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Exploring effects in tippers at island geomagnetic observatories due to realistic depth- and time-varying oceanic electrical conductivity
Earth, Planets and Space ( IF 3.362 ) Pub Date : 2021-01-04 , DOI: 10.1186/s40623-020-01339-3
Rafael Rigaud , Mikhail Kruglyakov , Alexey Kuvshinov , Katia J. Pinheiro , Johannes Petereit , Juergen Matzka , Elena Marshalko

Vertical magnetic transfer functions (tippers) estimated at island observatories can constrain the one-dimensional (1-D) conductivity distribution of the oceanic lithosphere and upper mantle. This is feasible due to the bathymetry-dependent ocean induction effect (OIE), which originates from lateral conductivity contrasts between ocean and land and leads to non-zero tippers even for 1-D conductivity distributions below the ocean. Proper analysis of island tippers requires accurate three-dimensional (3-D) modeling of the OIE, for which so far was performed assuming constant sea water electric conductivity with depth. In this study, we explore—using rigorous 3-D electromagnetic modeling—to what extent realistic, depth-dependent, oceanic conductivity affects island tippers. The modeling is performed for 11 island observatories around the world in the period range $$10^{-1}$$ 10 - 1 to $$10^{4}$$ 10 4 s. We also investigate the effect of seasonal variations of the oceanic conductivity and to which extent this could explain the observed systematic seasonal variation of tippers. Our model studies suggest that for most of the considered island observatories the effect from depth-varying oceanic conductivity is tangible and exceeds the error floor of 0.025, which usually is assigned to tippers during their inversion. The effect varies significantly with location, depending on regional bathymetry. Contrarily, the effects from seasonally varying oceanic conductivity were found to be too small to be worth consideration.

中文翻译:

由于真实的深度和时间变化的海洋电导率,探索岛屿地磁观测站自卸车的影响

在岛屿观测站估计的垂直磁传递函数(倾角)可以限制海洋岩石圈和上地幔的一维 (1-D) 电导率分布。这是可行的,因为测深相关的海洋感应效应 (OIE) 源于海洋和陆地之间的横向电导率对比,即使对于海洋下方的一维电导率分布,也会导致非零倾倒。岛屿自卸船的正确分析需要对 OIE 进行准确的三维 (3-D) 建模,到目前为止,假设海水电导率随深度保持不变,则对其进行了建模。在这项研究中,我们使用严格的 3-D 电磁建模探索了现实的、依赖于深度的海洋电导率对岛屿倾卸者的影响程度。该建模针对全球 11 个岛屿天文台在 $$10^{-1}$$ 10 - 1 至 $$10^{4}$$ 10 4 s 期间进行。我们还调查了海洋电导率季节性变化的影响,以及这可以在多大程度上解释观察到的自卸车系统季节性变化。我们的模型研究表明,对于大多数考虑的岛屿天文台,深度变化的海洋电导率的影响是有形的,并且超过了 0.025 的错误底线,这通常是在反演过程中分配给自卸船的。效果因位置而异,具体取决于区域水深测量。相反,发现季节性变化的海洋电导率的影响太小,不值得考虑。我们还调查了海洋电导率季节性变化的影响,以及这可以在多大程度上解释观察到的自卸车系统季节性变化。我们的模型研究表明,对于大多数考虑的岛屿天文台,深度变化的海洋电导率的影响是有形的,并且超过了 0.025 的错误底线,这通常是在反演过程中分配给自卸船的。效果因位置而异,具体取决于区域水深测量。相反,发现季节性变化的海洋电导率的影响太小,不值得考虑。我们还调查了海洋电导率季节性变化的影响,以及这可以在多大程度上解释观察到的自卸车系统季节性变化。我们的模型研究表明,对于大多数考虑的岛屿天文台,深度变化的海洋电导率的影响是有形的,并且超过了 0.025 的错误底线,这通常是在反演过程中分配给自卸船的。效果因位置而异,具体取决于区域水深测量。相反,发现季节性变化的海洋电导率的影响太小,不值得考虑。我们的模型研究表明,对于大多数考虑的岛屿天文台,深度变化的海洋电导率的影响是有形的,并且超过了 0.025 的错误底线,这通常是在反演过程中分配给自卸船的。效果因位置而异,具体取决于区域水深测量。相反,发现季节性变化的海洋电导率的影响太小,不值得考虑。我们的模型研究表明,对于大多数考虑的岛屿天文台,深度变化的海洋电导率的影响是有形的,并且超过了 0.025 的错误底线,这通常是在反演过程中分配给自卸船的。效果因位置而异,具体取决于区域水深测量。相反,发现季节性变化的海洋电导率的影响太小,不值得考虑。
更新日期:2021-01-04
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