Rapporter og opgaver - geografi C LAB-kursus Rapporter Undersøgelse af jordbundens bestanddele. Permeabiliteten i jord. Opgaver Klimaopgave 1: Det globale klima analyse af 6 klimastationer. Klimaopgave 2:Temperatur, nedbør og luftfugtighed. Klimaopgave 3:Forholdet mellem temperatur og luftfugtighed. Undersøgelse af jordbundsprofil Bestemmelse af udleverede bjergarter Bestemmelse af bjergarter på stranden. Den lokale strålingsbalance 1
Indhold Klimaopgave 1: Det globale klima - analyse af 6 klimastationer... 3 Nøgle til bestemmelse af klima- og plantebælte... 4 Klimaopgave 2: Temperatur, nedbør og luftfugtighed... 6 Klima opgave 3: Forholdet mellem temperatur og luftfugtighed... 7 Undersøgelse af jordbundsprofil.... 9 Udgravning af Jordbundsprofil... 9 Observationer af jordbundsprofilen... 10 ph test af jordbunden... 12 Undersøgelse af jordbundens bestanddele... 13 Formål:... 13 Materialer:... 13 Fremgangsmåde... 13 Diskussion og teori... 14 Fejlkilder... 14 Konklusion... 14 BILAG 1... 15 BILAG 2... 15 Bestemmelse af udleverede bjergarter... 16 Figur 1: Undersøgelsesnøgle til bestemmelse af bjergarter.... 18 Figur 2. Bjergarternes kredsløb... 18 Bestemmelse af bjerarter på stranden... 19 Formål... 19 Materialer:... 19 Fremgangsmåde... 19 Resultater og resultatbehandling... 19 Den lokale strålingsbalance... 20 Materialer:... 20 Metode:... 20 Tegning af den lokale strålingsbalance.... 23 Omregning af temperatur til W/m 2... 24 Permeabiliteten i jord... 25 Formål... 25 Hypotese... 25 Materialer... 25 Fremgangsmåde... 25 Data og databehandling... 25 Diskussion... 25 Fejlkilder... 26 Konklusion... 26 2
Klimaopgave 1: Det globale klima - analyse af 6 klimastationer I øvelsen skal du bruge figur med Vahls klima- og plantebælteinddeling, klimazonekort og produktionskort (evt. temperaturkort og kort over årsnedbør i atlasset). På de udleverede ark finder du 6 hydrotermfigurer fra vidt forskellige steder på Jorden. Vha. ovenstående hjælpemidler skal du for hver hydrotermfigur gøre følgende: 1. Bestem klimazonen husk argumenter for bestemmelsen 2. Bestem plantebæltet - husk argumenter for bestemmelsen 3. Ud fra klimazonen og plantebæltet skal du komme med et bud på en mulig lokalitet. Dette gøres vha. et kort over verden hvor klimazoner og plantebælter er markeret (fig. 2.25 i Alverdens geografi eller tilsvarende kort i atlasset) 4. Beskriv områdets landbrugsmuligheder ved at give eksempler på karakteristiske landbrugsprodukter. Gør dette ud fra din egen viden, relevante sider i lærebogen samt atlassets produktionskort. 3
Nøgle til bestemmelse af klima- og plantebælte Tropisk klima K over 15 O C Subtropisk klima V over 20 O C, ingen frost Tempereret klima V over 10 O C, må gerne være frost Polar klima V under 10 O C Helårsregn over 1500mm, 25 O C-27 O C hele året Regntid om sommeren, tørtid om vinteren Vintertørke 10-11 mdr. Tørt hele året Helårs- eller sommerregn Vinterregn, tør og varm sommer Lille vinternedbør Kortvarig og meget lille nedbør Tørt hele året Helårsregn. Mild vinter (ingen frost). Helårsregn. Mindst 5 mdr. med over 8 O C Helårsregn. Under 5 mdr. med over 8 O C Lille nedbør. Kold vinter, tør sommer Meget tør sommer Tørt hele året Plantebælter Regnskov Savanna Busksteppe Ørken Skov og savanne Maki Græssteppe Busksteppe Ørken Regnskov Løvskov Nåleskov Græssteppe Busksteppe Ørken Tundra 4
5
