Geovidenskab A Vejledende opgavesæt nr. 2 Vejledende opgavesæt nr. 2 Forår 2013
Opgavesættet består af 5 opgaver med tilsammen 16 spørgsmål. Svarene på de stillede spørgsmål indgår med samme vægt i vurderingen. Der er 1 bilag. Opgaverne Opgave 1: Solceller Opgave 2: Iskerneboring Opgave 3: Albedo i Grønland Opgave 4: Tyngdeforskelle målt fra rummet Opgave 5: Globale luftstrømme Side 2 af 13
Alle hjælpemidler er tilladt Følgende hjælpemidler forudsættes: Databog fysik kemi (F&K Forlaget), 6. udgave (1992) eller senere udgave. Atlas til anvendelse på gymnasialt niveau. Generelle systemkrav (anbefalet minimum): PS/Mac med CD-drev og en skærm med opløsning 800*600 pixels Generelle softwarekrav til PC (anbefalet minimum): Windows XP, Vista eller W-7 Generelle softwarekrav til Mac (anbefalet minimum): OSX 10.4 Generelle softwarekrav til Linux (anbefalet minimum): Ubunto 10.10 (Standard installation) Specifikke softwarekrav til opgaven (anbefalet minimum): Program, som kan håndtere Excel 2003-filer Generelt anbefales det at benytte nyeste software. Kildehenvisninger Opgave 1: Danmarks Meteorologiske Institut Opgave 2: www.iceandclimate.nbi.ku.dk/data (iskernedata) Opgave 4: www.astrium.eads.net (billede) NASA/Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt (kort) Opgave 5: http://nuclearinfo.net/nuclearpower/currentreactors (kort) K. Rozanski og K. Froehlich, IAEA Bulletin nr. 2, 1996 (diagram) Side 3 af 13
Opgave 1: Solceller En familie har installeret et solcelleanlæg med arealet 32 m 2. En dag, hvor solintensiteten på taget er 750 W/m 2, leverer solcelleanlægget i løbet af 2,0 timer den elektriske energi 5,7 kwh. a) Hvor stor er solcelleanlæggets nyttevirkning? Det fremgår af figur 1, at den årlige solindstråling ikke er den samme i hele Danmark. Skagen Herning Figur 1. Årlig solindstråling på en vandret flade angivet i kwh/m 2. b) Forklar forskellen i solindstrålingen i Herning og Skagen. Side 4 af 13
Temperatur i C Nedbør i mm Opgave 2: Iskerneboring I 2004 afsluttede forskere otte års arbejde med iskerneboringer på toppen af Grønlands indlandsis 3000 meter over havets overflade. Målet var at opnå kendskab til fortidens klima. Nutidens klima i boreområdet kan ses af hydrotermfiguren på figur 1. a) Brug figur 1 til at klassificere klimazonen for boreområdet. Hydrotermfigur 0-10 -20 90 80 70 60-30 50 40-40 30-50 20 10-60 J F M A M J J A S O N D Måned 0 Nedbør Temperatur Figur 1. Hydrotermfigur for boreområdet baseret på gennemsnit for perioden 1961-90. Side 5 af 13
For at kunne benytte isen i klimaforskning har man dateret ca. 120.000 enkelte årlag i den mere end 3 km lange iskerne. Sammenhørende værdier for alderen af de enkelte lag i iskernen og lagenes dybde de seneste 60.000 år er vedlagt denne opgave som bilag 1 i form af et regneark. b) Tegn en graf, der viser hvordan dybden afhænger af isens alder, og forklar forløbet af grafen. Lufttemperaturen for de enkelte år kan findes indirekte ved at bestemme forholdet mellem de to stabile iltisotoper og gennem den såkaldte δ -metode. En δ -værdi for de enkelte årlag i isen kan omsættes til en årlig middeltemperatur gennem følgende udtryk, hvor δ -værdien angives i promille (som i bilag 1): T=(1,5 δ +20,5) Sammenhørende værdier for alderen af de enkelte lag i iskernen og δ gennem de seneste 60.000 år er vedlagt denne opgave som bilag 1 i form af et regneark. c) Tegn en graf, der viser temperaturens udvikling gennem de seneste 60.000 år, og kommentér grafen. Markér overgangen til Holocæn, og bestem temperaturstigningen pr. 100 år ved overgangen. Da forskerne ved boringen nåede bunden af indlandsisen, kunne de konstatere, at der var smeltevand. Der forsvinder 7 mm is pr. år som følge af smeltning ved bunden. Beregninger viser, at isen ikke smelter pga. trykket fra den ovenliggende 3 km tykke is. d) Forklar, hvorfra energien til smeltning af isen kommer. Beregn den effekt pr. m 2, hvormed isen tilføres varme ved bunden af indlandsisen. Side 6 af 13
