Le rôle des changements climatiques dans l’évolution des paléo-paysages et des occupations préhistoriques pendant le dernier cycle humide-Aride dans la corne de l’Afrique

The role of hydro-climatic changes on paleolandscape evolution and on prehistoric settlement during the last humid-arid cycle in the horn of Africa

• Auteur / Autrice : Carlo Mologni
• Direction : Marie Revel, Lamya Khalidi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Planète et de l'Univers
• Date : Soutenance le 19/02/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géoazur (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Cultures et Environnements. Préhistoire, Antiquité, Moyen Âge (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Vigier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie Revel, Lamya Khalidi, Nathalie Vigier, Yannick Garcin, Laurent Lespez, David Williamson, Mathieu Schuster, Cécile Blanchet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick Garcin, Laurent Lespez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Paléoenvironnement

Afrique orientale

Quaternaire (ère géologique)

Paléoclimatologie

Mots clés libres

Période humide africaine

Coévolution homme-climat

Delta profond du Nil

Corne de l'Afrique

Système du rift Est Africain

Lac Abhé

African humid period

Human-climate co-evolution

Nile deep sea fan

Horn of Africa

East African rift system

Lake Abhe

Résumé

Au cours du Quaternaire, l’Afrique de l’Est a été le théâtre d’importants changements climatiques et culturels. L’augmentation des précipitations, principalement liée aux paramètres orbitaux de la Terre, a été responsable de la dernière Période Humide Africaine (PHA ; ~14 - ~6 ka). Une période caractérisée par la transgression des grands bassins lacustres, par l’activation des systèmes fluviatiles et par la diffusion de la couverture végétale sur des zones aujourd’hui désertiques. Cependant, le début et la fin de cette période humide n’ont pas été synchrones sur tout le continent et de courts épisodes d’aridité l’ont ponctuée. A ce jour, les mécanismes de ces variabilités millénaire et centennale restent encore fortement débattus. A partir de 14 mil ans, l’augmentation d’intensité de mousson associée aux masses d’air venant de l’océan Atlantique modulée par celle venant de l’océan Indien, semble avoir été le principal moteur de la distribution des précipitations au niveau du Hauts Plateaux Ethiopiens. Ceci a fortement affecté le régime hydrologique des deux grands hydro-systèmes d’Afrique de l’Est : les bassins du Nil et du Lac Abhé. Dans ce scenario de forte variabilité environnementale, un des plus importants changementssocio-économiques de l’histoire de l’Homme a eu lieu, dans la Corne de l’Afrique : la disparition des dernières populations de chasseurs-cueilleurs et l’émergence des premières sociétés de production. La concomitance de ces bouleversements climatiques et culturels pose donc la question du rôle des changements environnementaux dans la diffusion des nouvelles formes de modèles socio-économiques.L’objectif de ce travail de thèse est de mieux comprendre la coévolution Homme-Climat pendant la Période Humide Africaine à partir d’une étude multi-échelle et multidisciplinaire. Premièrement, une reconstitution des variations hydroclimatiques est proposée sur la base d’une comparaison entre : a) les reconstitutions centennales d’intensité et de fréquence des crues du Nil à l’Holocène à partir de l’étude d’une séquence sédimentaire prélevée au sein du Delta Profond du Nil ; b) la reconstitution des fluctuations hydrologiques du paléo-Lac Abhé (Ethiopie, Djibouti) à partir de la documentation et de la datation des anciens paléo-rivages lacustres. Deuxièmement, la caractérisation de l’impact de ces changements hydrologiques sur l’évolution des paléo-paysages littoraux autour du bassin du Lac Abhé a été étudiée. Enfin, l’étude des changements paysagers et morpho-sédimentaires en lien avec les dynamiques chrono-spatiales des occupations humaines dans ce même bassin est abordé.Ce travail de thèse a permis de préciser la compréhension de la distribution spatio-temporelle des changements hydroclimatiques en Afrique de l’Est, caractérisée par une forte activité de la mousson entre ~11 et ~9 ka BP, suivi par une aridification progressive jusqu’à la fin de la PHA. Ensuite, la persistance de conditions humides dans la partie Nord du Rift à l’Holocène Moyen suggère une influence de la Zone de Convergence du Congo dans le contrôle des précipitations dans cette région. La détection des facteurs du contrôle géomorphologiques et tectoniques sur les transferts hydro-sédimentaires qui affectent l’évolution de ces bassins à permit aussi de mieux contraindre les effets de ces changements climatiques sur large et petite échelle. A partir de l’estimation de la réactivité des paléo-paysages sous le forçage de ces changements hydrologiques, nous démontrons une forte mobilité des populations en lien avec les fluctuations hydrologiques du paléolac Abhe. D’abord avec une forte exploitation des ressources aquatiques par des sociétés de chasseurs-pécheurs les et ensuite par l’intégration de l’élevage en concomitance avec l’installation de conditions plus arides. Cette étude a permis de souligner l’évidence d’une adaptation des systèmes socio-économiques Holocènes aux changements hydro-climatiques à l’échelle régionale mais aussi locale.

