Schwerpunktprogramm (SPP) 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions, Detektierbarkeit der Ozeanzirkulation im Erdmagnetfeld (OceanMag)

Description: Die Wärmeaufnahme und der meridionale Wärmetransport der globalen Ozeanzirkulation ist ein zentraler Bestandteil des Klimasystems der Erde. Die damit einhergehenden Massentransporte finden auf Zeitskalen von Tagen bis Jahrtausenden statt. Die SWARM mission ermöglicht mit ihrer angestrebten Präzession von 0.1 nT erstmals einen direkten Blick auf diese Prozesse. Das beantragte Projekt verbessert, quantifiziert und charakterisiert die auf die Ozeanzirkulation zurückgehenden Signale im Magnetfeld der Erde. Ein Ensembleansatz wird mit einem globalen Ozeanzirkulationsmodell kombiniert um Charakteristika der strömungsinduzierten Signale zu abzuleiten. Diese Charakteristika beinhalten Wertebereich, Pattern, Frequenzen, Fehler und Korrelationen der ozeanischen Magnetfelder. Weiterhin werden die Sensitivitäten der ozeanischen Magnetfeldberechnung bezüglich der Annahmen: Salzgehalts und Temperaturabhängige Leitfähigkeit und konstante Leitfähigkeit, 2D- und 3D-Strömungsverteilung, Gleichgewichtslösung und zeitliche Variabilität der Lösung, untersucht. Die identifizierten Signale, ihre Fehler und entsprechende Korrelationen können benutzt werden, die SWARM-Messungen vom ozeanischen Signalanteil zu befreien. Dies ist insbesondere für die nicht-ozeanischen Projekte innerhalb des SPP wichtig, da die integralen SWARM-Messungen nur Informationen über einzelne Erdsubsysteme liefern können, wenn alle anderen Signalbeiträge und ihre Fehler entweder genau bekannt oder zumindest gut charakterisiert sind. Im Hinblick auf ein zukünftige Datenassimilation der Magnetfeldmessungen mit Ozeanmodellen, wird das beantragte Projekt untersuchen, welche ozeanischen Signale und Frequenzen aus aktuellen oder zukünftigen satellitenbasierten Magnetfeldmissionen separiert werden können. Mithilfe des Ozeanmodell-Ensembles werden robuste ozeanische Magnetfeldsignale ermittelt. Dies sind Signale, die von unsicheren Annahmen bei der Magnetfeldberrechung (z.B., durch Unsicherheiten in der Hintergrundleitfähigkeit) und dem Ozeanmodell (z.B. durch Unsicherheiten im Anfangszustand und dem Modellantrieb) wenig beeinflusst werden. Im Anschluss an die Identifizierung werden die robusten Signale mit den Signalen der nichtozeanischen Erdsubsysteme und den SWARM-Messunsicherheiten abgeglichen. Dieser Abgleich wird den gesamten Informationsgewinn des DynamicEarth Schwerpunktprogramms nutzen.

SupportProgram

Origins: /Wissenschaft/Helmholtz-Gemeinschaft/GFZ /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Klimatologie ? Filter ? Meereskunde ? Satellit ? Salzgehalt ? Ozeanzirkulation ? Datenverarbeitung ? Feldstudie ? Filtration ? Leitfähigkeit ? Meeresströmung ? Messdaten ? Zirkulationsmodell ? Meeresgewässer ? Datenmodell ? Messung ? Datenerhebung ? Magnetismus ? Kennzahl ? Klima ? Globale Aspekte ? Maßnahme ? Klimasystem ? Erdsystem ? Messgenauigkeit ? Salinität ? Systemstudie ? Verfahrensfehler ? Wärmetransport ?

Region: Brandenburg

Bounding boxes: 13.01582° .. 13.01582° x 52.45905° .. 52.45905°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2015-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Detectability of non-tidal ocean signals in Earth's magnetic field (OceanMag)
  Description: The uptake and meridional transport of heat by the global ocean circulation is a key driving mechanism of our climate system. The connected mass transports cover timescales from days to thousands of years. The estimated precision of 0.1 nT of the SWARM mission and the close connection of magnetic induction and ocean currents result in the opportunity of an unprecedented view below the sea surface and may enable us to study the dynamics, i.e., the ocean current system, of the world oceans directly. Our project improves, quantifies and characterizes the contributions to the Earth's magnetic field which arise from the ocean circulation. We propose to combine an ensemble approach with an advanced global ocean circulation model to derive realistic characteristics, e.g., values, ranges, pattern, frequencies, errors and correlations, of the ocean induced electric currents and the resulting magnetic signals. Furthermore, we intent to investigate the sensitivity of the magnetic field operator to different approximations: salinity and temperature dependent conductivity versus ocean wide constant conductivity, thin-shell approximation versus full three dimensional implementation and steady state versus time dependent assumptions. The derived ocean induced signals, the errors and their correlations can be used to filter out oceanic signals in SWARM measurements. The removal of oceanic contributions is especially important for non-oceanic projects within the SPP since integral measures provided by SWARM can only give reasonable information about processes in individual Earth sub-systems if all other significant contributions are identified and their errors are well characterized. With regard to future ocean model data assimilation applications of magnetometer data, the project will quantify which oceanic signals and frequencies can in principle be measured and separated by recent or future magnetometer satellite missions. With the ocean model ensemble, robust signals will be identified, i.e., signals that proved to be insensitive to uncertain assumptions in the magnetic field operator (e.g., uncertainties in the background conductivity distributions) and the ocean model (e.g., uncertainties in the initial conditions and model-forcing). Subsequently, the identified robust ocean induced magnetic signals will be evaluated against the magnetic signal budgets from the non-ocean Earth systems and against final information about the SWARM measurement errors. This evaluation will profit from the progress of the whole DynamicEarth program. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1073969

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.46
• Findability: 0.50

  • Title: 0.11
  • Description: 0.07
  • Identifier: false
  • Keywords: 0.83
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.