1.7: Ausdehnung der Ozeane und Anstieg des Meeresspiegels

1 1.1: Wasservorkommen auf unserem Planeten 2 1.2: Der Wasserkreislauf in der Natur 3 1.3: Meeresströmungen aufgrund von Temperaturunterschieden 4 1.4: Meeresströmungen aufgrund unterschiedlicher Salinität 5 1.5: Die thermische Trägheit der Ozeane 6 1.6: Eischmelze und Anstieg des Meeresspiegels 7 1.7: Ausdehnung der Ozeane und Anstieg des Meeresspiegels 8 1.8: Farbe und Temperatur – die Rolle des arktischen Meereises 9 1.9: CO2-Ausstoß und Versauerung der Ozeane 10 1.10: Wie beeinflusst die Versauerung die Lebewesen in den Ozeanen?

Autoren:
Publikation:	18.5.2017
Lernstufe:	3
Übersicht:	Die Schüler stellen experimentell fest: Wenn Wasser wärmer wird, nimmt es mehr Platz ein. Das ist eine weitere Ursache für den Anstieg des Meeresspiegels.
Angestrebte Kenntnisse:	Wasser dehnt sich beim Erwärmen aus. Das Wasser der Ozeane erwärmt sich. Das führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Weltweit leben schätzungsweise 300 bis 400 Millionen Küstenbewohner in Gebieten, die unter 5 Meter über dem Meeresspiegel liegen (Quelle: The World Bank).
Wortschatz:	Klimaflüchtling
Dauer:	1 Stunde
Material:	Für jede Schülergruppe: ein kleines Fläschchen mit Deckel ein Strohhalm gefärbtes Wasser aus dem Kühlschrank Für die Klasse: optional: ein Thermometer
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Vorbereitung

Kurz vor der Unterrichtsstunde befüllt die Lehrerin eine kleine Flasche randvoll mit gefärbtem Wasser. Sie verschließt die Flasche mit einem Deckel, in den sie vorher ein Loch gebohrt hat. Sie steckt einen Strohhalm durch das Loch im Deckel und dichtet die Einstichstelle ab (zum Beispiel mit Patafix).

Ausgangsfrage

Die Schüler kommen auf die Zusammenfassung der letzten Stunde zurück: "Das Schmelzen der Eisschilde und Gletscher führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels".

Die Lehrerin erklärt: Nur etwa 60% des Meeresspiegelanstiegs sind auf das Schmelzen der Gletscher und Eisschilde zurückzuführen (Zahlen für den Zeitraum 2006-2015) [1]. Sie fragt: "Was könnte denn noch zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen?". Wenn die Schüler nicht auf die Ausdehnung des wärmer werdenden Meerwassers kommen, kann die Lehrerin sie zum Beispiel nach der Funktionsweise eines Thermometers fragen. Antwort: Steigt die Temperatur, dehnt sich die Thermometerflüssigkeit aus. Die Flüssigkeitssäule steigt.

Die Lehrerin zeigt den Schülern die vorbereiteten Fläschchen und fragt: "Was muss man machen, damit der Flüssigkeitsspiegel im Strohhalm steigt?".

Experiment

Die Schüler erwärmen das Fläschchen, entweder mit ihren Händen oder indem sie es auf einen Heizkörper oder in eine mit heißem Wasser gefüllte Schüssel stellen.

Pädagogische Anmerkungen

Wenn das Fläschchen aus Plastik ist, steigt der Flüssigkeitsspiegel allein schon dadurch, dass man auf das Fläschchen drückt. Daher ist es besser, wenn man Glasfläschchen verwendet. Glas ist außerdem ein besserer Wärmeleiter – was für dieses Experiment von Vorteil ist.
Das Fläschchen sollte randvoll gefüllt sein. Steckt man den Strohhalm durch den Deckel, sollte ein Teil der Flüssigkeit in den Strohhalm steigen. Die Stelle, an der der Strohhalm im Deckel steckt, sollte absolut dicht sein (eventuell mit Patafix abdichten).
Um das Wasser im Fläschchen zu erwärmen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Die effizienteste ist, das Fläschchen in eine Schüssel mit heißem Wasser zu stellen (das Wasser muss nicht kochend heiß sein, 40°C reichen völlig aus).
Je kälter das Wasser am Anfang des Experimentes ist, desto höher steigt die Flüssigkeit im Strohhalm. Daher ist es günstig, die Fläschchen mit (gefärbtem) Wasser zu befüllen, das vorher im Kühlschrank stand.
Die Ausdehnung des Wassers im Fläschchen führt nur zu einer kleinen Volumenänderung, die aber mithilfe des Strohhalms (wegen seines kleinen Durchmessers) sehr gut zu sehen ist. Übertragen auf die Ozeane bedeutet dies: Wird das Wasser in den Ozeanen wärmer, dehnt es sich aus und der Meeresspiegel steigt. Wissenschaftler schätzen, dass der Meeresspiegel im 21. Jahrhundert zwischen 29 cm und 110 cm ansteigen wird [2].

Abb. 1: Wird das Wasser im Wasserbad erwärmt, steigt der Wasserspiegel im Strohhalm [3].

Gemeinsame Erörterung und Zusammenfassung

Die Schüler haben experimentell festgestellt, dass Wasser mehr Platz einnimmt, wenn die Temperatur des Wassers steigt. Die Schüler müssen ihr Experiment nun auf den Kontext der Ozeane übertragen. Der Wasserspiegel im Strohhalm stellt den Meeresspiegel dar.

Abb. 2: Protokoll zum Experiment zur Ausdehnung von Wasser [3]

Die Klasse erarbeitet gemeinsam eine Schlussfolgerung.

Beispiel: Der Klimawandel führt dazu, dass sich das Wasser in den Ozeanen erwärmt. Wenn Wasser wärmer wird, dehnt es sich aus: Es nimmt mehr Platz ein und der Meeresspiegel steigt an. Wenn der Meeresspiegel ansteigt, werden manche Gegenden der Erde überschwemmt.

Fußnoten

1: Quelle: IPCC: Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, Kapitel 4, Tabelle 4.1, S. 336

2: Quelle: IPCC: Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, Kapitel 4, S. 327

3: Abb. 1 und 2 (angepasst): 6. Klasse von Anne Louault (Triel sur Seine)

Letzte Aktualisierung: 29.11.2023