Begleitheft für Lehrkräfte (Sek1)
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Begleitheft für Lehrkräfte (Sek1) Halbtagesprogramm für die Sekundarstufe I (Klasse 7-9) Entwickelt in Zusammenarbeit mit: UMWELTKOMMUNIKATION Henning Smolka Gefördert durch: Hessisches Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Inhalt 1 2 3 Vorwort.......................................................... 3 Rahmenbedingungen .................................... 3 Überblick ....................................................... 4 3.1 1. Stunde: Einstieg................................................. 4 3.2 2. Stunde: Klimawandel - naturwissenschaftliche Grundlagen ....................................................................... 4 3.3 3. + 4. Stunde: Experimente .................................. 4 3.4 5. Stunde: Handeln gegen den Klimawandel.......... 4 4 Erste Unterrichtsstunde................................. 5 4.1 Material.................................................................... 5 4.2 Vorbereitung ............................................................ 5 4.3 Ablauf ...................................................................... 5 5 Die zweite Unterrichtsstunde......................... 8 5.1 Einführung ............................................................... 8 5.2 Phänomene in Deutschland..................................... 8 5.3 Klimawandel in Zeit und Raum ................................ 8 5.3.1 Klima – was ist das? ....................................... 8 5.3.2 Klimazonen ..................................................... 8 5.4 Ermittlung von Klimaveränderungen........................ 8 5.4.1 Temperaturkurve Frankfurt (1827-2011) ...... 8 5.4.2 Temperaturkurve der Erde (1850 - 2015) ..... 9 5.4.3 Temperaturkurve 2000 Jahre.......................... 9 5.4.4 Temperaturkurve 20.000 Jahre....................... 9 5.5 Treibhauseffekt ........................................................ 9 5.5.1 Erde ohne Treibhausgase............................. 10 5.5.2 Natürlicher Treibhauseffekt ........................... 10 5.5.3 Zusätzlicher menschengemachter Treibhauseffekt ............................................................ 10 5.6 CO2- Kreislauf der Erde ......................................... 10 5.7 Ende ...................................................................... 10 6 Die 3. + 4. Unterrichtsstunde....................... 11 6.1 Gruppeneinteilung und Vorstellung........................ 11 6.2 Hinweise zu den Stationen .................................... 11 6.2.1 Station 1: Treibhauseffekt ............................. 11 6.3 Station 2: Licht treibt eine Solarmotor an............. 11 6.4 Station 3: Innen- und Außentemperatur................. 11 6.5 Station 4: Die Entstehung von Wolken und Regen 12 6.6 Station 5: Wie das Wasser im Boden verschwindet 12 6.7 Station 6: Wärmehaushalt der Erde....................... 12 6.8 Station 7: Wie der Boden das Wasser speichert.. 12 6.9 Station 8: Wie der Regen den Boden fortspült...... 12 6.10 Station 9: Wie der Boden in Hessen genutzt wird 13 6.11 Station 10: Wie der Wind entsteht ..................... 13 6.12 Station 11: Was der Wind bewirkt ..................... 13 6.13 Station 12: Sturmschäden ................................. 13 6.14 Zusammenfassung der Experimente................. 13 7 Die 5. Unterrichtsstunde.............................. 15 7.1 Klimamodellierung ................................................. 15 7.1.1 Klimasystem.................................................. 15 7.2 Historische Temperaturentwicklung und CO2Emissionen...................................................................... 16 7.3 Klima in der Zukunft............................................... 16 7.3.1 Klimaszenarien des IPCC ............................. 