Sektion 2.3: Erdmagnetfeld

Sektionsleiterin: Prof. Dr. Claudia Stolle

Das Erdmagnetfeld ist unser natürlicher Schutzschild vor Sonnenwindpartikeln und kosmischer Strahlung. Es wird zum größten Teil durch Geodynamoprozesse im äußeren, flüssigen Erdkern erzeugt. Weitere Anteile entstehen durch magnetisierte Gesteine der Erdkruste, durch elektrische Ströme in der Ionosphäre und Magnetosphäre, sowie durch Ozeanströmungen. Wir nutzen Beobachtungsdaten des Erdmagnetfelds vom Erdboden und von Satelliten aus, um die dynamischen Vorgänge im tiefen Inneren der Erde sowie im erdnahen Weltraum zu untersuchen, um Fragen nach der zukünftigen Entwicklung des Erdmagnetfelds sowie zu Weltraumwetterbedingungen zu beantworten. Unsere Sektion enthält folgende Arbeitsgruppen:

Hochauflösende Modellierung des Erdmagnetfelds

Die globale Modellierung des Erdmagnetfeldes basiert auf aktuellen Satelliten- und Bodendaten der letzten Jahrzehnte. Um detaillierte Modelle des magnetischen Kernfelds zu gewinnen spielt die Trennung der verschiedenen Feldanteile eine wichtige Rolle. Zur Modellierung, als auch zur Quelltrennung werden in der Arbeitsgruppe mathematische Algorithmen weiterentwickelt. Die Ergebnisse werden genutzt, um die aktuelle Veränderung des Erdmagnetfeldes zu beschreiben und den Geodynamoprozess im Detail zu untersuchen.

Langzeitvariationen des Erdmagnetfelds

Die Rekonstruktion des globalen Magnetfelds auf historischen und längeren Zeitskalen lässt langperiodische Änderungen erkennen. Die durch Dynamoprozesse im äußeren Erdkern erzeugte Säkularvariation des Magnetfeldes auf allen Zeitskalen zu kennen ist wichtig für das Verständnis der Dynamik des Erkerns, des Geodynamos und langfristiger Schwankungen der Abschirmung gegen Sonnenwind und kosmische Strahlung.

Thermosphäre, Ionosphäre, Magnetosphäre

Stromsysteme in Ionosphäre und Magnetosphäre tragen zum Magnetfeld und dessen Veränderung auf kurzen Zeitskalen (Sekunden bis wenige Jahre) bei. Die Charakterisierung dieser Prozesse ist unter dem Namen Weltraumwetter (Space Weather) bekannt. Es unterliegt Schwankungen die durch die Sonnenäktivität, durch das Erdmagnetfeld selbst, aber auch durch die Atmosphäre der Erde gesteuert werden. Wir untersuchen Beobachtungen des Magnetfeldes, kombiniert mit Beobachtungen atmosphärischer Parameter, um die komplexe Dynamik der Hochatmosphäre besser zu verstehen.

 

Die Daten für unsere Arbeit gewinnen wir durch den Betrieb eigener Infrastruktur sowie die Beteiligung an internationalen Programmen:

Beobachtungen vom Erdboden

Vom Adolf-Schmidt-Observatorium für Erdmagnetismus des GFZ in Niemegk aus werden weitere geomagnetische Observatorien in verschiedenen Ländern weltweit betrieben und unterstützt. Die Observatorien sind Mitglied im internationalen INTERMAGNET Programm, über das weltweite Daten verfügbar sind.

Satellitenmissionen

Die Satellitenmission CHAMP des GFZ lieferte von 2000 bis 2010 einzigartige Daten zur Erforschung von Erdmagnetfeld und Schwerefeld. Die ESA Satellitenmission Swarm, an der auch das GFZ beteiligt ist, vermisst seit November 2013 das Erdmagnetfeld. Die Mission besteht aus einer Konstellation von drei baugleich, erdnahen Satelliten und liefert auch Beobachtungen ionosphärischer und atmosphärischer Parameter.

Kontakt

Prof. Dr. Claudia Stolle

Leiterin der Sektion 2.3
Erdmagnetfeld

Behlertstr. 3a
Gebäude K3, Raum 0.12
T: +49(0)331 288-1230

Assistenz

Martina Krüger

Behlertstr. 3a
Gebäude K3, Raum 0.13
T: +49(0)331 288-1231