Teori og øvelsesvejledninger til geografi C LAB-kursus

Transkript

1 Teori og øvelsesvejledninger til geografi C LAB-kursus Indhold Øvelsesvejledning - Den lokale strålingsbalance... 2 Teori Jordbund... 6 Øvelsesvejledning - Jordbund Vejledning - Jordbundsprofil i skoven Vejledning - måling af ph Vejledning jordens bestanddele (sigteanalyse) Vejledning humusbestemmelse Teori - klima- og plantebælter Øvelsesvejledning - Bestemmelse af klima- og plantebælte Øvelsesvejledning - Feltarbejde på stranden Oversigt over bjergarter Bestemmelsesnøgle for bjergarter Undersøgelsesnøgle af bjergarter

2 Øvelsesvejledning - Den lokale strålingsbalance Materialer 1 mobil klimastation til at måle luftens temperatur. 1 pyranometer, der måler energien i den kortbølgede stråling i W/m 2. 1 IR-termometer, der måler temperaturen i o C, dvs. energien i den langbølgede varmestråling. Temperaturen kan omregnes til en energi i W/m 2. Figur 1: Pyranometer til måling af kortbølget stråling. Figur 2: IR-termometer til måling af langbølget stråling. Metode Alle de målinger og observationer I foretager skal noteres i de blå felter i tabel 1,2 og 3 på s. 3. I skal udføre de samme målinger på to forskellige steder med to forskellige overflader: 1. I skal først lave en beskrivelse af vejret og notere tidspunkt og hvor stor en del af himlen, der er overskyet (tag evt. et billede). Mål vha. den mobile klimastation temperaturen i skyggen (starttemperatur), vindhastighed og vindretning (tabel 1). 1. Mål den kortbølgede indstråling fra atmosfæren (W/m 2 ) ved hjælp af pyranometeret (husk at holde pyranometeret vandret og pas på træer, udhæng osv.) (tabel 2). 2. Mål den kortbølgede refleksion (udstråling) fra jordoverfladen (W/m 2 ) ved hjælp af pyranometeret (husk at holde pyranometeret vandret) (tabel 3). 3. Mål den langbølgede indstråling fra atmosfæren ved at måle temperaturen med IRtermometeret (pas igen på træer, udhæng m.m.) (tabel 2). 4. Mål den langbølgede udstråling fra jordoverfladen ved at måle temperaturen vha. IRtermometeret (tabel 3). 5. Mål til sidst igen temperaturen i skyggen (sluttemperatur) med den mobile klimastation (tabel 1). Denne temperaturmåling bruges til, at se om temperaturen har ændret sig under forsøget. 2

3 Tabel 1: Beskrivelse af vejret Sted 1 Sted 2 Beskrivelse af stedet Tidspunkt (dato og klokkeslæt) Vejr (skyet/skyfrit, tørt/ regn, blæsende/stille) Temperaturudvikling (starttemperatur og sluttemperatur i skyggen) Overflademateriale (fliser, græs, asfalt m.m.) Start: Slut: Start: Slut: Tabel 2: Indstråling fra atmosfæren Sted 1 Sted 2 Kortbølget indstråling fra atmosfæren (måles med pyranometer i W/m 2 ) Langbølget indstråling fra atmosfæren (måles med IR-termometer i o C) Langbølget indstråling fra atmosfæren (brug figur 3 til at omregne fra o C til W/m 2 ) Samlet indstråling til jordoverfladen i W/m 2 (kortbølget + langbølget indstråling) Tabel 3: Udstråling fra jordoverfladen Sted 1 Sted 2 Kortbølget refleksion fra jordoverfladen (måles med pyranometer i W/m 2 ) Langbølget udstråling fra jordoverfladen (måles med IR-termometer i o C) Langbølget udstråling fra jordoverfladen (brug figur 3 til at omregne fra o C til W/m 2 ) Samlet udstråling fra jordoverfladen i W/m 2 (kortbølget refleksion + langbølget udstråling) 3

