Przejście otwarte - arktyczny lód morski i zmiany klimatu

Krótki opis

W tym zestawie trzech ćwiczeń uczniowie odkryją ważną rolę, jaką arktyczny lód morski odgrywa w ziemskim systemie klimatycznym. Ćwiczenia są osadzone w kontekście Przejścia Północno-Zachodniego. Pierwsze ćwiczenie to matematyczne badanie szybkości topnienia lodu morskiego w celu zilustrowania, co oznacza wzmocnienie Arktyki. Praktyczne badanie daje możliwość przedyskutowania, w jaki sposób modele są wykorzystywane w nauce i rozważenia trudności w mierzeniu i przewidywaniu skutków zmian klimatu. Następnie uczniowie korzystają z aplikacji internetowej Climate from Space, aby zbadać sezonowe i długoterminowe trendy zasięgu lodu morskiego i temperatury powierzchni morza.

Przedmiot Geografia, nauki o Ziemi, fizyka, chemia

Cele nauczania
  • Wyjaśnienie, w jaki sposób różne albedo lodu i oceanu prowadzi do amplifikacji Arktyki i jej wpływu na zmiany klimatu.
  • Wykorzystanie modelu matematycznego do zbadania wpływu różnych warunków na topnienie lodu morskiego.
  • Odniesienie modelu eksperymentalnego do świata rzeczywistego i ocena modelu.
  • Analiza obrazów w celu uzyskania danych na temat topnienia lodu
  • Omówienie wyzwań związanych z gromadzeniem danych w celu opisania i przewidywania skutków zmian klimatu
  • Skorzystaj z aplikacji internetowej Climate from Space, aby zbadać zmiany w regionie Arktyki.
  • Powiązanie zmian sezonowego zasięgu lodu morskiego ze zmianami temperatury powierzchni morza
  • Sugerowanie przyczyn zmian w różnych przedziałach czasowych
Przedział wiekowy
11 - 14 lat
Czas
około 45 minut na ćwiczenie
Zasób dostępny w:
Ćwiczenie 1: Jak szybko topnieje lód morski?
W tym ćwiczeniu uczniowie zapoznają się z krótką historią Przejścia Północno-Zachodniego, aby zapewnić kontekst do zbadania roli lodu morskiego w systemie klimatycznym. Następnie uczniowie zostaną poprowadzeni przez obliczenia z wykorzystaniem zasady zachowania energii, koncepcji albedo i utajonego ciepła syntezy (z wyjaśnieniem dwóch ostatnich) w celu opracowania modelu matematycznego, którego mogą użyć do zbadania wzmocnienia Arktyki.
Sprzęt
  • Arkusz informacyjny 1 (2 strony)
  • Arkusz roboczy ucznia 1 (2 strony)
  • Klimat z kosmosu - źródło online: Historia przełamywania lodu (opcjonalnie)
  • Kalkulator i/lub dostęp do arkusza kalkulacyjnego
  • Papier milimetrowy
Ćwiczenie 2: Temperatura oceanu i szybkość topnienia lodu
W tym ćwiczeniu uczniowie badają wpływ zmieniających się temperatur oceanów na topnienie lodu, używając smartfona lub tabletu do modelowania satelity monitorującego lód morski. Późniejsze części ćwiczenia mają charakter otwarty, co daje możliwość oceny podstawowych umiejętności naukowych i matematycznych, a także zachęcenia zdolniejszych uczniów do dyskusji na temat trudności związanych z gromadzeniem wiarygodnych danych klimatycznych w celu modelowania zmian.
Sprzęt

Każda grupa będzie potrzebować:

  • Zlewka, mała taca lub miska
  • Trzy lub cztery koraliki lub guziki w różnych kolorach
  • Ciasto do zabawy, aby przymocować markery na miejscu
  • Co najmniej trzy kostki lodu lub bloki podobnej wielkości wykonane z zabarwionej wody.
  • Zlewka lub dzbanek
  • Ciepła i zimna woda
  • Termometr
  • Smartfon lub tablet z aparatem fotograficznym
  • Stos książek lub klocek drewna do podparcia telefonu/tabletu
  • Zegar lub minutnik (wystarczy zegar w klasie)
  • Ręczniki do mokrych rąk i do usuwania rozlanych płynów

 

Studenci będą również potrzebować:

  • Kopia arkusza roboczego ucznia 2 (2 strony) dla każdego ucznia
  • Dostęp do oprogramowania do przetwarzania obrazu, z którym są zaznajomieni
  • Drukarka (opcjonalnie)
  • Arkusze acetatowe z nadrukowaną siatką (opcjonalnie)
  • Papier w kratkę (opcjonalnie)
  • Kalka kreślarska (opcjonalnie) 
Ćwiczenie 3: Przejście północno-zachodnie
W tym ćwiczeniu uczniowie wykorzystają aplikację internetową Climate from Space do zbadania danych satelitarnych dotyczących zasięgu lodu morskiego i temperatury powierzchni morza oraz zbadania rocznych i długoterminowych trendów w Przejściu Północno-Zachodnim i w całym regionie Arktyki. Aplikacja może zostać wykorzystana do lepszego zrozumienia kluczowych procesów klimatycznych w Arktyce. Alternatywnie, możesz użyć go na początku tematu dotyczącego zmian klimatu lub Arktyki, aby zachęcić uczniów do podzielenia się swoją wiedzą i zasugerować pytania do zbadania.

Czy wiesz, że?

  • Przejście Północno-Zachodnie jest o około 1900 km krótsze niż trasa przez Kanał Panamski.
  • Świeżo spadły śnieg może mieć albedo do 0,90. Zmniejsza się on wraz z wiekiem śniegu i przekształcaniem się go w kryształki lodu.
  • Lód unosi się na wodzie, ponieważ ma mniejszą gęstość niż woda. Jest to niezwykłe, ponieważ większość substancji jest gęstsza w stanie stałym niż w stanie ciekłym.
  • Stężenie lodu morskiego można zmierzyć za pomocą instrumentów satelitarnych, które wykrywają promieniowanie mikrofalowe.
  • Flota satelitów mikrofalowych zdolnych do pomiaru stężenia lodu morskiego działa już od ponad czterech dekad.
  • Wiele satelitów obserwacyjnych Ziemi znajduje się na takich orbitach, że nie mogą one wykonywać pomiarów bezpośrednio nad biegunem północnym lub południowym - choć mogą "widzieć" wszystkie inne miejsca na Ziemi.

Przyczyny i konsekwencje

W tym krótkim filmie dr Natalie Douglas, naukowiec zajmujący się klimatem, wyjaśnia, jakie mogą być niektóre przyczyny i konsekwencje zmian klimatu oraz dlaczego różnica temperatur o 0,5 stopnia może być tak ważna....

Sentinel-3 dla oceanów

Dowiedz się, jak misja Copernicus Sentinel-3 pomaga naukowcom zrozumieć ogólny stan zdrowia naszej planety.