Jordens klima fortid og fremtid Forløbsbeskrivelse til NV-forløb

Transkript

1 Jordens klima fortid og fremtid Forløbsbeskrivelse til NV-forløb Lavet oktober 2009 af RR og ME Revideret i 2010

2 Klima fortid og fremtid Side 1 af 42

3 Klima fortid og fremtid Side 2 af 42 Jordens klima fortid og fremtid. Lektionsoversigt, materiale og vejledninger. Arbejdsgruppe: Rikke Reipurth og Mathias Egholm Indhold Materialer:... 3 Rammer:... 3 Ministeriet om NV... 3 Faglige mål... 3 Rapporten... 4 Den mundtlige samtale:... 4 Problemformulering:... 5 Problemstillinger:... 5 TIMEPLAN med vedhæftet elevmateriale... 6 Overblik:... 6 Detaljeret timeplan... 7 Bilag til time 1-3:... 8 Bilag til time Bilag til time 5: Bilag til time 6: Bilag til time 8 + 9: Bilag til time : Bilag til time 13: Supplerende bilag til time 13: Bilag til time : FYSIK - evalueringseksperiment: BIOLOGI - evalueringseksperiment:... 40

4 Klima fortid og fremtid Side 3 af 42 Materialer: Disse noter og hæftet Naturvidenskab for alle: Jordens klima fortid og fremtid. I disse noter er de sidste godt 30 sider bilag til de enkelte timer. Al praktisk information om forløbet findes på siderne 3-6. Udover ovenstående, er der samlet nyttige links og andet materiale på hjemmesiden Rammer: Forløbet er på 22 lektioner. Fordelingen er som følger: Fysik: 7 Naturgeografi: 2 Biologi: 6 Fællestime (foredrag med Maren Lyngsgaard): 1 Fællestime (foredrag. Resume og udsyn, ME): 1 Forsøg til evaluering (bi og fy lærer til stede): 2 Mundtlig evaluering: 2 Evaluering af forløb: 1 Elevtid: 6 timer Ministeriet om NV Faglige mål Eleverne skal kunne: gennemføre praktiske undersøgelser og iagttagelser, såvel i laboratoriet som i naturen, bl.a. med henblik på at opstille og vurdere enkle hypoteser anvende modeller, som kvalitativt og kvantitativt beskriver enkle sammenhænge i naturen, og kunne se modellernes muligheder og begrænsninger formidle et naturvidenskabeligt emne med korrekt anvendelse af faglige begreber perspektivere bidrag fra naturvidenskab til teknologisk og samfundsmæssig udvikling gennem eksempler. Bedømmelseskriterier I bedømmelsen lægges der vægt på, at eleven kan: gøre rede for forløbets formål gøre rede for udførelsen af de praktiske undersøgelser beskrive og analysere de opnåede resultater/data inddrage teoretiske overvejelser anvende faglige begreber korrekt vurdere og perspektivere de opnåede resultater.

5 Klima fortid og fremtid Side 4 af 42 DEN ENDELIGE RAPPORT OG DEN MUNDTLIGE PRØVE: Rent praktisk deles eleverne tilfældigt imellem de to fag biologi og fysik, således at hver elev kun laver eksperimenter indenfor ét fag, i de blokke der er afsat til evalueringsforsøg. Herefter skal hver elev til en 10 minutters individuel mundtlig evaluering ved den pågældende faglærer. Rapporten Du skal skrive en flerfaglig opgave om Jordens klima i fortid og fremtid, hvor du inddrager den viden du har opnået i forløbet (fys-, bio- og naturgeografitimerne). Problemformulering og problemstillingerne, som du skal besvare i opgaven, finder du på side 5 i dette kompendium. Det er dog nødvendigt, at du opstiller flere underspørgsmål, fx giver det ikke meget mening at redegøre for hvilke menneskeskabte processer der påvirker kulstofkredsløbet, hvis man slet ikke ved hvad kulstofkredsløbet er, og hvilke naturlige processer der indgår i det. Efter den generelle flerfaglige behandling af emnet, skal du beskrive og analysere de enkeltfaglige forsøg du har lavet, og besvare de spørgsmål til forsøgene som findes i de respektive vejledninger bagest i kompendiet. Denne del af rapporten svarer til en almindelig naturvidenskabelig rapport, som I netop har arbejdet med i emne 2 i NV. Endelig skal du sørge for at sætte forsøget ind i den større sammenhæng om jordens klima, så du viser hvorfor/hvordan forsøgene har relevans. Den mundtlige samtale: Til den mundtlige evaluering skal du forberede et kort (2-3 minutters) oplæg om dit forsøg og perspektivere dette til klimaproblematikken. Dit oplæg og din opgave danner udgangspunkt for den efterfølgende samtale mellem lærer og elev. Prøven varer 10 minutter pr. elev. Du ender med at få én samlet karakter (for opgave og mundtlig samtale). Denne gives via lectio efter den mundtlige samtale.

6 Klima fortid og fremtid Side 5 af 42 Problemformulering: IPCC (FN s klimapanel) har i 2007 udgivet deres rapport om fremtidens klima. I denne rapport blev det endelig slået fast, at det er menneskets udslip af specielt drivhusgassen CO 2, som har påvirket og vil påvirke klimaet. Spørgsmål som hvad sker der i fremtiden? og hvad kan vi gøre for at forhindre at opvarmningen fortsætter? var centrale i IPCCs rapport. Klimaforskere prøver i dag blandt andet at besvare disse spørgsmål vha. globale klima-modeller, som simulerer Jordens fremtidige klima ud fra nogle givne forudsætninger. Hvad gør CO2 til en afgørende faktor i klimaproblematikken, og hvordan kan vi i fremtiden begrænse den globale opvarmning? Problemstillinger: - Hvilke faktorer styrer klimaet på Jorden? - Hvad er argumenterne for at CO 2 spiller en afgørende rolle for den globale opvarmning? - Hvilke menneskeskabte processer påvirker kulstofkredsløbet og hvordan? - Hvad kan individet og samfundet gøre for at begrænse CO 2 udslippet?

7 Klima fortid og fremtid Side 6 af 42 TIMEPLAN med vedhæftet elevmateriale Overblik: Time 1-7: Fysik om klimaarkiver, faktorer i Jordens klima, samt om hvorfor CO2 er af betydning for Jordens klima. Time 8-13: Biologi om kulstofkredsløb og menneskeskabte processer. Time 14 (fællestime): Maren Lyngsgaard. Foredrag om havenes optag af CO 2. Time 15-16: NG med gennemgang af geo-engineering, samt konsekvenser af den globale opvarmning. Time 17 (fællestime): ME. Resume af hele forløbet, perspektivering. Time 18-19: Enkeltfaglige eksperimenter der skal bruges til den endelige evaluering, Herefter skriver eleverne rapport. Time 20-21: Mundtlig evaluering 10 min pr. elev. Time 22: Karaktergivning og feedback til eleverne.

