Diffusion der Säkularvariation durch den lateral inhomogenen Erdmantel

Stadelmann, Jens

Hat der Erdmantel mit seiner elektrischen Leitfähigkeit einen relevanten Einfluß auf die Ausbreitung von zeitlichen Magnetfeldänderungen vom Erdkern zur Erdoberfläche? Diese Frage wird an ausgewählten Leitfähigkeitsmodellen untersucht, indem zunächst die Übertragungsfunktionen des radialsymmetrischen, geschichteten Mantels ausführlich betrachtet und grundlegende Aussagen über Verzögerung und Glättung der Magnetfeldänderungen an der Erdoberfläche abgeleitet werden. Der zeitliche Verlauf an der Kern-Mantel-Grenze wird beispielhaft durch harmonische Anregungen, Gauß-Prozesse und Delta-Impulse vorgegeben. Im letzten Teil wird die Auswirkung eines lateralen Leitfähigkeitskontrastes in einem schmalen, an den Kern angrenzenden Bereich (D''-Schicht) untersucht. Dafür wird ein geschichtetes Leitfähigkeitsmodell mit einer infinitesimal dünnen Schicht verwendet, die aus Hemisphären mit unterschiedlichen elektrischen Leitwerten besteht.

Does the electrical conductivity of the Earth's mantle significantly affect the temporal variations of the magnetic field during their propagation from the core to the surface of the Earth? This question is examined using selected models of the conductivity. At first the transfer functions for a radially symmetric, layered model are thoroughly investigated and basic statements about the time delay and the smoothing of changes in the magnetic field at the Earth's surface are derived. The temporal variation at the core-mantle boundary is studied in terms of harmonic excitations, Gaussian processes and delta impulses. In last part the effects due to a lateral non-uniformity of the conductivity in a shallow shell next to the core (D''-layer) are considered. For this a layered model of the conductivity with an infinitesimally thin layer consisting of hemispheres of different electrical conductances is used.

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Stadelmann, Jens: Diffusion der Säkularvariation durch den lateral inhomogenen Erdmantel. 2011.

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