De Sahara als paradijs

Regelmatig verruilt Hans-Joachim Pachur het sappige groen van de botanische tuinen van Berlijn voor een dorre woestijn. Pachur, als geograaf verbonden aan de Berlijnse Vrije Universiteit, doet dat al 25 jaar. We treffen hem met zijn team ten zuiden van Tripoli, waar de zandduinen tot tweehonderd meter hoogte reiken.

Landkaart van de Sahara.

De steilste duinen bedwingen ze per terreinwagen met hulp van metalen platen. Twee platen voor de voorwielen. Erop rijden. Een tweede paar ervoor. Weer doorrijden. De achterste platen naar voren… een worsteling die soms honderden meters kan doorgaan. “Je moet behoorlijk ervaren zijn om in deze streken rond te rijden zonder te verongelukken”, zegt Pachur. En douchen is uitgesloten, want al het water dat Pachur en zijn groep voor hun expeditie van meerdere weken nodig hebben, moeten ze meenemen. Onderweg verwachten ze geen druppel tegen te komen.

Krokodillen

Maar ooit was hier water – in grote hoeveelheden. Maart vorig jaar, in de Murzuq Zandzee in Zuidwest-Libië, vond Pachur de botten van krokodillen, nijlpaarden, olifanten en gazellen, en zoetwaterkalk – aanwijzingen dat de streek ooit vochtiger tijden kende. Jaren eerder, in Noord-Soedan, vond Pachur sporen van een ander groot meer. Daar volgde hij de loop van een rivier, die ooit oostwaarts naar de Boven-Nijl stroomde, door honderden kilometers van wat nu dorre woestijn is. Hij bestudeerde de rivieren die vanaf het Bergland van Tibesti ooit noordwaarts naar de Middellandse Zee stroomden. Tegenwoordig bedraagt de gemiddelde jaarlijkse neerslag hier niet meer dan vijf millimeter.
Langs deze verdwenen rivieren knabbelden, negen- tot zesduizend jaar geleden, giraffes aan acaciabomen, spetterden olifanten door het water en zompten nijlpaarden door de modder. En er leefden mensen: herders, jagers, vissers, die zich in kleine dorpjes vestigden en gewassen als sorghum en gierst verbouwden. De Saharabewoners kerfden en schilderden scènes uit hun leven op rotswanden in het westen van de Murzuq en in de Hooglanden van Gilf Kebir in Zuidwest-Egypte. Ze schilderden zichzelf met kuddes vee, als jager en zwemmend – en soms gewoon zittend en drinkend. Pachur beschouwt de toenmalige Sahara als het paradijs.

Zesduizend jaar geleden

Maar toen veranderde het klimaat, en de woestijn rukte op. Het begon zo’n zesduizend jaar geleden. Binnen een paar eeuwen veranderde de vruchtbare Sahara in een van de onvriendelijkste, meest dorre plaatsen op aarde. De Saharabewoners vertrokken. Veel van hen zullen naar het oosten de Nijlvallei ingetrokken zijn, de dichtstbijzijnde bron van water. Die exodus, denken sommige archeologen, kon de gebeurtenis zijn die aanleiding gaf tot de opkomst van de farao’s in Egypte, ruim vijfduizend jaar geleden.
Wonder of ramp, het ontstaan van de Sahara was allesbehalve dom toeval. Op het Instituut voor Klimaatimpactonderzoek in Potsdam, net buiten Berlijn, hebben Martin Claussen, theoretisch klimatoloog, en zijn studente Claudia Kubatzki onlangs de verwoestijning gesimuleerd op de computer. Hun conclusie: er valt geen regen in de Sahara omdat er geen planten groeien – en dat is niet zo’n paradox als het in eerste instantie klinkt. Het zou zelfs kunnen, stellen zij, dat de Sahara binnen twee eeuwen weer zijn oorspronkelijke groene deken terugkrijgt.
Claussen, die zijn model met Pachur’s data ijkt, is nog nooit in de Sahara geweest, en heeft zich nog nooit aan dune-bashing gewaagd in een four-wheel-drive. Maar hij is ook nog nooit op Jupiter geweest, en in zekere zin begint juist dáár iedere poging om de Sahara te begrijpen.

