在距今約 1.5 萬年至 5500 年之間，撒哈拉并非一片茫茫沙海，而是河湖密布、草木繁茂的稀樹草原。這一非洲濕潤期（African Humid Period, AHP）也被稱為“綠色撒哈拉”，為人類提供了廣闊的可居住空間，大量人群在如今地球上最干旱的一些地區(qū)生活、耕作和放牧。長期以來，整個非洲大陸尺度上，水文氣候波動與人口變化之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制仍缺乏清晰認(rèn)識。近日，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所“極端氣候事件及影響”團(tuán)隊（EXCEIS）譚亮成課題組聯(lián)合埃及、法國、沙特等多國科研人員，整合大量古氣候記錄與考古測年數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個大陸尺度的綜合研究框架，用以重建古代非洲社會對這一“綠色時期”終結(jié)的響應(yīng)過程。系統(tǒng)評估了北非及熱帶非洲全新世氣候—人類互動的時空特征，揭示過去 1.6 萬年非洲大陸人類生態(tài)對氣候變化的非線性響應(yīng)規(guī)律，為理解人地耦合閾值、人類環(huán)境適應(yīng)韌性提供了關(guān)鍵實證。

研究團(tuán)隊綜合36 個點位的多指標(biāo)古氣候記錄（植物蠟氫同位素δDwax、沉積物氧同位素δ18O及湖泊硅藻組合，圖1），以及 15007 個經(jīng)碳十四測年約束的考古遺址組合數(shù)據(jù)，重建了過去 1.6 萬年間北非與熱帶非洲的氣候 - 人類動態(tài)演變過程。分析結(jié)果顯示，氣候與人口之間的關(guān)系遠(yuǎn)不止“氣候越濕，人越多；氣候越干，人越少”這么簡單。人類在早全新世最濕潤階段（約 1.2–1.0 萬年前）經(jīng)歷了顯著的人口擴(kuò)張，但即便隨后環(huán)境條件逐步惡化，許多地區(qū)的定居點仍在數(shù)百年乃至逾千年的時間尺度上持續(xù)存在, 只有當(dāng)水資源和植被覆蓋跨越關(guān)鍵生態(tài)閾值之后，才出現(xiàn)大規(guī)模的人口遷移。隨后，在經(jīng)歷數(shù)百至一千多年的變化過程中，撒哈拉地區(qū)的聚落逐漸衰減，人類人口中心則沿著殘余水分梯度持續(xù)向南遷移，轉(zhuǎn)移至降水更加穩(wěn)定的區(qū)域（圖2）。

圖1. 非洲地區(qū)大氣環(huán)流及古氣候記錄空間分布

圖2. 非洲各地區(qū)間關(guān)系的時間連通網(wǎng)絡(luò)圖

通過引入隨機(jī)森林等機(jī)器學(xué)習(xí)方法以及隱馬爾可夫時間序列分析，在非洲大陸范圍內(nèi)識別出三類反復(fù)出現(xiàn)的人口動態(tài)“狀態(tài)”：約 1.6–0.6 萬年前的長期擴(kuò)張階段、約 0.6–0.4 萬年前的過渡重組階段，以及約 4000 年以來的收縮階段（圖3）。

圖3. 過去 1.6 萬年來北非人類定居時空演變特征

研究結(jié)果表明，氣候變化為人類占據(jù)空間提供了基本邊界條件，但文化適應(yīng)、社會重組和技術(shù)創(chuàng)新在很大程度上決定了人口響應(yīng)的具體時間與演化路徑。

這段源自“綠色撒哈拉”的長時視角為當(dāng)下提供了重要啟示：人類社會在環(huán)境變化面前具有相當(dāng)?shù)捻g性，但這種韌性并非無限。一旦氣候變化和水資源短缺使生態(tài)系統(tǒng)跨越其承載閾值，社會結(jié)構(gòu)的重組乃至某些地區(qū)的最終放棄，往往難以避免。

該研究成果“Nonlinear response of human ecology to Holocene climate change in Africa”發(fā)表于Earth-Science Reviews期刊，來自埃及的中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所博士生 Khalaf H.M. Abdel Raheem為論文第一作者，指導(dǎo)老師譚亮成研究員為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金（42325705、42502177）、中國科學(xué)院西部之光(xbzg-zdsys-202217)、中國科學(xué)院ANSO獎學(xué)金等項目的共同資助。

https://authors.elsevier.com/sd/article/S0012-8252(26)00225-4