Klima og klimaforandringer - Rapport i Fysik og Naturgeografi

Side 1

18-09-09

Gymnasium | Navn

NATURVIDENSKABELIGT

GRUNDFORLØB

KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER

Side 2

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 2

INDHOLD

Indledning ......................................................................................................................................................................................... 3 Drivhuseffekten .............................................................................................................................................................................. 3 Strålingsbalance ......................................................................................................................................................................... 3 Drivhusgasserne ........................................................................................................................................................................ 4 Naturkatastrofer ............................................................................................................................................................................. 5 Grønlandspumpen ......................................................................................................................................................................... 5 Solens indfaldsvinkel .................................................................................................................................................................... 6 Strømninger ...................................................................................................................................................................................... 6 Konklusion ........................................................................................................................................................................................ 7 Kilder ................................................................................................................................................................................................... 8

Side 3

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 3

INDLEDNING

Vores klima er et emne, vi ikke kan lukke øjnene overfor. Vi får det at vide hver eneste dag. Den ene rekordhøje sommer afløser den anden. Konstant bliver vi mindet om, at det er vores overforbrug, der er grund i de skyhøje temperaturer. Andre udlægninger lyder på, at det snarere er solen der bestemmer vores klima. Eller er det mon jorden selv, der er ved at nærmer sig en af sine varmere perioder, som det er sket før i historien. Faktum er, at vi rent faktisk ikke kan være sikre. Selv de mest dygtige forskere laver deres undersøgelser på de faktorer, som de tror, har en betydning for vores klima. Det er op til hver enkelt person selv at afgøre, om vedkommende vil tro på de forskere der siger, at vi selv er skyld i den globale opvarmning. Men hvis det er netop de forskere, der får ret, vil den globale opvarmning og dens konsekvenser komme til at påvirke os alle.

Klimaet er dog ikke kun den globale opvarmning. Det er også de forskellige klimazoner og tilbagevendende vejrfænomener, der har betydning for et større område. Disse områder af klimaet kan vi undersøge langt mere præcist. Emner som hvorfor vi har et varmere klima her i Danmark end vi burde i forhold til vores breddegrad er fanger i særdeleshed min interesse, da jeg i dag kan se virkningen ude i verden. Jeg tror, at det er et grundlæggende problem med forskernes advarsler for klimaet i fremtiden. Vi tror ikke på at det kan gå så galt. Jorden har jo ikke lidt overlast før. Og det hjælper bestemt ikke på vores syn på klimavarslerne, at forskerne ikke kan blive enige om fremtidens udvikling og vores indvirkning derpå.

DRIVHUSEFFEKTEN

Vores atmosfære hæver jordens gennemsnitstemperatur med 33°C. Når solens kortbølgede stråler bliver sendt til jorden, kan de næsten uden problemer trænge ned til jordoverfladen, der omdanner disse til langbølgede stråling. Jo højere temperaturen er, jo mere stråling udsendes, og jo lavere bølgelængde har denne stråling. Solens temperatur er noget højere end jordens, og derfor passer det fint overens, at solens stråler er kortbølgede. Jorden absorberer varmen, men da jorden ikke er nær så varm som solen, er de stråler, som jorden udsender langbølgede. Solens stråler består hovedsageligt af Kommentar [MG2]: forklar synligt lys, mens jordens hovedsageligt består af infrarød stråling. De kortbølgede stråler slipper næsten uhindret gennem atmosfæren og ned til jorden. De langbølgede stråler bliver derimod reflekteret tilbage mod jorden af drivhusgasserne. På denne måde holder jorden på varmen. Helt præcist hvor mange stråler der slipper gennem atmosfæren afhænger ikke kun af bølgelængden, men også af atmosfærens indhold.

STRÅLINGSBALANCE

Jordens strålingsbalance betyder at jorden afgiver ligeså meget energi som den får tilført. Hvis solens sender mere energi ud i form af stråler, vil det påvirke jorden. Jorden vil blive varmere, og derfor Kommentar [MG3]: forklar udsende flere stråler (i overensstemmelse med at jo højere temperaturen er, jo mere stråling udsendes, og jo lavere bølgelængde har denne stråling.). På denne måde skaber jorden atter

Kommentar [MG1]: Det vil de under alle omstændigheder

Side 4

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 4 strålingsbalance, selvom jorden globalt er blevet opvarmet. Samme effekt vil ses, hvis jorden begynder at holde på energien, og ikke udsende tilsvarende energi, som den får tilført fra solen. Temperaturen vil stige indtil jorden igen udsender en tilsvarende energi på grund af den forhøjede temperatur.

