Rapport i Naturvidenskabeligt Grundforløb om klima

Side 1

A F S L U T T E N D E N A T U R V I D E N S K A B S R A P P O R T

Lærere:

Udarbejdet af:

Dato:

Skole & Klasse:

Drivhuseffekten:

Drivhuseffekten er en konsekvens af enten naturlige eller menneskeskabte ændringer i kli-maet. Drivhuseffekten kan enklest beskrives som om Jorden var omringet af et stort drivhus, der bliver ved med at holde varmestrålerne inde. Da Jorden både reflekterer og absorberer solens stråler, betegnes den som et gråt legeme, med en gennemsnitlig albedo på omkring 30 procent. Jorden lader solens stråler passere igennem, og når de rammer overfladen bliver de varmet op til infrarøde stråler, der bliver sendt tilbage til Jorden af drivhusgasserne. Derfor bliver Jorden opvarmet. Det resulterer i en væsentlig ændring af temperaturen. Uden driv-husgasser antages det at Jorden ville være -18 grader og det er langt fra gennemsnitstempera-turen på 14-15 grader vi har i dag.

Drivhusgasser:

Drivhusgasser sender den langbølgede stråling tilbage til Jorden, mens den lader de kortbøl-gede passere. Det betyder at drivhusgasserne lader lyset passere, men holder på de infrarøde stråler og det er et kæmpe problem for Jorden. Den mest almindelige drivhusgas er H O. De

2 mindre gode drivhusgasser er f.eks. Kuldioxid (CO

2 4

) og Metan (CH

), som bliver udledt af kø-retøjer, menneskeskabte fænomener og sågar dyr som køer.

Konsekvenser af øget drivhuseffekt og eksempler på heraf efterfølgende konsekvenser:

De mange konsekvenser af øget drivhuseffekt ser vi desværre allerede. Hvis vi ser på stati-stikker fra forrige år, ser vi et mønster der stærkt afspejler alvoren omkring drivhuseffekten.

Dette kalder vi Global Opvarmning. Det er hovedsageligt et problem i de kolde områder, da en STX 1.g vandet ikke fryser, vil det ikke udskille lige så meget salt og vandet vil dermed ikke søge mod bunden. På den måde vil grønlandspumpen gå i stå. Det frygtes også, at det ferske smeltevand fra indlandsisen kan stoppe pumpen. Den globale opvarmning medfører også risiko for, at varme havstrømme som golfstrømmen kan ændre retning eller helt ophøre. Som et bevis på bl.a. saltets vigtighed i vandet ved Grønland, udførte vi et forsøg. I forsøget brugte vi et kon-vektionskar med skillevæg. I den ene side af konvektionskarret hældte vi koldt ferskvand og i den anden side koldt saltvand. Ferskvandet fik rødt farvestof, mens saltvandet fik blåt farve-stof. Da vi til sidst løftede skillevæggen, fik vi bekræftet vores opstillede hypotese om at salt-vandet ville ligge sig nederst, da den har en større densitet end ferskvandet.

Side 2

Kulstofkredsløb:

Kulstoffets kredsløb beskriver kulstofs cirkulation. I kredsløbet anses 4 hovedpunkter der er en del af kredsløbet. Disse er atmosfæren, ferskvandssystemer, oceanerne med levende og ikkelevende dyr og til sidst alt det fossile materiale. Disse hovedpunkter kaldes reservoirer.

Den kulstofcirkulation der sker hvert år, udveksler kulstoffet mellem disse reservoirer. Det sker pga. kemiske, fysiske, geologiske og biologiske processer. Fra starten af den industrielle tidsalder er denne balance mellem de fire reservoirer blevet ændret merkant, da forbrænding af fossile brændstoffer har resulteret i den globale opvarmning. Balancen er så fintfølende, at den er utrolig svær at bringe i orden igen.