16 Stand: 12.02.2017 7.3.2 Klimaschutzziele ...........................................16 7.4 Energieverbrauch und CO2-Emissionen in Deutschland ....................................................................17 7.4.1 Energieverbrauch Deutschland (links)...........17 7.4.2 Energieträger ................................................18 7.4.3 CO2-Emissionen............................................18 7.4.4 Globale Gerechtigkeit....................................19 7.4.5 Handlungsoptionen .......................................19 7.5 Klimatipps (0:25) ....................................................19 7.5.1 Veranschaulichung CO2-Einsparung.............19 7.5.2 CO2-Vermeidung schätzen............................19 7.6 Klimatipps: Akteure ................................................20 7.7 Beste Klimatipps ....................................................20 7.8 Klimaschutz: Möglichkeiten des Staates ................20 7.9 Klimaschutz als Zukunftsaufgabe (0:05) ................21 7.9.1 Klimapolitiker – Al Gore.................................21 7.9.2 Leichte Elektrofahrzeuge...............................22 7.9.3 Erneuerbare Energie: Algenhaus ..................22 7.9.4 Erneuerbare Energie: Wellenkraftwerke........22 7.9.5 Klimaanpassung: Schwimmende Häuser......22 8 Anhang A : Präsentation zur 2. Stunde .......23 9 Anhang B: Stationsanleitungen ...................64 10 Anhang C: Arbeitsblätter mit Musterlösungen 71 11 Anhang D: Präsentation 5. Stunde ..............76 Legende der verwendeten Markierungen ► Hinweis ? Frage ! Antwort § Aufgabe / Regel L Fachinformation Ziel des Unterrichtsschrittes wichtiger Hinweis wichtiger Hinweis Anleiter www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 2/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Vorwort Rahmenbedingungen Von Molchen und Menschen Der Molch, das Wappentier dieser Lernwerkstatt hat Grund, dem Klimawandel mit Sorge entgegen zu sehen. Er und sein Lebensraum sind durch den Klimawandel, den wir in den kommenden Jahren und Jahrzehnten zu erwarten haben, ernsthaft bedroht. Doch es geht nicht nur um den Molch, sondern auch um uns Menschen. Täglich erfahren auch die Kinder aus den Medien von den Folgen des Klimawandels: Eisschmelze an Polen und Gletschern, Anstieg der Meeresspiegel, Wüstenbildung und Hungersnöte, Wirbelstürme, Überschwemmungen und Wetterextreme. Jugendliche stellen Fragen. Warum passiert das? Werden bei uns Dürre, Stürme und Gluthitze herrschen oder wachsen in Zukunft Palmen und Ananas im Garten? Was können wir tun, um den Klimawandel aufzuhalten und die Welt vor den schlimmsten Folgen zu bewahren? Fragen, die berechtigt sind und auf die sie eine Antwort erwarten. Nicht alle Fragen können wir beantworten. Aber wir können Verständnis fördern und erste Wege aus der Klimakrise zeigen. Klassiker des NAWI-Unterrichts sind gefragt Vieles von dem, was Sie aus Ihrer alltäglichen Unterrichtspraxis bestens kennen, wird auch in dieser Lernwerkstatt von großer Bedeutung sein. Um nur einige Themen zu nennen: Wettererscheinungen, Klimazonen, Jahreszeiten, CO2Kreislauf, Tiere und Pflanzen der Region und viele andere Themen, die indirekt berührt werden. Dazu zählen etwa Grundkenntnisse der hessischen Geographie und natürlich der grundlegenden Kulturtechniken und soziale Kompetenzen. Neue Aspekte durch Bildung für nachhaltige Entwicklung Das Klima wird sich ändern und es wäre in hohem Maß unverantwortlich, wenn sich Jugendliche auf die absehbaren Klimafolgen nicht vorbereiten könnten. Und nicht nur das: Bildung für nachhaltige Entwicklung verfolgt das Ziel, Kindern die wichtigsten Gestaltungskompetenzen für ihre eigene Zukunft zu vermitteln. Dazu gehören interdisziplinäres und problemorientiertes Lernen, vorausschauendes und planendes Denken sowie interkulturelle Verständigung und Zusammenarbeit. Die „Lernwerkstatt Klimawandel in Hessen“ macht zahlreiche Experimentierangebote und bietet sehr unterschiedliche methodische Zugriffe zum Thema. Aus diesem Grund sind einige Voraussetzungen für die Durchführung der Lernwerkstatt zu nennen. Bitte betrachten Sie die Aufzählung als kleine Hilfestellung – die meisten der angesprochenen Punkte werden Sie ohnehin ohne langes Zögern abhaken können. Im Vorfeld der Veranstaltung werden Sie von dem/der Anleiter/in kontaktiert und die notwendigen Einzelheiten werden abgesprochen. • Klassenraum Beamer& Computer / Activeboard PDF, PowerPoint, MP4-Videos abspielbar Projektionsfläche Lautsprecher Magnethaftende Tafel • Experimentierraum Steckdosen (min. 3 Stück) evtl. Kabelverlängerung Wasseranschluss Waschbecken mit Abstellfläche Rauchabzug / Fenster Magnethaftende Tafel • Außengelände