Sidstnævnte mulighed er den, som de klimaforskere, der mener, at bl.a. vores CO2-udledning er skyld i den globale opvarmning, tror på. Førstnævnte mulighed tror de klimaforskere, der mener at en kraftigere udstråling fra solen ligger til grund for den globale opvarmning, på.

Modsat ovennævnte eksempler, kan jorden også begynde at udsende mere stråling, fx hvis drivhusgasserne bliver bundet, som CO2 er bundet i naturen. Den øgede udstråling vil forårsage et Kommentar [MG4]: forklar temperaturfald, hvilket vil betyde en mindre udstråling, der vil stabilisere den ind og udgående stråling; jorden vil igen være i strålingsbalance. Samme effekt vil det have, hvis solen begyndte at udsende færre stråler.

Lige meget om temperaturen stiger eller falder her på jorden, vil der være to mulige årsager. Det kan være den atmosfæriske sammensætning, der er skyld i ændringerne af strålingsbalancen eller solen.

Når jordens gennemsnitstemperatur i dag er 15°C, ved vi ikke med sikkerhed om det er atmosfære eller solen der er skyld i dette. Men vi ved, at jorden flere gange før har haft en gennemsnitstemperatur over 20°C.

DRIVHUSGASSERNE

99 % af tør atmosfærisk luft består af kvælstof og ilt. Den sidste procent består af drivhusgasser, andre gasser og støvpartikler. Denne ene procent bestemmer drivhuseffekten. De vigtigste drivhusgasser er vanddamp, CO, CFC og metan.

2

Vanddamp er den mest betydningsfulde drivhusgas, men vi kan ikke direkte påvirke denne drivhusgas. Til gengæld har vanddamp en feed-back virkning. Jo varmere det bliver, des mere vand fordamper, og des mere vil temperaturen stige, da der kommer mere og mere vanddamp op i luften.

Vanddamp tager en del af energien direkte fra jorden ved fordampning.

Drivhusgassen CO2 er en del af kulstofkredsløbet. C bindes i organisk materiale, og frigives igen. Vi frigiver ikke kun C ved afbrænding af fossile brændstoffer. Hvis vi afbrænder planter, uden at plante nye, vil vi langsomt sende mere og mere C ud i atmosfæren, mens hvis vi planter nye, vil den C vi sender ud hurtigt blive optaget i de nye planter, derfor vil denne handling være CO2-neutral. C går i luften i forbindelse med O2. Kommentar [MG5]: godt

CFC-gasserne har vi i industrilandene fundet et alternativ til, som vi efterhånden bruger i stedet for. På denne måde udsender vi ikke særlig mange CFC-gasser, men derimod nogle alternativer uden den samme skadelige effekt. CFC-gasser har nemlig ikke kun en lang levetid og en kraftig effekt på drivhuseffekten, er også med til at nedbryde ozonlaget. Kommentar [MG6]: godt

Metan stammer hovedsageligt fra landbruget. Det er svært at nedsætte udslippet af denne drivhusgas, da en stor del af metangasudslippet stammer fra den animalske landbrugsproduktion. Vi henter dog også metangas op fra Nordsøen, da langt størstedelen af naturgas er metan. Kommentar [MG7]: godt

Side 5

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 5

NATURKATASTROFER

En del naturkatastrofer skyldes den globale opvarmning. Oversvømmelser, ekstremt vejr, havtemperaturændringer, ændret plantevækst og dyreliv samt udbredelsen af sygdomme.

Oversvømmelserne skyldes, at vandet udvider sig, når det bliver varmere, samt at isen smelter.

Havene vil brede sig på bekostning af landjorden. Oversvømmelserne kan også være mere periodiske, hvis de skyldes nedbør. En global opvarmning vil skabe et mere ekstremt vejr, der vil komme længere tørkeperioder, men når regnen først kommer, vil den komme væltende og skabe erosion på jorden.