8 Klima fortid og fremtid Side 7 af 42 Detaljeret timeplan Time 1-3: (fy) (Hæftet siderne bilag). Intro til emnet. Jordens kredsløb om solen. evt. måling af Solens indstrålingseffekt på OG (se vedlagte vejledning), evt. eftervisning af afstandskvadratloven (se vedlagte vejledning) Time 4: (fy) (Hæftet siderne bilag) Strålingsregnskab. Albedoeffekt. (Læreroplæg, opgaveregning, start på eksperimenter) Time 5: (fy) (Siderne 8-13 i hæftet + bilag) Klimaarkiver, menneskeskabt drivhuseffekt (excel øvelse med data fra Vostok Ice Core). Time 6: (fy) (Hæftet siderne 14-19) Modellernes forudsigelser: Opgaver: Udbredelsen af Nordpolen udregning af hvornår den er væk. Udvidelsen af havvand. IPCCs modeller. Time 7: (fy) Time til opsamling og evt. uddybelse af et af de gennemgåede emner. Time 8+9: (Bi) CO 2 kredsløb årlig og daglig variation. Fotosyntese og respiration. Time : (Bi) Eksperimenter med fotosyntese og respiration. Opsamling og perspektivering i 12. lektion. Time 13: (Bi) Havenes rolle i CO 2 kredsløb, Klimaforandringer Time 14: Fællestime: Foredrag med Maren Lyngsgaard Time 15+16: (NG) Geoengineering og konsekvenser af temperaturstigningen. Time 17: (fællestime) Opsummering og perspektivering ved ME. Time 18+19: (Bi og Fy) Enkeltfaglige eksperimenter til inddragelse i endelig rapport Time (Bi og Fy): Afholdelse af mundtlig evaluering Time 22 (Bi og/eller Fy): Feedback til eleverne og til lærerne om forløb og evaluering.

9 Klima fortid og fremtid Side 8 af 42 Bilag til time 1-3: Solindstråling (hvis solen skinner): Man kan bruge et såkaldt pyrheliometer. Det består i princippet blot af en sortsværtet messingskive, hvorpå der er monteret en temperaturføler. Man skal rette pyrheliometret direkte mod solen, så sollyset er vinkelret på messingskiven. Man gør dette lettes ved at se på pyrheliometerets skygge. Sollyset bliver absorberet af den sorte messingskive, som derved bliver varm. Ud fra skivens varmekapacitet, dvs. hvor meget energi man skal tilføre for at opvarme skiven 1 o C, kan man beregne, hvor meget energi der er tilført fra sollyset. Forslag til databehandling: Omregn temperaturstigningen til en tilført effekt pr. kvadratmeter. Dette kan gøres næsten vilkårligt kompliceret, men det letteste ville være blot at opgive den samlede varmekapacitet af messingskiven til eleverne, så de blot skal multiplicere med antal graders opvarmning for at få varmeindstrålingen. Dette skal så divideres med hvor lang tid man har brugt på forsøget, for at få den modtagne effekt. Dette skal igen divideres med overfladearealet af messingklodsen (målt i kvadratmeter) for at få strålingsintensitet. Sammenlign med den forventede strålingsintensitet fundet på vedlagte excel-ark ( solvinkel_og_inklination.xls ) Forslag til diskussionspunkter: Hvad afhænger solindstrålingens intensitet af? Usikkerheder i forsøget Forklarelse af evt. afvigelser ift. Excelarkets resultat.

10 Klima fortid og fremtid Side 9 af 42 Solindstråling (hvis der er overskyet): Hæng en kraftig pære på W op i loftet. Ved at bevæge sig frem og tilbage kan man finde den afstand, hvor varmestrålingen fra pæren på hænder eller ansigt svarer til solindstrålingen en varm sommerdag på stranden. Når man har fundet denne afstand kan man vha. afstandskvadratloven bestemme hvor meget energi der tilføres pr. kvadratmeter. Evt. kan man lade flere personer bestemme hver en afstand og tage gennemsnittet af disse målinger for på den måde at forbedre bestemmelsen af solindstrålingen 1. Som en lille regneopgave til afstandskvadratloven kan man udregne afstanden til solen, hvis man giver solens effekt (eller omvendt). Regn med at få resultater der passer indenfor en faktor 2-3 stykker. Afstandskvadratloven og solens indstråling Når man kommer en dråbe (helst symaskine-) olie på et almindeligt printerpapir, får man en plet, hvor lys meget lettere trænger igennem. En sådan olieret plet er en ganske udmærket indikator på om lysstyrken på begge sider af papiret er ens. Man kan f.eks. prøve følgende: Placer to kraftige pærer et stykke fra hinanden i et ellers mørkt lokale. Afstanden mellem dem skal være større end 2m. Prøv nu vha. papiret at finde det sted mellem de to pærer, hvor lysstyrken er lige stor. Udmål nu de 2 afstande og undersøg om de to afstande passer med afstandskvadratloven: Samme forsøg kan laves ved at holde papiret udenfor i sigte-linjen mellem den kraftigste af pærerne og solen. Når pletten forsvinder nedskrives afstanden til pæren. Givet solens effekt kan man nu udregne afstanden til solen (eller omvendt). Resultatet vil ofte ligge indenfor en faktor 2 af tabelværdierne. 1 En meget interessant statistisk iagttagelse er, at hvis man deler klassen kønsvist og laver forsøget, så vil kvinderne altid få en højere gennemsnitlig solindstråling end drengene

11 Klima fortid og fremtid Side 10 af 42 Bilag til time 4 Demonstrationseksperiment af Drivhuseffekt At strålingen fra solen har nemt ved at passere (ikke absorberes) i glas er let at vise, da strålingen fra solen stort set svare til bølgelængderne i det synlige område. At man kan se gennem glas viser altså, at solens stråling ikke absorberes i glas. At glas absorbere varmestråling (stråling med længere bølgelængde end synligt lys) kan demonstreres med følgende lille opstilling: Opgave med specifik varmekapacitet Det er et stofs specifikke varmekapacitet (varmefylde), der fortæller, hvor let det er at opvarme eller afkøle stoffet. a) Forklar, hvad den specifikke varmekapacitet er. b) Find i et tabelværk eller på Internettet specifikke varmekapaciteter for flg. stoffer: vand, is, tør sand, granit. c) Hvilke stoffer er lettest, og hvilke stoffer er sværest af afkøle og opvarme? d) Forklar de enheder, der indgår i tabel-værdierne. e) Diskutér hvordan dagstemperaturen over et landområde vil forløbe, fra solen står op til den går ned. Tegn en skitse over temperaturens forløb som funktion af tidspunkt på dagen. f) Gør ovenstående for dagstemperaturen over et hav. g) Diskutér hvilke forskelle der vil være på dagstemperaturer over et land og et vandområde, samt hvordan dette påvirker det lokale klima.

