Zur Haupt­na­vi­ga­ti­on sprin­gen [Alt]+[0] Zum Sei­ten­in­halt sprin­gen [Alt]+[1]

Ar­beits­blatt: Na­tür­li­cher Treib­haus­ef­fekt

Kom­pe­ten­zen:

In­halt pbK ibK
Ei­ner­seits den Ein­fluss der Re­fle­xi­on und Ab­sorp­ti­on der Son­nen­ein­strah­lung auf die Erd­tem­pe­ra­tur un­ter­su­chen. An­de­rer­seits soll auch der Ein­fluss der von der Erde aus­ge­hen­den Wär­me­strah­lung auf die Erd­tem­pe­ra­tur un­ter­sucht wer­den.

2.1.9 Un­ter­schied Mo­dell/Rea­li­tät

2.2.2 je-desto-Aus­sa­gen

2.2.5 Er­geb­nis­se do­ku­men­tie­ren

2.2.6 Mess­da­ten dar­stel­len

2.3.4 Gren­zen von Mo­del­len

3.3.3 (4) die drei ther­mi­schen En­er­gie­über­tra­gungs­ar­ten be­schrei­ben

3.3.3 (7) ihre phy­si­ka­li­schen Kennt­nis­se zur Be­schrei­bung des na­tür­li­chen und an­thro­po­ge­nen Treib­haus­ef­fek­tes an­wen­den

3.3.3 (8) Aus­wir­kun­gen des Treib­haus­ef­fek­tes auf die Kli­ma­ent­wick­lung be­schrei­ben

Vor­aus­set­zun­gen:

BNT 3.1.4 (8) ther­mi­sche Phä­no­me­ne … und die drei ther­mi­schen En­er­gie­trans­port­ar­ten un­ter­su­chen

BNT 3.1.4 (9) Ma­te­ria­li­en … im Hin­blick auf deren Auf­nah­me von Wär­me­strah­lung un­ter­su­chen

BNT 3.1.4 (10) un­ter­su­chen, wel­che Ma­te­ria­li­en … zur Wär­me­däm­mung ge­eig­net sind.

3.2.3 (3) Spei­che­rung von En­er­gie

[Geo­gra­fie 3.​2.​2.​3 (1) Treib­haus­ef­fekt in Grund­zü­gen (Klas­se 7/8)]

Re­fle­xi­on von Wär­me­strah­lung

Ab­sorp­ti­on von Wär­me­strah­lung

Ziele:

  • Re­fle­xi­ons­ef­fek­te auf die Erd­tem­pe­ra­tur un­ter­su­chen (Al­be­do-Ef­fekt)
  • Ab­sorp­ti­on-Ef­fek­te der At­mo­sphä­re auf die Erd­tem­pe­ra­tur un­ter­su­chen
  • Den na­tür­li­chen Treib­haus­ef­fekt im ein­fa­chen Mo­dell ver­ste­hen

An­mer­kun­gen:

Die Be­rech­nung wurde mit Hilfe eines ein­fa­chen 3-Schich­ten-Mo­dells des Sys­tems Welt­all-At­mo­sphä­re-Erde vor­ge­nom­men. Die ite­ra­ti­ven Be­rech­nun­gen wer­den in einem Ta­bel­len­kal­ku­la­ti­ons­pro­gramm durch­ge­führt. Nach etwa 10 Ite­ra­ti­ons­schrit­ten ist das Er­geb­nis hin­rei­chend kon­stant.

Das Ar­beits­blatt ist schreib­ge­schützt und für die SuS mit einem Pass­wort ge­schützt. Die SuS kön­nen in dem Ar­beits­blatt le­dig­lich die An­tei­le für die Re­fle­xi­on und Ab­sorp­ti­on der Son­nen­strah­lung zwi­schen 0 und 100% ver­än­dern und zu­sätz­lich auch den An­teil der Ab­sorp­ti­on der Wär­me­strah­lung der Erde. Fehl­ein­ga­ben wie z. B. ne­ga­ti­ve An­tei­le oder Werte über 100% wer­den durch Feh­ler­mel­dun­gen ab­ge­fan­gen.

Der Be­rech­nungs­hin­ter­grund ist ein­mal mit Wer­ten und ein­mal mit den ein­ge­setz­ten For­meln auf den fol­gen­den zwei Sei­ten dar­ge­stellt.