Flere områder vil få så dårlige vejrforhold, at der dannes ørken. Det er endnu uvist hvorvidt de seneste mange orkaner skyldes den globale opvarmning eller at der blot naturligt har været flere. Eftersom temperaturen bliver varmere flytter det dyrenes leveområder og planternes mulige grosteder.

Sygdomme der følger dyr og planterne vil derfor også sprede sig. Fx spreder malariamyggen sig. Flere og flere vil i fremtiden få malaria. Kommentar [MG8]: fint

GRØNLANDSPUMPEN

Systemet bag grønlandspumpen består i, at koldt vand har en højere densitet end varmt vand. Når vand varmes op, begynder molekylerne at bevæge sig hurtigere, og udvider sig, men massen forbliver det samme, og det forklarer vandets forskellige densiteter. Varmt vand vil derfor lægge sig ovenpå koldere vand. Saltvand er tungere end ferskvand, og des mere salt vandet er, des tungere er det.

Saltvand har et lavere frysepunkt end ferskvand, da vand(s) ikke binder salt, og der derfor skal afgives ekstra energi før saltet bliver presset ud af det vand der fryser. Kombinationen af disse to forstærker Kommentar [MG9]: forklar forskellen på koldt og varmt vands densitet, da varmt vand i havene er mere ferskt end det kolde vand.

Det kolde vand har fået tilført den mængde salt, isen (der må formodes at være i nærheden eftersom det er koldt) havde før det frøs. Det er denne proces, der sætter hele grønlandspumpen i gang.

Nordpå er det koldt, og saltvandet fryser, men eftersom det ikke binder saltet, bliver det omkringliggende vand mere salt end det var før. Det betyder, at vandet bliver tungt, og synker ned.

Varmt vand fra sydens trækkes op nordpå, mens der nedenunder det varme vand flyder koldt ekstra salt vand ned sydpå. En cirkulation i havet er begyndt. Golfstrømmen, der er med til at ændre vores klima har i Danmark er et af resultaterne af grønlandspumpen. Luften over de varme havstrømme bliver varmet op af det varme vand, hvilket er begrundelsen for, at vi i Danmark har et varmt klima i forhold til andre steder på jordkloden med de samme breddegrader som vi har.

Når isen på jorden smelter frigives ferskvand. Det betyder, at havene vil blive mere fersk, og forskellen på densiteten af det varme og det kolde vand vil formindskes. En anden effekt kan være, at ferskvandet som det letteste flyde oven på saltvandet, og på den måde isolere saltvandet.

Side 6

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 6

Et resultat af global opvarmning kan altså være, at havstrømmene vil aftage i styrke, og at vi derfor her i Danmark vil få et koldere klima. På sigt kan det betyde en ny istid. Kommentar [MG10]: fint SOLENS INDFALDSVINKEL

Solhøjden har en stor betydning for klimabælterne her på jorden. Eftersom solen ikke står i zenit overalt på jorden, hele tiden, er fordelingen af den energi vi får fra solen ikke delt lige. Omkring ækvator skinner solen næsten direkte ind på jorden, mens polerne kun bliver ramt af relativt få stråler. Det betyder, at polerne kun får tilført en lille smule energi. Forskellen på energitilførelsen øges desuden af den årsag, at solens stråler bane ved polerne går gennem mere atmosfære end ved polerne.

Atmosfæren er tykkere ved ækvator, men her stråler solen næsten vinkelret, mens den ved polerne står lavere på himlen, og derfor kommer fra en spids vinkel.

Jorden er inddelt i fire klimazoner, tropisk, subtropisk, tempereret og polart. Typisk bestemmes et områdes klimabælte efter varmeste og laveste måned, men også vækstperiodens længde kan spille ind.

Hver klimazone indeholder forskellige plantebælter, da nedbøren kan være vidt forskellig indenfor samme klimabælte, fx findes der både regneskov og ørken i samme klimabælte. Middeltemperaturen er den store linje i plantebælterne. Ekstremerne er grænsen, mens nedbør og fordampning er detaljerne. Kommentar [MG11]: fint

STRØMNINGER

Når luft varmes op, sænkes densiteten. Den varme luft vil søge opad, og koldere vind vil blæse ind.

