A Brief Analysi

Environ

is of the Saha

Created 

nments of th

Indiana Univ

Dr

Ap

 

 

 

 

 

ara Desert Re

by: Joseph P

 

 

e Tropics – G

versity – India

r. Rick Bein 

 

pril 11, 2007

 

egion in North

Perry 

Geography G4

anapolis 

hern Africa 

 

421 

Introduction: 

The Sahara Desert  spans over 9,000,000 km2 of North Africa, and  is  the  second‐largest desert  in  the world  apart  from  the  continent of Antarctica. Overall  it  is one of  the  least populated  regions of  the African continent; however,  there are  several groups of people who have  settled and adapted  to  the harsh  climates  of  the  region.  There  are  seven  countries  that  make  up  the  geographical  region  of Northern Africa, they are: Algeria, Egypt, Libya, Morocco, Sudan, Tunisia, and Western Sahara; however, several other countries can be considered part of this as well because they also have land located within the Sahara, these countries are: Chad, Djibouti, Ethiopia, Eritrea, Mali, Mauritania, and Niger. 

The fourteen countries  listed above are the focus of this research paper and  I will concentrate on key factors in the region. These factors include a brief history, human impact, climate data, population data, and my conclusion, with  thoughts on  the  future of  the desert.  I have spent a considerable amount of time compiling various data related to one of the world’s greatest environmental masterpieces. It is my hope at the conclusion of this document readers will gain a better understanding of the Sahara, and will have a starting point for further research into the content presented.  

Brief History: 

Scientists believe the Sahara was formed about seven million years ago; “In the Sahara region, the age of  onset  of  the  desert  condition has  been  uncertain  until  now.  Here  we  report  on  the  discovery of 7,000,000‐year‐old  eolian  dune  deposits  from  the  northern Chad  Basin.  This  geological  archive  is  the oldest  known  evidence for  desert  occurrence  in  the  Sahara.”  (Schuster  2006)  Since  its  formation  the climate has been relatively unchanged; however the boundary has changed several times over the past hundred‐thousand  years  due  to  climate  fluctuations,  such  as  monsoons,  and  the  various  ice  ages throughout Earth’s history.  

Human Impact: 

As with any environmental system humans have the ability to change the course of nature thus affecting the natural evolution of a species or biome. Recently scientists have begun studying how humans are affecting  the desert and perhaps  causing expansion of  its boundaries. The process  in which a desert expands either by human influence or climate changes is called ‘desertification’ and is defined as;  

“Desertification  is  the  impoverishment  of  terrestrial  ecosystems  under  the  impact  of man.  It  is  the process of deterioration in these ecosystems that can be measured by reduced productivity of desirable plants, undesirable alterations in the biomass and the diversity of the micro and macro fauna and flora, accelerated soil deterioration, and increased hazards for human occupancy.” (Goudie 68/2000) 

One example of human  influence for the expansion of the desert occurred  in a study done  in 1975 by Lamprey;  he  attempted  to measure  the  advance  of  the  Sahara  in  vegetation  zones  in  the  Sudan. Lamprey’s research revealed  the desert did expand by about 90  to 100 kilometers between 1958 and 1975, or an average of 5.5 kilometers per year. (Goudie 69/2000)  

The image below was taken from The Human Impact on the Natural Environment and is a representation of the study by Lamprey. (Goudie 70/2000) 

 

Goudie goes on to state there is difficulty in determining if this study is true because of lack of remotely sensed data  from  the  time, as well as evidence  contradicting  this  study.  “On  the basis of analysis of remotely sensed data and ground observation, Helldén  (1985)  found sparse evidence  that  this had  in fact  happened.  One  problem  is  that  there  may  be  very  substantial  fluctuations  in  the  biomass production from year to year. This has been revealed by meteorological satellite observations of green biomass  production  levels  on  the  south  side  of  the  Sahara.”  (Goudie  69/2000)  This  occurrence  of vegetation shifts would be typical of the history of the desert over the past several thousands of years, which  is why  it  is very difficult to prove one way or another; such  is the case with any global changes because the time needed for an accurate study often takes at least two or more human lifetimes.  

