Are geomagnetic data consistent with stably stratified flow at the core-mantle boundary?
Are geomagnetic data consistent with stably stratified flow at the core-mantle boundary?
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地磁数据与核幔边界处的稳定层流一致吗？
DOI：
10.1093/gji/ggv031
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发表时间：
2015
影响因子：
2.8
通讯作者：
Wardinski
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Whaler;Wardinski
最近的第一原理计算的地球的外核热传导率和电导率提高了三倍的价值。这对地球发电机的运行有着重要的意义，特别是在核幔边界（CMB）形成稳定的分层层。这项研究试图通过分析CHAMP卫星的地磁观测结果来检验最上层地核中稳定分层的假设。利用反演方法，共同解决了随时间变化的主场和核心表面流，我们假设的时间变化的主场，其长期变化（SV），是完全由于平流运动内的液体外核。结果表明，一个大规模的纯环形流，与稳定分层层顶部的外芯，是不兼容的CHAMP时代期间观察到的磁场。然而，只允许少量的极向流导致一个模型拟合的观测令人满意。由于这种极向流分量是大尺度的，在一个主要是环形的，基本上切向地转流，它是与稳定分层的上层外核兼容。此外，我们的假设很少或没有扩散SV可能不成立，和少量的SV产生的局部扩散可能会导致一个大规模的纯环形流提供一个可接受的适合的数据。
Recent first principles calculations of the Earth's outer core thermal and electrical conductivities have raised their values by a factor of three. This has significant implications for geodynamo operation, in particular, forcing the development of a stably stratified layer at the core–mantle boundary (CMB). This study seeks to test the hypothesis of a stably stratified layer in the uppermost core by analysing geomagnetic observations made by the CHAMP satellite. An inversion method is utilized that jointly solves for the time-dependent main field and the core surface flow, where we assume the temporal variability of the main field, its secular variation (SV), to be entirely due to advective motion within the liquid outer core. The results show that a large-scale pure toroidal flow, consistent with a stably stratified layer atop the outer core, is not compatible with the observed magnetic field during the CHAMP era. However, allowing just a small amount of poloidal flow leads to a model fitting the observations satisfactorily. As this poloidal flow component is large scale, within a predominantly toroidal, essentially tangentially geostrophic flow, it is compatible with a stably stratified upper outer core. Further, our assumption of little or no diffusive SV may not hold, and a small amount of SV generated locally by diffusion might lead to a large-scale pure toroidal flow providing an acceptable fit to the data.
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