12 Klima fortid og fremtid Side 11 af 42 Bilag til time 5: Iskerner og fortidens klima I denne time skal I beskæftige jer med ægte klimaforskningsdata fra iskerneboringen VOSTOC ICE CORE, fra Antarktika. I skal behandle data fra iskerneboringen i excel og undersøge om der er en sammenhæng mellem temperatur og CO 2. Introduktion Sne som falder i de polare områder (f.eks. Grønland og Antarktis) kan bevares som årlige lag i iskapperne hvis ikke de ødelægges af isens bevægelse. Disse årlige lag udgør et klimarkiv som kan gå næsten en million år tilbage i tiden! Flere forskelllige klimaindikatorer kan måles i kerner fra isen: Mængden af støv i de årlige lag kan fortælle om forholdene på det tidspunkt det blæste op på isen. Det kan være i form af vulkansk material, biologisk materiale, havsalt, materiale produceret ved kosmisk stråling i atmosfæren. Isen indeholder bobler med luft som er blevet fanget i forbindelse med sneens omdannelse til is. Efterhånden som stadig mere sne falder på overfladen trykkes det underliggende sne sammen og bliver til sidst til is. Gennem studier af disse luftbobler er det muligt at bestemme indholdet af eks. CO 2 og metan CH 4 i den forhistoriske atmosfære. Koncentrationen af isotoper i vand og især koncentrationen af den tunge ilt-isotop 18 O, i forhold til den lettere 16 O indikerer temperaturen da sneen faldt. Tilsvarende er det muligt at bruge isotopen 2 H (deuterium vist til højre) i forhold til den lettere 1 H. Det viser sig nemlig at koncentrationen af de tunge isotoper i isen (hhv. 2 H og 18 O) er lavere i kolde perioder i forhold til varme perioder (se klimahæftet side 10-12).

13 Klima fortid og fremtid Side 12 af 42 Vostok iskernen Vostok iskernen blev boret i den østlige del af Antarktika ved den russiske base Vostok som ligger på det antarktiske iskjold i en højde af 3488 m. Kernen har en længde på 2083 m og er blevet analyseret med hensyn til isotopisk indhold af 2 H, støv, metan og CO 2. Vostok iskernen går år tilbage. Øvelse 1: delta D (søjle 3) som en indikator for temperatur: Start med at downloade data fra Vostok her. Eller se det vedlagte excel dokument. Du skal beregne temperaturen baseret på indholdet af isotopen Deuterium som er en tungere variant af hydrogen (se billedet ovenfor). Indsæt en blank kolonne i tabellen til højre for deltadeuterium søjlen (δd). Isotop-forhold bruges til at bestemme temperaturen. Ved at benytte nedenstående formel skal I omsætte isotopforholdet (δd) i Vostok til temperatur: T( celcius ) 55,5 ( D 440)/6 Plot nu din beregnede temperatur som funktion af tiden "ice-age". Diskutér hvad I kan se, og hvor pålideligt I tror, resultatet er. Hvornår finder vi den maksimale temperatur? Hvornår sluttede den seneste istid? Hvordan passer kurven med den nuværende temperatur i Vostok? Øvelse 2: Sammenhæng mellem CO 2 og temperatur? Plot nu CO 2 som funktion af "gas-alder". Hvor godt stemmer kurven overens med den for temperatur? Baseret på dette vurder om det er rimeligt at påstå en sammenhæng mellem temperatur og CO 2?

14 Klima fortid og fremtid Side 13 af 42 Bilag til time 6: Hvor meget stiger havet som følge af opvarmningen. Varmeudvidelseskoefficienter for vand Vand (1 C) -50 Vand (4 C) 0 Vand (10 C) 88 Vand (20 C) 207 Vand (30 C) 303 Vand (40 C) 385 Vand (50 C) 457 Vand (60 C) 522 Vand (70 C) 582 Vand (80 C) 640 Vand (90 C) 695 Når vand opvarmes udvider det sig. Denne effekt er ikke uden betydning når man skal vurdere fremtidens havniveau. Således regner FN s klimapanel med at varmeudvidelsen udgør den største effekt indenfor de næste 50 år. Benyt data fra den ovenstående tabel til at beregne hvor meget havniveauet stiger hvis temperaturen stiger med 2 grader. Regn med at varmeudvidelsen sker i de øverste 1000m og at I kan bruge varmeudvidelseskoefficienten for vand ved 10 C. Diskuter dernæst hvilke problemer der er med vores simple måde at beregne stigningen i havniveau samt hvordan det kan forbedres. I jeres diskussion kan i benytte nedenstående figur som viser temperaturen i et tværsnit ned gennem Atlanterhavet. Se evt. konsekvenser ved havniveaustigningen her:

15 Klima fortid og fremtid Side 14 af 42 Opgave med albedo og havis I hæftet box 4.1 står: I september 2007 dækkede havisen i det Arktiske Ocean kun 4,13 millioner kvadratkilometer. Det er 2,61 millioner kvadratkilometer mindre end gennemsnittet for perioden ; et svind, der svarer til størrelsen af Alaska og Texas til sammen Brug informationerne i ovenstående til at estimere, hvornår nordpolen bliver isfri, hvis den årlige afsmeltning er konstant. Nedenstående figur viser arealet af det område som er dækket af havis ved norpolen siden Typiske albedoværdier for havis er 60% mens albedo for åbent hav er 6%. Om sommeren skinner Solen hele døgnet i det arktiske ocean. Så selv om Solen står lavt på himlen tilføres meget lysenergi. Et typisk tal er en ca. 500W/m 2 i højsommeren i det arktiske område med havis. Beregn hvor meget mere energi det Arktiske Ocean modtager når et område på 3 millioner km 2 overgår fra is med en albedo på 60% til hav med en albedo på 6%? Diskuter dernæst hvad der sker med denne energi? I september 2009 var nordpolen dækket af ca. 5,4 millioner km 2 is. Plot dette punkt ind på nedenstående graf, og prøv at lave en mere præcis forudsigelse for, hvornår havisen på nordpolen er totalt væk i september måned. (hint: Tegn en ny tendenslinje, og find forskriften af denne. Brug forskriften til at lave din forudsigelse.) Figur 1: Udvikling i udbredelsen af Arktisk havis i september måned. Bemærk at udbredelsen er næsten 4 millioner km 2 mindre i 2007 i forhold til Overvej hvorvidt en ret linje er den bedste funktion til at fremskrive udviklingen i havisens udbredelse. Tag albedoeffekten med i dine overvejelser.

16 Klima fortid og fremtid Side 15 af 42 Nedenstående link kan bruges til at finde en typisk indstrålingseffekt fra solen på forskellige breddegrader, på forskellige datoer. Her kan ses en film over den arktiske havis udbredelse siden 1978: Herunder kan ses det nyeste data for isens udbredelse:

17 Klima fortid og fremtid Side 16 af 42 Opgave (internet): IPCC bygger deres anbefalinger på de såkaldte globale klimamodeller (Global Climate Models GCMs). Sådanne klimamodeller er enorme og komplicerede programmer, der beregner jordens fremtidige klima ud fra tusindvis af faktorer. Det er vha. disse klimamodeller, at man bl.a. har vist at CO2-indholdet i atmosfæren er en af de vigtige faktorer, når vi skal beskrive fremtidens klima. Det er også vha. disse modeller, at klimapanelet IPCC er kommet med deres anbefalinger og handleplaner for verdens politikere. På den måde kan modellerne hjælpe os til at se hvad vi skal gøre, for at redde os selv fra en menneskeskabt naturkatastrofe. IPCCs anbefalinger tager primært udgangspunkt i 4 scenarier: A1, A2, B1, B2: Beskriv disse 4 scenarier, deres forudsætninger og deres forudsigelser. Brug hjemmesiden: samt links på denne side til besvarelse af spørgsmålet. Beskriv, hvad en klimamodel er. Brug linket Hvad er en klimasimulering på ovenstående hjemmeside til at læse om emnet.