Klimaopgave 2: Temperatur, nedbør og luftfugtighed Forklar først hvad absolut, maksimal og relativ luftfugtighed er. Lav derefter nedenstående øvelser: 1) Hvad er den maksimale luftfugtighed for en luftmasse hvis temperatur er 10 o C? Og hvad er den for en luftmasse med temperaturen 25 o C? 2) Hvad er dugpunktstemperaturen for en luft som indeholder 20 g vanddamp pr. m 3? 3) Hvis en luftmasse på 15 o C har en absolut luftfugtighed på 8 g/m 3, hvad er så den relative luftfugtighed? 4) Hvad skal luftmassen i spørgsmål 3) afkøles til for at den relative luftfugtighed bliver 100%? 5) Se på skitsen af et bjerg nedenfor. Ved punktet a. rammer en luftmasse med en temperatur på 20 o C bjerget. Luftmassen indeholder 10 g vanddamp pr. m 3. Luftmassen stiger op ad bjerget. Ved punktet b. begynder det at regne. Ved punktet c. har luftmassen nået toppen af bjerget. Ved punktet d. er luften steget hele vejen ned ad bjerget. Udregn temperaturen, absolut luftfugtighed og relativ luftfugtighed ved punkter a., b. og c. og d. Forklar hvad der foregår på turen over bjerget. 6
Klima opgave 3: Forholdet mellem temperatur og luftfugtighed Formål: At lære hvordan luftens dugpunkt hænger sammen med temperaturen. Og at indse, at temperaturen er styrende for, om det regner eller ej. Definition: Luftfugtighed handler om luftens indhold af vanddamp. Luftens evne til at indeholde vanddampen stiger med temperaturen, sådan at der bliver plads til mere af den usynlige luftart vanddamp (H2O (g)), når temperaturen stiger. På varme dage, kan man se luften over havet flimrer det er vandet der fordamper og stiger med varmen opad. Tabel 1: Vi bruger tre forskellige betegnelser til at beskrive luftfugtigheder: Den aktuelle luftfugtighed (Enheden er g/m3) Er den luftfugtighed der er lige nu. Den absolutte luftfugtighed (Enheden er g/m3) Den maksimale mængde af vanddamp der kan være i luften, til en given temperatur, kaldes den absolutte luftfugtighed. Det svarer til en mættet luft. Den relative luftfugtighed (Enheden er %) Den relative bruges til at fortælle, hvor meget vanddamp der er nu (den aktuelle luftfugtighed) i Den relative luftfugtighed i % = ((det aktuelle forhold til hvor meget der er plads til (den indhold af vanddamp) X 100)/(det absolutte mættede/absolutte). indhold af vanddamp) Materialer: 1 klimastation, indeholdende et termometer, og et hygrometer (der måler luftens relative fugtighed) Metode: 1. Gå udenfor og mål temperatur og luftfugtighed ved hjælp af klimastationen. Udvælg to steder, hvor I vil foretage målingerne og noter jeres målinger. Tag et par målinger indenfor også, så I ender op med at have fire datasæt. Skriv målingerne ned i følgende skema: 2. På figur 1 ses luftens mætningskurve. Ved hjælp af den skal I nu finde ud af, hvor stor den absolutte fugtighed (aflæs figur 1) er i den luft, som I lige har målt. 3. Aflæs dernæst på kurven ved hvilken temperatur, det vil give sig til at regne, ved den fundne luftfugtighed (dugpunktstemperatur). Sted Temperatur (måles med klimastation) Relativ luftfugtighed (måles med klimastation) Den aktuelle fugtighed (aflæs figur 1) Sted X 20 C 80% 80% af 17 g/m3 (aflæst på figur 1) = 0,8x17 = 13,6 g/m3 Indenfor Indenfor Udenfor Udenfor Dugpunkts-temperatur (aflæs figur 1) 16 C (aflæsning af den mættede kurve ved 13,6 g/m3) 7
Figur 1: Luftens mætningskurve, med luftfugtigheden som funktion af temperaturen. Langs kurven findes den mættede luft (som angiver den absolutte luftfugtighed), og under kurven den umættede. Når den relative luftfugtighed nærmer sig 100% begynder fugten at blive presset ud, som dug eller nedbør. Der kan ikke opstå overmættet luft i atmosfæren. 8
