BOAT GlobalClimateModel 2015T7

7/25/2019 BOAT GlobalClimateModel 2015T7

http://slidepdf.com/reader/full/boat-globalclimatemodel-2015t7 1/85

Parameter Time step (DT)

Time

Atmosphere

Mass of CO2 in the atmosphere at y0 (MCO2_0)Pre-industrial CO2 concentration

air temperature at y0

climate sensitivity

climate imalance

Soil

avera!e a!e of "OM# at y_0 and Tair_0

fraction heterotrophic respiration of "OM# turnover

avera!e a!e of "OM2 at y_0 and Tair_0

fraction heterotrophic respiration of "OM2 turnover

avera!e a!e of "OM$ at y_0 and Tair_0reference temperature for "OM turnover

%_#0_"OM_turnover temperature coe&eciient for "OM turnover ( default '2)

Plants

relative increase of P per ppm CO2 (dP!_dC)

CO2_ref

Plant iomass at y0

comusted fraction iomass total *+C CO2 emissions (frac_,OM_*+C)

ma.imum iomass (at y0)ma.imum fraction !ro/th *itter (frac_!ro/th_litter)

scalin! factor for frac_!ro/th_litter to ma.imum iomass

%_#0_a temperature coe&eciient of autotrophic respiration ( default '2)

caron se1uestration in comparison to natural ve!etation

Ocean

e.chan!e coe&ecient atmosphere - upper ocean (_e._3_uO)

e.chan!e coe&ecient upper ocean - deeper ocean (_e._uO_dO)



unit valueyears # year year

year #445

T-C 6728ourth 3ssessment eport (35)ppm 2698ourth 3ssessment eport (35)

:C #;<95Third PCC 3ssessment eport (T3)

m=2 >=-# 0<9# Meinshausen et al< 2004

> m=-2 -0<6 >i!ley? T<M<*<? 200;< The Climate Chan!e Commitment< "

yr ;<$9; T3

0<45$4increasin! this parameter decreases se1uestration potent

yr 600 T3

0<96$0increasin! this parameter decreases se1uestration potent

yr #000 T3:C #;<9500 T3

2 A # positive temperature e&ect? B # ne!ative temperatur

ppm=-# 0<000$

290assumed Photosynthesis /as in steady state at #20 T_C

T-C ;00 T3

0<6; the model calculates the loss of natural iosphere relative

T-C 600 increasin! this parameter increases the se1uestration pot0<07 increasin! this parameter increases se1uestration potenti

2 increasin! this parameter increases se1uestration potenti

2

.ed to 0 should e incorporated in later versions

T-C ppm=-# 0<0079

T-C ppm=-# 0<0##5



can e chan!ed ut Eeep it at #

ience? $06(;6#7)@ #677-#674<

al of the soil

al of the soil

e&ect

y-# in pre industrial times at CO2 conc of 290 ppm

to y0 as ' cum *+C frac_,OM_*+C

ntial y plantsal y plants

l y plants



#490 2000 2020 2050 2070 2090 2#000<00

#00<00

200<00

$00<00

500<00

;00<00

700<00

600<00

900<00

400<00

globally averaged atmospheric CO2

time

CO2 concentration (ppm)

#490 2000 2020 2050 2070 2090 2#00<00

200<00

500<00

700<00

900<00

#000<00#200<00

#500<00

#700<00

global carbon stocks

time

Gt C

-#

-0<;

0

0<;global net C fues (do!n!ard n

C fu G" C yr#$

#490 2000 2020 2050 2070 20900<00

#00<00

200<00

$00<00

500<00

;00<00

700<00

600<00

averaged global CO2 concent

time

CO2 concentration (ppm)



#490 2000 2020 2050 2070 2090-$<;

-$

-2<;

-2

- <



2#20

oncentration

CO2 conc

CO2 conc nosinEs

2#20

atmospheric CO2

plant iomass caron

stocE"OM#

"OM2

"OM$

"OM

#490 2000 2020#;<00

#;<;0

#7<00

#7<;0

#6<00#6<;0

#9<00

#9<;0

#4<00

#4<;0

20<00

average

air temperature %C

gative)

from iosphere to atmosphere

from atmosphere to ocean

total net Fu. from theatmosphere

9<00

#0<00

#2<00

gl

#490 2000 20200<00

20<00

50<00

70<00

90<00

#00<00

#20<00

#50<00

global t

carbon fu (Gt C year#$)