Dette fænomen er grundlæggende for luftstrømme. Kystklima er noget mildere end fastlandsklima, fordi luften konstant udveksler energi med havet. Om dagen, når solen bager, modtager jorden hurtigt energi i form af varme. Havet modtager kun langsomt energien. Over land vil luften altså stige til vejrs, mens det vil blæse ind fra havet. Den varme luft vil søge ud mod havet, hvor den vil blive afkølet, og synke ned igen. Grunden til at den varme luft vil søge ud mod havet er, at der vil skabes et tomrum efter, at luften fra havet er blæst in mod land. Nede ved jordoverfladen vil det føles som en svag brise fra havet. Modsat vil havet om natten have optaget noget energi, som den langsomt vil begynde af afgive, men præcist som den er langsom til at optage energi er den også langsom til at afgive den.

Landjorden vil til gengæld hurtigt afgive varmen, og systemet er vendt. Nu vil luften stige til vejrs over havet, og det vil blæse fra land ud modvand. Disse to strømninger kaldes sø- og landbrise, og findes i tempererede egne.

Globalt set sker nogenlunde det samme. Ved ækvator, hvor det er varmt stiger luften op, men på grund af coliskraften, der på grund af jordens rotation bl.a. afbøjer vindene, skabes den subtropiske jetstrøm.

Side 7

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 7

Omkring jetstrømmen afkøles en del luft, der synker ned omkring 30° vestlig bredde. Herfra bevæger strømningerne sig både mod nord og mod syd.

Ved polerne synker luften ned, eftersom de kolde temperaturer får luften til at trække sig sammen.

Den kolde luft blæser mod ækvator, hvor den støder sammen med luften fra troperne. Dette skaber en polarfront. Det, at det er en front, betyder at en varm og en kold stømning mødes uden at blandes. Den varmere strømning vil hurtigt søge ovenpå den tunge kolde polarstrømning, hvilket vil ske så hurtigt, at der kommer hvirvelvinde til følge. På grund af de store tryk- temperaturforskelle i dette område skabes den polare jetstrøm. Denne jetstrøm er med til at bestemme vejret her på vores breddegrader.

Jetstrømmen er ikke en lige linje, men bølger op og ned. Disse bølger ligger ikke fast, men flytter sig.

Når strømningen blæser mod ækvator skabes der et højtryk, da jetstrømmen kommer med luft.

Modsat når jetstrømmen strømmer mod polerne, transporterer jetstrømmen luft væk, og der skabes et lavtryk. Den polare jetstrøm skaber derfor en et varierende vejr på vore breddegrader.

KONKLUSION

Efter at have arbejdet med klima i første halvdel af vores naturvidenskabelige forløb er jeg blevet meget klogere, og har forstået nogle af tankerne bag de forskellige forskers teorier. Nu har jeg forstået hvordan dele af klimaet hænger sammen, og jeg har set resultatet deraf. Jeg har før hørt om den geografiske side af klimaet, men den fysiske har jeg været overordentlig glad for at stifte bekendtskab med. Det har sammen skabt en større helhed inde i mit hoved.

Vi hører så meget om klima, men jeg tror ikke det gavner spor, jeg er snarere blevet forvirret af alle de udlægninger der findes. Det er ikke sjældent vi får at vide, at verdenshavene stiger fordi vi udleder for meget CO2, men vi får ikke særlig meget andet at vide. Vi får kun fat på en meget lille del af problemet, så for mig har det hidtil ikke skabt nogen sammenhæng i mit hoved. For hvorfor skulle CO2 hæve havoverfladen? Kun hvis man ved, at CO2’en vil øge drivhuseffekten, der vil gøre klimaet varmere, der igen vil få isen til at smelte, for så til sidst at ende i verdenshavene, så havoverfladen vil stige, kan man forstå problemet.

Kommentar [MG12]: Hvad vil du med
dette afsnit?

Side 8

Naturvidenskabeligt grundforløb Gymnasium Navn

Fysik – Naturgeografi Klasse 18/09-09

Side 8

KILDER

• Alverdens Geografi, bog

• Global opvarmning ISIS, bog

• http://www.destination-fremtiden.dk/klimafata.asp

Generelt: God og stort set fint sammensat rapport.

Kom evt mere ind på metans oprindelse og fremtidsprognoserne ang metan i atmosfæren, under evalueringen. Og evt. hvordan vi kan stoppe klimaændringerne.