Undersøgelse af jordbundsprofil. Udgravning af Jordbundsprofil Grav cirka 50 cm dybt hul, hvor I skære siden af hulet ren med en spade. Husk at lægge jorden pænt i en bunke, så vi kan dække hulet pænt efter undersøgelsen. Jordbundsprofilen består af følgende horisonter: Førn: Øverste lag med uomdannet planterester A-horisonten udvaskningszonen B-horisonten udfældningszonen C-horisonten mineraljorden Husk at tage billeder af jordbundsprofilen, så I kan dokumenter jeres resultater. 9
Observationer af jordbundsprofilen I skal notere jeres observationer af jordbundsprofilen. I skal beskrive hvordan jordbundsprofilen ser ud og hvad den består af. Tag billeder af jordbundsprofilen, som I kan bruge i journalen. I skal udføre følgende observationer at jordbundsprofilen: OBSERVATIONER AF JORDBUNDSPROFILEN 1. Jordens farver. Hvilke farver har jordbundsprofilen? HUSK at tage billeder af 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. A horisont: B horisont: C horisont: 3. Jordbunds 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. De to vigtigste strukturformer er krumme struktur 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. 10
Noter er. 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 jordklummen holder formen så indeholder jorden ler, der fungerer som lim og holder klummen sammen. 5. Jordbundens surhedsgrad: Læs vejledning til Ohlsens enke-type på næste side: PH værdi: 6. Hvilken jordbundstype er der her? Sæt kryds og begrund jeres svar. Morjord Muldjord Begrundelse. Forklar hvorfor du mener at det er morjord eller muldjord. 11
ph test af jordbunden 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 opsuger. Der blandes med spatlen og ventes 1 minut. Derefter hældes overskudsindikatorvæsken gennem renden til den lille fordybning. Farven af indikatorvæksen sammenlignes med farveskalaen. ikke 12
Undersøgelse af jordbundens bestanddele Formål: At undersøge og give en karakteristik af jorde fra forskellige lokaliteter i Danmark mht. struktur, tekstur (kornstørrelsesfordeling), ph samt humusindhold. At bestemme jordbundsbetegnelsen ud fra jeres resultater. At sammenholde resultaterne fra jeres forsøg med teorien om Danmarks jordbund (bla. at sammenlign med forsidefiguren). Materialer: Sigtesøjle, Olsens Enke ph-målesæt, morter, gasbrænder, digel, tang, brænderstativ Fremgangsmåde Jordbundsundersøgelsen er opdelt i fire dele. Jordens struktur Kig med en lup på din jordprøves struktur; er der krummer eller er der tale om enkeltkornsstruktur? Ved krummestr uktur har krummerne en størrelse fra mindre end 1 mm op til cirka 5 mm. Ved enkeltkornsstruktur er de enkelte partikler lejret usammenhængende med hinanden og jorden bliver derfor løs. Jordens tekstur Kornstørrelsesfordelingen undersøges vha. en sigteanalyse (I får en intro i timen). Der måles og beregnes hvor meget materiale der lander i hver sigte og derudfra kan jordbundsbetegnelsen findes. Udførelsen går hurtigt Udførelsen går langsomt Jordens surhedsgrad (ph) Fyld den store fordybning på farvepladen og dryp indikatorvæske på, så væsken lige dækker jorden. Vent 1 minut. Vip pladen, så væsken løber ned i den lille fordybning og vurder farven på farveskalaen. Hvad er den tilsvarende ph-værdi? Udførelsen går hurtigt 13
