In Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf werden wir Methoden der künstlichen Intelligenz einsetzen, um die Vorhersagbarkeit von Änderungen des Erdmagnetfeldes und die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten der nächsten Polumkehrung zu untersuchen.

Das Erdmagnetfeld spielt eine wichtige Rolle bei der Abschirmung unseres Lebensraums gegen Weltraumwettereinflüsse. Das GFZ trägt mit seiner Expertise von geomagnetischen Messungen zu Boden und aus dem Weltraum regelmäßig zum Internationalen Geomagnetischen Referenzfeld (IGRF) bei, das traditionell durch nicht-physikalische Dateninversion gewonnen und für eine Vielzahl von wissenschaftlichen und angewandten Zwecke, z.B. für Navigation und Exploration, genutzt wird. Es fehlen jedoch Methoden zur zuverlässigen Vorhersage der Entwicklung des geomagnetischen Kernfeldes, selbst für die nächsten fünf Jahre, wie es für das IGRF eigentlich erforderlich wäre. Das HZDR verfügt über umfangreiches Fachwissen im Bereich der Geodynamo-Theorie und hat dafür das einzigartige DRESDYN-Experiment entwickelt. In dieser Pilotstudie möchten wir daher das Fachwissen aus beiden Instituten nutzen, um Methoden des maschinellen Lernens zu entwickeln, die eine essetielle Verbesserung der Vorhersagbarkeit des Magnetfeldes anstreben. Auf kurzen Zeitskalen wollen wir zur Verbesserung des IGRF und insbesondere der Vorhersage der fünfjährigen Säkularvariation beitragen. Darüber hinaus werden wir auch längere Zeitskalen untersuchen, um die zugrunde liegenden Prozesse im Erdkern besser zu verstehen. Methoden der künstlichen Intelligenz werden eingesetzt, um ein realistisches physikalisches Modell des Geodynamos während Feld-Exkursionen und/oder -Umkehrungen abzuleiten.  Unser Ziel ist es, eine realistische Schätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten für den nächsten geomagnetischen Polaritätswechsel innerhalb der nächsten Jahrhunderte bis zu einigen Jahrtausenden zu erstellen. Dieses Projekt wird die Grundlage für umfassendere Studien über die mittelfristige Vorhersagbarkeit der geomagnetischen Feldentwicklung bilden.

Laufzeit

2024 – 2026

Zuwendungsgeber 

Helmholtz Impuls- und Vernetzungsfonds

Projektverantworliche

• Dr. Monika Korte (GFZ)
• Dr. Frank Stefani (HZDR)