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Ar­beits­blatt: An­thro­po­ge­ner Treib­haus­ef­fekt

Kom­pe­ten­zen:

In­halt pbK ibK
Die Wir­kung von Treib­haus­ga­sen auf die Erd­tem­pe­ra­tur un­ter­su­chen und die Wir­kung auf die Ab­sorp­ti­on im IR-Be­reich zu­rück­füh­ren

2.1.1 Phä­no­me­ne be­schrei­ben

2.1.2 Hy­po­the­sen auf­stel­len

2.1.11 mit Mo­del­len er­klä­ren

2.1.12 Sach­t­ex­te … lesen

2.2.2 je-desto-Aus­sa­gen

2.2.5 Er­geb­nis­se do­ku­men­tie­ren

2.3.6 Dar­stel­lun­gen kri­tisch be­trach­ten

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

Re­fle­xi­on von Wär­me­strah­lung

Ab­sorp­ti­on von Wär­me­strah­lung

Ziele:

  • Die Wir­kung von Treib­haus­ga­sen auf das Ab­sorp­ti­ons­ver­mö­gen der At­mo­sphä­re er­ken­nen
  • Er­hö­hung der Erd­tem­pe­ra­tur durch be­stimm­te Treib­haus­ga­se ver­ste­hen
  • Den von Men­schen ver­ur­sach­ten Treib­haus­ef­fekt er­klä­ren

Pro­blem­stel­lung:

Wel­che Gase in der At­mo­sphä­re be­wir­ken einen Tem­pe­ra­tur­an­stieg der Erde?

Mo­del­l­ex­pe­ri­ment:

Im glo­ba­len Mit­tel emp­fängt das Sys­tem Erde-At­mo­sphä­re eine Strah­lungs­leis­tung der Sonne von 342 W pro m2. In der Datei „Mo­del­l_­Treib­haus_2.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.

Die fol­gen­den Ab­bil­dun­gen zei­gen zum einen die Be­rei­che der Son­nen­ein- bzw. der Er­d­ab­strah­lung. Die Strah­lung der Erde liegt im un­sicht­ba­ren In­fra­rot (IR). Die In­ten­si­tä­ten sind nicht maß­stäb­lich und stark ver­ein­facht auf­ge­tra­gen.

Im Dia­gramm dar­un­ter sind die Ab­sorp­ti­ons­stär­ken ver­schie­de­ner At­mo­sphä­ren­ga­se im Be­reich der Son­nen- bzw. der Erd­strah­lung dar­ge­stellt. Die Höhe der Käs­ten geben die re­la­ti­ven Stär­ken der Ab­sorp­tio­nen der je­wei­li­gen Strah­lung an.

Abbildungen zur Sonnenein- bzw. Erdabstrahlung

Auf­ga­ben:

  1. Be­schrei­be, wel­che Gase nur im IR-Be­reich ab­sor­bie­ren.
  2. Stel­le eine Ver­mu­tung auf, wie sich die Erd­tem­pe­ra­tur än­dert, wenn nur der Was­ser­an­teil in der At­mo­sphä­re er­höht wird.
  3. Über­prü­fe deine Ver­mu­tung, indem du in der Datei Mo­del­l_­Treib­haus_2.xlsx die Werte für beide (warum beide?) Ab­sorp­tio­nen von den vor­ein­ge­stell­ten Wer­ten um je­weils 1% schritt­wei­se er­höhst. Pro­to­kol­lie­re die Er­geb­nis­se und stel­le sie gra­phisch dar.
  4. Stel­le eine Ver­mu­tung auf, wel­che Gase aber deut­lich zur Er­hö­hung der Erd­tem­pe­ra­tur füh­ren müss­ten und über­prü­fe deine Ver­mu­tung eben­falls mit der Datei Mo­del­l_­Treib­haus_2.xlsx. Star­te wie­der bei den Aus­gangs­wer­ten (Re­fle­xi­on 30%, ab­sor­bier­te Son­nen­ein­strah­lung 20%, ab­sor­bier­te IR-Strah­lung 88%).
  5. Be­schrei­be, wel­chen Ein­fluss dem­nach der Mensch auf die Er­wär­mung der Erde hat (an­thro­po­ge­ner Treib­haus­ef­fekt)
  6. Der „Treib­haus­ef­fekt“ wird häu­fig so dar­ge­stellt, dass er das mensch­li­che Leben auf der Erde stark ge­fähr­det. Be­grün­de, warum man diese Aus­sa­ge so nicht ste­hen las­sen darf, son­dern ge­nau­er for­mu­lie­ren muss.

 

Ar­beits­blatt: An­thro­po­ge­ner Treib­haus­ef­fekt: Her­un­ter­la­den [docx][67 KB]

 

Wei­ter zu Lö­sun­gen