Klimawandel in der Physik

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  • Nächste Termine:
  • 9. bis 10. Juni 2017
  • 6. bis 7. Oktober 2017
  • Kursleitung: Dr. Brigitte Hänger
  • Autor: Dr. Brigitte Hänger
  • Schulstufe:
  • Umfang:
     

Welchen Wert müsste der Treibhausfaktor haben, damit das Eis zu schmelzen beginnt?

Wie ändern sich die Albedo und die Temperatur, wenn das Eis zur Hälfte mit Vulkanstaub bedeckt ist?

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Inhalte und Ziele der Unterrichtseinheit

Die globale Erwärmung und ihre Folgen stellen ein Kernproblem unserer Gegenwart und der sich abzeichnenden Zukunft dar. Als epochaltypisches Schlüsselproblem ist deshalb der Klimawandel für den gymnasialen Unterricht ein Thema von hohem Bildungswert. Die vorgestellte Unterrichtseinheit bietet einen stufengerechten Zugang zu diesem komplexen und sehr kontrovers diskutierten Thema. Sie wurde an der ETH vom MINT-Lernzentrum in Zusammenarbeit mit dem Departement für Umweltsystemwissenschaften entwickelt und bietet wissenschaftlich fundierte und nach den neuesten Erkenntnissen der Lehr-Lernforschung entwickelte Unterrichtsmaterialien.

 

Lernziele:

Die Schülerinnen und Schüler

  • können die Mechanismen des Wärmetransportes (Wärmeleitung, Wärmeströmung, Wärmestrahlung) qualitativ und quantitativ beschreiben (Wärmeleitungsgesetz von Fourier, Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann).
  • können anhand eines einfachen Modells mit Hilfe des Stefan-Boltzmann-Gesetz die mittlere Temperatur der Erde berechnen und verstehen, wie Albedo und Treibhauseffekt die mittlere Temperatur der Erde beeinflussen.
  • lernen, wie das Klima vergangener Zeiten rekonstruiert werden kann und verstehen die Mechanismen hinter den natürlichen Klimaschwankungen der letzten 2 Millionen Jahre.
  • lernen im Zusammenhang mit dem anthropogenen Treibhauseffekt den Begriff der Klimasensitivität kennen, verstehen, wie verschiedene Rückkopplungsmechanismen beim Klimageschehen zustande kommen und entwickeln ein Verständnis für die Komplexität von Klimasimulationen.

 

 

Zentrale Themenbereiche der Unterrichtseinheit

  1. Wärmeleitung, Wärmeleitungsgesetz von Fourier
  2. Wärmeströmung, natürliche und erzwungene Konvektion, Wärmeleitung – und strömung im Vergleich
  3. Wärmestrahlung, Plancksche Strahlungsformel (qualitativ), Wiensches Verschiebungsgesetz, Strahlungsgesetz von Stefan-            Boltzmann-Gesetz
  4. Treibhauseffekt: Strahlungsbilanz für das System Erde-Sonne, Berechnung der mittleren Temperatur für eine Erde mit und ohne Atmosphäre
  5. Klima vergangener Zeiten: Eisbohrkerne als Klimaarchiv, Klima während und nach dem Mesozoikum, Vergangene Eiszeiten und die Milankovitchzyklen als Schrittmacher der Eiszeit-Warmzeitübergänge
  6. Klimasensitivität: nicht-lineare gekoppelte Systeme, das Prinzip der positiven und negativen Rückkopplung, das Zusammenspiel von Kohlendioxid und Wasserdampf, Wolken und ihre Herausforderung in den Klimasimulationen, Szenarien des zukünftigen Klimas

Beispiele der Unterrichtseinheit

 
 
URL der Seite: http://www.educ.ethz.ch/lernzentren/mint-lernzentrum/weiterbildungsangebote/fortbildungsangebote-im-fach-physik/Klimawandel.html
Fri May 26 14:55:41 CEST 2017
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