An expansion of the concept of desertification is called ‘irreversible desertization’ essentially stating that recovery  is slow and very  limited. Goudie points to a study by Le Houérou done  in 1977  in Tunisia; “In Southern Tunisia, tracks made by tanks and wheeled vehicles of Allied and Axis armies are still apparent 

on the grofighting. Tlong‐termgrazing prgive  greaoverall rethe right more hars

Climate D

As you cathe SaharMediterraboarding and less dpresents arest of th1971 and of the diff

As stated 2000 for ttemperatJuly and Aseason.  

°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

ound and in tThe perennialm, above‐averressure is verter  evidenceecovery periocircumstancesh making rec

Data: 

an imagine thra does not hanean  climatthe south of dry climate ina different clie country. Th2000; some ferent climate

before, this ithe entire regure. As you cAugust, wher

Clim

the devastatel species haverage rainfall inry low due to   to  the  causd being extrees and amouncovery more 

e climate in thave  the same  along  theirthe desert wn their savannimate along this climograpindividual clime variations in

is an averagegion, some cocan see the tee June leads 

mograph 

ed and unrege not re‐estabn the 1950s, tthe absence ses  of  desertemely slow. Wnt of time; hodifficult, thus

the desert is me climate  in r  coastlines  aill feature a vnah areas whhe Nile River ph shows the mographs can the Sahara.

 of total precountries withemperature aup to the rai

‐ Sahar

enerated vegblished themsthe late 1960of permanenification  beinWe do know owever, my bs recovery wil

very dry, hotall sections. and  further  svery dry/hot chere vegetatiobasin and deaverage yean be seen in t 

cipitation andh more desertand precipitainy season an

ra Desert

getation 25 yeselves in spite0s, and the eant water.” (Gong  exacerbatenvironmentbelief is that ll take many l

t, and windy;Northern cosouth  the  declimate to theon can be seeelta, but has aarly precipitatthe appendix

d temperaturet areas will fetion are at thnd Septembe

0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.00

t (Regio

ears after thee of several sarly 1970s, altoudie 73/200ed  by  humatal recovery desert envirolifetimes to b

; however, thoastal cities aesert  climate e north, but aen borderinga desert climation and temx of this repo

es between teature less raheir peak durr is the typica

nal Aver

Average Am

Average Te

e conclusion oseries of yearsthough in this00) This studyn  activity  anis possible  if onments are be seen. 

he regional arnd nations hbegins.  Cou

a somewhat cg the Sahara.ate throughouperature betrt as a compa

the years 197ainfall and a hring the montal end of the

rage)

mount of Rain (

mperature (C°

of the s with s area y does d  the given much 

rea of have a ntries cooler Egypt ut the tween arison 

 

71 and higher ths of  rainy 

(cm)

°)

The greatest amount of rain seen  in any given year  is about 8cm  for  the entire region; however,  that number can be as high as 17cm  in  the southern  regions, or as  low as one‐half of a centimeter  in  the northern areas, excluding the Mediterranean Coast. I have created this map, using ArcGIS, showing an image overlay of the desert region, as you can see there is very little vegetation in most areas, except to the south and along rivers and coastlines. 

 

There are a few key factors allowing the desert to maintain  its climate and  land features, two of these factors  are  the  Intertropical  Convergence  Zone  and  the Hadley  Circulation;  these  phenomenons  are described  in this passage from a case study  in the book: Sub‐Saharan Africa, An Environmental History by  Gregory Maddox.  “The  climate  has  been  governed  by  the  Intertropical  Convergence  Zone  (ITCZ), which also governs  the monsoons. As  the  ITCZ moves north,  it brings  rain with  it during  the Northern Hemisphere summer. When it returns south, high pressure builds up over the Sahara, and arid conditions return. This shift  is generally caused by the Hadley Circulation of warm, moist air rising at the equator, cooling, and then falling back to the Earth away from the equator coupled with the Earth tilting on  its axis while rotating around the Sun. Annual and short‐term shifts in the northern extent of the monsoon result from changes in sea surface temperature in the surrounding oceans. Global temperature changes determine  longer‐term  shifts. During warmer epochs,  the Hadley Circulation  takes warmer air  farther north and south from the equator. The  increase  in the amount of moisture  in the air means that more rain reaches farther north in the Sahara. During cooler epochs, the circulation is more constricted, the air dries, and the Sahara expands.” (Maddox 172/2006) 

