Final Report English:

Full vector archaeomagnetic field in Central Europe

The project’s main aim was to test the hypothesis of a possible relationship between the behaviour of the Earth’s magnetic field and changes of climate. It was claimed that during the past 3000 years the secular variation (change of direction and intensity of the field on decadal and centennial timescales) curve shows relatively rapid changes in the movement of direction (cusps). Using single archaeointensity data from France and Syria four cusps seem to be correlated with maxima of the Earth’s magnetic field intensity and this phenomenon was named ‘archaeomagnetic jerk’. A relation between the ‘archaeomagnetic jerks’ and advance of Alpine glaciers was suggested. Mechanisms for such a link between the geomagnetic field and climate are discussed very controversially. By investigating the complete European archaeomagnetic directional data set in the frame of the project, it can be shown that five cusps of secular variation coincide all over Europe on centennial time scale. Then, a full vector archaeomagnetic data set using archaeological sites from Austria, Germany and Eastern France has been measured. This data set covers the past 3500 years with at least one full vector per century obtained also from archaeological structures, which recorded the secular variation cusp signals. Although significant variations of archaeointensity occur during the past 3500 years, a correlation of high intensity and cusps of directional curves is not seen, except in the 8th century AD. On the contrary during the cusp found in the 8th century BC very low intensities were measured. Nevertheless, the only two very pronounced intensity maxima occur in the 5th century BC and the 8th century AD. The strong increase of archaeointensity lasting from 800 to 500 BC is correlated with increasing rainfall and a change to colder climate all over Europe. The same is true for the archaeointensity maximum found around 800 AD. Both time intervals are also correlated with lower rates of radiocarbon production which lead to long plateaus in the radiocarbon calibration curve. Accordingly, it seems that the existing link between the Earth’s magnetic field and radionuclide production may also affect processes in the high atmosphere governing cloud production. However, an increasing archaeomagnetic data base for better constraining global magnetic field models is still needed. Furthermore, the project provides a secular variation curve which extends the range of archaeomagnetic dating in Central Europe to the past 3500 years. This new dating tool for proto-history may overcome the problems of radiocarbon plateaus in Late Bronze and First Iron age.

Final Report German:

Das archäomagnetische Gesamtvektorfeld in Mitteleuropa

Hauptziel des Projekts war, die Hypothese einer möglichen Beziehung zwischen dem Verhalten des Erdmagnetfeldes und Klimaänderungen zu prüfen. Die Behauptung ist, dass während der letzten 3000 Jahre die Kurve der Säkularvariation (Änderung der Richtung und Intensität des Feldes auf Zeitskalen von Jahrzehnten bis Jahrhunderten) relativ schnelle Wechsel der Bewegung (Zacken) der Feldrichtung aufweist. Gestützt auf Einzeldaten der Intensität aus Frankreich und Syrien scheinen vier der Zacken mit Maxima der Intensität des Erdmagnetfeldes zu korrelieren. Dieses Phänomen heißt ‘archaeomagnetischer Jerk’ und es wurde eine Beziehung mit Vorstößen der Alpengletscher vermutet. Mechanismen für mögliche Verbindungen von Erdmagnetfeld und Klima werden sehr kontrovers diskutiert. Im Rahmen des Projekts kann durch die Untersuchung des gesamten Datensatzes der archäo-magnetischen Richtungen gezeigt werden, dass fünf Zacken in den Säkularvariationskurven in ganz Europa in Zeitfenstern von jeweils einem Jahrhundert gleichzeitig auftreten. Es wurde dann ein Satz von archäomagnetischen Gesamtvektoren von archäologischen Fundstellen aus Österreich, Deutschland und Ostfrankreich gemessen. Dieser Datensatz überdeckt die vergangenen 3500 Jahre mit mindestens einem Intensitäts- und Richtungswert (gewonnen an demselben archäologischen Befund) pro Jahrhundert. Er beinhaltet auch Befunde in denen die Zacken in der Säkularvariation aufgezeichnet sind. Obwohl starke Änderungen der Archäointensität in den letzten 3500 Jahren auftreten, ist außer im 8. Jh. n. Chr. im keine Korrelation zwischen hohen Intensitäten und den Zacken der Richtungskurven zu sehen. Im Gegenteil wurden sogar für die Zacke im 8. Jh. v. Chr. anormal niedrige Intensitäten gemessen. Es treten eigentlich nur zwei sehr ausgeprägte Intensitätsmaxima während des 5. Jh. v. Chr. und des 8. Jh. n. Chr. auf. Der starke Anstieg zwischen 800 bis 500 v. Chr. korreliert mit zunehmenden Niederschlägen und kälterem Klima in ganz Europa und dasselbe gilt für das Intensitätsmaximum, das bei etwa 800 n. Chr. liegt. In beiden Zeitintervallen wird außerdem ein Sinken der Produktionsrate des Radiokarbons verzeichnet, das zu langen Plateaus in der Radiokarbonkalibrationskurve führt. Folglich könnte die bestehende Beziehung zwischen Erdmagnetfeld und der Bildung von Radionukliden auch bei den Prozessen der Wolkenbildung in der hohen Atmosphäre eine Rolle spielen. Hier ist jedoch noch eine größere Datenbasis für verbesserte, globale Magnetfeldmodelle notwendig. Ein weiteres Resultat des Projekts ist eine Säkularvariationskurve, die den Zeitraum für archäomagnetische Datierungen in Mitteleuropa auf 3500 Jahre erweitert und ein neues Datierungswerkzeug für die Vorgeschichte zur Verfügung stellt, mit dem die Probleme der Radiocarbonplateaus für die späte Bronze- und vorrömische Eisenzeit überwunden werden können.