1. Error analysis of CO2 and O2 estimates from the long-term geochemical model GEOCARBSULF
- Author
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Jeffrey Park, Yves Goddéris, Dana L. Royer, Yannick Donnadieu, Jennifer B. Kowalczyk, Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement (CEREGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation du climat (CLIM), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dept. of Silviculture and Genetics of Forest Trees, Forest Research Institute, Laboratoire des Mécanismes et Transfert en Géologie (LMTG), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere ,Paleozoic ,Range (biology) ,Weathering ,15. Life on land ,Term (time) ,Paleontology ,13. Climate action ,[SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology ,Phanerozoic ,General Earth and Planetary Sciences ,Climate sensitivity ,Mesozoic ,[SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology ,Cenozoic ,Geology ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,[SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography - Abstract
Long-term carbon and sulfur cycle models have helped shape our understanding of the Phanerozoic history of atmospheric CO2 and O2, but error analyses have been largely limited to testing only a subset of input parameters singly. As a result, the full ranges of probable CO2 and O2 are not quantitatively known. Here we investigate how variation in all 68 input parameters of the GEOCARBSULF model, both singly and in combination, affect estimated CO2 and O2. We improve formulations for land area, runoff, and continental temperature, the latter of which now excludes land area not experiencing chemical weathering. We find our resampled model CO2 and O2 estimates are well bounded and provide high confidence for a “double-hump” in CO2 during the Phanerozoic, with high values during the early Paleozoic and Mesozoic, and low values during the late Paleozoic and late Mesozoic-to-Cenozoic. Our analyses also support a distinct atmospheric O2 peak during the late Paleozoic (>30%) followed by low values near the Triassic-Jurassic boundary (∼10%). Most of the spread in CO2 is contributed by three factors: climate sensitivity to CO2-doubling and the plant-assisted chemical weathering factors LIFE and GYM. CO2 estimates during the Paleozoic to early Mesozoic are highly concordant with independent records from proxies, but are offset to lower values during the globally warm late Mesozoic to early Cenozoic. The model-proxy mismatch for the late Mesozoic can be eliminated with a change in GYM within its plausible range, but no change within plausible ranges can resolve the early Cenozoic mismatch. Either the true value for one or more input parameters during this interval is outside our sampled range, or the model is missing one or more key processes.
- Published
- 2014
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