非洲湿润期

非洲湿润期（英语：African Humid Period，简称AHP），又称绿撒哈拉期（Green Sahara），是一段北非与撒哈拉地区在全新世早期至中期气候远比今日湿润的时期。在此期间，现今的撒哈拉沙漠大部分为稀树草原、疏林、湖泊与湿地镶嵌的景观。非洲湿润期约始于距今14,800年前，约在距今5,500年前终止，起迄时间因纬度与区域而异。其形成主要源于地球轨道岁差造成的北半球夏季日照增强，驱动热带辐合带与非洲季风北移；植被覆盖增加后透过反照率与水文回馈进一步放大湿润程度。

非洲湿润期的景观变化对人类史有深远影响。撒哈拉内部散布的湖泊、河系与草原为狩猎采集、畜牧与早期农业提供了适居条件。约5,500年前的快速干旱化则使人口向尼罗河河谷与其他水源地退缩，部分学者认为可能促进了后续古埃及文明的兴起。

## 定义与命名

非洲湿润期一词最早由彼得·德梅诺卡尔等人根据毛里塔尼亚外海大洋钻探计划ODP 658C钻孔的风尘纪录提出，用以界定全新世北非一段显著湿润的时期。文献中亦常使用全新世非洲湿润期（Holocene African Humid Period）或绿撒哈拉（Green Sahara）等名称，后者强调撒哈拉沙漠在此期间植被覆盖大幅增加的地景转变。

非洲湿润期在概念上属于更长地质时间尺度的撒哈拉泵理论一部分。撒哈拉泵理论描述过去数百万年间，岁差周期反复驱动的北非湿润-干旱交替；非洲湿润期是最近一次湿润脉冲，也是研究最详尽的一次。

## 时间与地理范围

非洲湿润期的起迄时间因地理位置和代用指标不同而存在差异。以海洋风尘纪录为主的证据显示，湿润期约始于距今14,800年前（相当于末次冰期的博林-阿勒罗德暖期），结束于距今约5,500年前的中全新世。部分内陆纪录则显示撒哈拉中心区域的湿润开始稍晚，约在距今11,000至10,000年前植被才全面扩张。

植物叶蜡氢同位素重建显示，绿撒哈拉在北非的北界一度达到约北纬31度，较今日的萨赫尔植被带北移约5至7个纬度。湿润条件涵盖西自毛里塔尼亚外海、东至尼罗河流域、北起阿特拉斯山脉南麓、南至萨赫勒地带的广大区域。东非的部分地区（如现今的埃塞俄比亚与肯亚）在同期也记录到较高的湖水位，显示非洲季风系统的整体增强。

## 古气候证据

### 海洋沉积物与风尘

海洋沉积物是重建非洲湿润期的关键纪录之一。毛里塔尼亚外海的ODP 658C钻孔保存了过去数万年的陆源风尘堆积纪录。在非洲湿润期，撒哈拉植被覆盖抑制了沙尘释放，风尘通量显著降低；约14,800年前风尘骤减标志着湿润期开始，约5,500年前风尘急速回升则反映沙漠化与湿润期的终止。风尘纪录的时间分辨率显示，此湿润期的起始与终止均发生在数十年至数百年内。

地中海东部的腐泥层（有机质富集层）亦记录了与非洲湿润期同步的沉积变化，反映尼罗河淡水流量的增加与深层海水通气减弱。过去约800万年间，地中海腐泥纪录显示超过230次类似非洲湿润期的绿撒哈拉脉冲，以岁差周期为主导。

### 湖泊沉积与孢粉

撒哈拉内部为数众多的古湖泊沉积是非洲湿润期最直观的陆地证据。现今干涸的查德湖盆地在湿润期曾形成面积逾34万平方公里的古查德湖（Lake Megachad），为当时全球最大湖泊之一。查德北部乌尼昂加湖泊群中的约阿湖保留了过去约6,000年的连续沉积孢粉纪录，显示湿润期末段撒哈拉植被由稀树草原和热带树种渐进演替为荒漠植物。

<image>

其他重要湖泊纪录包括加纳博苏姆维湖的沉积物、埃塞俄比亚裂谷湖泊以及撒哈拉中部古湖床。这些纪录一致显示早全新世至中全新世湖水位远高于今日，水生生物（如硅藻、有孔虫、水生植物孢粉）组合以淡水至微咸水种为主。