18 Klima fortid og fremtid Side 17 af 42 Bilag til time 8 + 9: Arbejdsspørgsmål til kulstofs kredsløb På baggrund af det læste materiale (kopier fra Det globale miljø ) og de spørgsmål I har stillet hjemme skal I nu i par gøre følgende: 1. Læs de formulerede spørgsmål op for hinanden, og diskuter jer frem til svarene. Brug det læste materiale og især figurerne. 2. Gennemgå nu figur 11 side 17 i det læste materiale, og besvar følgende (måske har I under forrige punkt allerede gennemgået nogle af spørgsmålene, så spring videre til næste): a. Hvilke processer bidrager til et øget CO 2 -indhold i atmosfæren og hvilke processer bidrager til at mindske CO 2 -indholdet i atmosfæren? b. Hvad dækker de vandrette pile mellem hhv. planter og gris og gris og menneske over? c. Hvad dækker de lodrette pile der forbinder plante, gris og menneske med nedbryderne over? 3. Gennemgå nu figur 12 side 18 og besvar følgende: a. Hvilke faktorer skal en plante have for at lave fotosyntese? b. Hvorfor laver en plante fotosyntese? c. Hvad er resultatet af fotosyntesen, og hvad bruges produkterne til? d. Hvad er respiration og hvorfor respirerer en plante? e. Hvad er produkterne af respirationen og hvad sker der med de forskellige produkter? 4. Udfyld figuren over processer i en plante: Kulhydrater Fedt + næringsstoffer Proteiner DNA Organisk CO 2, f.eks Fotosynteseligning: Respirationsligning: Uorganisk CO 2 i atmosfæren

19 Klima fortid og fremtid Side 18 af 42

20 Klima fortid og fremtid Side 19 af 42 Side fra Paludan-Müller Det globale miljø

21 NV emne 3 Undervisningsplan og materiale Klima fortid og fremtid Af ME og RR Side 20 af 42

22 Klima fortid og fremtid Side 21 af 42

23 Klima fortid og fremtid Side 22 af 42 Opgave om drivhuseffekt og kulstofkredsløb Folketinget har vedtaget, at det samlede skovareal i Danmark med tiden skal fordobles ved nytilplantning. Et af formålene med dette er at forøge CO 2 -optagelsen og dermed medvirke til, at drivhuseffekten reduceres. 1. Hvilke abiotiske (= ikke-levende) faktorer har væsentlig betydning for træernes optagelse og afgivelse af CO 2 i en dansk bøgeskov? Herunder ses udviklingen i atmosfærens CO 2 -indhold gennem ca 10 år i Italien (station 1) og på en ø i det Indiske Ocean (station 2). Målingerne i Italien er foretaget i et skovområde, og målingerne i det Indiske Ocean er foretaget på en vegetationsfattig ø. 2. Analysér figur 2 og forklar den generelle tendens i kurveforløbet samt forskellene mellem de to kurver. 3. Angiv ud fra figur 3 hvilke processer, der har betydning for stigningen i atmosfærens indhold af CO 2

24 Klima fortid og fremtid Side 23 af 42 Bilag til time : Undersøgelse af hvordan en plante i lys reagerer overfor CO 2 Formål I denne øvelse skal I undersøge hvordan en plante reagerer over for CO 2 når den står i lys. Teori Hvis en vandplante danner eller forbruger CO 2 vil mængden af den opløste CO 2 i væsken ændre sig og følgende ligevægt vil indstille sig i glassene: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - At det er en ligevægt betyder, at reaktionerne kan løbe begge veje eks: Hvis der tilføres CO 2 vil ligevægten forskydes mod højre for at modvirke den øgede mængde CO 2. En forskydning mod højre medfører at der bliver flere H + og dermed falder ph-værdien. Opløsningen bliver altså mere sur og derfor mere gul. Vi kan altså følge plantens dannelse eller forbrug af CO 2 ved at se på koncentrationen af H + ioner (ph-værdien). I øvelsen anvendes bromthymolblåt (BTB) som er en syre-base-indikator til at registrere ændringerne i væskens ph, idet indikatorens farve er afhængig opløsningens ph. ph er et mål for en opløsnings surhedsgrad og afhænger af koncentrationen af brintioner (H + ). ph-skalaen går fra 1-14 hvor værdier i den lave ende af skalaen er sure, området omkring 7 er neutralt, og over 7 basisk. BTB s omslagsområde er ph 6,0-7,6, hvilket vil sige, at phværdier under 6,0 vil give farven gul, mens phværdier over 7,6 vil give farven blå. Omslaget i farven går fra gul via gulgrøn grøn blågrøn til blå. Gul opløsning = sur opløsning Blå opløsning = basisk opløsning Hypoteser Opskriv reaktionsligningen for fotosyntesen, og opstil en hypotese for hvordan planter der står i lys reagerer overfor CO 2. Materialer Reagensglas med prop Vandpest Bromthymolblåt (BTB) Pipette Danskvand

25 Klima fortid og fremtid Side 24 af 42 Metode 1. Tilsæt 20 dråber BTB til hvert af de to reagensglas. Notér farven. 2. Fyld 2/3 op med postevand. 3. Tilsæt så mange dråber danskvand at farven er tydeligt ændret til gul. Husk at tilsætte lige mange dråber danskvand til hvert glas og notér hvor mange. 4. Anbring et frisk skud vandpest i det ene reagensglas. Efterfyld med vand så glasset er helt fyldt. 5. Sæt prop på begge glas og anbring dem i lys til næste dag. OBS: Der må ikke være luftboble i glasset under proppen. 6. Næste dag noteres et eventuelt farveskift i glassene. Resultater Startfarve Forventet slutfarve Slutfarve Reagensglas med plante Reagensglas uden plante Diskussion (brug evt bagsiden) 1. Forklar farveskiftet da I hældte danskvand i glassene. Brug teorien. 2. Hvorfor er det vigtigt, at der er lige mange dråber danskvand i begge glas? 3. Hvordan har planten påvirket ph i væsken? 4. Hvad skal der ske med mængden af CO 2 i væsken før væsken bliver blå? 5. Hvordan har planten påvirket mængden af CO 2 imens den har stået i lys? Konklusion

26 Klima fortid og fremtid Side 25 af 42 O 2 s og CO 2 s betydning for frøspiring Introduktion Planternes frø er fyldt med næring, der skal bruges til energi og byggemateriale til frøets spiring. Energien fås vha respiration: C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + energi (= ATP) Denne energi bruges til celledelinger i spiren. Når spiren er kommet op i lyset og har dannet grønkorn, vil disse vha fotosyntese danne nyt organisk stof (bruttoproduktion). Materialer 3 kolber med propper karsefrø sytråd KOH opløsning (KOH absorberer CO 2 ) OBS: stærk base, vær forsigtig Vat Pyrogallol (Pyrogallol absorberer O 2 ). Stoffet skal omgås med forsigtighed og bør ikke indåndes gennem længere tid Fremgangsmåde 1. Tre stykker vådt vat rulles i nogle karsefrø. 2. I de tre kolber fyldes henholdsvis 1) 10 ml H 2 O 2) 10 ml 10% KOH. 3) 10 ml 10% KOH + 1 g Pyrogallol 3. De tre kolber mærkes "H 2 O" (kolbe 1), "KOH" (kolbe 2) og "KPyr" (kolbe 3) samt med holdnummer og klasse. 4. Vatstykkerne placeres i kolberne som vist på figuren. 5. Kolberne placeres i lys.