Ort für Außentemperaturmessung (möglichst im Schatten) Ort für Versickerungsexperiment (Untergründe: Sand, Boden, Asphalt) • • • Mitarbeit der Lehrkräfte und anderer Personen Eine Lehrkraft ist für die gesamte Zeit anwesend Gibt es Interesse an Hospitationen? Die Vor- und Nachbereitung der Lernwerkstatt ist sichergestellt Eine Person hilft beim Transport der Lernwerkstatt Pausenregelung: Eine flexible Pausenregelung ist möglich Dokumentation und Öffentlichkeitsarbeit Es werden Fotos und / oder Videoaufnahmen gemacht Es besteht die Möglichkeit, der Projektleitung einzelne Bilder zu überlassen Presse wird eingeladen (bitte Zeitpunkt mit Referenten abstimmen) Sollten weitere Fragen bestehen, wenden Sie sich bitte an diejenige Person, mit der Sie die Lernwerkstatt vereinbart haben. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 3/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Überblick Die Lernwerkstatt Klimawandel für die Sekundarstufe möchte auf mehreren Ebenen einen Zugang zum Thema Klimawandel für Schülerinnen und Schüler der 8. Jahrgangsstufe schaffen. 1. Stunde: Einstieg 3. + 4. Stunde: Experimente Nach einer allgemeinen Stadtortbestimmung setzen sich die Jugendlichen zunächst mit den weltweit auftretenden, teilweise gegensätzlichen Phänomenen (Trockenheit in manchen Regionen; Überschwemmungen in anderen Region) des Klimawandels auseinander.Dies geschieht anhand von persönlichen Berichten aus verschiedenen Ländern auseinander. Mit der Kurzfilm „Die Rechnung“ von Heiner Rosch, Dirk Wenzel und Peter Wedel wird der Blick auf die Ursachen des Klimawandels gelenkt und die Diskrepanz zwischen Verursachern und Leidtragenden thematisiert. Die erste Stunde wird durch die Lehrkraft gestaltet. Die entsprechenden Materialien werden vom externen Anleitenden zu Beginn der Stunde überreicht. Währenden die Lehrkraft die erste Unterrichtseinheit durchführt, baut der/die externe Anleiter/indie Stationen auf. 2. Stunde: Klimawandel -naturwissenschaftliche Grundlagen Eine Reihe von Bildern zeigt zunächst die Auswirkungen von Extremwetterlagen (Starkniederschläge, Hitze, Trockenheit, Hagel und Sturm) in Deutschland. Im Anschluss werden die Unterschiede zwischen Wetter und Klima präzisiert. Anhand einer Zeitreihe von Jahresmittel-Temperaturen aus Frankfurt über mehr als 100 Jahre wird gemeinsam ein Hinweis auf ein sich veränderndes Klima gesucht. Die Kurve der weltweit gemessenen JahresmittelTemperaturen seit 1850 werden vorgestellt. Im nächsten Schritt wird eine Temperaturkurve, die bis ins Jahr 0 zurückreicht, diskutiert und erörtert, wie aus anderen Stand: 12.02.2017 Messungen Temperaturen rekonstruiert werden können. Dann geht der Blick noch weiter zurück bis ca. 20.000 Jahre vor der Jetztzeit. Der natürliche Treibhauseffekt wird schematisch erklärt und die Bedeutung höherer CO2-Konzentration für den Wärmehaushalt der Erde erläutert. Abschließend wird auf den CO2-Kreislauf eingegangen. An den 12 Experimentierstationen der Lernwerkstatt führen die Schülerinnen und Schüler Versuche zu den Themen Wasser, Boden, Luft, Temperatur, Photovoltaik und CO2 durch. Dabei arbeiten sie in maximal 8 Kleingruppen (3 - 4 SchülerInnen) zusammen und fixieren die erzielten Ergebnisse auf einem Arbeitsblatt. Aufgrund der Kürze der Zeit ist es nicht möglich, dass alle Stationen von jeder Gruppe bearbeitet werden. In der letzten Viertelstunde werden die Ergebnisse der Experimente im Plenum vorgestellt und die Beziehung zwischen den einzelnen Versuchen hergestellt. 5. Stunde: Handeln gegen den Klimawandel Die grundsätzliche Vorgehensweise zur Berechnung von Klimaszenarien wird vorgestellt. Mit zwei Szenarien sowie den zugehörigen Treibhausgas-Emissionspfade aus dem 5. Bericht des Weltklimarates 2013 werden genutzt, um zu zeigen wie notwendig eine drastische und schnelle Senkung der CO2-Emissionen ist, damit die Ziele der Pariser Klimakonferenz 2015 erreicht werden können.Eine Analyse der CO2-Emissionen der verschiedenen Konsumbereichein Deutschland schließt sich an. In Kleingruppen schätzen die Schülerinnen und Schüler CO2-Vermeidungen durch Verhaltens- / Konsumänderungen ab und erarbeiten Handlungsmöglichkeiten auf der Ebene der SchülerInnen, der Familie und der Erwachsenen. Sie erarbeiten auch Vorschläge durch welche Maßnahmen der Staat klimafreundlichen Konsum fördern könnte. