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Rekonstruktion der Erdmagnetfeldstärke während der letzten 200.000 Jahre basierend auf Beryllium-10-Profilen von Tiefseesedimenten

Christl, Marcus

English Title: Reconstruction of the Earth's magnetic field intensity during the last 200.000 years based on Beryllium-10 records from deep sea sediments

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PDF, German
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Abstract

Diese Arbeit präsentiert einen neuen Ansatz zur Rekonstruktion der relativen Erdmagnetfeldstärke während der letzten 200.000 Jahre basierend auf 10 Be-Profilen von Tiefseesedimenten. Es wird gezeigt, dass es mit Hilfe einfacher Boxmodelle möglich ist, die Verteilung der Deposition von Beryllium-10 im Ozean zu simulieren. Mit diesen Modellergebnissen werden die ozeanischen Transportprozesse quantifiziert und damit das Transportsignal vom atmosphärischen Be-10-Produktionssignal getrennt. Die Transport-korrigierten Be-10-Profile dienen als Grundlage zur Berechnung der relativen Variation des Erdmagnetfeldes während der vergangenen 200.000 Jahre. Zusätzlich können in einem inversen Ansatz, d.h. aus dem Vergleich von berechneten Be-10-Produktionsschwankungen mit den Modell-korrigierten Profilen, Schlussfolgerungen über die glaziale Ozeanzirkulation im Südatlantik gezogen werden. Demnach war der Südatlantik während der letzten beiden Glaziale wahrscheinlich sowohl weniger ventiliert, als auch durch das Vordringen pazifischen Tiefenwassers charakterisiert und zeigte eine größere Bioproduktivität in den heutigen Hochproduktivitätsgebieten. Aufgrund der aktuellen Diskussion über einen möglichen Zusammenhang zwischen solar-magnetischer Aktivität und Erdklima werden abschließend verschiedene in der Literatur vorgeschlagene Kopplungsmechanismen zusammengestellt und diskutiert. Die "galactic cosmic ray Hypothese", die einen Zusammenhang zwischen dem Fluss kosmischer Höhenstrahlung und dem Klima der Erde vermutet, wird anhand des Vergleichs der hier vorgestellten Erdmagnetfeldrekonstruktion mit Klimaaufzeichnungen von Stalagmiten qualitativ überprüft. Aufgrund von Unwägbarkeiten (Datierungsprobleme, Analytische Ungenauigkeiten und fehlender Kenntnis eines physikalischen Kopplungsmechanismuses) ist eine eindeutige Bestätigung dieser Hypothese z.Zt. nicht möglich. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass ein Zusammenhang zwischen dem Fluss kosmischer Höhenstrahlung und dem Klima der Erde nicht auszuschließen ist.

Translation of abstract (English)

This work presents a new approach for the reconstruction of the Earth's magnetic field intensity during the last 200,000 years based on Beryllium-10 records derived from deep sea sediments. Simple box models are shown to be able to describe the distribution of the depositional flux of Be-10 in the ocean. The model results are used to quantify the transport of Be-10 and they allow to separate the Be-10-production from transport signals. The transport-corrected records are used to calculate the relative variation of the Earth's magnetic field during the last 200,000 years. A comparison of calculated Be-10-production changes with the model-corrected records -by using an inverse approach- shows evidence that the glacial South Atlantic Ocean probably was less ventilated, that there was more bio-productivity in recent high productivity areas, and that the South Atlantic deep waters were influenced by northward owing pacific deep waters. Because of the ongoing discussion about a solar-magnetic influence on climate, some possible mechanisms are summarized and discussed. The galactic cosmic ray hypothesis, which links the flux of cosmic rays to Earth's climate, is tested by comparing the reconstruction of the Earth's magnetic field to mid- and low-latitude climate-records from stalagmites. The cosmic ray hypothesis can not be confirmed unambiguously by the results of this work (because of incorrect age models, analytical errors, and the absence of a physical mechanism that describes the assumed link between cosmic rays and climate). However, a correlation between the flux of galactic cosmic rays and Earth's climate can not be excluded.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Mangini, Prof. Dr. Augusto
Date of thesis defense: 29. January 2003
Date Deposited: 26. Feb 2003 10:16
Date: 2002
Faculties / Institutes: Service facilities > Heidelberger Akademie der Wissenschaften
The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Magnetfeld, Erdmagnetismus, Beryllium-10, Kosmische Strahlung, Modellierung
Uncontrolled Keywords: Ozeanzirkulation , Transportmodelle , Paläoozeanographie , Paläoklima , Sedimentkernecosmic rays , paleooceanography , paleoclimate , ocean model , sediments
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