27 Klima fortid og fremtid Side 26 af 42 Resultater Notér om karsen er spiret, og beskriv de eventuelle spirers udseende i hver af de tre kolber. Arbejdsspørgsmål: laves hjemme som forberedelse til forsøget og diskuteres i gruppen ved forsøgets start. Overvejelserne medtages i journalen: 1) Er O 2 nødvendig for at frøet kan spire? Begrund svaret. 2) Er CO 2 nødvendig for at frøet kan spire? Begrund svaret. 3) Skal der tilsættes næring for at frøet kan spire? Begrund svaret. 4) Skal der være lys for at frøet kan spire? Begrund svaret. 5) I hvilke af kolberne forventer du en spiring? Begrund svaret. Diskussionsspørgsmål 6) Passer resultaterne med dine forventninger? 7) Hvilken luftart er nødvendig for spiringen - og hvad hedder den proces, hvori luftarten indgår? 8) Hvorfor er denne proces nødvendig for spiringen? 9) Hvilken luftart er nødvendig for fotosyntesen i den grønne karse? 10) Hvorfor anbringes karsefrø også i en kolbe med "rent" vand? Konklusion

28 Klima fortid og fremtid Side 27 af 42 Udnyttelse af regnskoven Når regnskoven åbnes med veje og invaderes af nybyggere sker der omfattende rydninger af skoven til bygninger, veje og landbrug. En meget udnyttet metode til dette er svedjebrug. Fremgangsmåden ved svedjebrug er stort set følgende: Alle træer på et jordstykke fældes og bliver liggende til tørring til året efter. For at forhindre erosion (nedslidning eller afgnavning af jordoverfladen forårsaget af vand, vind, osv.) bliver kun et lille stykke jord ryddet på denne måde. Træerne brændes og frøene lægges i asken. Ofte sås flere forskellige afgrøder på det samme stykke. Udtørring pga. solstråling forhindres ved, at der også sås afgrøder med store blade. Et område som er svedet af på denne måde, giver afgrøder i et eller højst to år, så er jorden så udpint og frugtbarheden så lav, at afkastet er minimalt, og det må ligge brak i en periode, for at jorden genvinder frugtbarhed. Derfor må man rydde et nyt stykke jord for træer. Da skoven behøver 20 år for at vokse op igen, må man altså råde over arealer, som er 20 gange større end det tilsåede areal for at kunne opretholde denne landbrugsteknologi over længere tid. Ofte må man forkorte denne ventetid, således at det efter en tid er buskvækster der dominerer vegetationen, og frugtbarheden i jorden falder permanent. Oftest er det øgningen af befolkningsmængden der gør det nødvendig at forkorte ventetiden. De oprindelige folk i regnskovene har dyrket jorden som svedjebrug i tusinder af år. Og denne måde at kultivere skoven på giver ingen problemer, så længe der kun lever få mennesker i skoven. Men når der kommer mange mennesker til, får jorden ikke tid til at ligge brak og hvile - så bliver den mindre og mindre frugtbar. Og hvis der så kun dyrkes én afgrøde på jorden, bliver den yderligere udpint. Det betyder, at efter ganske få år er jorden så udpint, at nybyggerne endnu engang må flytte, rydde skov et andet sted, og begynde forfra igen. Det meste af den jord regnskoven vokser på er ejet af nogle ganske få mennesker - og mange ejer derfor ikke den jord de lever af. Jordejerne har bygget store veje igennem regnskovene, for at kunne udnytte dem bedst muligt økonomisk, og denne åbning af regnskovene har lokket tusinder af fattige mennesker til. Disse nybyggere menes at være den største trussel mod regnskoven i dag. Skønnene over hvor meget regnskov der forsvinder årligt varierer fra ca. 7 (FN) -17 (naturbevarelsesorganisationer) mio. hektar. Virkeligheden ligger nok et sted imellem! På nuværende tidspunkt skønnes det, at der 4 mia. hektar blandet skov verden over, som fungerer som kulstoflager, hvilket svarer til at verdens skove lagrer 289 gigaton (10 9 ) kulstof i deres biomasse alene, hvilket svarer til knap 40% af atmosfærens kulstofindhold. Når skov fældes og afbrændes frigives dette kulstof til atmosfæren i form af CO 2, og alene fældning og afbrænding af regnskov bidrager med 25% af den kuldioxid, der undslipper til atmosfæren hvert år. Langt størstedelen af det træ der forsvinder brændes, enten som led i svedjebrug eller som brændsel, hvorved det i træet ophobede kulstof afgives til atmosfæren som CO 2. Kun ca. 5% går til tømmerproduktion, hvorved det i træet ophobede kulstof ikke frigives til atmosfæren. Men der kommer også ny skov til, den nyeste rapport fra FN (2010) fastslår, at der samlet set forsvinder ca. 13 mio. hektar blandet skov om året, mens nettoændringen i skovareal i perioden er ca. 5.2 mio hektar/år. Skovrejsning udgør altså et positivt bidrag til at ændre udviklingen af CO 2 i atmosfæren på. Foruden CO 2 -problematikken er der en række andre årsager til at bevare regnskovene i verden, hvilke?

29 Klima fortid og fremtid Side 28 af 42 Arbejdsspørgsmål til læsestof om regnskoven 1. Hvilken rolle spiller en uberørt regnskov for CO 2 indholdet i atmosfæren? Inddrag de relevante biologiske processer i din forklaring. 2. Hvilken betydning for CO 2 indholdet i atmosfæren har det, at store arealer af regnskoven ryddes hvert år? 3. Hvad er det der gør, at svedjebrug har kunnet anvendes i tusinder af år af regnskovens oprindelige folk, men nu bliver et problem? 4. Hvad sker der med det træ der fældes, og hvilken betydning har det i forhold til klimaproblematikken? 5. Hvordan er forholdet mellem optaget CO 2 og udskilt CO 2 i en skov i vækst (skovrejsning), og hvordan kan denne viden bruges i forbindelse med at igangsætte tiltag, som kan modvirke stigningen i CO 2 indholdet i atmosfæren?