Morrelen aan de aardbaan

De zwaartekrachten van Jupiter en Venus trekken en sjorren beide aan de aarde, waardoor de schuinstaande aardas aan het wiebelen slaat. We hebben de seizoenen aan de schuine stand van de aardas te danken; het Noordelijk Halfrond geniet de zomer als het naar de zon toegedraaid staat. De zon staat dan aan de kreeftskeerkring in het zenit. De kreeftskeerkring loopt op dit moment door Gilf Kebir en de zuidrand van de Murzuq. Die breedte, 23,5°, is de huidige hoek van de aardas met de verticaal. Maar gedurende een cyclus van 41.000 jaar verandert de hoek van de aardas van 22,1° tot 24,4°, en daarmee dus, strikt genomen, de ligging van de tropen.
Hebben Jupiter en Venus de touwtjes in handen als het gaat om de hoek van de aardas; zon en maan morrelen aan de timing van het perihelium, het punt in de elliptische aardbaan waar de aarde het dichtst bij de zon staat. Samen bepalen deze cycli – met, in mindere mate, de nog tragere verstoringen van de aardbaan – hoeveel zonlicht er in een bepaald seizoen op een bepaalde breedte valt. Ze heten de Milankovitch-cycli, genoemd naar de Servische wiskundige Milutin Milankovitch, die in de jaren dertig voorstelde dat dergelijke regelmatig voorkomende variaties een verklaring konden vormen voor de regelmatig terugkerende ijstijden. Volgens deze theorie begonnen de laatste ijskappen zich zo’n 17.000 jaar geleden uit Canada en Eurazië (het continent gevormd door Europa en Azië) terug te trekken, omdat toen pas het Noordelijk Halfrond voldoende zonlicht kreeg om het ijs te doen smelten.
Zo’n negenduizend jaar geleden bereikte de noordelijke zonlichtcurve zijn hoogtepunt. Klimatologen noemen deze periode het Holocene Optimum. De hoek van de aardas was groter dan tegenwoordig, rond de 24°, en het perihelium viel in juli. Beide factoren droegen bij aan een uiterst warme zomer, en – hoe verrassend het ook moge klinken – een groenere Sahara.
Tijdens de ijstijd was de Sahara een woestijn. Maar toen de zomers warmer werden, werden ze ook natter. ‘s Zomers warmt de Afrikaanse landmassa sneller op dan de Atlantische Oceaan, en juist dat temperatuurverschil drijft de moesson aan: hete lucht stijgt en drijft van het land af; vochtige lucht waait vanuit de Golf van Guinee naar het noordoosten ter vervanging hiervan. Hetere zomers brengen zwaardere moessons mee die meer regenval verder noordwaarts brengen: naar de Sahara.

Aardbaan en klimaat

1) De schuinstaande aardas draait in elke 22.000 jaar een rondje.2) De helling van de aardas ten opzichte van de verticaal varieert van 22,1 graden tot 24,5 graden in een cyclus van 41.000 jaar.3) Ook de mate van ellipticiteit van de aardbaan varieert, maar dat is van relatief beperkte invloed in dit Saharaverhaal.Otto Vork

Voor de Sahara zijn de variërende hoek en de wiebeling van de aardas het meest belangrijk. De schuinstaande aardas draait elke 22.000 jaar een rondje. De helling van de aardas ten opzichte van het baanvlak varieert van 22,1° tot 24,5° in een cyclus van 41.000 jaar. De helling van de aardas bedraagt nu 23,5 graden. De licht veranderende baan van de aarde is van minder belang. De aarde komt het dichtst bij het zonneperihelium als het noordelijk halfrond van de zon vandaan is gebogen. Negenduizend jaar geleden was de hoek van de aardas groter, ongeveer 24 graden. Vanwege de wiebeling van de aardas was het noordelijk halfrond toen naar de zon toegekeerd in het perihelium. Beide factoren resulteerden in warmere winters in het noorden, sterkere moessons en een groenere Sahara.