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 4/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Erste Unterrichtsstunde Die Schüler lernen eine Vielzahl von Phänomenen des Klimawandels kennen und deren Bedeutung für die Schicksale betroffenen Menschen (anhand von deren persönlichen Stellungnahmen). Es wird deutlich, dass Menschen in wenig entwickelten (armen) Ländern die geringsten Chancen haben, sich an den Klimawandel anzupassen. Der anschließende Film „Die Rechnung“ (Germanwatch) bringt eine Vielzahl von Fakten, die die Schüler kaum einordnen können, die sie aber animieren sollen, Fragen an den „Klimaexperten“ zu formulieren. Außerdem wird hier erstmals die Frage nach den Verursachern und deren Verantwortung gestellt (westlicher Lebensstil und Konsum). Insgesamt stellt die Einheit einen überwiegend emotionalen Einstieg in das Thema dar und soll helfen, den „Wissensdurst“ zu steigern. Liebe Lehrerin, lieber Lehrer, diese Unterrichtseinheit stellt die erste Stunde der Vormittagsveranstaltung „Lernwerkstatt Klimawandel“ dar und soll von Ihnen eigenständig durchgeführt werden. Gleichzeitig baut der/die Anleiter/indes Umweltbildungszentrums der Veranstaltung in einem Nebenraum die Experimentier-stationen auf und übernimmt den Unterricht ab der 2. Stunde. Alle Materialien (außer Projektionstechnik) werden Ihnen zu Beginn der Stunde vom überreicht. Material 08:05 Aufgabe „Schicksale des Klimawandels“ Einführung: Der Klimawandel hat vielfältige Auswirkungen auf der Welt. Und er betrifft die Menschen auf der Welt auf ganz unterschiedliche Weise. Auf diesen Karten berichten 12 Menschen aus der ganzen Welt über ihre persönlichen Erfahrungen mit dem Klimawandel (Vorderseite Bild, Rückseite Bericht). Diese Schicksale sind typisch und betreffen eine große Zahl von Menschen. 12 Gruppen einteilen. Je eine Bildkarte über ein Schicksal und ein Arbeitsblatt (für alle identisch) an jede Gruppe verteilen.Aufgabenstellung vorlesen (lassen), Verständnisfragen klären. ► Während die Schüler die Aufgabe bearbeiten, platziert die Lehrkraft die Weltkarte an die Tafel (Seitenteil benutzen, nur weiße Magnete), stellt die farbigen Magnete bereit und bereitet die anschließende Filmvorführung vor (Beamer, Laptop). 08:20 Auswertung Auf unserer Weltkarte haben wir jetzt eine Zusammenfassung der häufigsten Klimaprobleme und deren grobe Verteilung auf der Welt. Was kann man daraus ablesen? Evtl. allgemeine Analysefragen stellen: ? Gibt es etwas Auffälliges oder Muster? ? Was sind besonders häufige / seltene Probleme? ? Was sind die schwerwiegenden Probleme (Farben der großen Magnete)? Warum? Material, das durch das Umweltbildungszentrum zur Verfügung gestellt wird: 12 Bildkarten mit Text (A4) „Schicksale des Klima-wandels“. Quelle: http://klimaohnegrenzen.de 15 Arbeitsblätter (inkl. Reserve) 1 Box mit Magneten in 9 Farben 1 Weltkarte (physisch) in Rolle 1 Infoblatt für Tafel (2x A4): Weltkarte mit Länderpositonen und Legende für Magnetfarben 1 CD mit Klima-Film „Die Rechnung“ (germanwatch) (MP4-Format) ? Material, das die Schule zur Verfügung stellen soll: Laptop, Beamer, Lautsprecher, Leinwand bzw. Smartboard/Activeboard Ergebnis: Die am existenziellsten von Klimawandel betroffenen Menschen leben in wenig entwickelten Ländern, die durch Landwirtschaft geprägt sind. Sie verfügen nicht über die Mittel, sich dem Klimawandel anzupassen. Einziger Ausweg ist oft, die Heimat zu verlassen. Vorbereitung Beamer und Laptop bzw. Smartboard soll die Schule stellen. Bitte machen Sie sich vorab mit dem Gerät vertraut und stellen Sie sicher, dass darauf folgende Medien wiedergegeben werden können: PDF, PowerPoint, MP4-Videos. In welchen Ländern findet man die schwerwiegenden Probleme? (Nord-Süd-Gefälle) Fragen zur Bedeutung und Einordnung: ? Was wisst ihr über die einzelnen Länder (Wirtschaft, Wohlstand)? Welche Berufe haben die Menschen? (Tipp: manches verraten schon die Bilder) ? Woran sterben Tiere oder Pflanzen (grün, rot)? > Trockenheit. ? Wie kann man in einem reichen Land wie Australien am Klimawandel sterben (schwarz)?Welche Gründe haben die Menschen, ihre Heimat zu verlassen (braun)? ► Die Weltkarte