Tajika,E.(1998): Climate change during the last 150 million years: reconstruction from a carbon cycle model. Earth and Planetary Science Letters, 160, 695-707.

『この1.5億年間の気候変化:炭素循環モデルによる再現』


Abstract
 Variations of the atmospheric CO2 level and the global mean surface temperature during the last 150 Ma are reconstructed by using a carbon cycle model with high-resolution input data. In this model, the organic carbon budget and the CO2 degassing from the mantle, both of which would characterize the carbon cycle during the Cretaceous, are considered, and the silicate weathering process is formulated consistently with an abrupt increase in the marine strontium isotope record for the last 40 Ma. The second-order variations of the atmospheric CO2 level and the global mean surface temperature in addition to the first-order cooling trend are obtained by using high-resolution data of carbon isotopic composition of marine limestone, seafloor spreading rate, and production rate of oceanic plateau basalt. The results ontained from this model are in good agreement with the previous estimates of palaeo-CO2 level and palaeoclimate inferred from geological, biogeochemical, and palaeontological models and records. The system analyses of the carbon cycle model to understand the cause of the climate change show that the dominant controlling factors for the first-order cooling trend of climate change during the last 150 Ma are tectonic forcing such as decrease in volcanic activity and the formation and uplift of the Himalayas and the Tibetan Plateau, and, to a lesser extent, biological forcing such as the increase in the soil biological activity. The mid-Cretaceous was very warm because of the high CO2 level (4-5 PAL) maintained by the enhanced CO2 degassing rate due to the increased mantle plume activities and seafllor spreading rates at that time, although the enhanced organic carbon burial would have a tendency to decrease the CO2 level effectively at that period. The variation of organic carbon burial rate may have been responsible for the second-order climate change during the last 150 Ma.

Keywords: Atmosphere; Carbon; Cycles; Paleoclimatology; Mantle; Degassing; Silicates; Weathering; Organic carbon; Burial; Cretaceous; Climate』

『この1.5億年間の大気CO2レベルと世界の平均表面温度の変動が、高分解能入力データをもちいた炭素循環モデルを使って再現されている。このモデルでは、ともに白亜紀の炭素循環を特徴づけたであろう有機炭素収支とマントルからのCO2脱ガスが考慮され、珪酸塩風化過程がこの4000万年間の海洋ストロンチウム同位体記録の突然の上昇と調和するように組み込まれている。一次の冷却化の傾向に加えて、大気CO2レベルと世界平均表面温度の二次の変動が、海成石灰岩の炭素同位体組成、海洋底拡大速度、および海洋台地玄武岩の生産速度についての高分解能データを使って得られている。このモデルから得られた結果は、地質学、生物地球化学、および古生物学のモデルや記録から推定される古CO2レベルと古気候についての従来の見積もりとよく一致する。気候変動の原因を理解するための炭素循環モデルのシステム分析から、この1.5億年間の気候変動の一次の冷却化の傾向をコントロールする主要な要因は、火山活動の減少およびヒマラヤやチベット高原の形成と隆起のような構造運動による強制力、そして割合は低いが土壌生物活動の増加のような生物による強制力である。白亜紀中期は非常に温暖であったが、それは、有機炭素の埋没が促進することでその時期のCO2レベルを効果的に減少させる傾向を生じたであろうが、その時期のマントルプルーム活動と海洋底拡大速度が増加したためCO2脱ガス速度が促進されてCO2レベルが高く(4〜5PAL)維持されたためである。有機炭素埋没速度の変動は、この1.5億年間の二次の気候変動を招いたのかもしれない。』

1. Introduction
2. Method
3. Numerical results
4. System analyses and discussion
5. Conclusion
Acknowledgements
References


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