Bos is koel en vochtig

Tot voor kort was dit de volledige verklaring voor de vroegere woestijnbloei – maar zo simpel is het niet, stelt Claussen: “Als je probeert om dat proces in een computermodel te stoppen, dan vallen de resultaten behoorlijk tegen. De gesimuleerde Sahara in de computer lijkt erg op de huidige echte.” Er valt weliswaar een beetje meer regen, maar lang niet genoeg om een uitbundige vegetatie te laven, laat staan om meren te vullen.
Een paar jaar geleden had Claussen een ingeving: misschien werd de Sahara in de modellen simpelweg niet groen omdat in de modellen, dit in tegenstelling tot de werkelijkheid, geen groen voorkwam. “Iedere tuinier weet,” zegt hij, “dat de klimaatzones dicteren waar welke planten kunnen groeien. Maar hoe ziet dat proces er omgekeerd uit – heeft vegetatie invloed op het klimaat?” Op kleinere schaal luidt het antwoord natuurlijk ‘ja’: een bos is koeler en vochtiger dan open terrein. Maar hoe werkt dat op wereldschaal? Klimaatmodellen hadden de neiging deze mogelijkheid te negeren. De klimaatmodellen die poogden de regenval in de Sahara gedurende de hetere zomers van het Holoceen te berekenen, lieten de woestijn nooit daadwerkelijk groen worden. Het bleef kaal, dor zand.
Toch kan de vegetatie best zelf de benodigde regenval genereren. Allereerst is grond met plantendek donkerder dan een woestijn. Wie op een satellietkaart kijkt, ziet dat de Sahara de helderste plaats is op aarde, afgezien dan van de poolkappen. De Sahara reflecteert zowat veertig procent van alle zonlicht dat het binnenkrijgt, en stuurt, door de onbewolkte lucht, het grootste deel van de rest van die energie direct terug de ruimte in als infrarode straling. Mensen worden geroosterd in de Sahara, maar wat de atmosfeer betreft, is de woestijn netto een koudebron – en zo stroomt het grootste deel van de tijd de lucht op grote hoogte de regio in en daalt, om zo een droog hogedrukgebied te vormen.
Met voldoende planten zou de situatie volkomen anders zijn: donkerder grond zou meer zonlicht absorberen, de atmosfeer boven de planten zou worden opgewarmd, en de warme lucht zou stijgen – wat een vereiste is voor wolken en regen.

Water

De andere voorwaarde is natuurlijk water. Bodem met plantenbedekking is altijd natter dan woestijnzand. Wanneer vochtige bodem zonlicht absorbeert, verdampt het water. In de atmosfeer condenseert het water weer. Hierdoor komt energie vrij die stijgende lucht veroorzaakt, waardoor wolken ontstaan. Uit de wolken valt regen, en het water komt weer terug. De stijgende lucht zwengelt de moesson verder aan, zodat nog meer vocht wordt aangetrokken. “Het is een positieve, zelfversterkende terugkoppeling,” zegt Claussen. “De vegetatie wordt dichter, de grond wordt donkerder en natter. Dit leidt tot meer neerslag, waardoor de vegetatie toeneemt…”
Met zijn collega’s in Potsdam ontwikkelde Claussen een model dat rekening houdt met deze positieve terugkoppeling. Ze draaiden de klok terug tot negenduizend jaar geleden, en lieten het lopen met de zonlichtverdeling voor die tijd volgens Milankovitch’ voorspelling, en zie, daar was de Sahara-savanne! Er viel genoeg regen om meren en rivieren te vullen, en er was genoeg gras en bomen om Pachurs olifanten en giraffen te voeden. Claussen liet het model doorlopen.
De positieve terugkoppeling werkt ook de andere kant op. Zesduizend jaar geleden was de helling van de aardas op weg naar de huidige positie, en het perihelium verschoof van de noordelijke zomer naar de winter. De noordelijke zomers werden kouder, de Afrikaanse moesson werd zwakker, en de vegetatie in de savanne liep terug. Dit gebeurde allemaal langzaamaan en geleidelijk; de hemelmechanica loopt traag en subtiel. Maar op een bepaald moment – in Claussens model rond 5.500 jaar geleden – stuiterde het systeem de drempel over: de terugkoppeling sloeg hard en genadeloos toe. Er was zoveel vegetatie verdwenen, en zoveel kale grond blootgelegd, dat de neerslag plotseling dramatisch verminderde en de verdorring als een bosbrand rondspookte. “Plotseling ging het heel rap bergafwaarts,” zegt Claussen. Binnen een paar eeuwen was de koele vochtige bodem in dor zand veranderd.

