Simulating the long-term carbon cycle in the Phanerozoic: Current status and future developments

Abstract

长时间尺度碳循环演变控制了大气CO₂的含量。显生宙以来大气CO₂含量的变化及其对地表气温的控制，是古气候地球化学研究的前沿领域。地球系统箱式模型被广泛用于揭示长时间尺度碳循环和古气候变化的过程与机制。以COPSE和GEOCARB模型为代表的早期长时间尺度碳循环模型，在应用于显生宙大气CO₂含量变化研究上成效显著，但因无法表达地球三维地表的影响，制约了其进一步发展。新发展的SCION模型基于COPSE模型，结合了GEOCLIM模型中运用的FOAM气候模型数据集，实现了大陆风化的动态表达，进而更准确地表征了长时间尺度的碳循环演变。然而，最新版SCION模型模拟的大气CO₂含量变化，仍与大气CO₂的地质指标记录存在不一致之处。采用多箱式海洋替代单一箱式海洋，区分硅酸盐岩性对风化的影响，完善营养物质循环，优化构造古地理和陆地植物演化的表达等，有望提高对长时间尺度碳循环源汇体系的限定和显生宙大气CO₂模拟的准确性。