非洲濕潤期

非洲濕潤期（英語：African Humid Period，簡稱AHP），又稱綠撒哈拉期（Green Sahara），是一段北非與撒哈拉地區在全新世早期至中期氣候遠比今日濕潤的時期。在此期間，現今的撒哈拉沙漠大部分為稀樹草原、疏林、湖泊與濕地鑲嵌的景觀。非洲濕潤期約始於距今14,800年前，約在距今5,500年前終止，起迄時間因緯度與區域而異。其形成主要源於地球軌道歲差造成的北半球夏季日照增強，驅動熱帶輻合帶與非洲季風北移；植被覆蓋增加後透過反照率與水文回饋進一步放大濕潤程度。

非洲濕潤期的景觀變化對人類史有深遠影響。撒哈拉內部散布的湖泊、河系與草原為狩獵採集、畜牧與早期農業提供了適居條件。約5,500年前的快速乾旱化則使人口向尼羅河河谷與其他水源地退縮，部分學者認為可能促進了後續古埃及文明的興起。

## 定義與命名

非洲濕潤期一詞最早由彼得·德梅諾卡爾等人根據茅利塔尼亞外海大洋鑽探計劃ODP 658C鑽孔的風塵紀錄提出，用以界定全新世北非一段顯著濕潤的時期。文獻中亦常使用全新世非洲濕潤期（Holocene African Humid Period）或綠撒哈拉（Green Sahara）等名稱，後者強調撒哈拉沙漠在此期間植被覆蓋大幅增加的地景轉變。

非洲濕潤期在概念上屬於更長地質時間尺度的撒哈拉幫浦理論一部分。撒哈拉幫浦理論描述過去數百萬年間，歲差週期反覆驅動的北非濕潤-乾旱交替；非洲濕潤期是最近一次濕潤脈衝，也是研究最詳盡的一次。

## 時間與地理範圍

非洲濕潤期的起迄時間因地理位置和代用指標不同而存在差異。以海洋風塵紀錄為主的證據顯示，濕潤期約始於距今14,800年前（相當於末次冰期的博林-阿勒羅德暖期），結束於距今約5,500年前的中全新世。部分內陸紀錄則顯示撒哈拉中心區域的濕潤開始稍晚，約在距今11,000至10,000年前植被才全面擴張。

植物葉蠟氫同位素重建顯示，綠撒哈拉在北非的北界一度達到約北緯31度，較今日的薩赫爾植被帶北移約5至7個緯度。濕潤條件涵蓋西自茅利塔尼亞外海、東至尼羅河流域、北起阿特拉斯山脈南麓、南至薩赫勒地帶的廣大區域。東非的部分地區（如現今的衣索比亞與肯亞）在同期也記錄到較高的湖水位，顯示非洲季風系統的整體增強。

## 古氣候證據

### 海洋沉積物與風塵

海洋沉積物是重建非洲濕潤期的關鍵紀錄之一。茅利塔尼亞外海的ODP 658C鑽孔保存了過去數萬年的陸源風塵堆積紀錄。在非洲濕潤期，撒哈拉植被覆蓋抑制了沙塵釋放，風塵通量顯著降低；約14,800年前風塵驟減標誌著濕潤期開始，約5,500年前風塵急速回升則反映沙漠化與濕潤期的終止。風塵紀錄的時間解析度顯示，此濕潤期的起始與終止均發生在數十年至數百年內。

地中海東部的腐泥層（有機質富集層）亦記錄了與非洲濕潤期同步的沉積變化，反映尼羅河淡水流量的增加與深層海水通氣減弱。過去約800萬年間，地中海腐泥紀錄顯示超過230次類似非洲濕潤期的綠撒哈拉脈衝，以歲差週期為主導。

### 湖泊沉積與孢粉

撒哈拉內部為數眾多的古湖泊沉積是非洲濕潤期最直觀的陸地證據。現今乾涸的查德湖盆地在濕潤期曾形成面積逾34萬平方公里的古查德湖（Lake Megachad），為當時全球最大湖泊之一。查德北部烏尼昂加湖泊群中的約阿湖保留了過去約6,000年的連續沉積孢粉紀錄，顯示濕潤期末段撒哈拉植被由稀樹草原和熱帶樹種漸進演替為荒漠植物。

<image>

其他重要湖泊紀錄包括迦納博蘇姆維湖的沉積物、衣索比亞裂谷湖泊以及撒哈拉中部古湖床。這些紀錄一致顯示早全新世至中全新世湖水位遠高於今日，水生生物（如矽藻、有孔蟲、水生植物孢粉）組合以淡水至微鹹水種為主。

