Geomagnetischer Kp-Index

Geomagnetische Störungen werden von magnetischen Observatorien an der Erdoberfläche gemessen, die kontinuierlich die drei Komponenten des magnetischen Feldvektors registrieren. Der globale Kp Index ist ein Maß für die natürlichen Störungen und berechnet sich als mittlerer Wert aus dem Störungsgrad K der beiden horizontalen Feldkomponenten an 13 ausgewählten Stationen außerhalb der Polarlichtzone. Der Name Kp bedeutet planetarische Kennziffer.

Die folgende Definition der Schwankungen von K stammt von Siebert (1971):

Variationen von K sind alle irregulären Störungen des geomagnetischen Felds, welche von solarer Partikelstrahlung innerhalb eines Dreistundenintervals ausgelöst werden. Alle anderen regulären und irregulären Störungen sind keine K Schwankungen. Geomagnetische Aktivität beschreibt das Auftreten von K Variationen.

Der lokale Störungsgrad wird bestimmt indem die Amplitude der am stärksten gestörten horitalen Feldkomponente in Dreistundenintervallen (als Differenz zwischen dem größten und kleinsten Messwert) gemessen wird. Vorher muß jedoch der ruhige Tagesgang aus dem Magnetogramm herausgerechnet werden, was nur durch subjektive Verfahren möglich ist. Die Amplitude wird dann in einen lokalen K Index umgerechnet (der 1938 für das magnetische Observatorium Niemegk bei Potsdam eingeführt wurde), und der die Werte 0 bis 9 auf einer quasi-logarithmischen Skala annehmen kann. Diese Umrechnung ist stationsspezifisch um die Werte für die Häufigkeit des Auftretens von Störungen unterschiedlicher Stärke zu normalisieren. Trotzdem bleibt K ein lokaler Index, der die Störungen bei jedem einzelnen Observatorium beschreibt. Jedes Observatorium zeigt noch einen Jahresgang der Tagesschwankungen, der von der geographischen und geomagnetischen Lage abhängt. Julius Bartels erstellte Umrechnungstabellen um diese Effekte zu eliminieren. Mit Hilfe dieser Tabellen wird ein standardisierter Index Ks für jedes der 13 ausgewählten Observatorien auf einer Skala in Dritteln erzeugt (28 Werte):

 

0o, 0+, 1-, 1o, 1+, 2-, 2o, 2+, ... , 8o, 8+, 9-, 9o

 

Die standardisierten Ks Kennziffer dient als Basis für den globalen geomagnetischen Kp Index, der sich als Mittelwert aus der Anzahl der ursprünglich 11 “Kp Stationen” berechnet. Heute werden daher die Ks Werte der beiden Stationen Brorfelde und Lovö, sowie auch Eyrwell und Canberra kombiniert, so dass ihr Mittelwert in die endgültige Kp-Berechnung eingeht und der Divisor dafür bei 11 bleibt.

Kp wurde als magnetischer Index 1949 von Bartels eingeführt. K und Kp wurden 1951 von der International Association for Terrestrial Magnetism and Electricity (IATME, die später zur International Association for Geomagnetism and Aeronomy, IAGA, wurde) offiziell anerkannt und die Zeitreihe der Kp Werte wurde in den folgenden Jahren bis 1932 zurück berechnet.

Bartels führte ein Diagramm für die Präsentation der planetarischen Kennziffer ein, welches an musikalische Notenschrift erinnert und daher auch Musikdiagramm bezeichnet wird. Dieses stellt die Kp Werte quantitativ dar. Es ermöglicht durch die Länge und Breite der Symbole einen schnellen Überblick über die magnetische Aktivität. Durch die zeitliche Anordnung nach Sonnenrotationen sind wiederkehrende Störungen gut erkennbar. Die Legende des Musikdiagramms ist wie folgt:

 

Kp wurde von 1949 bis 1996 am Institut für Geophysik der Universität Göttingen bestimmt. Seit 1997 werden Kp und weitere zugehörige Kennziffern am Adolf Schmidt Observatorium für Erdmagnetismus in Niemegk des Helmholtz-Zentrums Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ berechnet. Kp sowie die verwandten Indizes (ap, Ap, Cp) findet breite Verwendung in ionosphärischen und magnetosphärischen Studien und werden als Kennziffern angesehen, welche die weltweite geomagnetische Aktivität beschreiben.

Die Beibehaltung dieser ursprünglichen, offiziellen IAGA Indizes und die Bedeutung der geomagnetischen Aktivitätskennzahlen für die Beschreibung und Vorhersage eines weiten Spektrums von geomagnetischen Phänomenen manifestieren die IAGA-Resolutionen Nr. 5 und Nr. 6 von 1997.

 

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