Geoarchaeology in drylands: Palaeoenvironmental reconstructions in the vicinity of Naga, Central Sudan

Abstract

The scope of this study is the understanding of the natural and cultural landscape development in the vicinity of Naga in central Sudan since late Holocene. Investigations on the landscape history around Naga took place between 2008 and 2010. This ancient and now abandoned settlement had its heyday around 2000 years ago and is located in the hinterland of the Nile, in the semi-arid north of the Sudan. The study site is characterized by low annual precipitation (xˉ = 95 mm a-1) and high temperatures throughout the year (xˉ = 29°C), with 95% of the rainfall occurring during the summer months (JUN-SEP). Only during this rainy season erratic flooding in the adjacent wadis occurs, which in due course can be used for irrigation measures. Generally the rise and fall of ancient cultures in such drylands is controlled by the availability of water and therefore - where no perennial water sources are available - by effective rainfall and its reliability. Multi-proxy approaches and a detailed chronology are necessary, because palaeoclimatic proxy archives provide climatic information at most with annual or seasonal resolutions and hence are often not sufficient to account for the reactions or adaptations of societies to environmental shifts. Different approaches are applied to get an idea about the structure of the settlement and how such an urban structure adapted to the (changing) environmental or climatic conditions and about the potential human or natural impact on the landscape. The landscape setting, its morphology and dynamics as well as the timing of the underlying processes is of high interest. Herein geomorphological patterns and landscape features were recorded and mapped during the field campaigns. A chronology was set up by various OSL- and 14C-datings in different (sediment-) archives and received drilling cores. Data from the Sudanese weather stations as well as the output of paleoclimate models were evaluated to characterize the modern and past rainfall availability and variability. The application of surface characteristics and through the assessment of the hydrological situation, a rainfall-runoff model was set up. In combination with statistical analyses about the magnitude and frequency of rainfall- and runoff events these methods lead to the attempted environmental reconstructions. One of the main geoarchaeological targets was an open water reservoir, the so called “Great Hafir of Naga”, which served the Meroitic citizens for water harvesting purposes some 2000 years ago. In this sense the citizens of Naga were adapted to the sensitive natural system and had to rely on the annual amount of runoff for water harvesting measures to ensure agricultural and domestically needs. The main results of the investigations show that fundamental environmental changes did not take place in the area during the past 2000 years; where nevertheless subsystems may have varied significantly. The analyzed rainfall data for modern and past conditions implies that water harvesting in the regions would still be feasible today. However, due to human impact on the landscape coupled with a slight shift in the reliability and performance of annual rainfall the potential natural environment of Naga was disturbed - leading to the conclusion, that the Meroitic people experienced a time when the region was more comfortable and inhabitable than ever since.

Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit den natürlichen und anthropogenen Landschafts-veränderungen in der Umgebung von Naga, im zentralen Sudan, seit dem späten Holozän. Die Untersuchungen und Feldarbeiten fanden zwischen 2008 und 2010 statt. Die antike und später aufgegebene Stadt Naga erlebte ihre Blütezeit vor rund 2000 Jahren. Sie liegt im Hinterland des Nils am Rande des Wadi Awatib. Das Untersuchungsgebiet ist charakterisiert durch sehr niedrige jährliche Niederschläge (xˉ = 95mm a-1) und ganzjährig hohe Temperaturen (xˉ = 29°C), wobei 95% des Niederschlags während der Regenzeit im Sommer fällt (JUN- SEP). Nur während dieser Regenzeit kommt es zu Oberflächenabfluss, welcher dann für Bewässerungsmaßnahmen verwendet werden kann. Grundsätzlich gilt die Verfügbarkeit von ausreichend Wasser, als eine Hauptvoraussetzung für (Hoch-)Kulturen. Wo keine ganzjährig schüttenden Wasserquellen oder sonstigen Gewässer vorkommen, sind Menschen auf so genannten wirksamen Niederschlag angewiesen. Da die meisten klimatischen Proxy nur eine zeitliche Auflösung von Jahren oder Jahreszeiten haben, sind sie häufig nicht geeignet kurzzeitige Schwankungen oder Veränderungen aufzuzeigen. Somit erscheinen Multi-Proxy Ansätze und eine hoch aufgelöste Chronologie unerlässlich. Die Untersuchungen fokussieren sich dabei auf die Landschaft rund um die Stadt Naga, die sowohl klimatischen als auch menschlichen Veränderungen unterlag. Die Erfassung dieser landschaftlichen Dynamik und ihre zeitliche Einordnung sind dabei von besonderem Interesse. Hierzu wurden geomorphologische und morphetrische Analysen und Kartierungen durchgeführt. Eine Chronologie wurde durch verschiedenen OSL- und 14C-Datierungen in den untersuchten (Landschafts-) Archiven sowie erbohrten Sedimenten erstellt. Um Aussagen über die modernen und früheren Niederschlagsverhältnisse zu erhalten, wurden die zur Verfügung stehenden modernen Wetterstationen sowie Paläo-Klimamodelle ausgewertet. Auf Grundlage der Oberflächeneigenschaften und der hydrologische Situation des Einzugsgebiets, wurde dann ein Niederschlags-Abfluss Modell erstellt, dass die damaligen und heutigen Zustände analysiert. Die Hinzunahme verschiedener statistischer Analysen über die Magnitude und Frequenz der Niederschlags- bzw. Abflussereignisse, konnte dann für die Landschaftsrekonstruktion genutzt werden. Aus den geoarchäologischen Untersuchungen ergab sich, dass ein großes Wasserauffangbecken, der sogenannte "Große Hafir von Naga", von den Meroitern, errichtet wurde, um die seltenen Niederschläge und Abflussereignisse zu sammeln und zu speichern. Die Bewohner von Naga hatten sich also gut an dieses trockene Klima angepasst – und mussten sich dahingehend zu großen Teilen auf eine ausreichend ergiebige Regenzeit verlassen. Die Hauptergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, dass keine tiefgreifende Umweltveränderung im Gebiet während der letzten 2000 Jahre stattfand. So ergeben die analysierten Niederschlags-Abfluss-Daten, dass die Waterharvesting-Methoden von damals auch heute noch sinnvoll erscheinen. Jedoch ist durch Eingriffe in den Landschaftshaushalt und durch eine Verschiebung in den klimatischen Gegebenheiten, die natürliche und potentielle Landschaft gestört. Dies führt zu der abschließenden Aussage, dass die Bewohner von Naga ihre Stadt zu einer Zeit bewohnten, in der das Klima stabiler und die Umweltverhältnisse angenehmer waren als seither.