#00 2#20

ation

CO2 conc



2#00 2#20

from plant iomass toatmosphere

net Fu. from "OM to atmosphere

#490 2000 20200<00

2<00

5<00

7<00C fu Gt C y#$



2050 2070 2090 2#00 2#20

global air temperature

Tair

time

bal CO2 emissions

Gmission "cenario

*and +se Chan!e "cenario

2050 2070 2090 2#00 2#20

rrestrial carbon fues

PP

3

H

time



2050 2070 2090 2#00 2#20

time



I



year fossil fuel Co2 Gmissions (used y ,O3T)

t C yr-#

#445 7<25

#44; 7<$6

#447 7<;#

#446 7<72

#449 7<;4#444 7<;6

2000 7<65

200# 7<40

2002 7<4;

200$ 6<24

2005 6<76

200; 6<46

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2006 9<2$

2009 9<$;

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20#0 9<7#

20## 9<6$

20#2 9<97

20#$ 9<44

20#5 4<##

20#; 4<25

20#7 4<$6

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20#9 4<72

20#4 4<6;

2020 4<96

202# 4<49

2022 #0<04

202$ #0<20

2025 #0<$0

202; #0<5#

2027 #0<;2

2026 #0<7$

2029 #0<65

2024 #0<9;

20$0 #0<4;

20$# #0<44

20$2 ##<0$

20$$ ##<06

20$5 ##<##

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20$7 ##<#9

20$6 ##<2220$9 ##<27

20$4 ##<$0



2050 ##<$5

205# ##<$#

2052 ##<29

205$ ##<2;

2055 ##<22

205; ##<#9

2057 ##<#;2056 ##<#2

2059 ##<04

2054 ##<07

20;0 ##<0$

20;# #0<96

20;2 #0<6#

20;$ #0<;5

20;5 #0<$9

20;; #0<22

20;7 #0<0;

20;6 4<94

20;9 4<6$

20;4 4<;7

2070 4<50

207# 4<#6

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207$ 9<62

2075 9<54

207; 9<27

2077 9<0$

2076 6<90

2079 6<;6

2074 6<$;

2060 6<#2

206# 7<92

2062 7<;$

206$ 7<25

2065 ;<45

206; ;<7;

2067 ;<$7

2066 ;<07

2069 5<66

2064 5<59

2090 5<#9

209# 5<#9

2092 5<#9

209$ 5<#4

2095 5<#4

209; 5<#42097 5<#4

2096 5<#4



2099 5<#4

2094 5<#4

2040 5<#4

204# 5<#4

2042 5<#4

204$ 5<20

2045 5<20204; 5<20

2047 5<20

2046 5<20

2049 5<20

2044 5<20

2#00 5<20



intended *+C CO2 emission (used y ,O3T) 88_em_CP_2<7 *+C_em_CP2<7

t C yr-# t C yr-# t C yr-#

#<24 7<25 #<24

#<29 7<$6 #<29

#<2; 7<;# #<2;

#<22 7<72 #<22

#<2# 7<;4 #<2##<#9 7<;6 #<#9

#<#; 7<65 #<#;

#<#$ 7<40 #<#$

#<2$ 7<4; #<2$

#<2$ 6<24 #<2$

#<25 6<76 #<25

#<20 6<46 #<20

#<#5 9<#5 #<#6

#<09 9<$# #<#5

#<02 9<59 #<##

0<46 9<7; #<09

0<4# 9<92 #<07

0<9; 9<96 #<0;

0<90 9<4# #<05

0<65 9<47 #<0$

0<79 4<0# #<02

0<7$ 4<0; #<0#

0<;6 4<#0 #<0#

0<;# 4<#; #<00

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0<$$ 4<06 0<4;

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0<29 9<22 0<99

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0<2# 7<7$ 0<6$

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0<2# ;<;9 0<7#

0<20 ;<$2 0<;90<20 ;<07 0<;;

0<20 5<90 0<;2



0<20 5<;$ 0<54

0<20 5<50 0<57

0<2# 5<26 0<5$

0<2# 5<#$ 0<50

0<22 5<00 0<$6

0<22 $<97 0<$;

0<2$ $<6$ 0<$20<2$ $<;4 0<24

0<25 $<57 0<27

0<25 $<$2 0<2$

0<2; $<#4 0<20

0<25 $<0# 0<25

0<25 2<9$ 0<29

0<2$ 2<77 0<$$

0<22 2<59 0<$6

0<22 2<$0 0<5#

0<2# 2<#$ 0<5;