4 Tabel 4: Strålingsbalancen Den samlede indstråling til jordoverfladen i W/m 2 (tabel 2) Den samlede udstråling fra jordoverfladen i W/m 2 (tabel 3) Strålingsbalancen for jordoverfladen (W/m 2 ) Den samlede indstråling minus den samlede udstråling i W/m 2 Tabel 5: Strålingsmålinger til udregning af albedo A) Den kortbølgede indstråling fra atmosfæren i W/m 2 (se tabel 2) B) Den kortbølgede refleksion fra jordoverfladen i W/m 2 (se tabel 3) Albedoen i procent = B A 100% Tabel 6: Strålingsmålinger til tegningen af den lokale strålingsbalance (udregn gennemsnit) Gennemsnit af den kortbølgede indstråling fra atmosfæren i W/m 2 (se tabel 2) Gennemsnit af den langbølgede indstråling fra atmosfæren i W/m 2 (se tabel 2) Gennemsnit af den kortbølgede refleksion fra jordoverfladen i W/m 2 (se tabel 3) Gennemsnit af den langbølgede udstråling fra jordoverfladen i W/m 2 (se tabel 3) 4

5 Omregning af temperatur målt med IR-termometer til Energi i W/m 2 Intensiteten af den infrarøde stråling (F) i W/m 2 fra jordoverfladen og atmosfæren kan udregnes vha. formlen F = σ T 4, hvor σ = 5, W m 2 K 4. F angiver strålingen i W/m 2. T angiver den absolutte temperatur, så T = t, hvor t er temperaturen i. I stedet for at bruge formlen til at omregne fra temperatur til intensitet kan man i stedet aflæse på figuren nedenfor. Figur 3: Denne graf viser den maksimale udstråling fra et legeme, og den bygger på Stefan- Boltzmanns lov. 5

6 Teori Jordbund 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 Øvelsesvejledning - Jordbund Vejledning - Jordbundsprofil i skoven Grav et ca. 50 cm dybt hul, hvor I skærer siden af hullet ren med en spade. Jordbundsprofilet består af følgende horisonter: Førn: Øverste lag med uomdannede planterester A-horisonten udvaskningszonen B-horisonten udfældningszonen C-horisonten mineraljorden Husk at tage billeder af jordbundsprofilen, så I kan dokumentere jeres resultater. I skal nu beskrive hvordan jeres jordbundsprofil ser ud, og hvad den består af. I skal udføre følgende observationer at jordbundsprofilen: OBSERVATIONER AF JORDBUNDSPROFILEN 1. Jordens farver. Hvilke farver har jordbundsprofilen? 2. Farveskift. I kan bruge farveskift i jordbundsprofilen til at finde de forskellige horisonter. Det er muligt, at I ikke kan se alle horisonterne i jeres jordbundsprofil. Kan I se de forskellige horisonter? Mål tykkelsen, af de horisonter I kan se, med tommestokken. 3. Jordbundens struktur. Jordens struktur har betydning for bl.a. jordens evne til at holde på vand og næringssalte. Vi kan ikke måle strukturen, men vi kan iagttage og beskrive den ved hjælp af en lup. De to vigtigste strukturformer er krummestruktur og enkeltkornstruktur. Ved krummestruktur har krummerne en størrelse fra mindre end 1 mm op til cirka 5 mm. Krummernes form er meget forskellig. Ved enkeltkornsstruktur er de enkelte partikler lejret usammenhængende med hinanden og jorden bliver derfor løs. Partiklerne kan være af næsten samme størrelse eller blandet stor og små mellem hinanden. 4. Jordens sammensætning. Er det meget sand eller ler? Dette kan I teste ved at tage noget af jorden i hånden og klemme jorden sammen. Hvis jordklumpen holder formen så indeholder jorden ler, der fungerer som lim og holder klumpen sammen. 5. Jordvand. Er jordbunden tør eller våd? 11

12 Jordbundsprøve Vi skal ned under vegetationen, f.eks. i en dybde på ca. 50 cm. Der skal heller ikke være humus i jordprøven. Man kan tage jordprøven med et jordbor eller en spade. Man kan også måle i hvilken dybde, man har taget prøven. Prøven kommes i en pose. Det hårdeste ved at være i felten er ikke at grave huller i jorden. Det hårdeste er at holde styr på prøverne. Man skal omhyggeligt anføre, hvor man har taget prøven. Og hvem, der har taget den. Ellers får man problemer ved hjemkomsten. Vejledning - måling af ph ph er en benævnelse for surhedsgrad. I geografi bruger vi ph til at undersøge jordbundens surhedsgrad, som bruges til at bestemme om jorden er morjord eller muldjord. ph 7 er neutral ph 0-7 er surt ph 7-14 er basisk ph i jorden har stor betydning for omsætningen/nedbrydning af organisk materiale, da bakterier og regnorme ikke kan leve ved ph på under 5,5 og har det bedst omkring neutralpunktet. Det der bestemmer jordbundens surhedsgrad er jordbundens indhold af kalk. Kalk er basisk, så jo mere kalk jorden indeholder jo mere neutral eller basisk er jorden. Vejledning: Ohlsens enke-type. En spatelfuld jord kommes i den stor fordybning og pådryppes indikatorvæske, til der er lidt indikatorvæske i overskud, som jorden ikke opsuger. Der blandes med spatlen og ventes 1 minut. Derefter hældes overskudsindikatorvæsken gennem renden til den lille fordybning. Farven af indikatorvæksen sammenlignes med farveskalaen. Efter undersøgelsen af jordbundbundsprofilen skal hullet dækkes pænt til. 12

