Didaktische Hinweise
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Didaktische Hinweise Folge 4 Geografie für Sek I, Sek II Der Pazifische Feuerring 4. Ecuador und Chile 43:15 Minuten Autorin Zusammenfassung Anne-Careen Stoltze Der vierte und letzte Teil der Serie «Der pazifische Feuerring» führt zuerst nach Ecuador zum Cotopaxi. Er ist der höchste aktive Vulkan der Erde. Wenn der 5'897 Meter hohe Schichtvulkan ausbricht, sind über 100'000 Menschen in Gefahr. Der letzte grosse Ausbruch liegt zwar 133 Jahre zurück, doch damit der nächste nicht überraschend kommt, überwachen ihn Wissenschaftler permanent mithilfe verschiedener Methoden. Neben Hightech können die Vulkanforscher auch auf die Beobachtungen der ansässigen Menschen zählen. Sie leben seit Jahrhunderten neben dem Vulkan und haben einen religiösen Weg gefunden, um mit der Gefahr umzugehen. Viele Menschen haben die Gegend allerdings verlassen, nachdem Asche- und Lavaströme ihre Dörfer überrollt hatten. Doch der Vulkan zerstört nicht nur, sondern ermöglicht auch einzigartiges Leben: Nach einer gewaltigen Eruption vor 2'600 Jahren ist aus dem Pululahua-Vulkan ein verborgenes Naturparadies entstanden. Von Ecuador geht es 4'000 Kilometer nach Süden nach Chile, wo im Februar 2010 bei einem schweren Erdbeben über 300 Menschen starben. Chile liegt am Rande einer Subduktionszone, wo sich die Nasca-Platte unter die Südamerikanische Platte schiebt. Zudem gibt es in den Anden bis zu 3'000 Vulkane. Deshalb ist Chile ständig durch Erdbeben und Vulkanausbrüche bedroht. Im Schatten eines der aktivsten Vulkane in den Anden, dem Villarrica, lebt das Volk der Mapuche. Nach ihrem Glauben leben gute aber mächtige Geister in Vulkanen. Daneben begleitet der Film den deutschen Geologen Jan Behrmann. Er erforscht den Ozeanboden vor Chile, um herauszufinden, wie grosse Erdbeben ablaufen. Vom Forschungsschiff Sonne aus werden dazu Seismometer auf den Meeresgrund gebracht. Ausserdem informiert der Forscher über die von Erdbeben ausgelösten Tsunamis, die bis 30 Meter hohe Wellen auslösen können. Thema 1: Überwachung von Vulkanen Ab 05:34 schildert der Film die Aufgaben eines Vulkanologen und es bietet sich an, die Möglichkeiten der Vulkanüberwachung darzustellen. Der im Film gezeigte Vulkan Cotopaxi liegt am Rande der Subduktionszone, wo die Nasca- unter die Südamerikanische Platte taucht. Bei einem Ausbruch des Cotopaxi wären über 100'000 Menschen bedroht. Bei einer Eruption kann es zu unterschiedlichen Erscheinungen mit zum Teil katastrophalen Folgen kommen. Die wichtigsten Phänomene sind: Gaseruption Lavastrom Lapilli und Ascheniederschlag www.myschool.sf.tv 1/5 Didaktische Hinweise Folge 4 Der Pazifische Feuerring: Ecuador und Chile Glutwolke und Glutbombe Lahare Erdrutsch Zudem kann es durch grosse Aschemengen in der Atmosphäre zu Witterungs- und Klimaveränderungen kommen. Gelangt die Asche in die Stratosphäre, hat dies schwerwiegende Auswirkungen auf den Flugverkehr, wie im Frühjahr 2010 beim Ausbruch des Eyjafjalla in Island. Um vor einer Eruption rechtzeitig warnen zu können, werden einige aktive Vulkane permanent überwacht. Die Methoden im Überblick: a) Seismische Aktivität. Kurz vor einem Vulkanausbruch steigt die Erdbebenaktivität meist deutlich an. Deshalb installieren Vulkanologen ein Messnetz aus Seismometern bzw. Breitbandseismometern rund um den Vulkan herum. b) Topografische Veränderungen des Feuerberges. Dabei messen die Vulkanologen mithilfe verschiedener Geräte u.a. mit Kameras die Deformation und Spaltenbildung des Vulkans. Wenn das Magma im Inneren des Vulkans aufsteigt, wirkt sich das an der Oberfläche aus. Dann zeigen sich Hebungen, Absenkungen und Neigungen, die mit Neigungs- und Dehnungsmessern registriert werden können. Zudem bilden sich vor einer Eruption Risse und Spalten oder die bereits vorhandenen verändern sich. Zunehmend wird für diese Messungen die Satelliten-Überwachung genutzt. Dabei werden GPS-Sender am Vulkan platziert, so dass