I have created the map on the next page showing the boundaries of the Intertropical Convergence Zone; as you can see, during the winter months (blue) the ITCZ drops down below the Sahara; whereas in the summer months (red) it is located directly over the desert.  

 

Another way  for  showing  climate  data  in  the world  ecosystems  is  the  Köppen  Climate  Classification System.  The  Köppen  system was  developed  in Germany  by  a  climatologist  named Wladimir  Köppen between 1900 and 1936. The Köppen system uses a series of letters to represent various climate types throughout the world. According to the Köppen system, the Sahara Desert fits into the classification of BWh: Dry/Arid (Hot) – Low Latitude Desert. (McKnight 2000/212) 

Köpper Classification for Sahara Desert BWh: Dry/Arid (Hot) ‐ Low Latitude Desert 

   

• Evaporation exceeds precipitation • On average precipitation is less than 

half of potential evaporation • Usually lower latitude, hot desert 

climate • Mean average temperature is over 

18C°, frost absent or infrequent winter • Locations: 

• Northern Mexico/Southwestern United States/Baja California 

• Northern Africa/Saudi Arabia/Iran/Western India 

• Central/Western Australia • Southern and Western Africa 

 

 

 

Map adapted from: http://www3.shastacollege.edu/dscollon/images/Maps‐Images/world_climate_map.jpg

Population Data: 

Population data  in the Sahara region  is difficult to gather prior to the year 1950; however, there have been  recent  additions  to  the  data  between  1950  and  2005.  Generally  throughout  the  area  the population is made up of a younger generation, specifically under the age of ten years old. The primary factor  for having such a young population  is because  in  less‐developed countries children are seen as assets because these countries are primarily an agrarian society where young labor forces are essential.  

The opposite end of this would be countries like the United States, or European Nations where people have fewer children because they are a liability (monetarily, physically, etc) until adulthood. The primary method for obtaining an overall view of population age distribution  is through the use of a population pyramid, which separates people by age group and shows  the portion of  the population  they occupy. Rubenstein discusses the population pyramid stating, “The shape of a pyramid  is determined primarily by the crude birth rate in the community. A country in state 2 of the demographic transition, with a high CBR, has a relatively  large number of young children, making the base of the population pyramid very broad. On  the other hand, a country  in stage 4, with a  relatively  large number of older people, has a graph with a wider top that looks more like a rectangle than a pyramid.” (Rubenstein 68/1999) 

I have created a population pyramid  for  the countries of  the Sahara Desert  region of Northern Africa being reviewed in this report. The data is from a census done in 2005 by the United States Census and can be found in the International Data Base (IDB) on their website. 

 

The population pyramids on the next page compare data  from what  I consider to be more developed and  less developed countries  in this region. The two countries being compared are Egypt, which has a somewhat modern society, and Sudan, which still has a more agricultural society with little industry.  

30.00 20.00 10.00 0.00 10.00 20.00 30.00

0 ‐ 4

10 ‐ 14

20 ‐ 24

30 ‐ 34

40 ‐ 44

50 ‐ 54

60 ‐ 64

70 ‐ 74

80 +

Population in Millions

Age of Pup

ulation

Population Pyramid of Northern Africa 2005Male Female

As you can see, Egypt begins to take on a more rounded pyramid shape signifying they are entering into a more industrialized society where children would be seen as more of a liability. Sudan still maintains a pyramid  shape where  the  greatest  amount  of  population  growth  is  below  the  age  of  ten  years  old, signifying a greater demand for children.  

