord dei lignaggi genomici dell'aplogruppo L (mtDNA) e dell'aplogruppo U6.^[225] Il periodo umido facilitò inoltre lo spostamento di popolazioni euroasiatiche verso l'Africa.^[226] Queste condizioni favorevoli per le popolazioni umane si riflettono anche sui miti del paradiso, come ad esempio il Giardino dell'Eden nella Bibbia o i Campi Elisi e l'Età dell'oro nell'antichità classica,^[218] e la diffusione delle lingue nilo-sahariane.^[175][198]

Il periodo umido africano terminò tra 6 000 e 5 000 anni fa.^[1][227] Con il declino della vegetazione,^[24] la sabbia riprese il suo posto nel Sahara che ritornò ad essere arido;^[85] nell'Africa settentrionale aumentò l'erosione eolica,^[228] con il conseguente trasporto di polvere dalle aree ritornate desertiche^[229] e dai bacini lacustri prosciugati,^[230] come la depressione del Bodélé, che oggi rappresenta la più importante sorgente di polvere del nostro pianeta.^[231]

La transizione dal "Sahara verde" alla desertica situazione odierna, è considerata la più grande transizione ambientale dell'Olocene nell'Africa settentrionale;^[232] al giorno d'oggi non ci sono praticamente più precipitazioni nella regione.^[1] Con il prosciugamento dei bacini lacustri, scomparve anche la vegetazione di tipo mesico e le popolazioni umane sedentarie furono rimpiazzate da culture più mobili.^[1] La fine del periodo umido, come pure il suo inizio, può essere considerata una crisi climatica dato il suo forte ed esteso impatto,^[1] con l'aridità che si estese fino alle Isole Canarie^[233] e all'Iran sudorientale.^[234]

Il periodo freddo dell'oscillazione di Piora nelle Alpi^[235] coincide con la fine del periodo umido africano; il periodo di tempo tra 5 600 e 5 000 anni fa, fu caratterizzato da un esteso raffreddamento e cambiamenti delle precipitazioni in varie parti del mondo,^[236] inclusa una variazione della temperatura superficiale del mare su entrambe le sponde del Nord Atlantico;^[237] è possibile che i cambiamenti climatici si siano estesi anche nell'Australia sudorientale,^[238] nell'America centrale^[239] e nel Sud America dove iniziò il periodo neoglaciale.^[240]

Un importante cambiamento climatico pan-tropicale è avvenuto circa 4 000 anni fa.^[241] Il cambiamento è stato accompagnato da un collasso delle antiche civiltà, una severa siccità in Africa, Asia e Medio Oriente e il ritiro dei ghiacciai sul Kilimangiaro^[242] e sul Monte Kenya.^[243]

Non è chiaro se l'inaridimento si verificò contemporaneamente in tutti i luoghi e se ha richiesto secoli o millenni,^[4][85][179] a causa dei dati in parte contrastanti.^[244][245] Questo ha portato ad alcune controversie,^[145][163] con posizioni discordi anche rispetto ai cambiamenti vegetazionali.^[115][146] Recentemente si è fatta strada l'ipotesi che la fine del periodo umido africano sia avvenuta in modo graduale da nord a sud^{[186][246][247]} e che si situi tra 4 000 e 2 500 anni fa nella regione prossima all'equatore,^[61][76] mentre terminò piuttosto bruscamente nel Sahara occidentale e nell'Africa orientale.^[248]

Una fine avvenuta più tardi attorno a 4 000 anni fa nell'Africa nordorientale può dipendere dalla differente configurazione delle masse terrestri e dal conseguente comportamento del monsone;^[249] altre ricerche hanno trovato uno spostamento in senso est-ovest dell'inaridimento.^[60] A nord dell'odierna cintura monsonica e nel Sahara occidentale, l'inaridimento avvenne in un'unica fase tra 6 000 e 5 000 anni fa, mentre a sud la diminuzione delle precipitazioni si protrasse per un intervallo di tempo più prolungato.^{[61][76][250]} I cambiamenti ambientali ebbero caratteri differenti nell'Africa centrale, occidentale e orientale.^[163] Alcune successive fluttuazioni del clima produssero brevi episodi umidi,^[251] come quello avvenuto tra il 500 a.C. e il 300 d.C. nell'Africa settentrionale al tempo dell'Impero romano e lungo il Mar Morto;^[252] un precedente episodio era avvenuto 2 100 anni fa nel Sahel occidentale.^[63]

Alcune evidenze indicano un cambiamento del clima in due fasi con due distinte transizioni verso il periodo arido^[253] causate da due diversi momenti della diminuzione dell'insolazione.^[254] Da taluni l'evento di 4 200 anni fa viene considerato come la vera fine del periodo umido^[255] specialmente nell'Africa centrale.^[256]

I carotaggi tendono a indicare un cambiamento piuttosto drastico,^[81][257] ma non privo di eccezioni,^[145] al contrario dei dati del polline, forse a causa di differenze regionali o locali nella vegetazione.^[258] Anche l'acqua di falda e la vegetazione locale possono modificare le condizioni in una data area;^[259] i corpi d'acqua alimentati da acqua di falda resistettero più lungo di quelli alimentati solamente dalla pioggia.^[182]