0<20 #<4; 0<54

0<20 #<66 0<;$

0<#4 #<70 0<;6

0<#9 #<52 0<72

0<#9 #<24 0<7#

0<#6 #<#7 0<70

0<#7 #<0$ 0<;4

0<#; 0<40 0<;9

0<#5 0<66 0<;9

0<#5 0<75 0<;6

0<#$ 0<;# 0<;7

0<#2 0<$9 0<;;

0<## 0<2; 0<;;

0<#0 0<#2 0<;5

0<04 0<07 0<;5

0<09 0<0# 0<;5

0<09 -0<0; 0<;5

0<06 -0<#0 0<;5

0<07 -0<#7 0<;5

0<0; -0<2# 0<;;

0<05 -0<26 0<;;

0<0$ -0<$2 0<;;

0<02 -0<$9 0<;;

0<0# -0<5$ 0<;;

0<0# -0<59 0<;7

0<0# -0<;2 0<;7

0<0# -0<;7 0<;6

0<02 -0<7# 0<;6

0<02 -0<7; 0<;90<02 -0<60 0<;9

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0<0$ -0<99 0<;9

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0<0$ -0<94 0<;60<05 -0<40 0<;7

0<05 -0<4# 0<;;

0<05 -0<4# 0<;5

0<05 -0<42 0<;$

0<05 -0<42 0<;2

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88_em_CP_5<; *+C_em_CP5<; 88_em_CP_9<; *+C_em_CP9<;

t C yr-# t C yr-# t C yr-# t C yr-#

7<25 #<24 7<25 #<24

7<$6 #<29 7<$6 #<29

7<;# #<2; 7<;# #<2;

7<72 #<22 7<72 #<22

7<;4 #<2# 7<;4 #<2#7<;6 #<#9 7<;6 #<#9

7<65 #<#; 7<65 #<#;

7<40 #<#$ 7<40 #<#$

7<4; #<2$ 7<4; #<2$

6<24 #<2$ 6<24 #<2$

6<76 #<25 6<76 #<25

6<46 #<20 6<46 #<20

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9<$; #<02 9<;5 #<#0

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4<54 0<;# #0<6; 0<4;

4<72 0<5; ##<02 0<4$

4<6; 0<50 ##<29 0<42

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#0<$0 0<24 #2<57 0<9$

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#0<9; 0<2$ #$<7# 0<6$

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##<$5 0<20 #7<64 0<7;

##<$# 0<20 #6<#$ 0<75

##<29 0<2# #6<56 0<7$

##<2; 0<2# #6<9# 0<72

##<22 0<22 #9<#; 0<72

##<#9 0<22 #9<;0 0<7#

##<#; 0<2$ #9<95 0<70##<#2 0<2$ #4<#9 0<70

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##<07 0<25 #4<97 0<;9

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#0<6# 0<25 20<99 0<;7

#0<;5 0<2$ 2#<22 0<;;

#0<$9 0<22 2#<;7 0<;;

#0<22 0<22 2#<40 0<;5

#0<0; 0<2# 22<25 0<;$

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4<;7 0<#4 2$<27 0<;#

4<50 0<#9 2$<70 0<;0

4<#6 0<#9 2$<9$ 0<54

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6<90 0<#$ 2;<2; 0<55

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6<$; 0<## 2;<6$ 0<52

6<#2 0<#0 2;<47 0<5#

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;<7; 0<07 27<79 0<$7

;<$7 0<0; 27<9$ 0<$;

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5<#9 0<0# 26<;0 0<$0

5<#9 0<0# 26<;4 0<24

5<#4 0<0# 26<74 0<26

5<#4 0<02 26<69 0<27

5<#4 0<02 26<96 0<2;5<#4 0<02 26<47 0<25

5<#4 0<02 29<07 0<2$



5<#4 0<02 29<#; 0<22

5<#4 0<0$ 29<25 0<2#

5<#4 0<0$ 29<$5 0<#4

5<#4 0<0$ 29<$9 0<#9

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5<20 0<05 29<72 0<##

5<20 0<05 29<77 0<#0

5<20 0<05 29<60 0<04

5<20 0<0; 29<65 0<09



year

Gmission "cenario *and +se Chan!e "cenario

t C yr-# t C yr-# t C yr-#

#445 7<25 #<24 #<24

#44; 7<$6 #<29 #<29

#447 7<;# #<2; #<2;#446 7<72 #<22 #<22

#449 7<;4 #<2# #<2#

#444 7<;6 #<#9 #<#9

2000 7<65 #<#; #<#;

