cGENIE地球系统模型中的海洋与大气甲烷循环

甲烷循环是地球系统的关键组成部分，联系着行星气候、生物代谢以及碳、氧、硫和氢的全球生物地球化学循环。然而，目前缺乏一个能够模拟海洋中甲烷产生与消耗多样环境的数值模型，且缺乏灵活性以不仅探索地球甲烷循环相对近期的扰动，还能在表征地球历史大部分时期特征以及可能广泛存在于其他类地行星的还原条件下探究甲烷循环及其气候影响。在此，我们展示了中等复杂度地球系统模型cGENIE中海洋-大气甲烷循环的扩展，包括参数化的大气光化学以及微生物产甲烷、好氧甲烷氧化和厌氧甲烷氧化的方案。我们描述了模型框架，将模型参数化与现代观测进行比较，并通过一系列示例模拟说明模型的灵活性。尽管我们未试图严格调整默认模型参数，但发现模拟的大气甲烷水平和海洋溶解甲烷分布与现代及近期地球的经验约束总体吻合良好。最后，我们说明了该模型在理解由大气瞬态碳注入引起的甲烷循环时间依赖行为方面的效用，并给出了考察海洋化学和微生物代谢热力学对稳态大气甲烷丰度影响的模型集合。