verbleibt samt Magneten an der Tafel (dient später zum Vergleich mit den VerursacherLändern). ► Optional Foto der Karte zur Dokumentation der Projektwoche machen Ablauf 08:00 Einführung Der/die Anleiter/in des Umweltbildungszentrums stellt sich der Klasse vor, überreicht der Lehrkraft die Materialien „Schicksale des Klimawandels“, stellt kurz den Tagesablauf vor und verabschiedet sich bis zur 2. Stunde, um inzwischen nebenan die Experimentier-stationen aufzubauen. Wissensstand und Interesse „Klimawandel“ abfragen und (optional) offene Fragen an der Tafel festhalten (für den „Experten“ für die 2. Stunde). ? Was wisst ihr über den Klimawandel? ? Was wollt ihr über den Klimawandel noch wissen? Stand: 12.02.2017 08:35 Klimafilm „Die Rechnung“ (4,5 Min.) https://www.youtube.com/watch?v=EmirohM3hac Obwohl der Film nur sehr kurz ist, werden viele Dinge genannt, die mit dem Klimawandel zu tun haben. Merkt euch die Dinge, die ihr besonders wichtig findet und die Dinge, die euch unklar sind. Nachbesprechung: ? Was haltet ihr für die wichtigsten Probleme des Klimawandels, die der Film anspricht? ? Welche Aussagen des Films sind euch unklar oder worüber möchtet ihr mehr erfahren? www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 5/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 ► Wichtigste Fragen an der Tafel sammeln. Dazu wird in der 2. Stunde der „Experte“ des Umweltbildungszentrums befragt. Tafelbild (s.u.): Weltkarte auf eine Hälfte der zugeklappten Tafel. Andere Hälfte zum Notieren von Fragen Weltkarte mit weißen Magneten befestigen (Reserve) Arbeitsblatt – Lösungsvorschlag (s.u.) Abweichende Bewertungen sind möglich. Jede Gruppe trägt nur eine Spalte (Land) ein Fragen zum Klimawandel: Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 6/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Wo liegt welches Land? Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 7/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Die zweite Unterrichtsstunde Ausgefüllte Reflexion (Standortbestimmung) ist vom Anleitenden ausführlich zur Kenntnis zu nehmen.Ggfls Vorgespräch mit Lehrkraft Hinweis!: Joker (♣): In der Powerpoint Datei sind am Ende (nach schwarzer Folie) Bilder enthalten die zusätzlich gezeigt werden können, wenn von Schülerseite her Fragen dazu auftauchen, ansonsten sind die Bilder entbehrlich. Die PowerPoint-Folien mit Notizen befinden sich im Anhang A Ihr kennt Klima wahrscheinlich von den Klimazonen der Erde. 5.2.2 Klimazonen Vortrag Präsentation Folien 13-17: Klimazone Tropen, Gemäßigte Klimazone, subpolare Zone, polare Zone Einführung Zu Beginn werden die gesammelten Fragen aus der vorherigen Unterrichtsstunde zur Kenntnis genommen und, soweit es sich ergibt auf deren Beantwortung im weiteren Verlauf der Unterrichtseinheit verwiesen. ? Gibt es noch Fragen (insbesondere zum Film) Phänomene in Deutschland SchülerInnenkönnen die wesentlichen Phänomene des Klimawandels in Deutschland, wie Zunahme der Starkregenereignisse und damit zusammenhängend Hochwasserereignisse, Dürreperioden,Zunahme extremerer Windereignisse benennen. ? Kennt Ihr für Deutschland ähnliche Ereignisse, die bei fortschreiten des Klimawandels zunehmen werden? Vortrag Präsentation Folien 1-12: Hochwasser, Niedrigwasser, Dürreperioden, Wetterextrem Hagel, Hagelschäden, Sturmschäden, Hitzetote Auch bei uns ist es mal so warm wie an tropischen Stränden oder es liegt mal Schnee so wie in der subpolaren Klimazone.Also Klima und Klimawandel kann man nur über lange Zeiträume ermitteln. Ermittlung von Klimaveränderungen Mit unterschiedlichen Methoden können die Klimaverhältnisse der Vergangenheit rekonstruiert werden. Entweder durch direkte Messungen oder durch Proxidaten. Schrittweise erfolgt der Blick nun in die immer fernere Vergangenheit. 5.3.1 Temperaturkurve Frankfurt (1827-2011) Vortrag Präsentation Folie 18 – 20: Balkendiagramm Jahresmitteltemperaturen Frankfurt mit Aufgabe (Folie 19) § Aufgabe: Sucht die 6 niedrigsten bzw. höchsten Jahresmittelwerte aus dem Zeitraum heraus und markiert sie.Genau Hinschauen! Bei Schwierigkeiten Tipp: Dürft auch Hilfsmittel wie Geodreieck benutzen Klimawandel in Zeit und Raum SchülerInnen können Wetter und Klima unterscheiden und können die globale Temperaturerhöhung angeben und einordnen. Anhand historischer Vergleiche können sie das Ausmaß der Temperaturerhöhung gewichten. 