Monika Korte (GFZ Potsdam)

Trennung langfristiger geomagnetischer interner Säkularvariation und magnetosphärischer Variationen

Das Erdmagnetfeld und seine Magnetosphäre zeigen bedeutende Schwankungen auf Zeitskalen von Stunden (magnetische Stürme) bis hin zu Jahrmillionen (Feldumkehrungen). Magnetische Messdaten beinhalten Anteile von: dem durch Geodynamoprozesse im äußeren Erdkern erzeugten Hauptfeld; dem Lithosphärenfeld magnetisierter Gesteine und geologischer Strukturen; sowie zeitlich hochvariablen Feldern von Stromsystemen in Ionosphäre und Magnetosphäre mit sekundären Anteilen aufgrund von Induktion in elektrisch leitfähigen Strukturen in Erdkruste und Mantel. Zum Verständnis der einzelnen Quellen mit ihrer Bedeutung für die zukünftige Entwicklung des Hauptfelds, Weltraumwetterbedingungen und die Interpretation von Krustenanomalien ist eine klare Trennung der Anteile notwendig. Dies ist nach wie vor eine Herausforderung. Aus den Daten der modernen Vektorfeld-Satelliten werden immer genauere Hauptfeldmodelle gewonnen, die großräumige magnetosphärische Felder mit berücksichtigen. Zur Verwendung der Zeitreihen geomagnetischer Observatorien für Säkularvariationsstudien werden die Daten traditionell zu Monats- oder Jahreswerten gemittelt, um externe und durch sie induzierte Feldanteile herauszufiltern. Solche Datenreihen sind die Grundlage, um Säkularvariation und Charakteristiken der Hauptfeldentwicklung auf längeren Zeitskalen als mit Satellitendaten möglich zu untersuchen. Vergleiche mit den modernen Modellen bestätigen jedoch, dass mehrjährige bis dekadische magnetosphärische Variationen in ihnen enthalten sind. Magnetische Aktivitätsindizes wie der Dst (disturbed storm time) Index wurden entwickelt, um magnetosphärische Schwankungen zu beschreiben. Aufgrund der Berechnungsmethode kann der Dst jedoch weder den absoluten Wert noch die langfristigen Schwankungen der magnetosphärischen Felder korrekt beschreiben. Unter mehreren bisher vorgeschlagenen Verbesserungen für den Dst-Index zielt keine speziell auf diese Eigenschaften ab. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung einer neuen Methode zur Trennung der mehrjährigen magnetosphärischen Variationen und der internen Säkularvariation für Observatoriums- und Säkularpunktdaten. Die globalen, am Weltdatenzentrum Edinburgh verfügbaren Bodendaten und die Ergebnisse der Trennung der Feldanteile in den Modellen aus CHAMP, Ørsted und Swarm Daten (insbesondere neue Erkenntnisse, die im Rahmen dieses SPP gewonnen werden) werden verwendet werden, um einen neuen Index der magnetosphärischen und induzierten Felder zu berechnen, der bis in des frühe 20. Jahrhundert zurück reicht. Dies hat gleich zwei Vorteile: Einerseits ist ein besseres Verständnis der langfristigen magnetosphärischen Variationen z. Bsp. im Rahmen der Weltraumwetterforschung von Bedeutung. Andererseits werden unverfälschtere Bodendaten des internen Magnetfelds detaillierte Studien der längerfristigen Säkularvariation und Kernfeldcharakteristik zum besseren Verständnis der Kerndynamik und Geodynamoprozesse ermöglichen, sowie die Verwendung von Säkularpunktergebnissen zur Berechnung vektorieller Lithosphärenanomalien in Verbindung mit Intensitätskartierungen erleichtern.