1.6: Eischmelze und Anstieg des Meeresspiegels
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| Publikation: | 18.5.2017 |
| Lernstufe: | 3 |
| Übersicht: | Die Schüler stellen experimentell fest: Wenn Gletscher schmelzen, steigt der Meeresspiegel. Wenn Meereis schmilzt, steigt der Meeresspiegel nicht. |
| Angestrebte Kenntnisse: |
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| Wortschatz: | Meeresspiegelanstieg, Meereis, Kontinentaleis, Gletscher |
| Dauer: | 1 Stunde 30 Minuten |
| Material: |
Für jede Schülergruppe:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Ein kleiner Tipp vorab
Das weiter unten beschriebene Experiment sollte möglichst zu Unterrichtsbeginn gestartet werden, da es eine Weile dauert, bis das Eis geschmolzen ist (mindestens zwei Stunden).
Ausgangsfrage
Wenn sich die Schüler bereits mit dem Thema Klimawandel befasst haben, kann die Lehrerin mit der Feststellung beginnen, dass sich unser Planet erwärmt – und zwar sowohl das Festland als auch die Ozeane. Haben sich die Schüler noch nicht mit dem Klimawandel befasst, kann die Lehrerin die obere Hälfte des Arbeitsblattes 6 (Anstieg des Meeresspiegels und Klimaflüchtlinge) verteilen. Das Diagramm zeigt: Seit 1880 hat sich die Erde erwärmt.
Wissenschaftliche Anmerkungen
- In dem Diagramm ist die Temperaturänderung (auch Temperaturanomalie genannt) aufgetragen – die Abweichung der Temperatur vom 30-jährigen Mittelwert der Jahre 1881 bis 1910.
- Die Luft über dem Ozean erwärmt sich weniger schnell als die Luft über dem Festland. Das liegt an der thermischen Trägheit des Ozeans (siehe die Unterrichtsstunde "1.5: Die thermische Trägheit der Ozeane").
Die Lehrerin fragt: "Welche Auswirkungen hat die Erderwärmung auf die Ozeane?".
Im Allgemeinen denken die Schüler als Erstes an den Meeresspiegelanstieg. Die Lehrerin bohrt weiter: "Welches ist denn die Ursache für den Meeresspiegelanstieg?" Die Schüler antworten in der Regel, dass es an dem Schmelzen des Eises liegt. Dabei unterscheiden sie meistens nicht zwischen Kontinentaleis (Eisschilde, Gletscher) und Meereis.
Die Lehrerin fragt nun: "Wo findet man auf der Erde große Eismassen?" Sie merkt an, dass es zwei Fälle gibt: Eis kann auf dem Festland sein (Eisschilde in der Antarktis und auf Grönland, Gletscher) oder im Meer (Meereis in der Arktis und der Antarktis). "Hat das Schmelzen von Kontinentaleis die gleichen Auswirkungen auf den Meeresspiegel wie das Schmelzen von Meereis?".
Experiment
Die Klasse überlegt sich ein Experiment, mit dem man überprüfen kann, ob das Schmelzen von Kontinentaleis und das Schmelzen von Meereis zu einem Anstieg des Meeresspiegels führt. Haben sich die Schüler auf ein Experiment geeinigt, untersucht die Hälfte der Klasse in Gruppenarbeit das Schmelzen von Kontinentaleis, die andere Hälfte das Schmelzen von Meereis.
Abb. 1: Schülerzeichnung zum Experiment mit schmelzendem "Gletschereis" [1]
Das "klassische" Experiment sieht folgendermaßen aus: Man nimmt zwei Gefäße und füllt sie mit Wasser. Das Wasser stellt den Ozean dar. In das eine Gefäß legt man Eiswürfel (oder einen ganzen Eisblock) direkt ins Wasser. Dieses Eis stellt das Meereis dar. In das zweite Gefäß platziert man einen schweren Gegenstand (einen Pflasterstein oder etwas Ähnliches). Auf diesen "Kontinent" legt man Eiswürfel (oder einen ganzen Eisblock). Das Eis stellt zum Beispiel einen Gletscher dar. Die Lehrerin fragt: "Wie stellt ihr fest, ob der Wasserspiegel gestiegen ist oder nicht?". Die Schüler schlagen mehrere Lösungen vor: Mit einem wasserfesten Filzstift den Wasserstand außen auf der Gefäßwand markieren; mit Klebeband ein Stück Papier (wie in Abb. 2) oder ein Lineal an die Gefäßwand kleben.
Abb. 2: Schmelzen von Meereis und Kontinentaleis. Links: Wenn das Meereis schmilzt, steigt der Meeresspiegel nicht. Rechts: Wenn Kontinentaleis schmilzt, steigt der Meeresspiegel.
Wissenschaftliche Anmerkungen
- Der Wasserstand muss nach dem Hineinlegen der Eiswürfel markiert werden.
- Für die "Meereis-Gruppe": In dem Gefäß sollte genügend Wasser sein, damit die Eiswürfel nicht den Boden berühren.
Pädagogische Anmerkung
- In diesem Experiment wird ein Modell verwendet. Um es richtig zu interpretieren, müssen sich die Schüler die Entsprechungen klar machen: Wasser = Ozean, Stein = Kontinent, Eis = Kontinentaleis oder Meereis.
Die Eiswürfel im Wasser schmelzen relativ schnell (etwa 10 Minuten), während das Eis auf dem "Kontinent" viel langsamer schmilzt (einige Stunden). Den Schülern wird dadurch die Vulnerabilität des Meereises bewusst, das viel schneller schmilzt als die Gletscher auf dem Kontinent.
