Geomagnetische Observatorien auf Inseln und die elektrische Leitfähigkeit des oberen Mantels

• Antragsteller: Dr. Achim Morschhauser
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321788553

Die elektrische Leitfähigkeit der Erde kann mit Hilfe der Analyse von magnetischen und elektrischen Feldern an der Erdoberfläche erforscht werden. Beobachtungen des Erdmagnetfeldes sind bereits über ein weltweites Netzwerk an geomagnetischen Observatorien verfügbar, welche Daten mit hoher Qualität und hoher Auflösung bereitstellen. Allerdings sind gleichzeitige Messungen des elektrischen Feldes in der gewünschten Qualität und Menge nicht vorhanden. Vor kurzem wurde jedoch eine Methode vorgestellt, mit Hilfe derer aus Beobachtungen einzig des Erdmagnetfeldes eindimensionale elektrische Leitfähigkeitsprofile gewonnen werden können. Diese Methode basiert auf der Beobachtung von Tippern, welche den Zusammenhang zwischen den vertikalen und den horizontalen Änderungen des Erdmagnetfeldes beschreiben. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass diese Methode in der Lage ist, eindimensionale Leitfähigkeitsprofile der Kruste und des oberen Mantels aufzulösen, indem die bekannten lateralen Unterschiede in der Leitfähigkeit zwischen Meerwasser und Inselgestein ausgenutzt werden. Auf Grund der logistischen Herausforderungen, die mit Beobachtungen auf dem Meer verbunden sind, können solche Leitfähigkeitsprofile mit anderen Methoden nur schwer erhalten werden.In diesem Projekt werden wir die neu vorgeschlagene Methode auf Inselobservatorien anwenden. Zu diesem Zweck werden wir geeignete Observatorien auswählen, Tipper aus den geomagnetischen Daten berechnen, und detaillierte Modelle der Inselbathymetrie erstellen. Schließlich sollen dann diese Tipper invertiert werden um lokale Profile der eindimensionalen elektrischen Leitfähigkeit der Kruste und des oberen Mantels zu erhalten. Solche Leitfähigkeitsprofile enthalten zum einen wertvolle Informationen über chemische und thermische Transporteigenschaften, werden zum anderen aber auch einen Beitrag zum besseren Verständnis des gemessenen Magnetfeldes an der Oberfläche machen, welches aus einer Vielzahl an Quellen resultiert. Es ist schwierig, das Signal dieser Quellen zu unterscheiden, und dieses Forschungsprojekt wird dazu beitragen, das Signal der induzierten Quellen im oberen Mantel zu extrahieren. Daher führt dieses Forschungsprojekt auch zu einem besseren Verständnis der elektrischen Stromsysteme in der Ionosphäre und Magnetosphäre, und kann dabei helfen, die gleichzeitige Interpretation von bodengestützten und satellitengestützten Beobachtungen des Erdmagnetfelds zu interpretieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Alexey Kuvshinov