Ocean sequestration of carbon dioxide and heat under global warming in a climate model with an eddy-rich ocean
Notice bibliographique
Résumé
To robustly estimate how much carbon dioxide (CO2) we may still emit while staying below a certain level of global warming, we need to know uncertainty in oceanic sequestration of CO2 and heat. We here address uncertainty in oceanic CO2 and heat sequestration that arises due to the representation of ocean mesoscale features. Such features are fundamental components of ocean circulation and mixing, though with spatial scales smaller than 100 km they are typically not resolved by climate models. We compare three configurations of the GFDL climate model that differ in the spatial resolution of the ocean, namely "eddy-rich" (0.10o resolution) that simulates a rich field of mesoscale features such as mesoscale eddies and fronts, "eddy-present" (0.25o) that simulates mesoscale features to a lesser extent, and "eddy-param" (1o grid spacing) that does not resolve mesoscale features but represents effects of mesoscale eddies with parameterizations. The three models are run under preindustrial conditions and then exposed to an idealized increase of atmospheric CO2 levels of one percent per year, until CO2 doubling is reached. We find that ocean mesoscale processes act to enhance the oceanic uptake of heat under global warming, while they act to reduce the uptake of CO2 (eddy-rich relative to eddy-present). The greater heat sequestration is due to a greater reduction of the Atlantic Meridional Overturning Circulation, which redistributes heat from the Pacific to the Atlantic oceans, but also leads to an enhanced, albeit small, net global heat gain of several percent. Potential causes for the reduced sequestration of CO2 (eddy-rich takes up 7% less relative to eddy-present) include reduced surface solubility of CO2 due to the larger heating, or a different preindustrial state, e.g., of the buffer capacity. Eddy-param appears to not capture this effect; in contrast, it sequesters 13% more CO2 than eddy-rich. While eddy-param largely captures the redistribution of heat between the Pacific and Atlantic oceans, it does not capture the enhanced net global heat gain. Despite the lower oceanic heat sequestration, eddy-param features a lower global atmospheric near surface warming of 0.4oC at CO2 doubling compared to eddy-rich and eddy-present, because heat is sequestered deeper in the ocean. Our results suggest that opting either for resolving ocean mesoscale processes in climate models or parameterizing their effects will affect the proportion of ocean heat versus carbon sequestration, with potential implications for the relationship of cumulative CO2 emissions and global warming.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».