### 洞穴石笋

洞穴沉积物（石笋）的氧同位素纪录提供了陆地降水变化的高分辨率重建。位于撒哈拉北缘与东缘的洞穴（如北非阿特拉斯山脉、埃及与阿拉伯半岛）石笋纪录显示，早全新世至中全新世降水显著增加，与日照驱动的季风增强时间吻合。石笋碳同位素则反映C3/C4植被比例的变化，间接记录了湿润期草原与疏林的扩张。

### 植物叶蜡同位素

植物叶蜡氢同位素（δDwax）是定量重建古降水的重要代用指标，西非外海沉积物中的陆源植物叶蜡保存了过去数万年的降水讯号。西非外海植物叶蜡氢同位素重建的降水纪录显示，绿撒哈拉盛期（距今约10,000至8,000年前）降水较今日高出约50%至100%，且非洲季风降水向北推进至约北纬31度。此纪录亦捕捉到距今约8,000年前的一次短暂干旱期，期间降水短暂回降至近现代水准，与考古遗址的暂时弃置时间吻合。

### 古水系与地形

数值地形重建与遥测影像显示，撒哈拉内部保存了密集的古河道与冲积扇网络，包括了贯穿撒哈拉的多条古水系，如连接阿特拉斯山脉与地中海的河道、中撒哈拉与尼罗河之间的河道；这些水道在非洲湿润期为人类迁徙提供了天然廊道。毛里塔尼亚沿岸外海的埋藏古河系沉积纪录也证实，西撒哈拉的大型水系（如塔曼拉塞特古河）在湿润期曾反复再活化。

## 气候机制

### 轨道驱动

<image>

非洲湿润期的根本驱动力来自地球轨道参数的变化。由于岁差周期（约21,000至23,000年），北半球在早全新世至中全新世期间夏季发生于近日点附近，使北非夏季日照量较今日高出约8%。增强的夏季日照加热了北非陆地，加深了海陆热力对比，驱使非洲季风与热带辐合带（ITCZ）向北移动，将大西洋与印度洋的水汽带入撒哈拉内部。

德梅诺卡尔提出的日照阈值假说认为，要维持绿撒哈拉的植被覆盖，北非夏季日照需超过现代值约4.2%的阈值；一旦日照递减至此阈值以下，植被-反照率正回馈瓦解，撒哈拉无法回到湿润状态。此假说解释了湿润期在起迄点的快速转换，以及日照曲线与湿润期长度之间的非线性关系。

### 植被-反照率回馈

植被覆盖是放大轨道日照讯号的关键内在机制。当季风降水增加使撒哈拉植被扩张后，深色植被降低地表反照率，吸收更多太阳辐射，进一步增强陆地加热与对流上升，从而吸引更多水汽进入撒哈拉内陆。同时，植被根系和土壤有机质改善土壤保水能力，促进局部水循环。此正回馈机制使湿润期的幅度与持续时间远大于纯日照作用量能解释的范围。

植被-反照率回馈也解释了湿润期终止的非线性特征：当日照递减跨越关键阈值后，植被消退、反照率升高与降水减少形成自我强化的干旱化循环，使撒哈拉在相对短的时间内从草原转为荒漠。

### 海气交互作用

海洋对非洲湿润期的贡献体现在多方面。增强的季风降水增加了尼罗河等河流的淡水注入，改变了东地中海与大西洋近岸的表层海水盐度与分层。此外，湿润期植被覆盖大幅抑制了撒哈拉沙尘向大西洋的传输，减少了海洋表面的沙尘沉降与铁质输入，对远洋生态系与碳循环产生影响。

地中海冬季降水的贡献是近年提出的补充机制。孢粉重建显示，早全新世地中海冬季降水对北撒哈拉的绿化有重要贡献，部分区域的湿润可能源于夏季季风与冬季西风带降水的叠加。

### 气候模式模拟

耦合植被变化的气候模式模拟结果支持回馈机制的关键角色。早期模式在加入植被动态回馈后，才成功重现中全新世撒哈拉的植被大幅北推；纯大气模式则系统性低估绿撒哈拉的幅度。近年模式纳入沙尘-植被-海洋交互作用后，提高了对湿润期降水与植被分布的模拟能力，但仍存在模式间差异。

