Modellierung von geomagnetischen Polaritätexkursionen

Extreme geomagnetische Variationen wie Exkursionen sind eine häufige Erscheinung auf geologischen Zeitskalen. Für ein umfassendes Verständnis des Geodynamos und die Wechselwirkung des geomagnetischen Felds mit der Umgebung ist eine genaue Charakterisierung der Magnetfeldstruktur während Exkursionen notwendig. Wir planen die globale Änderung des Magnetfelds während der letzten zehn- bis fünfzigtausend Jahre anhand von paläomagnetischen Daten zu modellieren. Während dieser Zeit zeigte das Erdmagnetfeld signifikante Variationen in seiner Stärke und Richtung, dazu gehören auch zwei gut dokumentierte Exkursionen: Laschamp und Mono Lake. Bisher existiert kein globale Modell für diese gesamte Zeitspanne, obwohl diese wichtige Erkenntnisse für den Geodynamoprozess liefern könnte. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist, die Ergebnisse aus unserer daten-basierten Modellierung mit solchen numerischer Dynamosimulationen zusammenzuführen, um ein tieferes physikalisches Verständnis der Prozesse im Erdkern zu gewinnen. Wir werden alle verfügbaren paläomagnetischen Sediment- und Lavadaten zusammen mit der geochronologischen Information dieses Zeitraums zusammenstellen. Die Daten werden zusammen mit zugehörigen gesteinsmagnetischen und sedimentologischen Metadaten in einer allgemein zugänglichen Datenbank verfügbar gemacht werden. Die Metadaten werden uns eine detaillierte Beurteilung der Daten für die Modellierung ermöglichen. Paläomagnetische Daten geringer Qualität und fehlerhafte Datierungen können Magnetfeldstrukturen in unseren Modellen verzerren, und es ist eines der Hauptziele des Projekts, die Genauigkeit der paläomagnetischen Daten und der Datierungen realistisch zu beurteilen. Wir werden eine regularisierte Inversionsmethode und eine zeitliche Basis aus kubischen B-Splines verwenden, um basierend auf den gesammelten Daten ein kontinuierliches, globales Kugelfunktionsmodell des Erdmagnetfelds der letzten 50 Tausend Jahre zu erstellen. Anhand des Modells kann das Feld an der Kern-Mantel-Grenze, der Erdoberfläche und auch für seine Abschirmwirkung außerhalb der Erde beschrieben werden. Unser Ziel ist, Exkursionen innerhalb des Spektrums von geomagnetischen Variationen einzuordnen und zu untersuchen, wie sich die Prozesse, die Exkursionen erzeugen von den Dynamoprozessen, die für generelle Säkularvariation oder Feldumkehrungen verantwortlich sind, unterscheiden.

Dieses Projekt ist Teil des DFG Schwerpunktprojektes SPP 1488, “Planetary Magnetism”.

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Dr. Maxwell Brown
Geomagnetismus

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