5.2.1 Klima – was ist das? ? Was ist Klima? Wetter ist etwas sehr kurzfristiges. Es ändert sich von Tag zu Tag.Klima ist das durchschnittliche Wetter einer Region.Diesen „Durchschnitt“ muss man als Mittelwert über einen langen Zeitraum berechnen. Die Meteorologie definiert einen Zeitraum von 30 Jahren. Stand: 12.02.2017 Ergebnis und Vortragsweiterführung Folien: 19-20 ? Was sagt das Frankfurter Klima über die Klimaänderungen in der Welt aus? ! wenig, für globale Aussagen müssen Daten aus der ganzen Welt gesammelt werden und Mittelwerte daraus berechnet werden. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 8/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 5.3.2 Temperaturkurve der Erde (1850 - 2015) Vortrag Präsentation Folie 21-22: Kurve globale Jahresmittelwerte seit 1850 und Kurve Vergleich Frankfurt und global Vielleicht gab es in der ferneren Vergangenheit größere Temperaturänderungen. Also muss man versuchen die Temperatur noch weiter in der Vergangenheit ermitteln. Das machen Forscher durch die Auswertung von Eisbohrkernen. 5.3.3 Temperaturkurve 2000 Jahre Vortrag Präsentation Folie 23-27: Kurve Temperatur Jahr 02015, Bild Eisvergnügen 5.3.4.1 Temperaturanstieg nach der letzten Eiszeit im Vergleich zum aktuellen Klimawandel Vortrag Präsentation Folie 30-32: Berechnung des Temperaturanstiegs. ? Wie lässt sich die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs berechnen? ! (Ausgleichs-)Gerade durch den Temperaturanstieg legen.Zeit- und Temperaturdifferenz bestimmen und dann ausrechnen. L Die globale Durchschnittstemperatur während der letzten Eiszeit lag nur 4 - 6°C unter der heutigen. L In den letzten 20.000 Jahren war es niemals so warm wie heute. L Die Temperaturanstieg nach der letzten Eiszeit verlief mit 0,24 bzw. 0,1°C pro 100 Jahre deutlich langsamer als die aktuelle Erwärmung mit ca. 1,75°C pro100 Jahre. Um die Dimension der Temperaturerhöhung seit der industriellen Revolution einordnen zu können, werden andere Methoden herangezogen, um auf die Temperaturen schließen zu können, bevor direkte Messungen möglich waren. ? Wie kann man Rückschlüsse auf die Temperatur und das Klima in der Vergangenheit ziehen, ohne dass direkte Messwerte vorliegen? ! Durch Rekonstruktion anhand z.B. der Jahresringe von alten Bäumen. 5.3.4.2 Europa während der letzten Eiszeit (vor 20.000 Jahren) und heutiger Temperaturanstieg Vortrag Präsentation Folie 33-37: Europakarte, Impressionen, Einordnung und Zusammenfassung Material: Holzstück zur Verdeutlichung Dendrochronologie 5.3.4 Temperaturkurve 20.000 Jahre Vortrag Präsentation Folie 28-29: Bild Eisbohrkerne, Kurve Temperatur seit der Eiszeit L Bei der jetzigen Temperaturerhöhung ist es das Besondere, dass die überwiegende Mehrzahl der Forscher für eine derartige Veränderung keine natürliche Veränderung als Ursache nennt, sondern die Erhöhung der CO2Konzentration. Treibhauseffekt SchülerInnen formulieren die Ursachen und physikalischen Hintergründe zum Treibhauseffekt. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 9/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 5.4.1 Erde ohne Treibhausgase Vortrag Präsentation Folie 38- 44: Bild Atmosphäre, Strahlung ohne Treibhauseffekt, Bild Reflexion der Erde, Infrarot Bild der Erde. L Die Gleichgewichtstemperatur, die sich für die Erde ohne Atmosphäre einstellt lässt sich leicht berechnen. Absorption = Emission S0=Solarkonstante = 1368 W·m-2 α = Albedo der Erde = 0.3 σ=Boltzmann-Konstante = 5.67·10-8 W·m-2·K-4 weiter an: heute (2015) liegt die mittlere globale Temperatur bei +15 °C, ist also in nur 150 Jahren um 1°C gestiegen. L Übrigens ist die Wärmebilanz momentan NICHT ausgeglichen. Die Erwärmung geht also weiter, selbst wenn keinneues CO2 dazu kommt, weil sich erst wieder ein Gleichgewicht und die entsprechende Temperatur einstellen wird. CO2- Kreislauf der Erde SchülerInnen zeigen die wesentliche Rolle der Nutzung fossiler Energieträger für die Zunahme der CO2 Konzentration in der Atmosphäre, als wichtigstes Treibhausgas, auf. Vortrag Präsentation Folie 51-52: Natürlicher KohlenstoffKreislauf und Schaubild CO2-Kreislauf