1961, John Kutzbach, toen pas afgestudeerd aan de universiteit, was gestationeerd in Frankrijk als luchtvaart weersvoorspeller voor de Amerikaanse luchtmacht. Daar, hij merkte dat hij de legendarische grotten van de Dordogne aan het verkennen was, inclusief de prehistorische beschilderde grotten van Lascoux.

Denkend aan de oude mensen en dieren die zich in deze grotten zouden hebben verzameld voor warmte en beschutting, hij nam een ​​belang in glaciologie. "Het was interessant voor mij, als weerman, dat mensen zo dicht bij een ijskap zouden wonen, " zegt Kutzbach, emeritus University of Wisconsin-Madison hoogleraar atmosferische en oceanische wetenschappen en het Nelson Institute for Environmental Studies.

Kutzbach ging verder met een carrière die bestudeerde hoe veranderingen in de bewegingen van de aarde door de ruimte - de vorm van zijn baan, zijn kanteling op zijn as, zijn wiebelen - en andere factoren, inclusief ijsbedekking en broeikasgassen, zijn klimaat beïnvloeden. Vele jaren na het genieten van grotkunst uit de ijstijd, vandaag probeert hij beter te begrijpen hoe veranderingen in het klimaat op aarde de menselijke migratie uit Afrika kunnen hebben beïnvloed.

In een recente studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , Kutzbach en een team van onderzoekers sporen veranderingen in klimaat en vegetatie in Afrika op, Arabië en de Middellandse Zee gaan terug 140, 000 jaar om anderen te helpen de invloeden te bestuderen die ten grondslag liggen aan menselijke verspreiding.

De studie beschrijft een dynamisch klimaat- en vegetatiemodel dat verklaart wanneer regio's in Afrika, gebieden van het Midden-Oosten, en de Middellandse Zee natter en droger waren en hoe de plantsamenstelling tegelijkertijd veranderde, mogelijk voorzien in migratiecorridors door de tijd heen.

"We weten niet echt waarom mensen verhuizen, maar als de aanwezigheid van meer vegetatie helpt, dit zijn de tijden die voor hen voordelig zouden zijn geweest, ', zegt Kutzbach.

Het model belicht ook de relaties tussen het klimaat van de aarde en zijn baan, concentraties van broeikasgassen, en zijn ijskappen.

Bijvoorbeeld, het model laat zien dat rond 125, 000 jaar geleden, Noord-Afrika en het Arabisch Schiereiland kregen te maken met meer en meer noordelijk reikende zomermoessonregens die leidden tot vernauwing van de Sahara- en Arabische woestijnen als gevolg van meer grasland. Tegelijkertijd, in de Middellandse Zee en de Levant (een gebied dat onder meer Syrië, Libanon, Jordanië, Israël en Palestina), winter storm spoor regenval ook toegenomen.

Deze veranderingen werden veroorzaakt door de positie van de aarde ten opzichte van de zon. Het noordelijk halfrond stond in die tijd in de zomer zo dicht mogelijk bij de zon, en in de winter zo ver mogelijk weg. Dit resulteerde in warme, natte zomers en koude winters.

"Het is alsof twee handen elkaar ontmoeten, ", zegt Kutzbach. "Er waren sterkere zomerregens in de Sahara en sterkere winterregens in de Middellandse Zee."

Gezien de aard van de baanbewegingen van de aarde, gezamenlijk Milankovitch-cycli genoemd, de regio moet ongeveer elke 21 zo worden gepositioneerd, 000 jaar. Elke 10, 000 jaar of zo, het noordelijk halfrond zou dan in de zomer op het verste punt van de zon zijn, en het dichtst in de winter.

Inderdaad, het model toonde een grote toename in regenval en vegetatie bij 125, 000, op 105, 000, en op 83, 000 jaar geleden, met overeenkomstige dalingen bij 115, 000, op 95, 000 en op 73, 000 jaar geleden, toen de zomermoessons in omvang afnamen en verder naar het zuiden bleven.

Tussen ongeveer 70, 000 en 15, 000 jaar geleden, De aarde bevond zich in een ijstijd en het model toonde aan dat de aanwezigheid van ijskappen en verminderde broeikasgassen de winterse stormen in de Middellandse Zee deden toenemen, maar de zuidelijke terugtrekking van de zomermoesson beperkten. De verminderde broeikasgassen zorgden ook voor afkoeling nabij de evenaar, wat leidt tot een droger klimaat daar en verminderde bosbedekking.

Deze veranderende regionale patronen van klimaat en vegetatie kunnen hulpbronnengradiënten hebben gecreëerd voor mensen die in Afrika leven, het stimuleren van migratie naar gebieden met meer water en planten.

Voor de studie, de onderzoekers, waaronder Kutzbach's UW-Madison-collega's Ian Orland en Feng He, samen met onderzoekers van de Universiteit van Peking en de Universiteit van Arizona, gebruikte het Community Climate System Model versie 3 van het National Center for Atmospheric Research. Ze voerden simulaties uit die alleen rekening hielden met orbitale veranderingen, gecombineerde orbitale en broeikasgasveranderingen, en een derde die die invloeden plus de invloed van ijskappen combineerde.

Het was Kutzbach die, in de jaren 70 en 80, bevestigde dat veranderingen in de baan van de aarde de kracht van zomermoessons over de hele wereld kunnen stimuleren door te beïnvloeden hoeveel zonlicht, en daarom, hoeveel opwarming een bepaald deel van de planeet bereikt.

Veertig jaar geleden, er was bewijs voor periodieke sterke moessons in Afrika, maar niemand wist waarom, zegt Kutzbach. Hij toonde aan dat orbitale veranderingen op aarde kunnen leiden tot warmere zomers en dus, sterkere moessons. Hij las ook over perioden van "vergroening" in de Sahara, vaak gebruikt om vroege menselijke migratie naar het typisch droge Midden-Oosten te verklaren.

"Mijn vroege werk bereidde me voor om hierover na te denken, " hij zegt.

Zijn huidige modelleringswerk komt grotendeels overeen met de verzamelde gegevens uit elke regio, inclusief waargenomen bewijs van oude meerbeddingen, pollen gegevens, grot kenmerken, en mariene sedimenten. Een recent onderzoek onder leiding van Orland gebruikte grotgegevens in de Levant om aan te tonen dat de zomermoessons rond 125 de regio bereikten, 000 jaar geleden.

"We doen een aantal dingen fout (in het model), " zegt Kutzbach, dus het team blijft het verfijnen. Bijvoorbeeld, het model wordt niet koud genoeg in Zuid-Europa tijdens de ijstijd en niet alle vegetatieveranderingen komen overeen met de waargenomen gegevens. De rekenkracht is ook verbeterd sinds ze het model gebruikten.

"Dit is zeker niet het laatste woord, ", zegt Kutzbach. "De resultaten moeten opnieuw worden bekeken met een model met een nog hogere resolutie."