Jordens humusindhold Tag ca 5 gram af jordprøven, vej den af og noter den nøjagtige vægt. Brænd prøven på en bunsenbrænder i ca 20 minutter til den har skiftet farve til en mere grålig/lysere tone. Vej prøven igen når den er kølet lidt af. Hvor mange gram er forsvundet? Udførelsen går langsomt Data og databehandling Data fra de 4 forsøgsdele præsenteres, behandles og evt. beregnes: Jordens struktur Jordens tekstur Beskriv hvad I fandt ud af omkring jordens struktur (vedlæg gerne billeder). Brug bilag 1 og 2 til at bestemme hvilken jordbundsbetegnelse, jeres undersøgte jord tilhører. Vedlæg begge bilag i udfyldt stand (i bilag 2 er det nok at skrive %-tallene samt den tilsvarende jordbundsbetegnelse). Jordens surhedsgrad (ph) Hvilken ph målte I? Jordens humusindhold Omregn vægttabet fra gram til procent. Hvor mange procent af din jordbundsprøve bestod af humus? Diskussion og teori Saml kort op på de resultater I fik i afsnittet med databehandlingen. Passer teksturen og den fundne jordbundsbetegnelse med, hvad I ville forvente? Sammenlign med forsidefiguren samt med jeres generelle viden om istidernes betydning for det danske landskab. Hvorfor er der forskel på jordenes ph-værdi, og hvorfor er det interessant at kende jordens surhedsgrad? Hvorfor er humusindholdet og strukturen vigtige parametre for den gode landbrugsjord? Fejlkilder Hvilke mulige fejlkilder er der ved jeres forsøg? Kan nogle af disse fejlkilder være årsag til at jeres data ikke passer til teorien? Kan der være fejl eller usikkerheder opstået ved prøvetagningen i felten? Var der noget I ville gøre anderledes, hvis I skulle gøre forsøget om igen? Konklusion Gentag kort, om jeres prøve svarer til det forventede. Opsummer kort, hvis jeres data ikke passer med teorien, og forklar kort uoverensstemmelserne ud fra fejlkilderne. 14
BILAG 1 Totalvægt af jorden: Samlede vægt af alle jordfraktioner efter sigtning (V): Hvor meget jord er mistet: Materialebetegnelse Sigte Vægt af sigterne uden jord: Vægt af sigter med jord i: Vægt af jord v Vægtprocent P; P = v V 100%, Sten/grus Grovsand Grovsand/mellemsand Mellemsand Mellemsand/finsand Finsand Ler/silt 2 mm 1 mm 0,5 mm 0,25 mm 0,125 mm 0,063 mm Bunden hvor P er vægtprocenten, v er vægt af jordfraktionen og V er totalvægten af jorden. En fraktion er den del af den samlede prøve som indeholdes i en sigte, dvs rækkerne i ovenforstående tabel. BILAG 2 Find fraktionernes vægtprocenter i bilag 1 (figuren nedenfor) og beregn følgende; % sand i alt = Grovsand + Grsand/Mellemsand + Mlsand + Mlsand/Finsand + Fsand = % % finsand = Mellemsand/Finsand + Finsand = % % ler + silt = Ler/silt = % Hvilken betegnelse for jeres jordbund kommer I frem til? Skriv det i jeres data/databehandlingsafsnit. 15
Bestemmelse af udleverede bjergarter I skal bestemme hvilke bjergarter som I har i stenkassen. I kan bruge undersøgelsesnøglen på næste side. Tag meget gerne billeder af bjergarter, da det vil være til stor hjælp, når I læser til eksamen. 1 Billede af bjergarten Bjergartens navn Begrundelse for valg af bjergartsnavnet Bjergartens dannelsesmiljø 2 3 4 16
5 6 7 8 17
Figur 1: Undersøgelsesnøgle til bestemmelse af bjergarter. Figur 2. Bjergarternes kredsløb 18
Bestemmelse af bjerarter på stranden På stranden udførte vi feltarbejde, hvor vi undersøgte, hvilke typer af bjergarter der findes på Aarhus strand. Indsæt billedet af jeres bestemmelse af bjergartstyper og navngivning. Formål Formålet med denne rapport er at bestemme og navngive bjergarter, samt forklare hvordan og hvor disse bjergarter er blevet dannet. Materialer: Lup, Hammer, Poser, Noget at skrive med, Tommestok, Flag Fremgangsmåde UNDERSØGELSE AF STRANDSTEN 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 A3 papiret i følgende grupper: a. Magmabjergarter b. Sedimentbjergarter c. Metamorfe bjergarter d. Flint e. Ubestemmelige bjergarter 5. Navngiv nu stenene i grupperne magma-, sediment- og metamorfe bjergarter. 6. Skriv navnene med på pairet ved siden af bjerarterne. 7. Tag et billede af papiret med bjergarterne. BRUG AF HAMMER 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). Resultater og resultatbehandling Indsæt billede af bjergarterne opdelt i magmabjergarter, sedimentbjergarter, metamorfe bjergarter, flint, ubestemmelige bjergarter. Krav til billedet er at det fylder en A4 side. 19
