Magnetic field in oceans: Parametric study and visualisation

Abstract

The Ocean-Induced Magnetic Field (OIMF) holds great potential for advancing large- scale ocean monitoring, as it is sensitive to ocean flow and electrical conductivity through- out the full ocean depth. This thesis is motivated by the ongoing ESA project Swarm for Ocean Dynamics. Our task in the project is to investigate, how various modelling parameters affect the simulated OIMF. We find that the choice of the ocean model is the primary factor determining the OIMF spatio-temporal characteristics. The influence of other input parameters, such as the electrical conductivity of the Earth's mantle, or the choice of the model of the main geomagnetic field, have only a secondary effect. We have also investigated the impact of the spatial resolution and the initial condition on the OIMF numerical simulations, which offer limited benefits relative to their computational cost. Our results help identify optimal model setups for efficient OIMF simulation and contribute to future research in this field.

Magnetické pole indukované oceánem (anglicky OIMF) má velký potenciál pro rozvoj monitorování oceánů ve velkém měřítku, protože je citlivé na proudění oceánu a elektric- kou vodivost v celé hloubce oceánu. Tato práce je motivována probíhajícím projektem ESA s názvem Swarm for Ocean Dynamics. Naším úkolem v projektu je zkoumat, jak různé modelovací parametry ovlivňují simulované OIMF. Zjistili jsme, že klíčovým fak- torem určujícím prostorově-časové charakteristiky OIMF je konkrétní volba oceánského modelu. Vliv ostatních vstupních parametrů, jako je elektrická vodivost zemského pláště nebo volba modelu hlavního geomagnetického pole, má pouze druhotný dopad. Dále jsme zkoumali vliv prostorového rozlišení a počátečních podmínek na numerické simulace OIMF, které poskytují jen omezený přínos vzhledem ke své výpočetní náročnosti. Naše výsledky pomáhají identifikovat optimální nastavení modelu pro efektivní simulaci OIMF a přispívají k budoucímu výzkumu v této oblasti.