Kulstof som for det meste er kendt under navnet CO

2

, er en af de væsentligste roller på Jorden, selvom den kun fylder 0,03% af atmosfæren. Vi er derfor meget opsatte på at få fjernet denne smule kulstof fra atmosfæren, og det sker bl.a. ved fotosyntese der er mest aktiv i skovene, og derfor er en mangelvare, hvis skovene bliver ved med at formindskes. En anden måde at fjer-ne kulstoffet på, er ved hjælp af Den Termohaline Cirkulation (Grønlandspumpen), der flytter overfaldevand ned til havbunden. Absorbering af CO

2 er også nemmere ved polerne. Da kul-stoffet kan fjernes fra atmosfæren, betyder det også at det kan frigives tilbage. Dette sker ved f.eks. respiration fra planter og dyr, gennem forrådnelse eller forbrænding af organisk materi-ale eller opvarmning af havoverfladen, der er grunden til at vi er skeptiske over, hvor lang tid Grønlandspumpen holder endnu.

                                                                       9
Man måler kulstoffet i gigaton er ifølge forskere er det totale antal kulstof på 1-7∙10 Gt. Noget

af kulstoffet er delt op således.

• 1900 gigaton i de levende og døde organismer

• 36000 gigaton i havene

• Tre søer i Afrika er især indeholder af en meget høj koncentration af kulstof, og er en konsekvens af aktive vulkaner.

• 740 gigaton i atmosfæren og det er stadig stigende med omkring 3-4 Gt pr/år.

En hurtig opfølgning kunne være at:

Kulstofkredsløbet er i balance på et overordnet niveau. Men de naturlige konsekvenser reage-rer langsomt. Det betyder at de menneskeskabte CO -udledninger påvirker kredsløbet hurti-

2 gere end det kan nå at stabilisere sig. Det er grunden til det stigende CO indhold i atmosfæren

2 og grunden til global opvarmning.

Elektromagnetisk stråling:

Elektromagnetisk stråling er magnetiske felter, der udbreder sig igennem rummet med lysets hastighed. Et af frekvensområder er lys. Elektromagnetisk stråling betegnes som regel ved dens bølgelængde eller frekvens i radio, mikrobølger, infrarødt lys, synligt lys, ultraviolet lys, røntgen- og gammastråler. Én bølgelængde kalder vi for Lambda λ, og bølgens mest intense stråling kaldes Lambdamax λ. Når stråling rammer et legeme sker der tre ting, Enten bliver max strålingen absorberet, reflekteret eller går direkte igennem legemet.

Side 3

På billedet ses en model af det elektromagnetiske spektrum. Dette beskriver de forskellige typer af elektromagnetisk stråling. I den øverste ende ses de kortbølgede elektromagnetiske stråler, såsom gamma og røntgen, og i bunden ses de langbølgede elektromagnetiske stråler såsom radiobølger og tv. Af modellem fremgår det også at det synlige spektrum er imellem

400 – 700 nm.

Indlandsisen:

Indlandsis betegnes som en gletsjerkappe, der fylder et område på mere end 50.000 km^{2}. For

mange år tilbage var hele kontinenter dækket af indlandsisen, men i moderne tid findes isen kun i Antarktis og Grønland. I den seneste istid var både store dele af Europa og Nordamerika dækket af is. Man mener at indlandsisen i Antarktis og Grønland opstod i Pliocæn-tiden, og at dannelsen af isen gik så stærkt, at der stadig findes fossiler i isen. Den indlandsis der findes på

Grønland, dækker et areal på 1,7 mio. Km^{2}. Det svarer til hele 81% af Grønlands samlede are-
al. Da indlandsisen indeholder omkring 2,8 mio. Km^{3} is og da den globale temperatur stadig er

stigende, ville en total nedsmeltning af isen betyde en stigning på 7,2 meter i verdenshavene, og ligge mange kontinenter under vand.

Indlandsisen på Antarktis er den største ismasse på Jorden. Isen dækker et areal på omkring

14 mio. Km^{2} og indeholder hele 30 mio. Km^{3} is. Det betyder at næsten 90% af Jordens fersk-

vand er samlet i én stor klump is. Og lige som Grønlandsisen, ville der også ske en dramatisk ændring i verdenshavene, hvis isen smeltede. Havet ville stige med hele 61,1 meter.

Hvis Grønlandsisen smeltede ville det også betyde enden for Grønlandspumpen, da det ferske vand ville ødelægge cirkulationen.

Strandprofil og vandstandsstigning:

Onsdag d. 10. September tog vi på en lille udflugt til Brøndby Strand, hvor udførte nogle for-søg omkring vandstand.