200# 7<40 #<#$ #<#$

2002 7<4; #<2$ #<2$

200$ 6<24 #<2$ #<2$

2005 6<76 #<25 #<25

200; 6<46 #<20 #<20

2007 9<#0 #<#5 #<#5

2006 9<2$ #<09 #<09

2009 9<$; #<02 #<02

2004 9<59 0<46 0<46

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20## 9<6$ 0<9; 0<9;

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20#; 4<25 0<7$ 0<7$

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20#9 4<72 0<5; 0<5;

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2022 #0<04 0<$2 0<$2

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202; #0<5# 0<29 0<29

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2026 #0<7$ 0<2; 0<2;

2029 #0<65 0<25 0<25

2024 #0<9; 0<2$ 0<2$

20$0 #0<4; 0<22 0<22

20$# #0<44 0<2# 0<2#

20$2 ##<0$ 0<2# 0<2#

20$$ ##<06 0<2# 0<2#

20$5 ##<## 0<2# 0<2#

20$; ##<#; 0<2# 0<2#20$7 ##<#9 0<2# 0<2#

20$6 ##<22 0<20 0<20

intended *+Cscenario



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20$4 ##<$0 0<20 0<20

2050 ##<$5 0<20 0<20

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$#$<50 290<64 0<$6

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$#;<4; 290<90 0<50

$#6<2$ 290<90 0<52

$#9<;$ 290<90 0<5$

$#4<95 290<90 0<5;

$2#<#7 290<9# 0<57

$22<54 290<9# 0<59

$2$<9$ 290<92 0<54

$2;<#9 290<92 0<;#

$27<;; 290<92 0<;2

$26<4$ 290<9$ 0<;5

$24<$2 290<9$ 0<;;

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$$4<54 290<97 0<76$5#<0# 290<96 0<74

$52<;$ 290<96 0<60



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$5;<72 290<99 0<65

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$;$<;6 290<4# 0<9$$;;<#4 290<42 0<9;

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$7#<65 290<4; 0<42

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$7;<0; 290<47 0<47

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$60<0$ 290<49 #<02

$6#<79 290<44 #<0$

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$94<02 29#<09 #<2$

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$4#<94 29#<#0 #<27

$4$<26 29#<## #<29

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$46<2$ 29#<#5 #<$2

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50#<46 29#<#9 #<$9

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507<00 29#<22 #<52

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504<47 29#<29 #<56



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5#6<$4 29#<5; #<;;



T3 T3 e1uilirium Dise1uiliri

3vera!e 3!e "OM stocE turnover espirative frac * turnover

y T T_Cy T_Cy

"OM# ;<$9; $00 ;;<6#0$07 ;5<2#0$07 0<46$# ;;<6#0$07

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"OM$ #000 #;0 0<#; 0<#; #<0000 0<#;

;;<6#0$07Denitions@

G1uilirium@ 3ll losses are alanced /ith inputs throu!h either litterfall or conversion fr

Turnover ' C_"tocE a!e

espiration ' Turnover - Conversion

nput throu!h conversion ' Turnover

G.planation

the soil model is tuned such that the soil is a small sinE at #445



m at DisG18ac' 0<46

espirative lo frac * net loss

;2<;9$4462# 0<45$4

#<$04; 0<96$0

0<#; #<0000

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m one "OM fraction to the ne.t more stale one<



DisG18ac Jet *oss

0<477;9$ 2

0<44 -0<;49;



year cum Gmissions tCO2 ppm iver-uO 3-AuO uO-A3

#9;0 0 29#<20;95 0<9 60 60<7

#445 295 $;9<4270; 0<9 42<2 40<7

3 3tmosphere

uO upper ocean

dO deeper oceansed sediment

M, marine iosphere

pool pool

iver river

_e. e.chan!e coeKcient 8 ' _e.(co-ci)

e&ective

year Gm CO2_ref CO2_"cn Ci_uO _e._uO

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#970 0 295<; 290 290 0<0$$7#9;92

#960 0 295<6 290 290 0<0$$7#9;92#990 0 295<; 290 290 0<0$$7#9;92

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#4#0 0 299<; 290 290 0<0$$7#9;92

