Das Erdmagnetfeld schirmt unseren Lebensraum gegen Sonnenwind und Weltraumstrahlung ab. Aufgrund der Feldgeometrie ist die Abschirmung in hohen Breiten am geringsten. Aber auch im Gebiet um den südlichen Atlantik (Südatlantische Anomalie, SAA) ist sie gering, und das globale Dipolmoment hat seit Beginn von Intensitätsmessungen im Jahr 1832 um fast 10 Prozent abgenommen. Die Geodynamoprozesse im Erdkern sind zu wenig verstanden, um die zukünftige Entwicklung des Dipolmoments und der SAA vorherzusagen. Eine weitere Abschwächung der Abschirmwirkung, global und in der Felstärke der SAA Region, würde zu zunehmenden Problemen für die moderne Technik, insbesondere für Satelliten, führen. Ein besseres Verständnis der die Feldänderungen hervorrufenden Prozesse ist notwendig, um die zukünftige Entwicklung des Magnetfelds abzuschätzen. Die Untersuchung der früheren Entwicklung von Magnetfeldstrukturen auf Zeitskalen von Jahrhunderten bis Jahrtausenden, basierend auf Archäo- und Paläomagnetischen Daten, ist eine Voraussetzung um in Verbindung mit numerischen Dynamosimulationen neue Einblicke in die Prozesse im Erdkern zu gewinnen.

Wir entwickeln neue Kugelfunktionsmodelle des Erdmagnetfelds für die letzen ein- und zehntausend Jahre, die speziell darauf ausgerichtet sind, die detaillierte Entwicklung des Dipolmoments vor 1832 zu studieren sowie herauszufinden, ob die SAA eine wiederkehrende Struktur ist. Wir vereinen zum ersten mal alle verfügbaren historischen und archäomagnetischen Daten, sowohl Richtungen als auch Intensitäten, in einem Modell der letzten 1000 Jahre. Dazu werden existierende Modellierungsmethoden angepasst und die GEOMAGIA (http://geomagia.gfz-potsdam.de/index.php) Datenbank ergänzt. Außerdem produzieren wir in Zusammenarbeit mit dem paläomagnetischen Labor des GFZ (link falls verfügbar!) archäomagnetische Daten aus historischer Zeit von den Kapverdischen Inseln, die insbesondere Informationen zur frühen Entwicklung der heutigen SAA liefern. Um die langfristige Entwicklung dieser Struktur zu untersuchen messen wir neue paläomagnetische Zeitreihen an verfügbaren marinen Sedimentkernen aus Westafrika, Brasilien und Chile. Diese Region ist in bisherigen Modellen zu schlecht durch Daten unterlegt. Neben neuen Erkenntnissen zur früheren Entwicklung des Dipolmoments und der SAA dienen die Modelle auch zur Untersuchung des Verhältnisses von Dipol- zu Nichtdipolanteilen, hemisphärischen Symmetrien sowie großräumigen Magnetfeldstrukturen an der Kern-Mantel-Grenze. Im Vergleich mit numerischen Dynamosimulationen liefern diese datenbasierten Ergebnisse neue Einblicke in den Geodynamoprozess. Darüberhinaus können die Modelle verwendet werden um die magnetischen Abschirmwirkung oberhalb de Erde gegen den Sonnenwind und für die Produktion von Nukliden durch kosmische Strahlung während der Vergangenheit abzuschätzen.

Laufzeit

• 2013 - 2016

Zuwendungsgeber

• DFG, SPP 1488 “Planetary Magnetism”

Projektverantwortlicher

• Monika Korte (GFZ Potsdam) 
• Norbert Nowaczyk (GFZ Potsdam)

Projektmitarbeiter

• Robin Senftleben (GFZ Potsdam)
• Ute Frank (GFZ Potsdam)

Projektpartner

• Christopher Finlay, DTU Space, Denmark
• Maxwell Brown, (GFZ Potsdam und nun an der University of Iceland)
  

Projektwebseite

• http://www.planetmag.de/index.php?site=magnetization

Research Unit

• RU1 (Globale Prozesse)

Publikationen

• 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
• Frank, U., Nowaczyk, N., Frederichs, T., Korte, M. (2017): Paleo- and rock magnetic investigations on Late Quaternary sediments from low latitudes I: Geomagnetic paleosecular variation and relative paleointensity records from the Tobago Basin, Southeast Caribbean. - Geophysical Journal International, 208, 3, p. 1740-1755.
• Constable, C., Korte, M., Panovska, S. (2016): Persistent high paleosecular variation activity in southern hemisphere for at least 10 000 years. - Earth and Planetary Science Letters, 453, p. 78-86.
• 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.
• 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.
• Constable, C., Korte, M. (2015): Centennial- to Millennial-Scale Geomagnetic Field Variations. - In: Schubert, G. (), Treatise on Geophysics, Oxford : Elsevier, p. 309-341.
• Korte, M., Senftleben, R., Brown, M., Finlay, C., Feinberg, J., Biggin, A. (2016): Combining archeomagnetc and volcanic data with historical geomagnetic reconstructions to reconstruct global field evolution over the past 1000 years, including new paleomagnetic data from historical lava flows on Fogo, Cape Verde - Abstracts, AGU 2016 Fall Meeting (San Francisco, USA 2016).
• Senftleben, R., Korte, M., Finlay, C. (2016): Global magnetic field modelling with archeomagnetic and historical data, (Geophysical Research Abstracts, Vol. 18, EGU2016-13059, 2016), General Assembly European Geosciences Union (Vienna, Austria 2016).
• Korte, M., Frank, U., Nowaczyk, N., Frederichs, T., Brown, M. (2015): Holocene Southern Atlantic Earth's magnetic field variations - Abstracts, Joint Assembly AGU-GAC-MAC-CGU (Montreal, Canada 2015).
• Korte, M., Frank, U., Nowaczyk, N., Frederichs, T., Brown, M. (2015): Holocene southern Atlantic Earth's magnetic field variations - Scientific Programme, 26th IUGG General Assembly (Prague 2015).