3compart_2Ma

Modélisation du cycle du carbone  et impacts climatiques à long terme

Construction d'un modèle à 3 réservoirs :

l'atmosphère, l'océan et les carbonates

INRP ERTé ACCES - équipe d'Orléans-Tours

Intégrer le niveau de la mer, la surface des océans et celle des continents pour améliorer le modèle

Le climat de la Terre agit directement sur le niveau des océans. Lorsque la Terre se réchauffe, les glaces fondent et la mer se dilate, le niveau des océans augmente alors. Inversement, si la Terre se refroidit, les océans se contractent et les glaciers séquestrent l'eau, le niveau des océans baisse.

On notera par ailleurs que le niveau des océans change également en fonction du taux d'expansion du plancher océanique qui varie au cours des temps géologiques. Ce paramètre sera ignoré dans le modèle que nous vous proposons ci-dessous.

Le niveau des océans nous interesse : c'est un paramètre important à prendre en compte dans le cycle du carbone dans la mesure où de telles variations modifient les surfaces océaniques et les surfaces terrestres. Ces changements affectent fortement  la sédimentation des carbonates qui jouent un rôle important dans le cycle du carbone.

Pour explorer cet effet, nous proposons d'améliorer le modèle précédent (2compart_2Ma) en incorporant le niveau des océans..

Structure du modèle modifié (3compart_2Ma)

Information technique pour (ou construire) modifier le modèle :

• Construire le modèle numérique en utilisant le logiciel Vensim (voir la prise en main de ce logiciel) :
  • Lancer l'application Vensim
  • Créer un nouveau modèle : choisir la période de 0 à 2 millions d'années et le pas 100 ans
  • Construire les compartiments "Atmosphère", "Océan" et "Carbonates",
  • Construire les flux "Volcanisme, Métamorphisme",  "Altération" et "sédimentation".
  • Mettre en place les "convertisseurs".
• Voir ci-dessous les données numériques ayant servi à la construction du modèle.
• Enregistrer le modèle et tester le.

Tester le modèle 3compart_2Ma.vmf

Equations du modèle 3compart_2Ma.mdl

1- Durée de validation du modèle

Début du modèle INITIAL TIME  = 0 Millions d'années

Fin du modèle FINAL TIME  = 2  Millions d'années

Pas de la simulation TIME STEP  = 100 ans

2- Valeurs des compartiments

Atmosphère = 600 GT de C de IPCC 1995

 Océans = 380000 GT de C de IPCC 1995

Carbonates = 48000000 GtC de Caldeira, 1991

3- Construction des flux 

Volcanisme et métamorphisme : (70000*(lithosphère/48.106)* variation tectonique)/1000000 GtC/an

Altération : (7e4*EXP(Delta_T/13.7)) /1000000 Gt C/an - partie de l'équation 8b de Volk, 1987 et Blag

Sédimentation : 7e4*(Ocean/3.8e4)/1000000 Gt C/an  Blag

4- Mise en place des convertisseurs 

DeltaT = 4.6(Catmrel^.364)-4.6 partie de l'équation 7c de Volk, 1987

C atm rel = Atmosphère/600

rel_limestone = carbonates/48e6

rel_ocean_C = Ocean/3.8e4 

Tectonique = 0 + variation de la tectonique (de 0.8 à 2)

5- Niveau marin et surface de l'océan

Utiliser la fonction Auxiliaire with lookup, puis as graph

Niveau de la mer = GRAPH(Delta_T)

(-15.0, -198), (-12.5, -196), (-10.0, -190), (-7.50, -170), (-5.00, -77.0), (-2.50, -26.0), (0.00, 0.00), (2.50, 25.0), (5.00, 47.5), (7.50, 70.0), (10.0, 86.5), (12.5, 95.5), (15.0, 100) {unités en mètres relative au présent}

les données suivantes, viennent d'une courbe  hypsométrique ( quantité de la surface de la terre par rapport à l'altitude) :

Surface de l'océan = GRAPH(niveau de la mer)

(-200, 0.65), (-100, 0.67), (0.00, 0.71), (100, 0.75) {1 unité de surface = whole Earth surface}

Modèle numérique du fichier 3compart_2Ma.mdl