Graven in de Sahara

De afgelopen jaren suggereerden sommige archeologen dat de mensen die daar leefden misschien zélf de Sahara in de huidige staat hebben gebracht door bomen te vellen. Claussen is sceptisch. “Daar hebben we echt geen mensen voor nodig”, zegt hij. “We hebben aangetoond dat dit heel goed als een natuurlijk fenomeen kan worden beschreven.” Veel waarschijnlijker waren de mensen gevangen in het bizarre uurwerk dat Jupiter met acacia’s verbindt, met aardas, zomermoesson en reflectie van woestijnzand ieder als tussenliggend tandwiel. Het uurwerk draaide voort, en ontnam de Saharabewoners hun groene landschap.
In de afgelopen decennia hebben archeologen een hoop graafwerk verzet in de Sahara; met name in Egypte. Bij Nabta, honderd kilometer ten westen van de Nijl bij de Soedanese grens, vond een internationaal team van archeologen de resten van een kleine nederzetting langs wat zo’n vijf- tot zesduizend jaar geleden de oever van een meer was. De bewoners hielden zich bezig met een paar eigenaardige activiteiten: ceremoniële begrafenissen van koeien bijvoorbeeld.
Ook vonden ze het nodig enorme blokken zandsteen van meerdere tonnen, soms meer dan drie meter hoog, van honderden meters ver te slepen, om ze in de modderoevers van het meer te poten. De staande stenen konden gediend hebben als noord-aanwijzer, of “om de zon het begin van het regenseizoen te doen aanwijzen”, zoals het archeologenteam onlangs voorstelde. In ieder geval suggereert de vermoeiende stenensleperij dat er sprake was van een soort sociale hiërarchie. “Niemand gaat dat soort dingen doen om even een rustige zondagmiddag op te vullen”, zegt Angela Close, een van de teamleden. “Iemand moet daar de baas zijn en iets van ‘Doe dit of dat’ roepen.”

Landbouw

Verder naar het noorden en zo’n tweehonderd kilometer ten westen van de Nijl, in de buurt van Farafra-oase, groef een team geleid door Barbara Barich van de Universiteit van Rome een andere meeroever-nederzetting op uit die groenere dagen van de Sahara. De mensen daar hielden schapen, geiten, en waarschijnlijk ook runderen. Ze bouwden huizen met stenen funderingen en vuurplaatsen, en ze waren begonnen er sorghum en gierst te verbouwen. Deze primitieve landbouw gaf hen een enorme voorsprong op de mensen die toen de Nijlvallei bewoonden. “Die renden nog achter gazellen aan”, zegt Close.
Close en haar team vonden in de Fara-fra-oase ook vuurstenen messen en andere gereedschappen, uitgevoerd in een bepaalde stijl die later ook langs de Nijl opduikt, wat een overbrenging van knowhow suggereert. “Het lijkt erop dat de landbouw uiteindelijk naar de Nijl kwam vanuit die westelijke gebieden”, zegt ze. “Iets volkomen nieuws.” De eerste farao’s kwamen maar een paar eeuwen nadat de mensen Nabta verlieten aan de macht. Hun piramides kunnen worden geïnterpreteerd als meer uitgebreide uitdrukking van een idee dat we al bij de Nabta-megalieten tegenkomen, namelijk, zoals Close voorzichtig formuleert, “dat sommige mensen gelijker waren dan anderen.”

