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.

Ziel des Projekts ist es, 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 stellen zunächst alle verfügbaren paläomagnetischen Sediment- und Lavadaten in Verbindung mit der geochronologischen Information dieses Zeitraums in der GEOMAGIA.v3 Datenbank zusammen. Die Daten werden zusammen mit zugehörigen gesteinsmagnetischen und sedimentologischen Metadaten in einer allgemein zugänglichen Datenbank verfügbar gemacht. Die Metadaten ermöglichen uns eine detaillierte Beurteilung der Daten für die Modellierung. 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.

Dann verwenden wir eine regularisierte Inversionsmethode und eine zeitliche Basis aus kubischen B-Splines, 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.

Laufzeit

  • 2014 - 2019

Zuwendungsgeber

  • DFG im SPP 1488, “Planetary Magnetism”

Projektverantwortlicher

  • Monika Korte (GFZ Potsdam)

Projektmitarbeiter

  • Maxwell Brown

Projektwebseite

Research Unit

  • RU1 (Globale Prozesse)

Publikationen

  • Brown, M.Korte, M. (2016): A simple model for geomagnetic field excursions and inferences for palaeomagnetic observations. - Physics of the Earth and Planetary Interiors, 254, p. 1-11.
  • Brown, M., Donadini, F., Korte, M., Nilsson, A., Korhonen, K., Lodge, A., Lengyel, S. N., Constable, C. G. (2015):GEOMAGIA50.v3: 1. general structure and modifications to the archeological and volcanic database. - Earth Planets and Space, 67.
  • Brown, M., Donadini, F., Nilsson, A., Panovska, S., Frank, U., Korhonen, K., Schuberth, M., Korte, M., Constable, C. G. (2015): GEOMAGIA50.v3: 2. A new paleomagnetic database for lake and marine sediments. - Earth Planets and Space, 67, 1.
  • Korte, M., M. Brown, U. Frank, R. Senftleben and N. Nowaczyk (2017): Global geomagnetic field reconstructions from centuries to excursions. In Magnetic Fields in the Solar System, edited by H. Lühr, J. Wicht, S. Gilder, M. Holschneider, Astrophysics and Space Science Library 448, DOI 10.1007/978-3-319-64292-5_3, Springer
  • Brown, M. C., Korte, M., Wardinski, I. & Holme, R. The behaviour of the Laschamp geomagnetic field excursion from a global model based on sediment records, Kochi Core Center, Kochi University, Japan, 30th May 2017.
  • Brown, M.Korte, M., Wardinski, I. (2016): The global character of excursions: Insights from empirical and dynamo models, (Geophysical Research Abstracts, Vol. 18, EGU2016-3080-1, 2016), General Assembly European Geosciences Union (Vienna, Austria 2016).
  • Korte, M., Wardinski, I., Brown, M. (2016): Global characteristics of geomagnetic excursions as seen in global empirical models and a numerical dynamo simulation - Abstracts, AGU 2016 Fall Meeting (San Francisco, USA 2016).
  • Korte, M.Brown, M., Wardinski, I. (2016): Global view on the Laschamp geomagnetic field excursion - Abstract Book, 13th Symposium on the Study of the Earth's Deep Interior - SEDI 2016 (Nantes, France 2016).
  • Wardinski, I., Korte, M. & Brown, M. C., Characteristics and interpretations of simulated geomagnetic field reversals, The 15th Symposium of SEDI, Study of the Earth's Deep Interior, Nantes, France, 24th-29th July 2016.
  • Brown, M. C., Donadini, F., Nilsson, A., Korte, M., Panovska, S., Frank, U., Korhonen, K., Lodge, A., Lengyel, S. N., Schuberth, M. & Constable, C. G. Version 3 of the GEOMAGIA50 paleomagnetic database, American Geophysical Union Fall Meeting, San Francisco, 14th December, 2015.
  • Brown, M. C., Korte, M. & Wardinski, I. Paleomagnetic interpretations of reversals and excursions in numerical dynamo simulations, American Geophysical Union Fall Meeting, San Francisco, 15th December, 2015.

Kontakt

Monika Korte
Arbeitsgruppenleiterin
Dr. Monika Korte
Geomagnetismus
Behlertstraße 3a
Gebäude K 3 , Raum 116
14467 Potsdam
+49 331 288-1268
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