 

 

 

6.00 4.00 2.00 0.00 2.00 4.00 6.00

0 ‐ 4

10 ‐ 14

20 ‐ 24

30 ‐ 34

40 ‐ 44

50 ‐ 54

60 ‐ 64

70 ‐ 74

80 +

Population in Millions

Age of Pup

ulation

Population Pyramid of Egypt 2005Male Female

4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00

0 ‐ 4

10 ‐ 14

20 ‐ 24

30 ‐ 34

40 ‐ 44

50 ‐ 54

60 ‐ 64

70 ‐ 74

80 +

Population in Millions

Age of Pup

ulation

Population Pyramid of Sudan 2005Male Female

As Rubenstein discussed above,  the primary method  for determining  the population distribution  in a pyramid is the Crude Birth Rate of a given population. This leads me to demographic transition, which is the next portion of population analysis that can be utilized for determining  information about a given population over a period of time. Demographic transition relies on Crude Birth Rate (CBR), Crude Death Rate  (CDR), Net  Increase Rate %  (NIR), or Growth Rate  (GR), and  total population of  the region being surveyed. Before discussing the demographic transition of the Sahara Desert, I feel it necessary to give brief definitions of the topics used. 

• CBR – The number of births in a given year for every 1,000 persons. • CDR – The number of deaths in a given year for every 1,000 persons. • NIR % – Difference between the CBR & CDR, calculated as a percent.  [(CBR – CDR) = NIR]/100 • GR – Difference between the CBR & CDR.  [(CBR – CDR) = NIR] x 1000 = GR    • Population – It the total number of people living in a given geographic area. 

Knowing this information allows for the calculation of the demographic makeup of a given region over a period of years. With this information the researcher is able to break the population down to stages of demographic development. These stages of development allow us to understand what type of society (agricultural,  industrial,  post  industrial)  is  being  shown  for  a  given  area.  The  stages  of  transition according to Rubenstein are Stages 1 – 4 and are defined below. (Rubenstein 64‐66/1999) 

• Stage One – Low growth of population; crude birth and death rates vary from year to year. • Stage Two – High growth of population; crude birth remains similar to stage one, crude death 

rate drops significantly causing the net increase to rise rapidly. • Stage Three – Moderate growth of population; crude birth rate drops sharply, crude death rate 

begins to drop at a much slower rate, overall population increases rapidly, but natural increase rate slows. 

• Stage Four – Low growth; crude birth and death  rates become almost equal, natural  increase rate approaches zero, population increase slows. 

Stages  in demographic transition will not be the same for each region of the world, because not every region  develops  at  the  same  rate  as  others  due  to  various  circumstances;  such  as,  health  related concerns, war, industrialization, and internal or external influence. The demographic transition scale on the next page is a reflection of the region from 1950 projected to 2050.  

 

The  final method  for population analysis  I am going  to discuss  is  the Guttman  Scalogram Technique. According to Trochim, “The purpose of Guttman scaling is to establish a one‐dimensional continuum for a  concept  you wish  to measure.”  (Trochim  2006)  The  scalogram,  in  this  case,  uses  socio‐economic factors  commonly  associated  with more  developed  countries  to  determine  whether  the  country  is developed or underdeveloped.  I have chosen to use access to clean sanitary sewer systems (SS), gross domestic product (GDP), and literacy rate (LR) to determine the development status of this region.  

Country % Pop. w/Sanitary 

Sewer Access Per Capita GDP 

2006 USD Literacy Rate  (% above 15yo) 

Algeria  90.5% $ 7,700 69.9% Chad  30.0% $ 1,500 25.7% Djibouti  41.0% $ 1,000 65.5% Egypt  70.0% $ 4,200 71.4% Eritrea  18.5% $ 1,000 56.7% Ethiopia  11.5% $ 1,000 42.7% Libya  96.5% $ 12,700 82.6% Mali  48.5% $  1,200 19.0% Mauritania  36.5% $  2,600 51.2% Morocco  57.0% $  4,400 50.7% Niger  23.5% $  1,000 14.4% Sudan  37.0% $  2,300 61.1% Tunisia  76.0% $  8,600 74.3% Western Sahara  n/a n/a n/a Total Average  49.0% $  3,785 52.7%   