Gennemsnitlig solindstråling (W/m 2 ) Albedo i % Opgave 3: Albedo i Grønland Ved hjælp af satellitter kan man måle jordoverfladens albedo med stor nøjagtighed. Figur 1 viser den gennemsnitlige albedo for Grønland målt om sommeren fra 2000 til 2012. 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Årstal Figur 1. Udvikling i albedo for Grønland om sommeren. a) Forklar udviklingen i albedoen for perioden 2000-2012. Grønlands overflade rammes ikke af samme solindstråling på alle breddegrader. Figur 2 viser den gennemsnitlige solindstråling over hele døgnet for den del af sommeren, hvor afsmeltningen af sne og is i Grønland er størst. 375 350 325 300 275 60 65 70 75 80 85 90 Nordlig breddegrad Figur 2. Gennemsnitlig solindstråling over hele døgnet for perioden 21. juni til 10. august. b) Forklar, hvorfor solindstrålingen er voksende fra 60 til 90 nordlig bredde. Side 7 af 13
For Grønland som helhed har forskere beregnet, at i gennemsnit er den årligt absorberede energimængde fra solindstrålingen steget med 45 MJ pr. kvadratmeter i perioden fra 2000 til 2012. c) Vurdér, hvor meget mere smeltevand denne ekstra energi medførte i 2012 for Grønland som helhed. Diskutér konsekvenserne af den øgede afsmeltning. Side 8 af 13
Banehøjde (km) Opgave 4: Tyngdeforskelle målt fra rummet GRACE er navnet på to identiske satellitter, der tilsammen kan måle meget små variationer i Jordens tyngdekraft i de områder, de flyver henover. De to satellitter kredser i en cirkulær bane ca. 400 km over Jorden. I højden 400 km har 3,0 km 3 luft massen 3,9 g. a) Hvor stor er luftens densitet i højden 400 km? Figur 1 viser, hvordan højden af GRACE-satellitterne aftager i perioden 2001 til 2007. 500 400 300 200 100 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Årstal Figur 1. GRACE-satellitternes højde over Jordens overflade i perioden 2001 til 2007. b) Forklar, hvorfor GRACE-satellitterne taber højde som vist på figur 1. c) Hvor stor er tyngdeaccelerationen i højden 400 km over jordoverfladen? Side 9 af 13
Ved hjælp af målinger fra GRACE-satellitterne har man fremstillet kortet på figur 2, der viser såkaldte tyngdeanomalier. Tyngdeanomalier er forskelle i tyngdeaccelerationen målt i forhold til den gennemsnitlige værdi for tyngdeaccelerationen i det pågældende område af Jorden. mgal Figur 2. Tyngdeanomalier målt med GRACE-satellitterne i perioden 2001 til 2007. Tyngdeanomalier angives i enheden milligal (mgal), som er m/s 2. d) Forklar med inddragelse af figur 2, hvad der kan give lokale variationer i tyngdeaccelerationen. Side 10 af 13
Opgave 5: Globale luftstrømme I forbindelse med kernekraftindustrien udledes radioaktivt. Ved at måle det radioaktive henfald af i atmosfæren kan man kortlægge de globale atmosfæriske luftstrømme. Figur 1. De røde prikker viser placeringen af kernekraftværker. a) Opstil reaktionsskemaet for henfaldet af det radioaktive. En måling på den nordlige halvkugle viser, at aktiviteten fra i 1,0 m 3 luft er 0,95 Bq. b) Hvor mange atomer af indeholder 1,0 m 3 luft fra den nordlige halvkugle? Side 11 af 13
Aktivitet af 85 Kr pr m 3 atm. luft (Bq) Måling af henfaldet af har bidraget til at kortlægge atmosfæriske luftstrømme. Resultatet af målingerne fremgår af figur 2. Breddegrad Figur 2: Atmosfærens indhold af målt i september måned fra syd til nord. c) Diskutér, hvilke globale atmosfæriske strømninger der kan forklare den viste fordeling af ved efterårsjævndøgn. Hvilke ændringer i fordelingen af kan man forvente i december? (Opgavesættet er slut) Side 12 af 13
Bilag 1 til opgave 2 Data fra iskerneboring findes i Excel-formater: Se Bilag pgave 2. Side 13 af 13