Korrelationsbasierte Modellierung des Erdmagentfeldes

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Holschneider
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273653133

Die Modellierung des Erdmagnetfeldes ist ein wichtiger Schritt in Richtung eines Verständnis der Prozesse im aüsseren Teil des Erdkernes. Dort wird das Hauptfeld der Erde erzeugt, welches die Geomagnetischen Beobachtungen dominiert. Aber um die kurzen Zeitskalen aufzulösen müssen die Variationen der Lithosphere, der Ionosphere und der Magnetosphere und andere schwache Signal berücksichtigt werden. Die Zerlegung des Feldes in diese verschiedenen Bestandteile bleibt eine große Herausforderung in der Magnetfeld Modellierung. In den letzten Jahren sind akkurate Modelle des Erdmagnetfeldes entwickelt worden. Dies dank der großen Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Satelliten Daten. Aber bisher ist es nicht gelungen, akzeptable Kovarianz Matrizen für die geschätzten Felder zu erhalten. Diese Matrizen sind aber wichtig für die weitere Entwicklung, insbesondere der Implementierung von Daten Assimilations Methoden für das Magnetfeld. Derartige Techniken habe ihr großes Potential bei dem Verständnis der Kerndynamik bereits unter Beweis gestellt. Außerdem werden durch diese Matrizen Modellierungsfehler Abschätzungen möglich. Ziel dieses Projektes ist es deshalb Magnetfeldmodelle zusammen mit akzeptablen Fehler Kovarianzen zu konstruieren im Hinblick auf Assimilations Methoden. Dafür werden wir alternative Modellierungs Ansätze entwickeln, die die volle Raum - Zeit Korrelationsstruktur aller Feldkomponenten (Hauptfeld, Kruste, Ionosphere, Magnetosphere) und ihrer Beobachtungen berücksichtigt. Auf diese Weise kann unser Vorgehen mit den Kollokationsmethoden der Gravitationsfeld Modellierung verglichen werden. Die Trennung der verschiedenen Bestandteile ist damit radikal verschieden von dem herkömmlichen Ansatz basierend auf sphärischen Harmonischen. Durch unseren Ansatz kann die Trennung mit Hilfe wohl definierter Methoden der statistischen Analyse erfolgen im Gegensatz zu dem üblichen ad hoc Ansatz alle Sphärischen Harmonischen unterhalb eines gewissen Grades dem Hauptfeld zuzurechnen. Außerdem rechnen wir damit, kleine Raum- und Zeitskalen der Felder aufzulösen, die im Falle des Kernfeldes noch wenig verstanden sind.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions
• Mitverantwortlich: Professor Vincent Lesur, Ph.D.