During the last fourteen thousand years, East Africa was the locus of significant climatic and cultural changes, which highly affected landscape evolution and prehistoric ways of life. Enhanced monsoonal precipitations over the tropics, mainly driven by Earth’s precessional and eccentricity orbital parameters, were the primary causes of the African Humid Period (AHP; ~14 - ~6 ka). This humid period led to the transgression of continental lacustrine waterbodies, the increase of fluvial discharge and the spread of vegetation cover over the present-day desertic regions. The onset and the end of this wetter phase were not homogeneous across the continent, and the AHP was punctuated by centennial-scale episodes of hyper-aridity which varied in time and in space. This highly variable environmental scenario was the theatre of one of the most important socio-economic changes in human history, that of the transition between the last hunters-gatherers and the first food production societies. The concomitance of such cultural transformations and climatic disruptions raises the question of the role of changing environmental conditions on the distribution patterns of new socio-economic practices, namely herding.The Ethiopian Highlands (EH) represent a major receiver of monsoonal precipitations in East Africa. During the AHP, substantial variations of the monsoon regime affected the functioning of the hydro-systems originating in the EH. This included the Blue Nile River and Lake Abhe, the endorheic receptacle of the Awash River waters, and located in the northern East African Rift System (EARS). Additionally, the Nile valley and the EARS, constituted the main corridors for prehistoric human trajectories across the Horn of Africa. With the aim to better understand human-climate coevolution during this crucial period a multiscale and multidisciplinary approach is proposed.First, I decipher Holocene climatic variations from the functioning of the two main EH-originated hydro-systems by: a) tracking exceptional Blue Nile paleo-flood frequencies using a high resolution study of a laminated sequence from the Nile Deep Sea Fan deposits, and b) reconstructing the hydrological fluctuations of paleo-Lake Abhe (Ethiopia, Djibouti), from the study of wave-dominated clastic paleo-shoreline sequences. Second, I characterize the impact of hydro-climatic changes on littoral paleolandscape evolution along the Lake Abhe basin. And finally, I estimate the interactions between climatic induced landform dynamics and human occupations with respect to the main socio-economic shifts that occurred over the same lacustrine basin.This study improves our comprehension of the spatial-temporal patterns of Holocene hydro-climate in East Africa: a strong and stable monsoonal regime has been evidenced between ~11 and ~9 ka BP, followed by a stepwise ardification until the end of the AHP. Moreover, belated Mid-Holocene humid conditions in the Northern Rift suggest that the Congo Air Boundary had a significant role on rainfall controls in this area. Additionally, evaluating the interplay between climatic-, geomorphic- and tectonic-induced sedimentary transfer mechanisms over the investigated basins allowed us to localise some hydro-sedimentary processes decoupled from climatic forcing and to propose a diachronic palaeolandscape reconstitution of the Lake Abhe basin for this period.Early Holocene Lake Abhe waters and environments were strongly exploited by hunter-fisher-gatherers until the last lake drop around ~4.5 ka BP, when herding practices were integrated in this region. Associations between prehistoric settlements and Holocene hydrological variations demonstrate how humans were extremely reactive to fluctuating lake environments and how new socio-economic practices were often adapted to specific local to regional environmental trajectories.