13 Vejledning jordens bestanddele (sigteanalyse) 13

14 Vejledning humusbestemmelse 14

15 Teori - klima- og plantebælter I denne øvelse skal I arbejde med hydrotermfigurer, klima- og plantebælter og det globale klima med forskellige livsbetingelser. Først lidt kort, indledende baggrundsstof om klimazoner, plantebælter og hydrotermfigurer. Klimazoner og plantebælter For at danne sig et billede af livsgrundlaget og landbrugsmulighederne på et givet sted på Jorden inddeles Jorden i klimazoner og plantebælter. Denne inddeling sker ved at undersøge hvilke planter, der naturligt vokser på en given lokalitet. Den naturlige plantevækst afhænger nemlig af stedets klima, som igen kan beskrives vha. temperatur, nedbør, fordampning og solindstråling. Det er i første omgang temperaturen, som bestemmer hvilke planter, der kan vokse på et givet sted. Middeltemperaturen i den koldeste og varmeste måned bestemmer altså grænserne mellem klimazonerne. Overordnet inddeles Jorden i fire klimazoner på baggrund af månedlige gennemsnitstemperaturer: Den polare klimazone Den tempererede klimazone Den subtropiske klimazone Den tropiske klimazone Jordens inddeling i klimazoner kan f.eks. ses på fig i Alverdens geografi eller den kan findes i et atlas. 15

16 Det siger sig selv, at der er meget store variationer i hvilke planter, der kan vokse selv indenfor samme klimazone. Derfor laves en underinddeling af klimazonerne baseret på nedbørsmængder og nedbørens fordeling i løbet af året. F.eks. inddeles den tropiske klimazone i regnskov, savanne, græssteppe, busksteppe og ørken alt efter hvor meget nedbør der falder. To forskellige plantebælter indenfor den tropiske klimazone. Til venstre: Tropisk regnskov i Costa Rica. Til højre: Tropisk ørken i Algeriet Den klimainddeling vi normalt bruger i Danmark er lavet af den danske geograf og botaniker Martin Vahl ( ). Et kort over Vahls klima- og plantebælter kan ses på figur 2.25 i Alverdens geografi eller i et atlas og på figur 2.24 kravene, som Vahls klima- og plantebælteinddeling opfylder. 16

17 Hydrotermfigurer Konstruktion af hydrotermfigur Hvis du selv har prøvet at konstruere en hydrotermfigur og har fuldstændig styr på hvordan den er opbygget, kan du springe nedenstående afsnit over og gå til afsnit 2.2. En hydrotermfigur giver et billede af klimaet på en lokalitet ved at give et overblik over den gennemsnitlige nedbør og gennemsnitstemperaturen for hver måned i en 30-års periode. Figuren laves ud fra målinger af den månedlige gennemsnitstemperatur samt nedbøren på lokaliteten. Data til figuren er altså følgende Nedbør i mm Temp. i o C Nedbør i mm Temp. i o C Januar 57 0,0 Juli 66 15,6 Februar 38 0,0 August 67 15,7 Marts 46 2,1 September 73 12,7 April 41 5,7 Oktober 76 9,1 Maj 48 10,8 November 79 4,7 Juni 55 14,3 December 66 1,6 Prøv nu selv at indtegne værdierne i en hydrotermfigur. Tallene for nedbøren afsættes i diagrammet som søjler udfor hver måned og værdien i mm kan aflæses på aksen til venstre. Temperaturen tegnes som en kurve og værdierne kan aflæses på aksen til højre. På næste side er tegnet en hydrotermfigur ud fra tallene i tabellen. 17

