Numerische Studie zur Strömungsdynamik des äußeren Erdkerns

• Applicant: Professor Dr. Ulrich Hansen
• Subject Area: Geophysics
• Term: from 2005 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5450589

Es herrscht allgemein die Vorstellung, dass das Magnetfeld der Erde im Wesentlichen durch Strömungen im äußeren Erdkern über den Dynamoprozess erzeugt wird. Man vermutet, dass hauptsächlich thermischer und chemischer Auftrieb, begründet in dem Ausfrieren des Kerns, diese Konvektionsströmungen erzeugen. In den letzten Jahren wurden erfolgreich Computermodelle entwickelt, die selbstkonsistent einen Dynamoprozess simulieren können. Dabei hat man sich in der Regel auf die Frage konzentriert, wie gut diese Modelle das Magnetfeld der Erde repräsentieren. Es zeigte sich, dass bei geeigneter Parameterwahl die Modelle für den Außenraum ein Magnetfeld simulieren, das in einigen Aspekten dem der Erde erstaunlich nahe kommt. Bisher ist man jedoch noch weit davon entfernt, mit diesen Modellen in für die Erde realistische Parameterbereiche vorzudringen und eine für den äußeren Erdkern realistische Strömungsdynamik zu simulieren. Zudem wurde in all diesen Modellen bisher nur eine Antriebskomponente betrachtet. Parameterstudien haben jedoch gezeigt, dass das Strömungsverhalten und der Dynamoprozess stark von der Grösse der Diffusivität der antreibenden Komponente abhängen. Für Konvektionsströmungen im Erdkern kann man annehmen, dass die Diffusivität der thermischen Komponente die der chemische Komponente um mehrere Größenordnungen übersteigt. Aus diesem Grund beabsichtigen wir nun, uns dem Geodynamoproblem von einer anderen Seite zu nähern indem wir die Magnetfeldproblematik außen vor lassen und uns mehr auf die strömungsdynamischen Prozesse konzentrieren: In einem numerischen Modell sollen beide Antriebsmechanismen einbezogen und thermisch-chemische Konvektion in einer stark rotierenden Kugelschale im Hinblick auf Strömungsprozesse im Erdkern untersucht werden. Ziel ist es, dabei einen besseren Einblick in die Strömungsvorgänge und den Dynamoprozess im Erdkern zu bekommen.

• DFG Programme: Research Grants