Das geomagnetische Hauptfeld wird durch Geodynamoprozesse im äußeren Erdkern erzeugt und dient unserem Lebensraum als Schutzschild gegen Sonnenwinde und kosmische Strahlung. Globale Rekonstruktionen des Magnetfelds über die letzten Jahrtausende haben diverse Anwendungen, z. B.

• um Eigenschaften des Geodynamoprozesses und die Dynamik im Erdkern zu untersuchen;
• als Referenz (Eingabedaten) für numerische Simulationen des Geodynamos;
• zur Datierung von Sedimentbohrkernen, vulkanischem Gestein oder archäologischen Fundstücken;
• für Studien von Produktionsraten kosmogener Isotope.

Die zeitliche und räumliche Auflösung solcher Modelle ist aufgrund der sehr heterogenen Datenverteilung sowie großer Mess- und Datierungsfehler beschränkt. Bisher sind diese Modellunsicherheiten, ebenso wie der Einfluss von Annahmen und Voraussetzungen auf das Modell, jedoch nur wenig im Detail untersucht. Eine weitere offene Frage ist außerdem, inwiefern der Dipolanteil unabhängig von der Feldentwickung auf kleinen Skalen ist. Das Ziel dieses Projekts ist es, ein verbessertes Magnetfeldmodell zu entwickeln das auf einer Bayesischen Formulierung und den Korrelationen der archäo- und paläomagnetischen Daten beruht.

Der Algorithmus wird in einer gebrauchsfertigen und dokumentierten Python Bibliothek implementiert werden. Außerdem wird das neue Magnetfeldmodell des Holozäns erstmals robuste und realistische Fehlergrenzen in Abhängigkeit der Datenverteilung in Raum und Zeit enthalten. Ein Set an Parametern für dieses Modell wird bereit gestellt werden, zusammen mit Software zur Modellierung von verschiedenen Feldgrößen - inklusive der Gausskoeffizienten - und Fehlerabschätzungen. Letztere sind insbesondere wichtig, wenn Magnetfeldrekonstruktionen in der Datenassimilation zur Vorhersage zukünftiger Magnetfeldänderungen verwendet werden sollen.

Laufzeit

2018 - 2021

Zuwendungsgebe

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Projektverantwortliche

• Prof. Dr. M. Holschneider (Universität Potsdam)
• Dr. M. Korte (GFZ)

ProjektmitarbeiterInnen

• Stefan Mauerberger (Universität Potsdam)
• Maximilian Schanner (GFZ)
• Maria Kegeler (Universität Potsdam)

Kooperationen

• Dr. Maxwell Brown (University of Iceland, Island)
• Dr. Vincent Lesur (Institut de Physique du Globe de Paris, Frankreich)
• Dr. Johannes Wicht (Max Planck Institute Göttingen, Deutschland)