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那么這里的地表環境為何會從海洋、雨林、草原等變成沙漠呢？科學家認為有多個因素 ， 首先是地形的變化 ， 在千萬年的時間中非洲大陸的形狀也在變化 ， 所處的緯度位置也不同 ， 而在數百萬年之前 ， 非洲的北部的地中海屬于古特提斯海的一部分 ， 非洲北部這片海域后期又被叫做古地中海 ， 面積非常巨大 ， 就連我國的塔里木盆地都曾是它的一部分 ， 北非部分地區也屬于這片海洋 ， 來自這里的水汽可以深入非洲大陸 ， 帶來豐沛的降雨 ， 因此古撒哈拉地區的大部分地貌并不是沙漠 。
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但是后來地球內部的活動導致特提斯海收縮 ， 附近的地殼板塊漂移 ， 非洲大陸海拔整體變高 ， 來自海洋的水汽越來越難以深入非洲北部的大陸內部 ， 如中科院大氣所的研究者們就認為晚中新世托爾頓階(大約700萬年到1100萬年前)是北非干旱加劇撒哈拉沙漠形成的關鍵時段 。 他們和國外的科學家利用挪威地球系統模式和公用大氣模式的模擬演變揭示出在托爾頓階時 ， 特提斯海的收縮導致非洲夏季風顯著減弱 ， 非洲北部一帶降水大大減少 ， 導致了大面積的干旱沙漠環境在北非形成 。
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同時由于非洲東部的埃塞俄比亞高原海拔較高 ， 來自印度洋的水汽也難以進入北非 ， 而緯度較低使得北非常年受副熱帶高氣壓帶控制 ， 盛行干熱的下沉氣流 ， 缺少降雨和濕潤季風 ， 逐漸使得北非變成了一望無垠的大沙漠 。
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