0

50

100

150

200

250

300

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1950 ‐ 1955 1970 ‐ 1975 1987 1995 2005 2025 2050

Avg. Pop

ulation x 10

000

Per 1

,000

 Pop

ulation

Demographic Transition ‐ Sahara Region of Africa

CBR CDR GR Population

Stage 3Stage 2 Stage 4

Scale of Degree of Development ‐ Northern Africa 

Country  More Developed (1)  Less Developed (0)    SS  GDP  LR  SS  GDP  LR  Total Algeria  X  X  X  3 Chad  X  X  X  0 Djibouti  X  X  X  1 Egypt  X  X  X  3 Eritrea  X  X  X  1 Ethiopia  X  X  X  0 Libya  X  X  X  3 Mali  X  X  X  0 Mauritania  X  X  X  0 Morocco  X  X  X  2 Niger  X  X  X  0 Sudan  X  X  X  1 Tunisia  X  X  X  3 

Western Sahara  n/a Source Data: CIA World Fact book https://www.cia.gov/cia/publications/factbook/countrylisting.html 

 

Total  numbers  range  from  0  to  3, where  the  higher  number  represents  a more  developed  country. Algeria, Egypt, Libya, and Tunisia rank as the most developed countries using the criteria surveyed for this study. These countries have established governmental systems and policies, economic production, and higher literacy rates, all of which lead to the higher total score. The location of the ‘X’ is determined by taking a total average of the data in each category; data falling below the average will receive an ‘X’ in  the  less developed  section, whereas data higher  than  the  average will  receive  an  ‘X’  in  the more developed section.  

Conclusion: 

For all its majesty the Sahara is one of the most brutal climates on Earth; “Do not regret the passing of the camel and the caravan. The Sahara has changed, but  it remains a desert without compromise, the world  in  its extreme. There  is no place as dry and hot and hostile. There are few places as huge and as wild.” (Langewiesche Pg. 3/1996)  

It  is my  belief  the  environment  will  remain  unchanged  over  the  next  few  decades  with  only mild expansion of the desert; however, it should be noted that human influence and/or global warming may alter the normal progression. The demographic transition shows most of the region just entering stage 4, which will most  likely continue  to occur over  the next 25 years. One of  the biggest  issues with  the population will be the AIDS epidemic continuing to spread at a high rate in the region unless adequate measures are taken to control its advance.  

Appendix: 

 

 

024681012141618

°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

Climograph ‐ Sebha, Libya

Average Amount of Rain (cm)

Average Temperature (C°)

024681012141618

13.514

14.515

15.516

16.517

17.518

18.5

Climograph ‐ Addis Ababa, Ethiopia

Average Amount of Rain (cm)

Average Temperature (C°)

 

 

   

024681012141618

°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

Climograph ‐ Luxor, Egypt

Average Amount of Rain (cm)

Average Temperature (C°)

024681012141618

°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

40°

Climograph ‐ Kidal, Mali

Average Amount of Rain (cm)

Average Temperature (C°)

Bibliographic Reference: 

Goudie, Andrew. The Human Impact on the Natural Environment MIT Press, Cambridge, MA, 2000 

Maddox, Gregory H. Sub‐Saharan Africa – An Environmental History ABC‐CLIO, Santa Barbara, CA, 2006 

McKnight, Tom L. & Hess, Darrel. Climate Zones and Types: The Köppen System, Physical Geography: A Landscape Appreciation Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2000 

Rubenstein, James. The Cultural Landscape – An Introduction to Human Geography Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1999 

Schuster, Mathieu. The Age of the Sahara Desert Science Magazine, Vol. 311, Pg. 821, February 10, 2006 

Trochim, William M.K. Guttman Scaling Research Methods Knowledgebase, website, http://www.socialresearchmethods.net, 2006  

United States Census. International Database (IDB) Population Pyramids Website, http://www.census.gov/ipc/www/idbpyr.html, August 24, 2006