bereits kleinste Lageveränderungen bemerkt werden können. c) Gravimetrische und magnetometrische Veränderungen. Kurz vor einem Vulkanausbruch können Dichteunterschiede zwischen dem Magma im Kraterinnen und dem Umgebungsgestein sowie Veränderungen des Magnetfeldes beobachtet werden. Ein Überdruck tief im Innern des Berges kann ebenfalls das magnetische Spannungsfeld verändern. Diese so genannten mikrogravimetrischen Anomalien werden unter anderem mit Gravimetern gemessen. d) Temperatur. Vor einer Eruption steigt die Temperatur in der Nähe des Magmas an. Diese Veränderungen werden unter anderem mit Wärmebildkameras per Satelliten gemessen. e) Analyse der vulkanischen Gase. Aus den Spalten und dem Krater eines Vulkans steigen Gase auf. Verändert sich deren Temperatur, Zusammensetzung oder Menge, können die Vulkanologen Schlüsse auf die Aktivität im Vulkan geben. Die Forscher bestimmen Konzentration, Temperatur und Zusammensetzung der Gase. Zudem wird auch die chemische Zusammensetzung des Grundwassers und der Quellen in der Umgebung des Vulkans untersucht, denn manche vulkanische Gase sind giftig. Doch trotz all der modernen Messverfahren können die Wissenschaftler auch heute einen Vulkanausbruch nicht zuverlässig vorhersagen. Wichtig sind deshalb in den betroffenen Regionen erprobte Evakuationspläne und Schutzmassnahmen. www.myschool.sf.tv 2/5 Didaktische Hinweise Folge 4 Der Pazifische Feuerring: Ecuador und Chile Lernziele Die Lernenden … 1. wissen, welche unterschiedlichen Gefahren von einem Vulkan – von Lahar bis Glutwolke – ausgehen und können ihre Mechanismen erläutern. 2. wissen, warum die kontinuierliche Überwachung von Vulkanen insbesondere in der Nähe grosser Städte und Siedlungen notwendig und wichtig ist. 3. können die unterschiedlichen Methoden der Vulkanüberwachung benennen und erläutern. Hinweise Exkursion Forschungs- und Informationszentrum ETH Zürich Beim Thema Vulkanismus lohnt sich ein Besuch des «FocusTerra». So heisst das erdwissenschaftliche Forschungs- und Informationszentrum der ETH Zürich. Das Museum bietet neben Attraktionen wie einer Erdbebenwand auch klassische Geologie-Themen an und informiert über Plattentektonik, Vulkane sowie ihre Gesteine. Angeboten werden zudem Führungen durch die Ausstellung und geologische Rundgänge in Zürich. Anmeldungen und Informationen unter www.focusterra.ethz.ch Links/Literatur Thema 2: Bardintzeff, Jacques-Marie: Vulkanologie. Spektrum Akademischer Verlag; Heidelberg 2003. Exler, Siegfried: Der Ausbruch des Vesuv 79 n. Chr. In der Schilderung von Plinius dem Jüngeren. Grin Verlag 2009. Frank, Felix: Gefahrenzone Erde – Vulkanausbrüche, Erdbeben, Tsunamis, hep-Verlag, Bern 2007. Hess, Harro: Taschenatlas Vulkane und Erdbeben. Klett 2006. Philips, Heribert; Giebel, Marion (Hrsg.): Epistulae / Sämtliche Briefe von Plinius - Briefe in zehn Büchern. Reclam 2010. Schmincke, Hans-Ulrich: Vulkanismus. Darmstadt 2010. Zeil, Werner: Geologie der Erde, Band 1: Südamerika. Spektrum Akademischer Verlag 2001. Erdbeben Ab 22:12 führt der Film nach Chile, wo im Februar 2010 ein verheerendes Erdbeben hunderte Todesopfer gefordert hatte. Hier bietet es sich an, das Thema Erdbeben zu vertiefen. Erdbeben sind ungleichmässig über den Erdball verteilt. Zum grössten Teil treten sie am «Ring of Fire» auf. Ursache von Erdbeben ist die Plattentektonik. Chile ist ständig von Erdbeben bedroht, weil hier die Nasca-Platte mit einer Geschwindigkeit von etwa 63 Millimetern pro Jahr unter die Südamerikanische Platte taucht. Erdbeben entstehen durch Spannungen in der Erdkruste, die sich an den Plattengrenzen aufbauen. Dabei werden drei Ursachen unterschieden: 1. Wenn tektonische Platten auseinander driften, kommt es zu einer Abschiebung; kollidieren zwei Platten hingegen miteinander, wird das Gestein zusammengestaucht und es kommt zur einer Aufschiebung. 