Nel 1961, John Kutzbach, poi un neolaureato, era di stanza in Francia come meteorologo dell'aviazione per l'aeronautica statunitense. Là, si ritrovò ad esplorare le leggendarie grotte della Dordogna, comprese le grotte preistoriche dipinte a Lascoux.

Pensando alle persone e agli animali antichi che si sarebbero radunati in queste grotte per riscaldarsi e ripararsi, si interessò di glaciologia. "È stato interessante per me, come persona meteorologica, che la gente vivesse così vicino a uno strato di ghiaccio, "dice Kutzbach, professore emerito di scienze atmosferiche e oceaniche dell'Università del Wisconsin-Madison e del Nelson Institute for Environmental Studies.

Kutzbach ha proseguito la sua carriera studiando come i cambiamenti nei movimenti della Terra attraverso lo spazio:la forma della sua orbita, la sua inclinazione sul suo asse, la sua oscillazione e altri fattori, compresa la copertura di ghiaccio e i gas serra, influenzare il suo clima. Molti anni dopo aver ammirato l'arte rupestre dell'era glaciale, oggi sta cercando di capire meglio come i cambiamenti nel clima della Terra possano aver influenzato la migrazione umana dall'Africa.

In un recente studio pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , Kutzbach e un team di ricercatori tracciano i cambiamenti del clima e della vegetazione in Africa, Arabia e il Mediterraneo a partire dal 140, 000 anni per aiutare gli altri a studiare le influenze alla base della dispersione umana.

Lo studio descrive un modello dinamico di clima e vegetazione che spiega quando le regioni dell'Africa, aree del Medio Oriente, e il Mediterraneo erano più umidi e più secchi e come la composizione della pianta cambiava in tandem, possibilmente fornendo corridoi migratori nel tempo.

"Non sappiamo davvero perché le persone si muovano, ma se la presenza di più vegetazione è utile, questi sono i tempi che sarebbero stati loro vantaggiosi, " dice Kutzbach.

Il modello illumina anche le relazioni tra il clima della Terra e la sua orbita, concentrazioni di gas serra, e le sue calotte glaciali.

Ad esempio, il modello mostra che intorno a 125, 000 anni fa, L'Africa settentrionale e la penisola arabica hanno sperimentato un aumento delle precipitazioni monsoniche estive più a nord che hanno portato al restringimento dei deserti del Sahara e dell'Arabia a causa dell'aumento delle praterie. Allo stesso tempo, nel Mediterraneo e nel Levante (un'area che comprende la Siria, Libano, Giordania, Israele e Palestina), Anche le precipitazioni sulla pista dei temporali invernali sono aumentate.

Questi cambiamenti sono stati guidati dalla posizione della Terra rispetto al sole. L'emisfero settentrionale all'epoca era il più vicino possibile al sole durante l'estate, e il più lontano possibile durante l'inverno. Ciò ha provocato caldo, estati umide e inverni freddi.

"È come due mani che si incontrano, " dice Kutzbach. "Ci sono state piogge estive più forti nel Sahara e piogge invernali più forti nel Mediterraneo".

Data la natura dei movimenti orbitali della Terra, chiamati collettivamente cicli di Milankovitch, la regione dovrebbe essere posizionata in questo modo all'incirca ogni 21, 000 anni. ogni 10, 000 anni o giù di lì, l'emisfero settentrionale sarebbe quindi nel punto più lontano dal sole durante l'estate, e più vicino durante l'inverno.

Infatti, il modello ha mostrato grandi aumenti delle precipitazioni e della vegetazione a 125, 000, a 105, 000, e a 83 anni 000 anni fa, con corrispondenti diminuzioni a 115, 000, a 95, 000 e a 73, 000 anni fa, quando i monsoni estivi sono diminuiti di magnitudo e sono rimasti più a sud.

Tra circa 70, 000 e 15, 000 anni fa, La Terra era in un periodo glaciale e il modello mostrava che la presenza di calotte glaciali e la riduzione dei gas serra aumentavano le tempeste invernali del Mediterraneo ma limitavano il ritiro meridionale del monsone estivo. I gas serra ridotti hanno anche causato il raffreddamento vicino all'equatore, portando a un clima più secco e a una riduzione della copertura forestale.

Questi mutevoli modelli regionali di clima e vegetazione potrebbero aver creato gradienti di risorse per gli esseri umani che vivono in Africa, guidando la migrazione verso le aree con più acqua e vita vegetale.

Per lo studio, i ricercatori, compresi i colleghi UW-Madison di Kutzbach Ian Orland e Feng He, insieme ai ricercatori dell'Università di Pechino e dell'Università dell'Arizona, ha utilizzato la versione 3 del modello del sistema climatico comunitario del Centro nazionale per la ricerca atmosferica. Hanno eseguito simulazioni che hanno tenuto conto solo dei cambiamenti orbitali, cambiamenti combinati dell'orbitale e dei gas serra, e un terzo che combinava queste influenze più l'influenza delle calotte glaciali.

Fu Kutzbach che, negli anni '70 e '80, ha confermato che i cambiamenti nell'orbita terrestre possono guidare la forza dei monsoni estivi in ​​tutto il mondo influenzando la quantità di luce solare, e quindi, quanto riscaldamento raggiunge una data parte del pianeta.

Quarant'anni fa, c'erano prove di forti monsoni periodici in Africa, ma nessuno sapeva perché, dice Kutzbach. Ha mostrato che i cambiamenti orbitali sulla Terra potrebbero portare a estati più calde e quindi, monsoni più forti. Ha anche letto di periodi di "inverdimento" nel Sahara, spesso usato per spiegare le prime migrazioni umane nel Medio Oriente tipicamente arido.

"I miei primi lavori mi hanno preparato a pensare a questo, " lui dice.

Il suo attuale lavoro di modellazione concorda principalmente con i dati raccolti da ciascuna regione, comprese le prove osservate da vecchi fondali lacustri, record di polline, caratteristiche della grotta, e sedimenti marini. Un recente studio condotto da Orland ha utilizzato registrazioni di grotte nel Levante per dimostrare che i monsoni estivi hanno raggiunto la regione intorno al 125, 000 anni fa.

"Sbagliamo alcune cose (nel modello), "dice Kutzbach, quindi il team continua a perfezionarlo. Ad esempio, il modello non diventa abbastanza freddo nell'Europa meridionale durante il periodo glaciale e non tutti i cambiamenti della vegetazione corrispondono ai dati osservati. Anche la potenza di calcolo è migliorata da quando hanno eseguito il modello.

"Questa non è affatto l'ultima parola, " dice Kutzbach. "I risultati dovrebbero essere esaminati di nuovo con un modello a risoluzione ancora più alta".