Coupled modeling of global carbon cycle and climate in the Neoproterozoic: links between Rodinia breakup and major glaciations Modélisation couplée du cycle du carbone et du climat au Néoprotérozoïque : liens entre la dislocation du supercontinent Rodinia et les glaciations majeures

International audience A coupled climate–geochemical model of new generation (GEOCLIM) is used to investigate the possible causes of the initiation of snowball glaciations during Neoproterozoic times. This model allows the calculation of the partial pressure of atmospheric CO2 simultaneously with th...

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Bibliographic Details
Published in:Comptes Rendus Geoscience
Main Authors: Goddéris, Yves, Donnadieu, Yannick, Dessert, Céline, Dupré, Bernard, Fluteau, Frédéric, M. François, Louis, Meert, Joseph, Nédélec, Anne, Ramstein, Gilles
Other Authors: 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), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), 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)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation du climat (CLIM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-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)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2007
Subjects:
Online Access:https://hal.science/hal-00311340
https://doi.org/10.1016/j.crte.2005.12.002
id ftsorbonneuniv:oai:HAL:hal-00311340v1
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institution Open Polar
collection HAL Sorbonne Université
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language English
topic Climates
Neoproterozoic
Rodinia carbon Modélisation numérique
Cycle du carbone
Néoprotérozoïque
Rodinia
Numerical modeling
Carbon cycle
[SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology
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Néoprotérozoïque
Rodinia
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[SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology
Goddéris, Yves
Donnadieu, Yannick
Dessert, Céline
Dupré, Bernard
Fluteau, Frédéric
M. François, Louis
Meert, Joseph
Nédélec, Anne
Ramstein, Gilles
Coupled modeling of global carbon cycle and climate in the Neoproterozoic: links between Rodinia breakup and major glaciations Modélisation couplée du cycle du carbone et du climat au Néoprotérozoïque : liens entre la dislocation du supercontinent Rodinia et les glaciations majeures
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Rodinia carbon Modélisation numérique
Cycle du carbone
Néoprotérozoïque
Rodinia
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Carbon cycle
[SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology
description International audience A coupled climate–geochemical model of new generation (GEOCLIM) is used to investigate the possible causes of the initiation of snowball glaciations during Neoproterozoic times. This model allows the calculation of the partial pressure of atmospheric CO2 simultaneously with the climate at the continental surface with a rough 2D spatial resolution (10° lat. × 50° long.). We calculate that the breakup of the Rodinia supercontinent, starting 800 Myr ago, results in a global climatic cooling of about 8 °C triggered by enhanced consumption of atmospheric CO2 resulting from increased runoff over continental surfaces. This increase in runoff is driven by the opening of oceanic basins resulting in an increase of soil moisture sources close to continental masses. This climatic effect of the supercontinent breakup is particularly strong within the 800–700 Ma interval since all continents are located in the equatorial area, where temperature and runoff conditions optimize the consumption of CO2 through weathering processes. However, this effect alone is insufficient to trigger snowball. We propose that the efficient weathering of fresh basaltic surfaces that erupted during the Rodinia breakup, and were transported to the humid equatorial area through continental plate motion, contributed the necessary CO2 sink that triggered the ca. 730-Ma Sturtian glacial event. Simulations of the GEOCLIM model for the ca 580-Ma Gaskiers ice age, where all continents are centered on the South Pole, shows that no snowball glaciation can be initiated. The calculated CO2 partial pressure remains above 1000 ppmv, while a threshold of less than 80 ppmv is required to initiate a snowball glaciation. At that time, a polar configuration does not allow the onset of total glaciation. Nevertheless, a regional glaciation is simulated by the GEOCLIM when the climatic and geochemical (i.e. weathering related) effects of the Pan-African orogeny (not, vert, similar600 Ma) are taken into account. Finally, the question of the role ...
author2 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)
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE)
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)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation du climat (CLIM)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-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)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
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publishDate 2007
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François, Louis Meert, Joseph Nédélec, Anne Ramstein, Gilles 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) Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE) 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)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Modélisation du climat (CLIM) Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-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)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) 2007 https://hal.science/hal-00311340 https://doi.org/10.1016/j.crte.2005.12.002 en eng HAL CCSD Elsevier info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.crte.2005.12.002 hal-00311340 https://hal.science/hal-00311340 doi:10.1016/j.crte.2005.12.002 Comptes Rendus Géoscience https://hal.science/hal-00311340 Comptes Rendus Géoscience, 2007, 339, pp.212-222. ⟨10.1016/j.crte.2005.12.002⟩ Climates Neoproterozoic Rodinia carbon Modélisation numérique Cycle du carbone Néoprotérozoïque Rodinia Numerical modeling Carbon cycle [SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2007 ftsorbonneuniv https://doi.org/10.1016/j.crte.2005.12.002 2024-05-16T23:56:30Z International audience A coupled climate–geochemical model of new generation (GEOCLIM) is used to investigate the possible causes of the initiation of snowball glaciations during Neoproterozoic times. This model allows the calculation of the partial pressure of atmospheric CO2 simultaneously with the climate at the continental surface with a rough 2D spatial resolution (10° lat. × 50° long.). We calculate that the breakup of the Rodinia supercontinent, starting 800 Myr ago, results in a global climatic cooling of about 8 °C triggered by enhanced consumption of atmospheric CO2 resulting from increased runoff over continental surfaces. This increase in runoff is driven by the opening of oceanic basins resulting in an increase of soil moisture sources close to continental masses. This climatic effect of the supercontinent breakup is particularly strong within the 800–700 Ma interval since all continents are located in the equatorial area, where temperature and runoff conditions optimize the consumption of CO2 through weathering processes. However, this effect alone is insufficient to trigger snowball. We propose that the efficient weathering of fresh basaltic surfaces that erupted during the Rodinia breakup, and were transported to the humid equatorial area through continental plate motion, contributed the necessary CO2 sink that triggered the ca. 730-Ma Sturtian glacial event. Simulations of the GEOCLIM model for the ca 580-Ma Gaskiers ice age, where all continents are centered on the South Pole, shows that no snowball glaciation can be initiated. The calculated CO2 partial pressure remains above 1000 ppmv, while a threshold of less than 80 ppmv is required to initiate a snowball glaciation. At that time, a polar configuration does not allow the onset of total glaciation. Nevertheless, a regional glaciation is simulated by the GEOCLIM when the climatic and geochemical (i.e. weathering related) effects of the Pan-African orogeny (not, vert, similar600 Ma) are taken into account. Finally, the question of the role ... Article in Journal/Newspaper South pole HAL Sorbonne Université South Pole Comptes Rendus Geoscience 339 3-4 212 222