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#4$0 0 249<7 290 290 0<0$$7#9;92

#450 0 $05 290 290 0<0$$7#9;92

#4;0 0 $0#<4 290 290 0<0$$7#9;92

#470 0 $02<; 290 290 0<0$$7#9;92

#460 0 $2;<#$ 290 290 0<0$$7#9;92

#490 0 $$# 290 290 0<0$$7#9;92

#440 # $;$ 295<6#0$#;;4## 290 0<0$$7#9;92

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20$0 0 509 292<5$$0544$94 290<0959097 0<0$$7#9;92

2050 0 5#2 292<$0$2$65672 290<2556227 0<0$$7#9;92

20;0 0 5#7 29#<654$49299; 290<0450994 0<0$$7#9;92

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uO-AM, uO-AdO M,-AdO dO-AuO dO-Ased pool ,

## 40<2 ## #0# 0<2 2$00

## 4#<9 ## #0# 0<2 227#

-0<#;49$7077

upper #445

upper #9;0

deeper #445

deeper #9;0

e&ective e&ective

83-AuO Co_dO Ci_dO _e._dO 8_uO-AdO 8_O

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0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 00 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0 290 290 0<;60$;25$; 0

0<#;9$;5#$# 290 290 0<;60$;25$; 0 0

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0<0;;754#;7 290<0450994 290<0565555 0<;60$;25$; 0<02770$6;#

0<059$46524 290<#955926 290<0545;27 0<;60$;25$; 0<0660#56$6

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0<02$6#0026 290<#2#;;$ 290<0722245 0<;60$;25$; 0<0$$9$;$;;

0<0#45##;$9 290<0400$9$ 290<07569$7 0<;60$;25$; 0<0#5505094

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0<0#$7;#04$ 290<0976557 290<076;925 0<;60$;25$; 0<0#0424#44

0<0##7$;7$; 290<04;2#;5 290<079506; 0<;60$;25$; 0<0#;2944$9

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0<009#;;072 290<099$70# 290<060#677 0<;60$;25$; 0<0#0$6#0#6

0<0076557## 290<09#57$4 290<0604;4; 0<;60$;25$; 0<00;44##92

0<00;6#60;9 290<09$9097 290<06#5##9 0<;60$;25$; 0<006060;#4

0<0056$40#5 290<064;47; 290<06#45;7 0<;60$;25$; 0<005$7$656

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#9;0 #400 #4;0 2000 20;0 2#00 2#;0 2200

266

269

264

290

29#

292

29$

295

29;297

CO2.Scn



pool 3 pool uO pool dO pool e&CO2_uO e&CO2_dO

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290 269 400 0<0$$7#9;92 0

29$<;7 290<6;56#6 $6200 0<;60$;25$; #<7

290 290 $6#00 0<;60$;25$; 0

Gm

0<0;5

0<04#

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0<9#4

0<4$2

#<0;$

#<244

#<7$

2<;66

5<067

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7<#54

7<6$9

6<2

9



22;0

CO2_"cn



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CC case - H concentrations constant

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0<; 0<6



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#44; #7<56 #7<5742$7;5 #7<5742$7;5

#447 #7<;0 #7<5465675 #7<5465675

#446 #7<;$ #7<;27$#9$$ #7<;27$#9$$

#449 #7<;7 #7<;;;;;04; #7<;;;;;04;#444 #7<;9 #7<;95;$#92 #7<;95;$#92

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200# #7<75 #7<752570$# #7<752570$#

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20## #6<00 #7<44;9405; #6<002###2;

20#2 #6<0; #6<0$5$09$7 #6<052572#2

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20#5 #6<#$ #6<###6;5#$ #6<#2$$222$

20#; #6<#9 #6<#;065$09 #6<#7$69#9$

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20#6 #6<26 #6<224#60## #6<25577$6#

20#9 #6<$2 #6<279;6476 #6<29;0;7#7

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202; #6<74 #6<;595;;25 #6<;;2;2#;;

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2029 #6<9; #6<76#24$27 #6<75655746

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20$# #9<02 #6<64;60;6; #6<62464576

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20$$ #9<#5 #6<96970977 #6<66607574

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20$; #9<27 #6<470492#2 #6<9#64#00$

20$7 #9<$2 #9<00#4;969 #6<9$;47009

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#6<00

#4<00

2#<00

2$<00

Average

"i

Air temperature



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