Formålet ved dette forsøg var, at vi skulle kunne for-klare hvad der f.eks. sker, når vandstanden stiger.

På x-aksen ses stranden i meter og på y-aksen ses vandstandsstigningen i cen- 50 timeter. På grafen kan vi

f.eks. aflæse, at hvis vandet_{-0 60}

stiger 50 centimeter, vil omkring 10 meter af stran-den forsvinde.

Vanstigning kan udregnes ved hjælp af denne formel:

Δh = h · ΔT · α
Δh = vandstandsstigning
h = havdybden

-50

0

100

150

200

250

Strandprofil

Ser…

Side 4

ΔT = ændring i temperatur
α = varmeudvidelses koefficienten (afhænger af temperaturen) Hvis temperaturen stiger, så

stiger vandstanden også.

Årsagen til den stigende vandstand er mange, men man udpeger global opvarmning som ho-vedmistænkt. Beregning fra FNs Klimapanel har beregnet, at den gennemsnitslige temperatur vil stige med 1,8-4,0 grader over de næste 100 år. Man har samtidig beregnet at vandstanden derfor vil stige med imellem 18 og 59 centimeter. Grundet at Grønlandsisen også er begyndt at smelte, mener forskere, at vandstanden vil stige endnu mere.

Ud fra grafen kan vi se hvor meget vandet vil stige fra 0- 500 år, hvis C02’en ganges med 4 eller 2, og jeg har ud fra dette, fundet ud af hvor meget af Brøndby strand der vil forsvinde.

• Hvis CO2 bliver ganget med fire, vil vandstanden stige 0,3 meter på 100 år. Hvis vand-standen stiger 0,3 m vil der forsvinde under en meter af stranden.

• Hvis CO2 bliver ganget med fire, vil vandstanden stige 0,8 meter på 200 år. Hvis vand-standen stiger 0,8 m vil der forsvinde omkring 18 meter af stranden.

Solens temperatur:

Solen er drivfaktoren bag alt liv på jorden, og menneskeheden er afhængig af dens tempera-tur. Solen har en overfladetemperatur på 5.778 kelvin. Vi har en formel, vi kan benytte os af i forbindelse med dette. Vi beregner temperaturen af et sort legeme ved Wiens forskydningslov. På x-aksen har vi lysets bølge-længde og y-aksen: intensiteten. Vi beregner temperaturen ved:

LamdaMax * T = 2.898*10-3M*K



LamdaMax er den bølgelængde hvor intensiteten er højest. I forsøget koblede vi spektromete-ret til vores bærbar, og vi kunne her observere reaktionerne på grafen, hvor vi også havde det synlige spektrum. Som man kan se på grafen ovenfor, så skærer der en streg igennem den mest intense bølgelængde også kaldet Lambdamax. For at regne overfladetemperaturen ud, skal vi nu til at bruge Wiens Forskydningslov. Det gør vi ved at:

Dividere b som er 0.0029, med lambda max.

Overflade temperatur = 2.9*10-3/(522*10-9)= 5.565k

Forskellige overflader har vidt forskellig albedo. Nedestående data er kopieret fra

http://da.wikipedia.org/wiki/Albedo:

Havoverflade (albedo = 3,5%)
Lava (albedo = 4%)
Sumpområder (albedo = 9-14%)
Løvfældende skov (albedo = ca. 13%)
Bar jord mellem (albedo = 5-40% (snit = 15%))
Græsområder (albedo = 20%)

Sand (albedo mellem 25 og 30%)

Jordens overflade (albedo (gennemsnit) = 37-39%)
Is (albedo = 30-50%)

Side 5

Overfladen af Antarktis (albedo = 81 %)

Sne (albedo op til 80-85%)

Skyer (albedo op til 70-80%)

Litteraturliste:

http://www.emu.dk/gym/fag/ge/omraader/11vejr.html

http://www.dmi.dk/laer-om/

http://climate.nasa.gov/

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/grnhse.html

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Geologi_og_kartografi/Mineraler/kulstofkredslø

b

http://www.geus.dk/DK/popular-geology/edu/viden_om/ilulissat/Sider/voii03-dk.aspx

http://www.climateminds.dk/ressourcerum/klimaforstaaelse/drivhusgasser/

http://www.ahorn.dk/asu/base/elhtm/elmastr/elmastr.asp