火山 CO2 排放与冰期旋回的耦合振荡建模
地球物理
2017-10-30 v2 大气与海洋物理
摘要
在中更新世转型之后，冰期旋回的主导周期由 40 ka 变为约 100 ka。人们普遍接受 40 ka 的冰期旋回是由斜率的周期性变化所驱动的。然而，这一强迫无法解释约 100 ka 的冰期旋回。已有一些针对约 100 ka 周期的机制被提出，但没有一个被普遍接受。任何针对约 100 ka 冰期旋回的假定机制都必须使地球气候系统具有数万年的记忆。这一时间尺度对地表过程而言难以实现，但对固体地球而言是可能的。近期研究表明火山 CO2 排放会响应冰期旋回，且其中可能存在约 50 ka 的延迟。这种滞后响应可能将 40 ka 的冰期旋回驱动为强迫周期的整数倍。在何种条件下气候系统会容纳这样的响应？我们使用一个降复杂度模型来研究这一问题，以确定诱发 100 ka 冰期旋回所需的火山活动变化阈值。将该阈值与冰期旋回期间火山活动的可能范围进行比较。我们的模型由能量平衡、冰盖增长和大气 CO2 三个分量模型组成。模型仅由日照驱动，其他分量依据一组耦合微分方程变化。该模型复现了现代气候条件和季节性、CO2 加倍实验，并且在以冰芯 CO2 强迫时复现了晚更新世海平面记录。随着中洋脊 CO2 对冰期旋回的响应增强，我们获得了从 40 ka 到约 100 ka 周期的转换。这些约 100 ka 周期与斜率相位锁定，持续 80 或 120 ka。所需的中洋脊响应至多刚好处于 MOR CO2 排放的 95% 置信区间内。
引用
@article{arxiv.1710.09544,
title = {Modelling Coupled Oscillations of Volcanic CO2 Emissions and Glacial Cycles},
author = {Jonathan M. A. Burley and Peter Huybers and Richard F. Katz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.09544},
year = {2017}
}