Erfenis

Holocene erfenis. Vanuit diepe bronnen irrigeert water uit het Holocene Optimum de Libische woestijn.NASA

Tegenwoordig zijn mensen in groten getale teruggekeerd naar Farafra en andere oases in Egypte en Libië. Ze leven daar op hun klimatologische erfenis, met bronnen die tot op meer dan driehonderd meter diepte het grondwater aantappen dat voor het laatst was bijgevuld toen de Sahara nog groen was. Tripoli en andere steden aan de Libische kust zijn voor hun watertoevoer afhankelijk van de oases die tot vierhonderd kilometer verder naar het zuiden in de woestijn liggen. Eén van die enorme pijpleidingen volgt de loop van een van Pachurs paleorivieren. In sommige oases wordt het grondwater gebruikt om enorme cirkelvormige velden te irrigeren. In het gebied rond Farafra teelt men nu tarwe in plaats van sorghum.

Geen giraffen

Geen giraffen in groene Sahara. Op de nieuwe savannes zul je geen dieren meer tegenkomen. Als de Sahara ooit weer het paradijs wordt, zal het niet de Hof van het Holocene Optimum zijn, maar meer dat van ná de zondeval.

Die geïsoleerde akkers vormen nog onvoldoende vegetatie om de moesson terug te roepen, ondanks Claussens terugkoppelingsmechanismen – maar dat wil nog niet zeggen dat zo’n klus niet binnen het bereik van menselijke invloed zou liggen. Als we ons aan de klok van Milankovitch zouden houden, zouden we eerst door nóg een ijstijd heen moeten alvorens de Sahara weer groen wordt, maar niemand dicteert ons om ons aan dat schema te houden.
De opwarming als gevolg van de CO2-uitstoot en andere broeikasgassen zou, binnen één of twee eeuwen, het zetje kunnen geven om de moesson terug te krijgen. Claussens model zegt dat het mogelijk is, maar Claussen vindt het niet leuk daarover te praten: hij is bang dat mensen de verkeerde indruk krijgen. De belangrijke boodschap achter zijn simulaties is, zegt hij, dat de terugkoppelingsmechanismen in het aardse klimaat in het verleden abrupte klimaatsveranderingen teweeg hebben gebracht die samenlevingen volkomen ontwrichtten – en dat we niet in staat zijn precies te voorspellen wat voor veranderingen ons nog te wachten staan.
Maar toch, de gedachte dat één van de onbedoelde consequenties van onze gewoonte fossiele brandstoffen te verstoken tot vergroening van de Sahara zou kunnen leiden, is leuk om mee te spelen. Pachur neemt de mogelijkheid serieus. Alhoewel hij de woestijn leuk genoeg vindt om jaarlijks doorheen te ploeteren, krijg je het idee dat hij de terugkeer van de savanne, zoals het was in de tijd die hij nu opgraaft, ook niet gek vindt. “Er is wel één belangrijk verschil,” zegt hij. “In die grote vlakten zal je geen dieren meer tegenkomen.”
In het verleden, toen de woestijn kwam, trokken de giraffen, de olifanten, de leeuwen en andere grote dieren zich terug naar de Middellandse Zeekust en naar de bergen als de Tibesti en de Atlas; als de Sahara weer groen werd, kwamen ze naar beneden naar de vlakten, naar de rivieren en de meren. Dergelijke relictpopulaties waren er nog in historische tijden – Grieken en Romeinen kwamen ze tegen – maar in de laatste paar duizend jaar is de mens er in geslaagd ze allemaal uit te roeien. Als de Sahara ooit weer het paradijs wordt, zal het niet de Hof van het Holocene Optimum zijn, maar meer die van ná de zondeval.