La fine del periodo umido africano può essere stata preceduta da un'accresciuta variabilità delle precipitazioni; questo fenomeno si osserva frequentemente prima di cambiamenti improvvisi del clima.^[260] Nel Gilf Kebir, tra 6 300 e 5 200 anni fa, il regime delle precipitazioni invernali si stabilizzò con la fine del periodo umido africano.^[27]

Attualmente^[quando?] il monsone africano continua a influenzare il clima tra il 5º parallelo sud e il 25° nord; la maggior parte delle precipitazioni avviene alla latitudine attorno al 10º parallelo nord durante l'estate (l'area delle piogge monsoniche più intense non coincide con la zona di convergenza intertropicale.^[261]), mentre le precipitazioni più a nord sono inferiori. Per questo motivo a latitudini più settentrionali si trova la zona desertica, mentre le aree più umide sono coperte di vegetazione.^[86] Nel Sahara centrale le precipitazioni non superano i 50–100 mm/anno.^[262] Anche più a nord il margine del deserto coincide con l'area dove i venti occidentali portano le piogge;^[263] questi venti riescono a influenzare anche la porzione più meridionale dell'Africa.^[264]

L'esistenza del deserto è collegata alla subsidenza dell'aria al di sopra dell'Africa settentrionale, che è ulteriormente aumentata dal raffreddamento radiativo al di sopra del deserto.^[11] Nell'Africa orientale il monsone produce due stagioni umide nell'area equatoriale, chiamate delle "piogge lunghe" tra marzo e maggio, e delle "piogge brevi" in ottobre e novembre,^[265] quando la zona di convergenza intertropicale si muove rispettivamente verso nord e verso sud.^[266] Oltre alle precipitazioni originate dall'Oceano Indiano, ci sono le precipitazione di origine atlantica e quelle dal Congo, a ovest del Congo Air Boundary.^[261][265]

L'Atlantico è anche la sorgente delle piogge monsoniche nel Sahel.^[267] La variabilità climatica esiste tuttora e il Sahel ha sofferto importanti episodi di siccità negli anni 1970 e 1980, quando le precipitazioni diminuirono del 30% con una contrazione ancora più elevata della portata dei fiumi Niger e Senegal,^[268] prima della ripresa delle precipitazioni.^[11] Nella penisola arabica, il monsone non penetra molto lontano dal Mar Arabico e alcune aree rimangono sotto l'influenza delle precipitazioni invernali portate dai cicloni che provengono dal Mar Mediterraneo.^[269] Anche l'Africa orientale risente della circolazione monsonica.^[270]

Alcune simulazioni di riscaldamento globale e aumento della concentrazione di anidride carbonica, hanno mostrato come conseguenza un sostanziale aumento delle precipitazioni nel Sahel e nel Sahara. Questo potrebbe portare ad una espansione della vegetazione nell'area attualmente^[quando?] deserta, anche se a un livello meno esteso del medio Olocene^[83] e probabilmente accompagnato da uno spostamento verso nord del deserto, con il conseguente inaridimento della parte più settentrionale dell'Africa.^[271] Un tale livello di precipitazioni dovrebbe anche ridurre la quantità di polveri che si origina nel Nord Africa,^[272] con conseguenze sulla generazione di cicloni tropicali nell'Atlantico e un aumento della possibilità che colpiscano i Caraibi, il Golfo del Messico e la costa orientale degli Stati Uniti.^[272]

Il "Rapporto speciale sul riscaldamento globale di 1,5 °C" e il Quinto Rapporto IPCC indicano che il riscaldamento globale produrrà un aumento delle precipitazioni su quasi tutta l'Africa orientale, parti dell'Africa centrale e nella principale stagione umida dell'Africa occidentale, anche se c'è una significativa incertezza in queste proiezioni, specialmente per quanto riguarda il settore occidentale.^[273] D'altra parte le regioni occidentali^[274] e parte di quelle orientali, potrebbero diventare più aride in alcune stagioni o in alcuni mesi.^[273][274] La siccità del Sahel alla fine del XX secolo viene collegata al riscaldamento globale.^[273] Attualmente^[quando?] il Sahel sta diventando più verde, ma il livello delle precipitazioni non è ritornato ai livelli raggiunti alla metà del XX secolo.^[271]

I modelli climatici danno risultati non univoci riguardo all'effetto della componente antropogenica del riscaldamento globale sul livello delle precipitazioni nel Sahara/Sahel. I cambiamenti del clima causati dall'uomo avvengono attraverso meccanismi differenti da quelli naturali che hanno portato al periodo umido africano. Uno studio del 2003 mostra che le intrusioni di vegetazione nel Sahara, avvengono nel corso di alcuni decenni successivi all'aumento dell'anidride carbonica atmosferica, ma che non coprirebbero più del 45% del Sahara. Lo studio mostra anche che l'espansione della vegetazione può avvenire solo in assenza dell'attività di pascolo del bestiame o di altre perturbazioni che possono ostacolarla.^[275]

Un rinverdimento del Sahara d'altra parte permetterebbe un'espansione dell'agricoltura e della pastorizia in aree attualmente^[quando?] inutilizzabili, ma un aumento delle precipitazioni può portare anche ad un aumento delle malattie collegate ad acqua non pulita o alle alluvioni.^[271] Un'espansione dell'attività umana può essere vulnerabile ai successivi cambiamenti del clima verso periodi di nuova aridità come dimostrato dalla siccità che fece seguito al breve periodo umido alla metà del XX secolo.^[271]

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