18 Nedbør i mm Temperatur i o C Øvelsesvejledning - Bestemmelse af klima- og plantebælte Eksempel på hydrotermfigur. Højde 9 m, årsnedbør 712 mm, gnms. middeltemp. 7,7 o C J F M A M J J A S O N D Følgende køreplan kan bruges til bestemmelse af klima- og plantebælte. 1. Aflæs først den koldeste og varmeste måneds gennemsnitstemperatur. 2. Gå ind på figuren som viser Vahls klima- og plantebælteinddeling (fig i Alverdens geografi). Find ud af hvilken af reglerne til venstre de aflæste temperaturer opfylder begynd fra toppen og stop når temperaturerne opfylder kravene. Hvis f.eks. den koldeste måned, K, er aflæst til 16 o C, så er klimaet tropisk (da K > 15 o C) og man skal ikke gå videre og tjekke subtropisk osv. For at bestemme plantebæltet skal du bruge den samlede årlige nedbørsmængde og nedbørsfordelingen. Brug nu figuren med Vahls inddeling til at bestemme plantebæltet. 18

19 Gennemgang af eksemplet: 1. Den varmeste måned aflæses til juli med 16 o C og den koldeste er januar/februar med 0 o C. 2. For at klimaet kan være tropisk skal den koldeste måned være mere end 15 o C (K > 15 o C). Dette er ikke opfyldt. For at klimaet kan være subtropisk skal den varmeste måned være mere end 20 o C (V > 20 o C). Det opfylder temperaturen for denne lokalitet heller ikke. For tempereret klima skal den varmeste måned være mere end 10 o C. Da dette er opfyldt befinder vi os altså på en lokalitet i den tempererede klimazone. 3. Den samlede nedbørsmængde på lokaliteten er 712 mm. Dvs. vi befinder os i nåle- eller løvskovsbæltet. For at afgøre om det er nåle- eller løvskov skal vi se på hvor mange måneder, der har en gennemsnitstemperatur på over 10 o C. Da der i eksemplet er ca. 5 måneder med temperatur over 10 o C ligger lokaliteten i løvskovsbæltet. Nu vil vi gerne komme med et bud på, hvor målingerne er fra. Til det bruges figur 2.25 i Alverdens geografi (eller tilsvarende i atlas) som viser klima- og plantebælter. Da det er varmest i de måneder, hvor vi har sommer på den nordlige halvkugle, må vi befinde os i den nordlige tempererede klimazone. Ud fra plantebælterne kan vi se, at lokaliteten må være et sted i mellem/nordeuropa eller i det østlige USA. Nærmere er det svært at komme. Et bud kunne være Danmark og data er faktisk fra København. 19

20 Øvelsesvejledning - Feltarbejde på stranden Undersøgelse af strandsten Brug af hammer Brug af lup 1. Udvælg et sted på stranden, som I vil undersøge 2. Opmål en kvadratmeter og afmærk hjørnerne med flag. 3. Alle sten inden for denne kvadratmeter skal bestemmes. 4. Gruppér stenene på et hvidt underlag i følgende grupper: Magmabjergarter, sedimentbjergarter, metamorfe bjergarter, flint, menneskabte bjergarter, ubestemmelige bjergarter 5. Tag et billede af de enkelte grupper. 6. Navngiv nu stenene i grupperne magma-, sediment- og metamorfe bjergarter. 7. Skriv navnene med sprittus på det hvide underlag og tag derefter et billede af det. Billederne skal I bruge i jeres opgave. 1. Hvis det kniber med at se krystallerne på stenens overflade, må man slå den i stykker. 2. Læg stenen i posen og slå stenen i stykker med hammeren (stenen kan splintre så posen beskytter os). 1. Før luppen op til øjet. Hvis man har briller på, så tag brillerne af. 2. Før stenen nedefra op mod øjet, til man ser den skarpt. Stil skarpt ved at flytte stenen, ikke ved at flytte luppen. 3. Stil dig sådan, at du ikke skygger for lyset. Materialer Lup Hammer Poser Sprittus Tommestok Flag Hvidt underlag 20

21 21

22 Oversigt over bjergarter 22

23 Bestemmelsesnøgle for bjergarter 23

24 Undersøgelsesnøgle af bjergarter 24

25 25

26 26

27 Kilder: Dyhr-Larsen, Sten lær stenene ved stranden at kende. Kristensen, Feltgeografi. Smed, Sten i det danske landskab. 27