L'origine du Sahara vert il y a 9000 ans

Publié par Adrien le 04/06/2021 à 09:00
Source: CNRS INEE
Les mécanismes climatiques qui ont permis au Sahara de se couvrir de végétation à l'Holocène inférieur (il y a ~12000 à 6000 ans) viennent de s'éclaircir grâce à l'analyse des sédiments du lac Tislit au Maroc. Dans une étude publiée dans la revue PNAS, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM - CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) / IRD / Univ. Montpellier) et du Laboratoire d'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν...) et du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...): expérimentations et approches numériques (LOCEAN - CNRS / MNHN / IRD / Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du...) Univ.) en collaboration avec une équipe internationale ont démontré que les pluies méditerranéennes d'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) et les pluies d'été de la mousson (La mousson est le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicales,...) africaine étaient renforcées et se rejoignaient dans le Sahara à l'Holocène. Leurs simulations démontrent que cette combinaison (Une combinaison peut être :) des deux systèmes de pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état...) était nécessaire à l'existence du Sahara vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...).

Le Sahara n'a pas toujours été un désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la...) comme nous le connaissons aujourd'hui. Des lacs fossiles et des peintures rupestres représentant des animaux de savane et d'élevage dans le Sahara témoignent d'un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) bien plus favorable où les hommes pratiquaient le pastoralisme. Depuis l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles,...) équatoriale jusqu'au Maghreb, des indicateurs fossiles divers ont démontré l'existence d'une période humide qui commença il y a environ 12 000 ans et permit le maintien d'un Sahara "vert" jusqu'à il y a environ 5000 ans. La désertification (La désertification est un phénomène naturel ou non qui a pour origine des variations...) qui s'ensuivit est le plus grand changement environnemental naturel de la période Holocène.


Le Sahara vert: Trois scénarios de simulation de la productivité primaire nette (échelle) en Afrique du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) il y a 9000 ans à l'aide du modèle de végétation (La végétation est l'ensemble des plantes (la flore) sauvages ou cultivées qui...) CARAIB:
(A) simulation utilsant une climatologie issue d'un modèle climatique (HADCM3);
(B) test de l'hypothèse d'une extension de la mousson jusqu'au nord de l'Afrique avec 300mm de précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des...) additionels en été uniquement;
(C) une augmentation des précipitations similaire à (B) mais avec une répartition saisonnière différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...): en hiver au nord de 24°N, en été au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de 18°N, et de manière progressive entre 18° et 24°N avec des occurrences de précipitations à la fois été et en hiver.

Une intensification de la mousson africaine et une expansion vers l'Afrique du Nord due à l'augmentation de l'insolation de l'été durant l'Holocène ont été jusqu'à présent évoquées pour expliquer ce surplus d'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance...), jusqu'aux côtes méditerranéennes d'Afrique. Ce renforcement de la mousson, supporté qualitativement par les simulations climatiques, ne semble cependant pas suffisant. Même en utilisant les modèles du système Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) de dernière génération, les simulations reproduisant les conditions de cette époque n'arrivent pas à reproduire une telle expansion de la mousson ni à maintenir une végétation stable dans le Sahara. Ce désaccord entre les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) et les simulations indique d'une part une incapacité des modèles à reproduire le changement climatique Holocène en Afrique, et d'autre part que les causes climatiques du Sahara vert restent à confirmer.

Des chercheurs de l'Institut des Sciences de l'Évolution de Montpellier (ISEM - CNRS / IRD / Univ. Montpellier) et du Laboratoire d'océanographie et du climat: expérimentations et approches numériques (LOCEAN - CNRS / MNHN / IRD / Sorbonne Univ.) en collaboration avec une équipe internationale, ont prélevé une carotte (La carotte (Daucus carota) est une plante bisannuelle de la famille des apiacées (anciennement...) sédimentaire de 8,50 m dans le lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il...) Tislit, dans l'Atlas marocain, et l'ont analysée pour étudier l'évolution du climat au nord du Sahara au cours des 18 500 dernières années.

Les grains de pollen (Le pollen (du grec palè : farine ou poussière) constitue, chez les...) fossiles contenus dans les sédiments permettent de reconstituer les assemblages de plantes passés et, à partir des enveloppes climatiques de celles-ci, de calculer les températures et précipitations annuelles et de chaque saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de...). La reconstruction paléoclimatique obtenue montre que les précipitations annuelles ont bien augmenté durant la période africaine humide mais grâce à celles de l'hiver et du printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le...) plutôt qu'à celles de l'été, invalidant ainsi l'hypothèse d'une expansion de la mousson jusqu'à cette latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre...).

Cet enregistrement climatique saisonnier est unique en Afrique du Nord. La période humide africaine est également parfaitement enregistrée par les variations du Deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1...) (δD) des alkanes produits par les plantes environnantes et conservés dans les sédiments de Tislit. Sachant d'une part que ces variations sont fortement corrélées à celles enregistrées avec le même indicateur dans une carotte marine au large du Sud marocain et d'autre part que le climat de Tislit est aujourd'hui représentatif d'une vaste région s'étendant jusqu'à l'Algérie et au Nord de la Mauritanie, les chercheurs concluent que l'intensification et l'expansion du système de pluie d'hiver fut à l'origine de la période humide africaine dans la partie nord du Sahara.

Par conséquent, les zones de pluie d'hiver et de pluie d'été (mousson africaine), aujourd'hui disjointes et laissant entre elles un vaste désert, se rejoignaient nécessairement à l'Holocène inférieur et se chevauchaient probablement quelque part dans le Sahara. En raison de la position orbitale de la Terre à l'Holocène inférieur, l'hémisphère nord recevait plus d'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de...) en été, ce qui a renforcé le système de mousson, et moins d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) solaire en hiver. Cela a renforcé le système de pluies d'hiver méditerranéennes.

Afin de tester si les pluies d'hiver constituent la pièce manquante pour expliquer le Sahara vert, les chercheurs ont testé trois scénarios climatiques en comparant leurs effets sur le couvert végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal...) du Sahara à partir d'un modèle mécaniste de végétation (basé sur les processus physiologiques des plantes).

Le premier scénario, produit par un modèle climatique sous les conditions de forçage d'il y a 9000 ans, implique un renforcement de la mousson mais qui ne permet à aucune végétation de se maintenir.

Le deuxième scénario teste l'hypothèse couramment émise d'une extension de la mousson jusqu'au Maghreb en ajoutant 300 mm de précipitations en été sur toute la région. La végétation couvre alors de façon éparse le Sahara mais génère en région méditerranéenne des végétations de type subtropical incohérentes avec les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) observées.

Le troisième scénario teste la même augmentation de précipitation mais distribuée en hiver au nord du Sahara et en été au sud et une zone de recouvrement (Un recouvrement d'un ensemble X est un ensemble P de sous-ensembles non vides de X tel que l'union...) progressif entre 18° et 24°N qui recevrait des précipitations à la fois en été et en hiver. Un tel climat, inspiré des conclusions des reconstructions paléoclimatiques du lac Tislit, n'a pas d'analogue actuellement. Cette dernière simulation produit une biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces...) plus importante et un Sahara vert cohérent avec les données, et valide l'hypothèse des chercheurs proposant que le Sahara vert a pu exister grâce aux apports des pluies d'hiver dans sa partie nord.

Référence:
Cheddadi, R., Carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses...), M., Nourelbait, M., François, L., Rhoujjati, A., Manay, R., Ochoa, D., Schefuß, E. 2021. Early Holocene Greening of the Sahara requires Mediterranean winter rainfall. Proceedings of the National Academy of Sciences.
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