30 Klima fortid og fremtid Side 29 af 42 Bilag til time 13: Havet værner os mod global opvarmning Kilde: Forskerne ved bare ikke hvor længe endnu. Mange frygter, at der vil komme et mætningspunkt. Hvornår og om det sker, analyseres om bord på Galathea3-ekspeditionen. Af Jeanette Ringkøbing, 100 sømil vest for Namibia Vi køber billige flybilletter til charterferien. Varmer jacuzzien op i baghaven om vinteren. Og arbejder på kontorer eller fabrikker, der alle bruger energi til at skabe økonomisk fremgang. Og så er der jo også lige dem, der sejler otte måneder rundt om Jorden på et krigsskib som Vædderen, der bruger kubikmeter olie i døgnet. Sammenlagt løber regnskabet op i, at vi mennesker hvert år udleder syv milliarder ton kulstof, især på grund af vores forbrug af fossile brændstoffer. Drivhuseffekten Af det sluger havet en tredjedel. Det er heldigt, for ellers ville vi formentlig stå overfor katastrofale følger af drivhuseffekten her og nu. Processen sker ved, at alger i vandet optager kuldioxiden. Og når algerne dør, synker de ned mod havbunden sammen med kuldioxiden og lagres. Her ligger kulstoffet godt indkapslet i flere hundrede år. Måske tusind år.»problemet er bare, at vi ikke ved, hvor længe den proces kan blive ved«, siger seniorforsker Jørgen Bendtsen fra Danmarks Miljøundersøgelser (DMU) fra sit midlertidige laboratorium - en stor grå container, der er naglet fast til agterdækket af ekspeditionsskibet Vædderen.»Indtil videre gør havet sit job ret effektivt. Men der er flere tegn på, at oceanerne vil få sværere ved at tage kulstoffet til sig. Og så får vi problemer. For alt det kulstof, som havet ikke sluger, sendes i stedet op i atmosfæren og bidrager dermed til drivhuseffekten«, uddyber Jørgen Bendtsen og peger op mod de blå skyer over Atlanterhavet. Tættere på nul For at undersøge hvor meget havet kan optage og hvordan det sker, samarbejder et forskerhold fra flere uddannelsesinstitutioner i Danmark om et større kulstofprojekt, der sejler med på hele Galathea3s rute rundt om Jorden. Ud af de syv milliarder ton kulstof, vi mennesker årligt udleder, optager vandet altså 2,3 milliarder. Her er der dog en usikkerhed på 10 procent. Det er ikke mindst denne usikkerhed, som det danske forskerhold håber at få tættere på nul, så man internationalt får et klarere billede af havets CO2-

31 optag. NV emne 3 Undervisningsplan og materiale Af ME og RR Klima fortid og fremtid Side 30 af 42»Jo tættere vi kommer på det præcise tal, jo mere nøjagtigt kan vi analysere, hvordan processen vil udvikle sig. Det er især vigtigt for os at finde ud af, hvad der sker de næste 50 år. I hvor stort omfang den gradvise opvarmning vil sætte klimaændringer i gang«, forklarer Jørgen Bendtsen. Delikat regnestykke Udvekslingen af CO2 mellem himmel og hav er et delikat regnestykke, som let kan komme ud af balance. Man ved bare ikke, hvor følsomme processerne er. Det er vigtigt at finde ud af. For hvis balancen tipper, kan det betyde, at havene begynder at optage kulstof mindre effektivt end det sker i dag. Hvis de enorme mængder CO2, der er lagret i havene, frigives i atmosfæren, vil det få temperaturen i atmosfæren til at stige og risikerer at skabe katastrofale klimaforandringer. For at analysere balancerne nærmere, tager holdet prøver fra havet og udsætter dem for forskellige temperaturer. Opløste organiske stoffer Et af de områder, der har særlig stor interesse, er havets omsætning af de såkaldte opløste organiske stoffer. Disse stoffer er vigtige, fordi der i deres omsætningsproces frigives store mængder CO2, der bidrager til havets samlede udånding af CO2. Organisk stof kan være både planter og dyr, døde og levende. Disse stoffer kan også være opløste tænk på en sukkerknald. Den er organisk. Læg den i et glas vand, og den bliver til et opløst organisk stof.»stofferne bliver omsat af bakterier i vandet, og når det sker, produceres kuldioxid. Hvis det bliver varmere, spiser bakterierne mere og får processen til at løbe hurtigere, og bakterierne vil derfor afgive mere CO2. Den kulstof kan blive frigivet fra havet til atmosfæren«, forklarer biolog Ole Schou Hansen, der er tilknyttet den del af kulstofprojektet, der handler om opløste organiske stoffer. Forskere har for eksempel regnet ud, at hvis bare bakterierne frigiver en to procent mere af havets opløste organiske stof, så svarer det til hele den samlede mængde af menneskers CO2- udledning på et år.»lige nu ved vi ikke, om det er realistisk, at den proces vil ske. Men ved at tage prøver, kommer vi forhåbentligt tættere på svaret, siger Ole Schou Hansen.

32 Klima fortid og fremtid Side 31 af 42 Havenes rolle i klimaproblematikken Arbejdsspørgsmål til Havet værner os mod global opvarmning + hæftet siden Besvar spørgsmålene med korte noter og stikord: 1. I artiklen anføres det at vi mennesker hvert år udleder syv milliarder ton kulstof, især på grund af vores forbrug af fossile brændstoffer. Af det sluger havet en tredjedel. Forklar hvilken proces der er ansvarlig for dette. 2. Antag at en alge har optaget en given mængde CO 2. Hvad bruger algen CO 2 til? 3. Antag at en alge har indbygget det optagne CO 2 i sin biomasse (altså den er vokset). Hvad kan der nu ske med algen, dvs. hvad er dens videre skæbne, og hvordan har det betydning for hvad der sker med det indbyggede CO 2? 4. I artiklen anføres det at Et af de områder, der har særlig stor interesse, er havets omsætning af de såkaldte opløste organiske stoffer. Disse stoffer er vigtige, fordi der i deres omsætningsproces frigives store mængder CO2, der bidrager til havets samlede udånding af CO 2.. Forklar hvilken proces der hentydes til. 5. Det anføres desuden at Stofferne bliver omsat af bakterier i vandet, og når det sker, produceres kuldioxid. Hvis det bliver varmere, spiser bakterierne mere og får processen til at løbe hurtigere, og bakterierne vil derfor afgive mere CO 2.. Hvorfor spiser bakterierne det opløste organiske stof. Forsuring truer skaldyr: 1. Hvilken betydning har det for skaldyr og skalbærende alger (fx kiselalger) at havene forsures? (Inddrag også begrebet mætningshorisont) 2. Hvordan har denne påvirkning af de nederste led i fødekæden betydning for de øvre led i kæden? 3. Gennemgå kemien bag problematikken. Brug også din viden fra forsøget med fotosyntese. 4. Når vandet optager CO 2 fra atmosfæren forskydes ligevægten mod højre, dvs. mod mere karbonat (CO 3 2- ), som ved reaktion med calcium kan benyttes af dyrene til at opbygge skaller. Så umiddelbart skulle man tro, at en øget CO 2 optagelse i havet ville være gunstigt for de skalbærende dyr, men det er ikke tilfældet. Forklar sammenhængen. Oplæg til gruppediskussion: Overvej i gruppen hvordan I i laboratoriet vil undersøge påstanden om at forsuring af havene har betydning for kalkskalbærende dyr og alger.

