1961年，當時剛剛大學畢業的約翰·庫茨巴赫（John Kutzbach）進駐法國，擔任美國空軍的航空天氣預報員。在那兒，他發現自己喜歡探索多爾多涅（Dordogne）省的故事洞穴，包括在拉斯科克斯（Lascoux）的史前彩繪洞穴。
考慮到古代人類和動物會聚集在這些洞穴中以獲得溫暖和庇護，他對冰川學產生了興趣。現在是威斯康星大學麥迪遜分校名譽大氣和海洋科學教授，納爾遜環境研究所教授庫茲巴赫說：「作為氣象學家，人們生活在如此接近冰蓋的地方對我來說很有趣。」
庫茨巴赫繼續從事職業研究，研究地球在太空中運動的變化（軌道的形狀、軸線的傾斜度、擺動）以及其他因素（包括冰蓋和溫室氣體）如何影響氣候。陶醉於冰河時代的洞穴藝術多年後，今天，他試圖更好地了解地球氣候的變化可能如何影響人類走出非洲。
在最近發表於《美國國家科學院院刊》上的一項研究中，庫茨巴赫和一組研究人員追蹤了14萬年前非洲、阿拉伯和地中海氣候和植被的變化，以協助其他人研究影響人類傳播的因素。
該研究描述了一個動態的氣候和植被模型，該模型解釋了非洲、中東和地中海地區何時潮濕和乾燥，以及植物組成如何關聯變化，從而可能在整個時間內提供遷徙走廊。
庫茨巴赫說：「我們真的不知道人們為什麼要搬家，但是如果存在更多的植被對他們有幫助，那麼現在對他們是有利的。」
該模型還闡明了地球氣候與其軌道、溫室氣體濃度及其冰蓋之間的關係。
比如，該模型顯示，大約12.5萬年前，北部非洲和阿拉伯半島經歷了越來越多的向北延伸的夏季季風降雨，由於草原增加，導致撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠的面積縮小。同時，在地中海和黎凡特（包括敘利亞、黎巴嫩、約旦、以色列和巴勒斯坦在內的地區），冬季風暴的降水也有所增加。
這些變化是由地球相對於太陽的位置驅動的。北半球的夏季比較靠近太陽，而在冬季則遠離太陽。這導致夏季溫暖潮濕，冬季寒冷。
庫茨巴赫說。「撒哈拉沙漠中的夏季降雨較強，而地中海地區的冬季降雨較大。」
考慮到地球軌道運動的性質（統稱為米蘭科維奇周期，Milankovitch cycles），大約每2.1萬年一個周期。每1萬年左右，北半球夏季位於距太陽最遠的地方，而在冬季位於距太陽最近的地方。
的確，該模型顯示降雨和植被在12.5、10.5和8.3萬年前大大增加，而相應的減少在11.5、9.5和7.3萬年前，當時夏季季風的強度減小並保持在更南端。
在大約7萬到1.5萬年前之間，地球處於冰川期，該模型顯示，冰蓋的存在和溫室氣體的減少增加了地中海冬季的風暴，但限制了夏季季風向南部退縮。溫室氣體的減少還導致赤道附近的降溫，導致那裡的氣候更乾燥，森林覆蓋率降低。
這些不斷變化的氣候和植被區域格局可能為非洲人類創造資源梯度，驅使移民向水和植物生命更多的地區遷移。
在這項研究中，包括庫茨巴赫和同事伊恩·奧蘭德（Ian Orland）和馮鶴（Feng He）在內的研究人員，以及北京大學和亞利桑那大學的研究人員，均使用了美國國家大氣研究中心的「社區氣候系統模型3」。他們僅考慮軌道變化進行了模擬。之後結合了軌道和溫室氣體的變化，進行了第二次模擬。最後再結合冰蓋的影響進行了第三次模擬。
庫茲巴赫在1970年代和1980年代證實，地球軌道的變化可以通過影響多少陽光，進而影響到地球的某個部分而變暖，從而驅動全球夏季季風的強度。
庫茨巴赫說，四十年前，有證據表明非洲會出現周期性強季風，但沒人知道為什麼。他表明地球上的軌道變化可能導致夏天變暖，進而導致季風增強。他還發現了撒哈拉沙漠地區的「綠化」時期，這些時期通常用來解釋人類早期向典型的中東地區遷移的情況。
他說：「我的早期工作使我開始考慮這一點。」
他目前的建模工作基本上與每個地區收集的數據相吻合，包括從舊湖床、花粉記錄、洞穴特徵和海洋沉積物中觀察到的證據。奧蘭德領導的一項最新研究利用黎凡特的洞穴記錄表明，夏季季風大約在12.5萬年前進入該地區。
「我們在模型中弄錯了一些東西，」庫茨巴赫說，因此團隊繼續對其進行完善。比如，在冰川期，該模型在南歐沒有足夠冷，並且並非所有植被變化都與觀測數據相符。自從他們運行模型以來，計算能力也得到了提高。
庫茨巴赫說：「這絕不是最終結果。應該再用更高解析度的模型來考察。」