Gemeinsame Erörterung
Wenn (fast) das ganze Eis geschmolzen ist, halten die Schüler fest, was sie beobachtet haben. Sie machen eine Zeichnung des Experiments – das ist eine gute Gelegenheit, das Anfertigen von Beobachtungsskizzen zu üben (mit Titel, Datum, Legende, Bleistift + Lineal usw.).
Sie schreiben das Ergebnis des Experiments und eine Schlussfolgerung auf. Die Schlussfolgerung ist eine Interpretation des experimentellen Ergebnisses. "Was war die Ausgangsfrage? Wird diese durch das Ergebnis des Experimentes beantwortet?".
Jede Gruppe wählt eine Sprecherin aus, die das Ergebnis des Experiments der Klasse vorstellt. Die Ergebnisse werden diskutiert. Zum Schluss wird eine gemeinsame Zusammenfassung formuliert und ins Versuchsheft geschrieben.
Beispiel: Der Klimawandel bewirkt, dass das Eis auf unserem Planeten schmilzt. Das Schmelzen von Kontinentaleis (Gletscher, Eisschilde) führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Das Schmelzen des Meereises hat dagegen keinen direkten Einfluss auf den Meeresspiegel.
Wissenschaftliche Anmerkungen
- Die Schüler stellen fest, dass das Schmelzen des Meereises nicht zu
einem Anstieg des Meeresspiegels führt. Das ist nur in erster Näherung
richtig. In den nächsten beiden Unterrichtsstunden werden wir das arktische
Meereis genauer unter die Lupe nehmen:
- Das arktische Meereis ist eine große weiße Oberfläche, die wie ein Spiegel wirkt und ein Großteil des Sonnenlichts zurück ins Weltall reflektiert. Das arktische Meereis begrenzt also die Sonnenenergie, die der Arktische Ozean aufnimmt.
- Verschwindet das arktische Meereis teilweise oder sogar ganz, absorbiert der viel dunklere Ozean mehr Sonnenenergie und wird wärmer.
- Das wärmer werdende Wasser des Ozeans dehnt sich aus. Das führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Auf diese Weise trägt das Schmelzen des Meereises letztendlich doch – indirekt – zum Meeresspiegelanstieg bei.
- Etwa 60% des Meeresspiegelanstiegs sind auf das Schmelzen der Gletscher und Eisschilde zurückzuführen, und etwa 40% auf die thermische Ausdehnung der Ozeane (Zahlen für den Zeitraum 2006-2015) [2].
- Die Klimatologen gehen davon aus, dass der Meeresspiegel im 21. Jahrhundert um etwa 50 cm steigen wird, eventuell sogar um über 1 m [3]. Und das ist nur der Anfang. Aufgrund der thermischen Trägheit der Ozeane wird die jetzige Erderwärmung noch in einigen Jahrhunderten zu einem Anstieg des Meeresspiegels beitragen. Im Gutachten des "Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen" von 2006 wird der globale Meeresanstieg im Jahr 2030, bei einer auf 3°C begrenzten Erderwärmung, auf 2,5 bis 5,1 Meter geschätzt. Der Beitrag der thermischen Ausdehnung liegt zwischen 0,4 und 0,9 Meter [4]. Und noch ein paar Zahlen: Wenn das Grönländische Eisschild schmelzen würde, schätzen Wissenschaftler, dass der Meeresspiegel um etwa 6 Meter steigen würde. Wenn gar das ganze Eis der Antarktis schmelzen würde (was so schnell nicht passieren wird), würde der Meeresspiegel um etwa 60 Meter ansteigen [5].
Literaturrecherche
Die Lehrerin verteilt nun die zweite Hälfte des Arbeitsblattes 6 (Anstieg des Meeresspiegels und Klimaflüchtlinge) und die Klasse diskutiert über die Folgen des Meeresspiegelanstiegs für die Küstenbewohner der Niederlande und Ägyptens (Nildelta).
Zusammenfassung
Die Klasse erarbeitet gemeinsam eine Schlussfolgerung.
Beispiel: Das Schmelzen der Eisschilde und Gletscher führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Das hat Folgen für niedrig liegende Gebiete an den Küsten: Im Laufe des 21. Jahrhunderts werden Millionen von Menschen ihre Heimat verlassen müssen. Man nennt diese Menschen Klimaflüchtlinge.
Mögliche Erweiterungen
- Die Schüler können zum Beispiel recherchieren, welche Gegenden in Europa vom Meeresspiegelanstieg betroffen sind bzw. sein werden.
- Sie können über das Leben von Flüchtlingen recherchieren (Klimaflüchtlingen oder auch politischen bzw. wirtschaftlichen Flüchtlingen).
Fußnoten
1: Abb. 1 (angepasst): 4. Klasse von Sabine Lanoé (Paris)
2: Quelle: IPCC: Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, Kapitel 4, Tabelle 4.1, S. 336
3: Quelle: IPCC: Climate Change 2014 Synthesis Report – Summary for Policymakers (Bild SPM.6, S. 11)
4: Quelle: Sondergutachten des WBGU (2006): Die Zukunft der Meere – zu warm, zu hoch, zu sauer (Tabelle 3.1-1, S. 38).
5: Quelle: National Snow & Ice Data Center: Quick Facts on Ice Sheets
Letzte Aktualisierung: 14.10.2024