33 Klima fortid og fremtid Side 32 af 42 Undersøgelse af CO 2 indholdet i kridt Formål: Med dette eksperiment skal I lave dels en kvalitativ og dels en kvantitativ måling: I skal undersøge hvad der sker med kridt når det lægges i syre, og I skal undersøge CO 2 indholdet i en kendt mængde kridt. Materialer: reagensglas med prop, glasrør og slange, stativ, spatel, måleglas (250 ml), glasskål, kridt = calciumcarbonat (CaCO 3 ), 4 M saltsyre (HCl), vægt. Hypotese: Metode: 1. Lav opstillingen som vist herunder. Det omvendte måleglas i glasskålen skal være helt fyldt med vand 2. Afvej 0,5 g CaCO Fyld reagensglasset en tredjedel med saltsyre. 4. Kom den afvejede mængde kridt ned i saltsyren og sæt proppen hurtigt på. 5. Notér hvad der sker i glasset. 6. Den udviklede CO 2 opsamles i måleglasset. 7. Når processen er færdig aflæses rumfanget af den udviklede CO 2. Den kemiske reaktion i forsøget er: CaCO HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 Resultater: Diskussion: - Hvordan kan forsøget og dets resultater sættes i sammenhæng med problematikken om forsuring af havene? - Hvordan kan forsøget udbygges for at svare mere præcist på, om en ændring af havenes ph-værdi på 0,5 fra 8,2 til 7,7 vil have en effekt på skaldyrs evne til at leve i havet? Konklusion:

34 Klima fortid og fremtid Side 33 af 42 Supplerende bilag til time 13: Uddrag af Sammendrag af Danmarks nationale skovprogram 2002 Skov- og Naturstyrelsen Det danske skovareal er på ca ha ( ha bevokset) svarende til 11% af landets samlede areal. Den årlige træproduktion fra skovene er i størrelsesordenen 2 mio. m 3. Dermed er Danmark i stand til at dække omkring 25 % af sit træforbrug på i alt 8 mio. m 3. Tre fjerdedele af skovarealet er i privat eje, medens den sidste fjerdedel er offentligt ejet, primært i form af statsskov. Hovedmålsætningen for udviklingen af skovbruget er en udvikling i retning af bæredygtig skovdrift * +. Programmet har seks overordnede mål: 1. At tage hensyn til natur og miljø Gennem en omstilling til en mere naturnær skovdrift og ved bevaring af skovenes naturværdier, bl.a. ved at 10 % af det samlede skovareal inden 2040 har natur og biologisk mangfoldighed som det primære driftsformål (i dag er kun ca. 0,1% af det samlede skovareal naturskov (RR)). 2. At skabe en sund økonomi i skovene Via en sikring af skovbruget som erhverv, hvilket skal foregå ved at etablere økonomisk bæredygtige rammer for skovene. 3. At tage sociale hensyn Ved at fastholde og udvikle skoven som et velfærdsgode dvs. at give befolkningen gode muligheder for friluftsliv og naturoplevelser i skovene. 4. At sørge for mere skov og natur i Danmark Ved at sørge for at skovarealet øges, så skovlandskaberne kommer til at udgøre procent af Danmarks areal i løbet af en trægeneration (dvs. indenfor 80 til 100 år), dvs. en fordobling af det nuværende skovareal At udvikle og formidle viden Ved at opbygge en stor kompetence om skovene og ved at udveksle viden i skovsektoren og ved at sikre adgang til viden gennem forskning, uddannelse, formidling og information. 6. At fremme internationale mål for verdens skove Ved at fremme af bæredygtig skovdrift såvel globalt som regionalt (Europa, EU), og ved at arbejde for bæredygtig skovdrift i både Norden og Østersøområdet. 2 Sammenlignet med Danmarks nuværende årlige CO 2 udslip på ca 60 mio tons kulstof er der tale om en kulstofbinding på ca. 5%. Altså et lille skridt i den rigtige retning, men ikke nogen selvstændig løsning.

35 Klima fortid og fremtid Side 34 af 42 Side fra Paludan-Müller Det globale miljø

36 Klima fortid og fremtid Side 35 af 42

37 NV emne 3 Undervisningsplan og materiale Klima fortid og fremtid Af ME og RR Side 36 af 42

38 Klima fortid og fremtid Side 37 af 42 Bilag til time : FYSIK - evalueringseksperiment: Opstilling af eksperiment om Jordens strålingsbalance: Materialer: Gennemsigtigt kar (eks. plast akvarium), kraftig lampe (500W), lavt gennemsigtigt kar/fad, elektronisk termometer gerne med dataopsamling, kort karton. CO 2 (g) evt produceret v. eddike og bagepulver. Forsøgsopstilling: A Lampen repræsenterer Solen i vores eksperiment. Det er afgørende at lampen ikke ændres undervejs i forsøgene. Selv små ændringer i lampens position kan påvirke eksperimentet! B Et stort lavt kar med 1 cm vand er placeret under lampen. Dette skal bruges for at absorbere varmestrålingen fra lampen som ellers vil forstyrre vores malinger. Normale glødepærer som vi benytter udsender langt det meste af deres lys som varmestråling. Dette er i modsætning til Solens lys som hovedsageligt foregår i det synlige område af det elektromagnetiske spektrum. Ved at indsætte et vandfad absorberes varmestrålingen mens den synlige del af det elektromagnetiske spektrum passerer igennem til vores prøvekammer. Derved simuleres den virkelige proces. Hvis man laver eksperimentet i direkte sollys kan man naturligvis udelade dette vandkar. C Dette er vores prøvekammer som repræsenterer den atmosfære som vi gerne vil måle på. Vi kan således måle på almindelig atmosfærisk luft med et indhold på ca. 0,038% CO 2 Men også kunstigt øge indholdet af CO 2 i atmosfærens