Screenshot Natürlicher Treibhauseffekt Seite 2

Screenshot Natürlicher Treibhauseffekt Seite 3

Pro­blem­stel­lung:

Wie än­dert sich die Tem­pe­ra­tur auf der Erde durch die Re­fle­xi­on von Son­nen­licht, durch die Ab­sorp­ti­on von Son­nen­licht in der At­mo­sphä­re und durch die Ab­sorp­ti­on von der Wär­me­strah­lung (In­fra­rot) der Erde in der At­mo­sphä­re?

Mo­del­l­ex­pe­ri­ment:

Im glo­ba­len Mit­tel emp­fängt das Sys­tem Erde-At­mo­sphä­re eine Strah­lungs­leis­tung der Sonne von 342 W pro m2. In der Datei „Mo­del­l_­Treib­haus_1.xlsx“ wer­den die 3 Ef­fek­te der

  1. Re­fle­xi­on der Son­nen­ein­strah­lung (Al­be­do-Ef­fekt)
  2. Ab­sorp­ti­on der Son­nen­ein­strah­lung in der At­mo­sphä­re
  3. Ab­sorp­ti­on der IR-Strah­lung der Erde in der At­mo­sphä­re

auf die Tem­pe­ra­tur der Erde be­rech­net und dar­ge­stellt.

Auf­ga­ben:

  1. Öffne die Datei „Mo­del­l_­Treib­haus_1.xlsx“
  2. Un­ter­su­che zu­nächst den Ef­fekt einer stär­ke­ren Re­fle­xi­on der Son­nen­ein­strah­lung auf die Erd­tem­pe­ra­tur. Ver­grö­ße­re dazu den Re­fle­xi­ons­an­teil je­weils um 10% bis 100% und no­tie­re je­weils die Werte. For­mu­lie­re zu dem Er­geb­nis einen je-desto-Satz. Hin­weis: Der ge­sam­te Re­fle­xi­ons­an­teil be­trägt zur­zeit etwa 30%.

  3. Setze den Re­fle­xi­ons­an­teil auf 30% und alle an­de­ren auf 0% . Ver­grö­ße­re an­schlie­ßend den Wert für die Ab­sorp­ti­on der Son­nen­ein­strah­lung eben­falls um je­weils 10% bis 70 %. No­tie­re immer alle ein­ge­stell­ten Werte und die je­weils dar­aus fol­gen­de Erd­tem­pe­ra­tur. For­mu­lie­re zu dem Er­geb­nis einen je-desto-Satz.

    Hin­weis: Der Ab­sorp­ti­ons­an­teil für die Son­nen­ein­strah­lung be­trägt zur­zeit etwa 20%.

  4. Setze den Re­fle­xi­ons­an­teil auf 30% und den Ab­sorp­ti­ons­an­teil für Son­nen­licht auf 20%. Ver­grö­ße­re schließ­lich die Werte für die Ab­sorp­ti­on der Erd­strah­lung (In­fra­rot IR) schritt­wei­se um 10%, bis die Erd­tem­pe­ra­tur etwa dem heu­ti­gen Wert von +10 °C ent­spricht (na­tür­li­cher Treib­haus­ef­fekt).
  5. Stel­le die Er­geb­nis­se gra­fisch dar.

  6. Öffne die Seite http://​www.​chf.​de/​edu­thek/​Tre​ibha​usef​fekt/​Tre​ibha​usef​fekt.​swf

    Hier fin­dest du den Ef­fekt in einem Mo­del­l­ex­pe­ri­ment.

Ar­beits­blatt - Treib­haus­ef­fekt - Er­geb­nis­se

Schaubild 1 Ergenis Treibhauseffekt

Schaubild 2 Ergenis Treibhauseffekt

Schaubild 3 Ergenis Treibhauseffekt

zu 6.:

Durch die Er­wär­mung der Erde und damit auch der Ozea­ne ge­lan­gen Gase wie Koh­len­stoff­di­oxid oder auch Was­ser­dampf in die At­mo­sphä­re. Diese Stof­fe wir­ken als Treib­haus­ga­se und ver­än­dern die Tem­pe­ra­tur eben­falls.

 

 

Ar­beits­blatt: Na­tür­li­cher Treib­haus­ef­fekt: Her­un­ter­la­den [docx][447 KB]

 

Wei­ter zu An­thro­po­ge­ner Treib­haus­ef­fekt