### 洞穴石筍

洞穴沉積物（石筍）的氧同位素紀錄提供了陸地降水變化的高解析度重建。位於撒哈拉北緣與東緣的洞穴（如北非阿特拉斯山脈、埃及與阿拉伯半島）石筍紀錄顯示，早全新世至中全新世降水顯著增加，與日照驅動的季風增強時間吻合。石筍碳同位素則反映C3/C4植被比例的變化，間接記錄了濕潤期草原與疏林的擴張。

### 植物葉蠟同位素

植物葉蠟氫同位素（δDwax）是定量重建古降水的重要代用指標，西非外海沉積物中的陸源植物葉蠟保存了過去數萬年的降水訊號。西非外海植物葉蠟氫同位素重建的降水紀錄顯示，綠撒哈拉盛期（距今約10,000至8,000年前）降水較今日高出約50%至100%，且非洲季風降水向北推進至約北緯31度。此紀錄亦捕捉到距今約8,000年前的一次短暫乾旱期，期間降水短暫回降至近現代水準，與考古遺址的暫時棄置時間吻合。

### 古水系與地形

數值地形重建與遙測影像顯示，撒哈拉內部保存了密集的古河道與沖積扇網路，包括了貫穿撒哈拉的多條古水系，如連接阿特拉斯山脈與地中海的河道、中撒哈拉與尼羅河之間的河道；這些水道在非洲濕潤期為人類遷徙提供了天然廊道。茅利塔尼亞沿岸外海的埋藏古河系沉積紀錄也證實，西撒哈拉的大型水系（如塔曼拉塞特古河）在濕潤期曾反覆再活化。

## 氣候機制

### 軌道驅動

<image>

非洲濕潤期的根本驅動力來自地球軌道參數的變化。由於歲差週期（約21,000至23,000年），北半球在早全新世至中全新世期間夏季發生於近日點附近，使北非夏季日照量較今日高出約8%。增強的夏季日照加熱了北非陸地，加深了海陸熱力對比，驅使非洲季風與熱帶輻合帶（ITCZ）向北移動，將大西洋與印度洋的水氣帶入撒哈拉內部。

德梅諾卡爾提出的日照閾值假說認為，要維持綠撒哈拉的植被覆蓋，北非夏季日照需超過現代值約4.2%的閾值；一旦日照遞減至此閾值以下，植被-反照率正回饋瓦解，撒哈拉無法回到濕潤狀態。此假說解釋了濕潤期在起迄點的快速轉換，以及日照曲線與濕潤期長度之間的非線性關係。

### 植被-反照率回饋

植被覆蓋是放大軌道日照訊號的關鍵內在機制。當季風降水增加使撒哈拉植被擴張後，深色植被降低地表反照率，吸收更多太陽輻射，進一步增強陸地加熱與對流上升，從而吸引更多水氣進入撒哈拉內陸。同時，植被根系和土壤有機質改善土壤保水能力，促進局部水循環。此正回饋機制使濕潤期的幅度與持續時間遠大於純日照作用量能解釋的範圍。

植被-反照率回饋也解釋了濕潤期終止的非線性特徵：當日照遞減跨越關鍵閾值後，植被消退、反照率升高與降水減少形成自我強化的乾旱化循環，使撒哈拉在相對短的時間內從草原轉為荒漠。

### 海氣交互作用

海洋對非洲濕潤期的貢獻體現在多方面。增強的季風降水增加了尼羅河等河流的淡水注入，改變了東地中海與大西洋近岸的表層海水鹽度與分層。此外，濕潤期植被覆蓋大幅抑制了撒哈拉沙塵向大西洋的傳輸，減少了海洋表面的沙塵沉降與鐵質輸入，對遠洋生態系與碳循環產生影響。

地中海冬季降水的貢獻是近年提出的補充機制。孢粉重建顯示，早全新世地中海冬季降水對北撒哈拉的綠化有重要貢獻，部分區域的濕潤可能源於夏季季風與冬季西風帶降水的疊加。

### 氣候模式模擬

耦合植被變化的氣候模式模擬結果支持回饋機制的關鍵角色。早期模式在加入植被動態回饋後，才成功重現中全新世撒哈拉的植被大幅北推；純大氣模式則系統性低估綠撒哈拉的幅度。近年模式納入沙塵-植被-海洋交互作用後，提高了對濕潤期降水與植被分布的模擬能力，但仍存在模式間差異。