2. In Subduktionszonen kann sich die abtauchende Platte großflächig verhaken, was zu einem massiven Spannungsaufbau und besonders schweren Erdbeben führen kann. Beispiel: Das Seewww.myschool.sf.tv 3/5 Didaktische Hinweise Folge 4 Der Pazifische Feuerring: Ecuador und Chile beben vor Indonesien, was den verheerenden Tsunami im Dezember 2004 auslöste. 3. Wenn sich zwei Platten aneinander vorbeischieben, kommt es zu einer Blattverschiebung. Beispiel: Erdbeben in San Francisco 1906 an der San-Andreas-Verwerfung. Wenn sich die Spannung bei einem Bruch oder einer Verformung entlädt, kommt es zu einem tektonischen Beben. Erdbebenherde liegen in Tiefen zwischen wenigen Kilometern bis zur maximalen bisher beobachteten Tiefe von 720 Kilometern. Davon gehen seismische Wellen aus. In der Tiefe werden zwei Wellen unterschieden: die schnellere, in Ausbreitungsrichtung schwingende P-Welle und die langsamere, quer zur Ausbreitung schwingende S-Welle. Zusätzlich breiten sich an der Erdoberfläche die Rayleigh- und Love-Wellen aus, die die grossen Verwüstungen verursachen. Der Ort an der Erdoberfläche direkt über dem Erdbebenherd wird als Epizentrum bezeichnet. Die Stärke eines Erdbebens wird heute primär mithilfe der Magnitude nach der Richter-Skala eingeteilt. Die Zerstörung, die ein Erdbeben anrichtet, hängt davon ab, in welcher Tiefe der Erdbebenherd liegt, ob das Epizentrum in einer dichtbesiedelten oder dichtbebauten Region liegt und wie erdbebensicher die Häuser gebaut sind. Die Zerstörungskraft eines Erdbebens wird auch mithilfe der Mercalli-Skala klassifiziert. Erdbeben können Tsunamis auslösen, wie im März 2011 in Japan, bei dem es zur Fukushima-Katastrophe kam. Ein Tsunami entsteht, wenn das Beben eine Magnitude von mindestens 7 erreicht, der Herd nahe der Erdoberfläche (Meeresgrund) liegt und wenn der Spannungsabbau den Meeresboden nach oben schiebt, so dass die darüber liegende Wassersäule in Bewegung gerät. Lernziele Die Lernenden … 1. können die Begriffe Magnitude, P- und S-Wellen, Intensität, Richter-Skala und Epizentrum richtig benützen und erläutern. 2. können die verschiedenen Ursachen von Erdbeben erklären und bestimmen, wo sie auf der Welt vorkommen. 3. wissen, wie man sich bei einem Erdbeben verhält und wie erdbebensicher gebaut werden kann. 4. können erklären, was Tsunamis sind und wie sie entstehen. Hinweise Exkursion Forschungs- und Informationszentrum ETH Zürich Beim Thema Erdbeben lohnt sich ein Besuch des «FocusTerra». So heisst das erdwissenschaftliche Forschungs- und Informationszentrum der ETH Zürich. Das Museum kann neben Sonder- und Dauerausstellungen auch mit einem Erdbebensimulator, einer Erdbebenwand und interaktiven Modulen aufwarten. Angeboten werden zudem Führungen durch die Ausstellung und geologische Rundgänge in Zürich. Anmeldungen und Informationen unter www.focusterra.ethz.ch www.myschool.sf.tv 4/5 Didaktische Hinweise Folge 4 Der Pazifische Feuerring: Ecuador und Chile Links/Literatur Bolt, Bruce A.: Erdbeben. Schlüssel zur Geodynamik. Spektrum Verlag 1995. Frank, Felix: Gefahrenzone Erde – Vulkanausbrüche, Erdbeben, Tsunamis. hep-Verlag, Bern 2007. Frisch, Wolfgang, Martin Menschke: Plattentektonik. Kontinentverschiebung und Gebirgsbildung. Darmstadt 2005. Grundlagenwerk. Fuchs, Karl et al. (Hrsg.): Erdbeben – Instabilität von Megastädten: Eine wissenschaftlich-technische Herausforderung für das 21. Jahrhundert. Schriften der Heidelberger Akademie der Wissenschaften, Springer 2000. Gisler, Monika et al. (Hrsg.): Nachbeben: Eine Geschichte der Erdbeben in der Schweiz Haupt Verlag 2008. Hess, Harro: Taschenatlas Vulkane und Erdbeben. Klett 2006. www.seismoatschool.ethz.ch/ Die ETH Zürich hat die ausführliche Seite «Seismo at School» erstellt mit Informationen für Lehrpersonen und interaktiven Elementen für SchülerInnen. www2.demis.nl/quakes/ Aktuelle Erdbeben werden in einer Weltkarte dargestellt auf Grundlage von Daten des United States Geological Survey (USGS). Schweizerischer Erdbebendienst (SED): ausführliche, fachlich fundierte Internetplattform: www.seismo.ethz.ch/index www.myschool.sf.tv 5/5