Den lokale strålingsbalance Materialer: 1 mobil klimastation. 1 pyranometer, der måler den kortbølgede stråling. 1 IR-termometer, der måler temperaturen i o C, dvs. energien i den langbølgede varmestråling. Vi kan omregne temperaturen til W/m 2. Figur 1: Pyranometer til måling af kortbølget stråling. Figur 2: IR-termometer til måling af langbølget stråling i det infrarøde spektrum. Metode: 1. Noter hvor stor en del af himlen der er skyet. Tag et billede til rapporten. 2. Alle målinger noteres på side 4. Målingerne og observationer indskrives i de blå felter. 3. Mål temperaturen i skyggen med den mobile klimastation. 4. Mål vinden og vindens retning med den mobile klimastation. 5. Mål intensiteten af lyset fra himlen (W/m 2 ) ved hjælp af pyranometeret, samt refleksionen fra jordoverfladen. Find albedo som forholdet mellem det reflekterede og det indsendte stråling. 6. Når du måler opad pas på træer, udhæng osv. 7. Ved måling af den kortbølget stråling er det vigtigt at holde pyranometret vandret både når du måler indstrålingen (oppe fra) og refleksion (nede fra). 8. Mål langbølget strålingen fra himlen og jordoverfladen ved hjælp af IR-termometeret. 9. Når I udfører jeres 3 målinger, så husk at vælge forskellige overflader. 10. Når I har udført jeres målinger, så mål igen temperaturen i skyggen. Denne temperaturmåling bruges til, at se om temperaturen har ændret sig under forsøget. 20
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) 21
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) 22
Tegning af den lokale strålingsbalance. 23
Omregning af temperatur til W/m 2 Figur 3: Denne graf viser den maksimale udstråling fra et legeme, og den bygger på Stefan-Boltzmanns lov. 24
Permeabiliteten i jord Formål Vi vil undersøge, hvor let gennemtrængelig for vand (permeabel) de forskellige jordtyper er. Vi bruger her ler, sand og morænejord. Hypotese Hvilken jordtype er mest permeabel (har den højeste permeabilitet); ler, sand eller moræne? Materialer Sand, moræne og ler-prøver af 50 g, måleglas, vejeskåle, tragte, filter, vægte og ur. Fremgangsmåde 1: Hæld 100 ml vand ned i tragten (med filter og sand/jord) med en jævn bevægelse. 2: Noter antal m.m. nedsivet vandmængde for hver 10 sek. 3: Hvor meget vand er tilbageholdt i prøverne? Data og databehandling Skriv dine data ind i en tabel, som viser hvor meget vand der løber igennem hver prøve pr 10 sek. Afbild resultaterne i et koordinatsystem, hvor tiden sættes ud af x-aksen. Diskussion 1) Hvordan passer jeres resultater med jeres hypotese? Hvordan kan vi forklare de variationer i data der ses? 2) Forklar ordene porøsitet og permeabilitet og udfyld nedenstående skema: Sand Ler Hvor høj en porøsitet har: (høj, middel, lav) Hvor høj en permeabilitet har: (høj, middel, lav) 3) Udfyld nedenstående skema: 25
Sand Moræne Ler Hvor hurtigt dannes grundvand ved denne jordbundstype? (hurtigt, middel, langsom?) Hvor udsat for forurening er grundvandet under denne jordbundstype? (meget, middel, lidt?) Hvor stort er behovet for kunstvanding ved landbrug bestående af denne type? (stort, middel, lille?) 4) Hvad er moræne, og hvorfor er der nogle steder i DK sandet jord, andre steder leret jord? Fejlkilder Hvilke fejlkilder kan du finde i forsøget? Konklusion Opsaml kort dine resultater og de vigtigste elementer fra dine øvrige afsnit. 26