地球系统模型中超量大气CO2“长尾”的脉冲响应函数

摘要 (化石燃料) CO2被排放到大气中的最终命运由一系列沉积学和地质过程主导，这些过程的时间尺度可达大约十万年的硅酸盐风化反馈的响应。然而，随着总排放量的增加，各种地质CO2汇如何饱和以及反馈如何减弱，仍然未知。在这里，我们使用一个基于三维海洋的地球系统模型探讨这些过程的相对重要性和时间尺度。我们首先生成一组持续1百万年的CO2衰减曲线，涵盖高达20,000 Pg C的累计排放量。为了帮助对模型响应于增加排放量的特征和理解，我们随后为模型中CO2的长期命运生成了脉冲响应函数描述。在碳酸盐风化和埋藏的过程中，我们的分析与一个逐步增加的排放总量中去除大气的比例一致，因为海洋碳汇变得饱和，同时大气中的去除时间尺度也变长。然而，我们发现，在我们的模型中，最终的CO2汇——硅酸盐风化反馈——对累计排放量几乎保持不变，无论是其重要性（它去除剩余的约7%的总排放量），还是时间尺度（约270千年）。由于简单的脉冲响应描述会导致对实际时间变化的碳释放产生最初的较大预测误差，我们还开发了一种基于卷积的大气CO2衰减描述，这可以作为制作长期碳循环扰动预测的一种简单有效的方法。