长时间瞬变气候模拟进一步显示，非洲湿润期在过去多个间冰期中反复出现，是轨道驱动、冰盖状态与温室气体浓度共同调控的结果。

## 区域差异

非洲湿润期的幅度、起迄时间与降水来源存在显著的区域差异。北撒哈拉（约北纬25度以北）的植被扩张相对有限，且可能以地中海冬季降水为主要水分来源。撒哈拉中部（查德盆地、利比亚南部）是湿润期景观变化最剧烈的区域，古查德湖、古费赞湖等巨型水体形成，稀树草原广泛分布。西撒哈拉沿岸区域的叶蜡与风尘纪录显示湿润期持续时间较长，可能与邻近大西洋的额外水汽供应有关。

东非的湖泊纪录亦显示早全新世至中全新世为湿润期，但部分区域的湿润峰值与北非并非完全同步。埃塞俄比亚裂谷湖水位在中全新世仍维持高位，部分区域的湿润甚至持续至距今约4,500年前，反映印度洋季风分支与东非裂谷地形的调控。

## 终止过程

非洲湿润期的终止过程是学界持续讨论的课题，主要争议在于终止是否同步发生。

ODP 658C风尘纪录显示，撒哈拉西北部的干旱化在距今约5,500年前骤变完成，仅历时数十年至数百年。然而，加纳博苏姆维湖等多个西非水文纪录的整合分析显示，非洲湿润期的终止具有明显的时间推移特征——低纬度地区干旱化时间早于高纬度，过程可能延续1,000年以上，反映纬度日照梯度与区域植被回馈的差异。

查德约阿湖孢粉纪录则呈现渐进的植被演替，由稀树草原和热带树种逐步转为荒漠灌丛与草本植物，不支持骤变说。不同代用指标之间的差异可能源于：海洋风尘主要反映大范围沙尘释放区的源区变化，而内陆湖泊孢粉则记录局部集水区的植被动态，两者对干旱化的敏感度与反应时间不同。

部分学者提出，中全新世人类畜牧活动可能透过过度放牧与植被破坏，加速了部分区域的沙漠化进程，但此假说仍缺乏广泛的定年与区域证据支持。

## 生态与生物地理影响

非洲湿润期期间，撒哈拉区域的生物相出现根本性变化。孢粉纪录显示稀树草原树种（如金合欢属Acacia、榕属Ficus）与热带C4草本植物大幅扩张，形成疏林—草原镶嵌景观。

大型脊椎动物（包括长颈鹿、大象、河马、鳄鱼、狮等）的分布远较今日广泛，遍布撒哈拉内部的湖泊与河流系统。考古与古生物遗址（如尼日尔的泰内雷沙漠、利比亚的塔德拉尔特阿卡库斯山区）保存了丰富的大型哺乳动物骨骼与岩画，描绘了与今日截然不同的撒哈拉生态面貌。

湿润期终止后，撒哈拉整体生物相经历了剧烈的范围退缩与局部灭绝。依赖常年水源的物种（如河马、鳄鱼）退至尼罗河、查德湖及其他残留水体；草原物种则南移至萨赫尔与东非草原。撒哈拉沙漠的形成在生物地理学上构成了一道显著的扩散障碍，分隔了古北界与旧热带界的物种群。

## 人类史意义

<image>

非洲湿润期的景观变化为史前人类活动提供了关键环境背景。撒哈拉内部的古水系与湖泊网络为狩猎采集人群、畜牧者与早期农耕社群提供了迁徙廊道与定居条件。考古纪录显示，在湿润期盛期（约距今10,000至7,000年前），撒哈拉内部人口密度相对较高，遗址遍布中撒哈拉、东撒哈拉与尼罗河以西的现今极度干旱区。

距今约7,300年前起，随着干旱化逐步加剧，撒哈拉内部可居性下降，人类活动退缩至绿洲、尼罗河河谷与撒哈拉边缘山地。东撒哈拉考古遗址分布的时空变化可由气候干旱化趋势解释，人口向尼罗河的集中可能促进了社会复杂化与后续古埃及文明的兴起。距今约8,000年前的一次短暂干旱期则与部分考古遗址的暂时弃置或间断时间吻合。

非洲湿润期亦为人类迁徙的讨论提供了环境条件。撒哈拉在湿润期从迁徙障碍转变为可居廊道，容许北非与撒哈拉以南非洲之间的双向基因与文化交流。湿润期的存在提供了气候窗口，但不能直接等同于特定人群迁徙的发生或时间；人类迁徙的发生与路线仍取决于考古与遗传证据的独立支持。

## 外部链接

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