Un nuevo modelo regional europeo para los últimos 3000 años basado en la técnica RSCHA-2D

Abstract

En años recientes, las bases de datos de medidas arqueomagnéticas y volcánicas han crecido significativamente, aproximadamente un 40% en el caso de medidas direccionales y un 25% en medidas de intensidad. La mayor densidad de datos paleomagnéticos en Europa, en comparación con el resto del globo, permite desarrollar modelos regionales que cubran sólo esta zona, que se beneficien de una mayor resolución espacial y de la ausencia de influencia de outliers medidos fuera de la región. En este trabajo, se presenta un modelo regional de campo geomagnético actualizado que cubre los últimos tres milenios en Europa. El modelo ha sido obtenido utilizando la técnica R-SCHA-2D, que permite modelar el campo geomagnético sobre una porción en forma de casquete de la superficie de la tierra, aplicando métodos de regularización con significado físico. El campo magnético terrestre varía en el tiempo de forma continua, sujeta a observación directa sólo en la época reciente. Sin embargo, las medidas arqueo- y paleomagnéticas permiten conocer la naturaleza del campo geomagnético a lo largo de miles de años, aunque sólo en lugares e instantes puntuales. La modelización geomagnética permite generar reproducciones continuas del campo, mediante el ajuste de conjuntos de funciones matemáticas que representan el potencial magnético (Pavón-Carrasco et al. 2009, 2014, Constable et al., 2016). Uno de los usos más extendidos de los modelos de campo es la datación arqueomagnética, ya que permiten ubicar una medida en un tiempo dado según el grado de acuerdo con el modelo. Figura 1. Histogramas de las diferencias residuales entre el modelo y El conjunto de datos de partida está basado en la base de datos GEOMAGIA50.v3 (Brown et al., 2015), extendida utilizando la base de datos ArchaeoInt (Genevey et al., 2008). También se han utilizado datos de estudios recientes aún no incorporados a las bases de datos. La metodología de elaboración del modelo está basada en el método RSCHA-2D, descrito por Thebault 2008), que permite modelar campos vectoriales derivados de un potencial sobre un casquete esférico, y mejora el método clásico SCHA, descrito por Haines (1985). La modelización regional de datos DIF (declinación, inclinación, e intensidad, que resultan de medidas arqueo- y paleomagnéticas) conlleva varios problemas: el campo dipolar (que representa más del 90% del total) sólo puede ser representado regionalmente con armónicos de muy alto grado. Este obstáculo se puede sortear modelando sólo las diferencias locales entre el campo y un campo dipolar aproximado. Por otro lado, ya que los valores de declinación, inclinación e intensidad dependen de los coeficientes del modelo de forma no lineal, el problema debe ser linealizado antes de ser resuelto por inversión lineal. Finalmente, el problema inverso, en general, requiere añadir regularización para obtener soluciones con significado físico. Esto significa buscar una solución que minimice una norma elegida, que en nuestro caso es una combinación lineal de dB²r/dt² y B²r. Figura 2. Curvas de variación secular ubicadas en París para los últimos 3000 años, generadas con el modelo del presente estudio, comparadas con datos cercanos (a 900 km o menos de París, relocalizados vía polo), y con el modelo global SHA.DIF.14K. El modelo obtenido presenta un buen compromiso entre la suavidad temporal y espacial y el error rms respecto a los datos. Además, se ha estimado su error estadístico mediante una técnica bootstrap. Esto facilita su uso como herramienta de datación, permitiendo obtener no sólo una fecha estimada, sino también intervalos temporales de confianza para la datación.