長時間瞬變氣候模擬進一步顯示，非洲濕潤期在過去多個間冰期中反覆出現，是軌道驅動、冰蓋狀態與溫室氣體濃度共同調控的結果。

## 區域差異

非洲濕潤期的幅度、起迄時間與降水來源存在顯著的區域差異。北撒哈拉（約北緯25度以北）的植被擴張相對有限，且可能以地中海冬季降水為主要水分來源。撒哈拉中部（查德盆地、利比亞南部）是濕潤期景觀變化最劇烈的區域，古查德湖、古費贊湖等巨型水體形成，稀樹草原廣泛分布。西撒哈拉沿岸區域的葉蠟與風塵紀錄顯示濕潤期持續時間較長，可能與鄰近大西洋的額外水氣供應有關。

東非的湖泊紀錄亦顯示早全新世至中全新世為濕潤期，但部分區域的濕潤峰值與北非並非完全同步。衣索比亞裂谷湖水位在中全新世仍維持高位，部分區域的濕潤甚至持續至距今約4,500年前，反映印度洋季風分支與東非裂谷地形的調控。

## 終止過程

非洲濕潤期的終止過程是學界持續討論的課題，主要爭議在於終止是否同步發生。

ODP 658C風塵紀錄顯示，撒哈拉西北部的乾旱化在距今約5,500年前驟變完成，僅歷時數十年至數百年。然而，迦納博蘇姆維湖等多個西非水文紀錄的整合分析顯示，非洲濕潤期的終止具有明顯的時間推移特徵——低緯度地區乾旱化時間早於高緯度，過程可能延續1,000年以上，反映緯度日照梯度與區域植被回饋的差異。

查德約阿湖孢粉紀錄則呈現漸進的植被演替，由稀樹草原和熱帶樹種逐步轉為荒漠灌叢與草本植物，不支持驟變說。不同代用指標之間的差異可能源於：海洋風塵主要反映大範圍沙塵釋放區的源區變化，而內陸湖泊孢粉則記錄局部集水區的植被動態，兩者對乾旱化的敏感度與反應時間不同。

部分學者提出，中全新世人類畜牧活動可能透過過度放牧與植被破壞，加速了部分區域的沙漠化進程，但此假說仍缺乏廣泛的定年與區域證據支持。

## 生態與生物地理影響

非洲濕潤期期間，撒哈拉區域的生物相出現根本性變化。孢粉紀錄顯示稀樹草原樹種（如金合歡屬Acacia、榕屬Ficus）與熱帶C4草本植物大幅擴張，形成疏林—草原鑲嵌景觀。

大型脊椎動物（包括長頸鹿、大象、河馬、鱷魚、獅等）的分布遠較今日廣泛，遍布撒哈拉內部的湖泊與河流系統。考古與古生物遺址（如尼日的泰內雷沙漠、利比亞的塔德拉爾特阿卡庫斯山區）保存了豐富的大型哺乳動物骨骼與岩畫，描繪了與今日截然不同的撒哈拉生態面貌。

濕潤期終止後，撒哈拉整體生物相經歷了劇烈的範圍退縮與局部滅絕。依賴常年水源的物種（如河馬、鱷魚）退至尼羅河、查德湖及其他殘留水體；草原物種則南移至薩赫爾與東非草原。撒哈拉沙漠的形成在生物地理學上構成了一道顯著的擴散障礙，分隔了古北界與舊熱帶界的物種群。

## 人類史意義

<image>

非洲濕潤期的景觀變化為史前人類活動提供了關鍵環境背景。撒哈拉內部的古水系與湖泊網路為狩獵採集人群、畜牧者與早期農耕社群提供了遷徙廊道與定居條件。考古紀錄顯示，在濕潤期盛期（約距今10,000至7,000年前），撒哈拉內部人口密度相對較高，遺址遍布中撒哈拉、東撒哈拉與尼羅河以西的現今極度乾旱區。

距今約7,300年前起，隨著乾旱化逐步加劇，撒哈拉內部可居性下降，人類活動退縮至綠洲、尼羅河河谷與撒哈拉邊緣山地。東撒哈拉考古遺址分布的時空變化可由氣候乾旱化趨勢解釋，人口向尼羅河的集中可能促進了社會複雜化與後續古埃及文明的興起。距今約8,000年前的一次短暫乾旱期則與部分考古遺址的暫時棄置或間斷時間吻合。

非洲濕潤期亦為人類遷徙的討論提供了環境條件。撒哈拉在濕潤期從遷徙障礙轉變為可居廊道，容許北非與撒哈拉以南非洲之間的雙向基因與文化交流。濕潤期的存在提供了氣候窗口，但不能直接等同於特定人群遷徙的發生或時間；人類遷徙的發生與路線仍取決於考古與遺傳證據的獨立支持。

## 外部連結

- The time-transgressive termination of the African Humid Period — Nature Geoscience（2015）
- Rainfall regimes of the Green Sahara — Science Advances（2017）