39 Klima fortid og fremtid Side 38 af 42 D I bunden af vores prøvekammer skal vi simulere jordoverfladen. Som start anbefales det at man lægger et stykke sort karton da det giver den største absorption af sollyset fra lampen og dermed det største signal. Man kan dog ændre overfladen i forsøg på at undersøge indvirkningen af albedo på temperatur (se herunder). Termometeret lægges, så temperatursensoren ikke rører beholderen. Forsøgsopstillingen er ekstremt følsom, og I vil kun kunne måle udslag hvis forudsætningerne for referenceforsøget og de andre forsøg er HELT ens. Udfør flg. eksperimenter: Eksperiment 1 - Reference-eksperimentet. UDFØRELSE: Udfør blot forsøget som beskrevet ovenfor, med et sort stykke karton som jord. Bemærk. Reference eksperimentet skal laves hver gang opstillingen har været pakket sammen eller ændret. OPGAVE: Lav en kurve over temperaturen som funktion af tiden. Beskriv kurven. Hvorfor opstår der en ligevægtstemperatur? Hvad er ligevægtstemperaturen? EKSTRAOPGAVE: Beskriv hvorfor det er nødvendigt at lave et såkaldt reference-eksperiment (kontrol-forsøg). (læs evt. om control experiment på Wikipedia.org) Eksperiment 2 - Albedoændringer. Forsøg at ændre Albedo af bundens overflade. Det kan eks. gøres ved at lægge et stykke hvidt eller sort papir i bunden. Opstil en hypotese inden du udfører eksperimentet. Lav en temperaturkurve, som i reference eksperimentet. Diskutér efterfølgende om dine målinger stemmer overens med din oprindelige hypotese. Eksperiment 3 - Øget vanddamp. TEORI: Ifølge teorien er vanddamp en kraftig drivhusgas. I Jordens klimasystem fungerer vanddamp i en selvforstærkende mekanisme, idet luft kan indeholde mere vanddamp når det opvarmes. Hvis temperaturen stiger som følge af øget CO 2 vil det føre til mere vanddamp i atmosfæren. Da vanddamp i sig selv er en drivhusgas vil dette opvarme atmosfæren yderligere hvorved der kan indeholdes mere vanddamp osv. EKSPERIMENT: Vi vil gerne undersøge denne tilbagekobling eksperimentelt. Derfor tilføjer vi nu et lille vandbad til vores forsøg. Sørg for at der kun er få mm vand i vandbadet (det er nemlig rigeligt). Inden forsøget udføres skal I på baggrund af teorien opstille en hypotese for hvorledes I forventer temperaturen udvikler sig i forhold til reference-eksperimentet.

40 Klima fortid og fremtid Side 39 af 42 Eksperiment 4 - CO 2 -eksperimentet. TEORI: Læs om Jordens strålingsbalance. EKSPERIMENT: Undersøg hvordan temperaturen stiger, når der tilføres ekstra CO 2. Dette forsøg er meget følsomt for små ændringer i opstillingen, og det er svært at få et signal der ændrer sig som forventet i forhold til referenceeksperimentet. I kan tilføre CO 2 vha. gas-flasken. OPGAVE: Lav en kurve over temperaturen som funktion af tiden, og sammenlign denne med reference-eksperimentet. Eksperiment 5 - Andre undersøgelser: Find selv på andre undersøgelser. Det kunne eks. være at tilføre planter eller ændre styrken af pæren på jeres lampe. HUSK variabelkontrol altså man må kun ændre en variabel ad gangen. Den endelige rapport (fysik): Rapporten skal indenfor problemformuleringen indeholde besvarelser af problemstillingerne. Herefter skal ovenstående eksperimenter beskrives i rapportform, som en form for rapport i rapporten. Specielt skal CO 2 eksperimentet, vanddampeksperimentet og albedoeksperiementets resultater præsenteres, forklares og fortolkes (her kan det være en god idé at se på de spørgsmål som er ved de enkelte deleksperimenter). Der lægges vægt på, at forsøgene kan sættes i sammenhæng med den moderne klimaforskning. Specielt skal I komme ind på de positive tilbagekoblinger, som forsøgene illustrerer.

41 Klima fortid og fremtid Side 40 af 42 BIOLOGI - evalueringseksperiment: Øvelse med fotosyntese og respiration hos vandpest Formålet er at påvise fotosyntese og respiration hos vandplanten vandpest (Elodea). De to processer søges påvist indirekte ved at registrere om planten optager eller afgiver kuldioxid (CO 2 ). Der måles ikke hvor store mængder der præcist afgives eller optages. I skal planlægge hvordan fotosynteseforsøget skal stilles op, sådan at I kan opfylde formålet med øvelsen. Dvs. at påvise fotosyntese og respiration hos vandplanten vandpest. Det er jeres opgave at finde ud af hvordan glassene skal laves og behandles. Samlet skal I kunne besvare følgende 5 spørgsmål: 1. Fjernes CO 2 fra vandet når der er vandpest og lys til stede? 2. Er lys nødvendig for fotosyntese? 3. Er det vandpest der sørger for et evt. farveskift i lys? 4. Udskiller vandpest CO 2 i mørke? 5. Er det vandpest der sørger for et evt. farveskift i mørke? Glassene sættes op 2 og 2 sådan at de kan svare på spørgsmålene. For hvert par er det vigtigt at der kun varieres én faktor ad gangen, jf den naturvidenskabelige arbejdsmetode. Målet er at der sker et farveskift i det ene glas, mens der ikke sker noget i det andet. For at besvare de 5 spørgsmål skal der opstilles 5x2 glas = 10 glas. Nogle af glassene vil være ens og det samlede antal glas vil kunne reduceres til 6. Før I går i laboratoriet og sætter forsøget op skal I udfylde skemaet fra nedenstående hjemmeside, hvor man også kan udføre en interaktiv udgave af øvelsen: Foruden at kunne svare på de 5 ovenstående spørgsmål skal I diskutere følgende i jeres rapport i forbindelse med forsøget: - Forklar hvordan vandplanters optagelse og afgivelse af luftarten CO 2 kan påvises ved hjælp af syre-base indikatoren BTB. - Hypoteser: Giv en kort begrundelse for hvert af de 6 opstillede glas. Hvad skal de bruges til og hvilke eventuelle farveændringer forventes der? - Analysér og forklar de observerede resultater i forhold til de opstillede hypoteser og forklar herunder hvilke processer der er årsag til de observerede indikatorændringer. - Forklar eventuelle afvigelse mellem det forventede og det observerede og gør rede for fejlkilder og usikkerheder ved forsøget.

42 Klima fortid og fremtid Side 41 af 42 Foruden de her ovenfor anførte spørgsmål som knytter sig direkte til forsøget skal følgende generelle spørgsmål diskuteres i rapporten: 1. Hvordan er forholdet mellem optaget CO 2 og udskilt CO 2 i en skov i vækst (skovrejsning)? 2. Hvordan er forholdet mellem optaget CO 2 og udskilt CO 2 i en moden/stabiliseret skov, hvor der dannes lige så meget skov som der forsvinder (Planter og træer kan bla. forsvinde ved hugst og afbrænding eller når mikroorganismer nedbryder dødt plantevæv) 3. Hvordan er forholdet mellem optaget CO 2 og udskilt CO 2 i en skov under afvikling, dvs i en skov hvor der afbrændes træer uden at de afbrændte træer erstattes (som fx i regnskoven)? 4. Hvilken effekt på atmosfærens indhold af CO 2 mener du at fældning af store arealer regnskov vil have? Forklar. 5. Hvordan kan forsøgets resultater bruges i forbindelse med tiltag som kan begrænse indholdet af CO 2 i atmosfæren? Diskutér tiltagets betydning i relation til de andre kilder der indgår i Danmarks samlede CO 2 -udledning (se udleveret figur). Husk at forsøget skal sættes ind i en større sammenhæng i forbindelse med jeres rapport om klima.