Assimilation geomagnetischer Daten mit Dynamosimulationen: ein Fenster zur Dynamik des Erdkerns

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Sabrina Sanchez; Dr. Johannes Wicht
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403235066

Die Änderungen des Erdmagnetfeldes sind unser einziges Fenster zum dynamischen Eisenkern der Erde. Wir planen die Entwicklung eines Datenassimilationsverfahrens, das durch die Verbindung von Beobachtungsdaten und numerischen Dynamosimulationen eine möglichst realistisches Modell der Dynamik im Erdkern bietet. Bei Wettervorhersagen ist Datenassimilation seit langem Routine, doch die Anwendung im Rahmen der Geomagnetik steckt noch in den Kinderschuhen. Die besondere Herausforderung liegt darin, dass die geomagnetischen Daten weit entfernt vom Dynamoprozess im Erdkern gemessen werden und relativ wenige Daten einer komplexen Dynamik gegenüberstehen. In unserer Methode der Wahl, dem Ensemble-Kalman-Filter, basiert die Verknüpfung von Daten und Kerndynamik auf den statistischen Korrelationen in mehreren parallel ausgeführten numerischen Dynamosimulationen. Die Ziele des Projektes sind a) ein besseres Verständnis der wichtigen Bestandteile in Geodynamosimulationen, b) ein möglichst realistisches Modell für die Kerndynamik von 1900 bis heute und c), basierend auf diesem Modell, eine Vorhersage der Magnetfeldentwicklung für die nächsten Jahrzehnte. Intensive numerische Studien werden helfen, den besten Kompromiss zwischen Assimilationstechnik, Komplexität des Dynamomodells, Ensemblegröße und numerischen Aufwand zu finden. In Zusammenarbeit mit anderen Teams innerhalb des SPP wird ein aktuelles, integriertes Bild der verschiedenen Beiträge zum Erdmagnetismus entstehen, von den magnetosphärischen Stromsystemen bis zu dem Dynamoprozess im Kern unseres Planeten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions
• Internationaler Bezug: Frankreich