gesamt 5.4.2 Natürlicher Treibhauseffekt Vortrag Präsentation Folie 45- 48: Absorption und Reemission von IR Strahlung durch CO2-Moleküle. Einstieg mit Holzstück als CO2-Speicher 4 m Erdzeitalter Schnur mit "fossilen "Farben Tatsächlich beträgt die bodennahe Durchschnittstemperatur bei einem CO2 Gehalt von 280 ppm ca. +14°C L ppm = parts per million = 0,0001 % L 280 ppm entsprechen 0,028 % Im Vergleich zu Stickstoff (N2) mit 78% und Sauerstoff (O2) mit 21% also ein Spurengas. L Weitere klimarelevante Gase (Treibhausgase) in der Atmosphäre sind: Wasserdampf, Methan, Lachgas Zwei Schüler halten die Schnur. Zeiträume mit Vergleich Draht für Zeitraum Menschheitsgeschichte (20.000 Jahre) oder Haar (ungefähr seit der industriellen Revolution) bildlich machen. L Bedenkenswert? Erde 4,4 Milliarden Jahre alt, das wäre eine 44 m lange Schnur Ende Hinweis auf den Raumwechsel zu den Experimentierstationen geben. Es stellt sich eine höhere Gleichgewichtstemperatur unter Anwesenheit von CO2 in der Atmosphäre ein. Im Gleichgewicht wird aber ebenfalls genau so viel Strahlungsenergie abgegeben wie absorbiert wird. Die Gesamt-Energiebilanz bleibt ausgeglichen aber die sog. atmosphärische Gegenstrahlung nimmt zu. 5.4.3 Zusätzlicher menschengemachter Treibhauseffekt Vortrag Präsentation Folie 49- 50: Anstieg der CO2Konzentration und daraus resultierende Temperaturerhöhung.. Durch die Freisetzung von zusätzlichem CO2 haben die Menschen die CO2-Konzentration bis heute (2015) auf 400 ppm erhöht (das bedeutet mehr CO2-Pünktchen im Bild, an denen mehr IR Strahlung absorbiert werden kann). Dadurch verstärkt sich der Treibhauseffekt und die Temperatur steigt Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 10/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Die 3. + 4. Unterrichtsstunde Nach der Pause treffen sich alle in dem Raum, in dem die Experimentierstationen aufgebaut sind. Gruppeneinteilung und Vorstellung Die Klasse wird in maximal 8 Gruppen eingeteilt. Jede Gruppe sollte aus mindestens 3 SchülerInnen bestehen. Jede Gruppe erhält ein Klemmbrett mit einem Set Arbeitsblättern, die an den jeweiligen Stationen zu bearbeiten sind. ► Unter Umständen ist es sinnvoll die Gruppeneinteilung bereits vor Beginn der 3. Stunden vorzunehmen. Nachdem die Gruppen eingeteilt sind, werden die einzelnen Stationen kurz vorgestellt und jede Gruppe erhält eine „Eintrittskarte“ zu einer Station. Falls möglich, sollte diese Station von dem/r Lehrer/in mit betreut werden, um eine sehr disziplinierte Versuchsdurchführung zu gewährleisten. Der Versuch ist sehr zeitaufwendig. Eine Gruppe braucht etwa 30 Minuten bis alle Temperaturen gemessen und das Diagramm erstellt wurde. Bei sorgfältiger Durchführung ist eine Temperaturerhöhung von etwa 10 °C im Vergleich zur Ausgangstemperatur messbar. Die Maximaltemperatur wird nach ca. 9 Minuten erreicht und bleibt mehrere Minuten konstant. Bitte ausdrücklich und mehrmals darauf hinweisen, dass zunächst die gesamte Stationsanleitung zu lesen ist. Bevor mit den Versuchen angefangen wird.Fragen und Unklarheiten bitte vor Versuchsbeginn klären. Dieser Versuch sollte unbedingt von jedem Anleitenden im Vorfeld selbst durchgeführt werden. Die CO2-Kartusche sollte vor dem Aufbau und nach dem Abbau gewogen werden, um den Verbrauch zu ermitteln und rechtzeitig eine neue Kartusche bestellen zu können. Station 2: Licht treibt eine Solarmotor an An dieser Station können die SchülerInnen den Einfluss von Beschattung und Einstrahlwinkel auf die Ausgansleistung einer Photovoltaikanlage nachmessen. Dies geschieht sowohl qualitativ durch die Beobachtung der Drehzahl eines Motors und quantitativ durch Messung der Ausgangsspannung mit einem Voltmeter. Die Schülerinnen begeben sich zu den jeweiligen Stationen und bearbeiten die Aufgaben. Wenn eine Gruppe fertig ist, geht sie zum Anleitenden und bespricht die Ergebnisse. Die SchülerInnen geben die Eintrittskarte zurück und erhalten anschließend eine neue. Die Reihenfolge, in der die Stationen bearbeitet werden, ist beliebig. Hinweise zu den Stationen Die Arbeitsanleitungen zu allen Stationen finden sich in Anhang B 6.1.1 Station 1: Treibhauseffekt An dieser Station wird die Wirkung einer CO2-Atmosphäre bei konstanter Einstrahlung auf die Temperatur in einem offenen Gefäß untersucht. An dieser Station ist es besonders wichtig, sich genau an die Anweisungen der Stationsanleitungen zu halten. Station 3: Innen- und Außentemperatur Die Station sollte an einem geschützten Ort aufgebaut werden, so dass Luftbewegungen in der Umgebung möglichst vermieden werden. Jede Luftunruhe führt dazu, dass das eingeleitete CO2 schneller aus dem offenen Gefäß entweicht und das Messergebnis verfälscht. Der Strahler wird sofort zu Beginn der 3. Stunde eingeschaltet und bleibt während der beiden Experimentierstunden an! Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Die SchülerInnenerhalten den Auftrag die Temperatur im Klassenraum, auf dem Flur und im Freien zu messen. Abhängig von der Jahreszeit ergeben sich unterschiedliche Messwerte und auch Schlussfolgerungen. Seite 11/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Station 4: Die Entstehung von Wolken und Regen In diesem Versuch beobachten die SchülerInnen Verdunstung und Kondensation über einer von unten erhitzten Wasseroberfläche. Mit den Fragen im Arbeitsblatt wird die Übertragung auf die realen Verhältnisse angestrebt. sich der Wasserspiegel nicht mehr ändert, als zu schnell die nächste Hahnposition einzustellen. Nur so kann man in dem zu erstellenden Diagramm die jeweiligen Gleichgewichtszustände erkennen. Wenn der Versuch sorgfältig durchgeführt wird, erkennt man in dem Diagramm drei Plateaus, die sich für die entsprechende Hahnstellung ergeben. Übertragen auf den Wärmehaushalt sind daraus einige wichtige Erkenntnisse zu ziehen (Der jeweilige Wasserspiegel entspricht dabei der globalen Mitteltemperatur): • Station 5: Wie das Wasser im Boden verschwindet • Die SchülerInnen beobachten wie schnell Wasser auf unterschiedlichen Oberflächen im Außenbereich versickert. Dazu müssen sie auf dem Schulgelände jeweils eine Flasche Wasser an einer Stelle mit Sand oder Kies, Erde oder Wiese sowie Teer oder Pflaster ausschütten. Die dazugehörigen Fragen sollen sie dazu anregen über den Zusammenhang zwischen Flächenversiegelung und Überschwemmungen bei Regenereignissen nachzudenken. • Station 6: Wärmehaushalt der Erde Bei diesem Versuch ist es besonders wichtig die Stationsanleitung gut durchzulesen und die einzelnen Anweisungen genau zu befolgen. Es handelt sich um einen Modellversuch, der den Zusammenhang zwischen Energieeinstrahlung und Energieabstrahlung und dem sich einstellenden Gleichgewicht mit Hilfe einer Wassersäule veranschaulicht. Dazu wird in einen Messzylinder Wasser mit einer konstanten Zuflussrate hineingepumpt. Am unteren Ende des Zylinders befindet sich ein Ausflusshahn, der zunächst voll geöffnet ist und dann in zwei Schritten weiter verschlossen wird. Nach einiger Zeit bildet sich abhängig von der Hahnstellung ein Gleichgewichtszustand mit unterschiedlichen hohen Wassersäulen Die Station sollte möglichst an einem Laborbecken oder zumindest auf einer spritzwassergeschützten Oberfläche aufgebaut werden. Zunächst sollen die SchülerInnen nur ihre Erwartung über den Verlauf des Experiments äußern, indem sie die Anleitung 6a durchlesen und die dazugehörigen Fragen beantworten. Es vergeht einige (viel) Zeit bis sich ein neues Gleichgewicht endgültig eingestellt hat. Zunächst erfolgen die Änderungen sehr rasch später nur noch in kleinen Schritten. Im Gleichgewicht sind Zufluss und Abfluss stets gleich groß, aber der innere Zustand des Systems hat sich geändert. Es wird mehr Energie gespeichert! Der Vergleich zwischen CO2-Gehalt und globaler Mitteltemperatur einerseits und den Wasserspiegeln im Experiment bei den unterschiedlichen Hahnpositionen andererseits, zeigt, dass das Model die tatsächlichen Verhältnisse nicht proportional widerspiegelt. Station 7: Wie der Boden das Wasser speichert Die Zusammensetzung des Bodens bestimmt unter anderem die Fähigkeit Wasser zu speichern. In diesem Versuch vergleichen die SchülerInnen Blumenerde und Sand miteinander. Die dazugehörigen Fragen lenken das Augenmerk auf die Bedeutung des Bodens als Wasserspeicher für das Pflanzenwachstum. Station 8: Wie der Regen den Boden fortspült An dieser Station wird der Zusammenhang zwischen Niederschlägen, Geländeneigung und Bewuchs spielerisch erfahrbar. Die dazugehörigen Fragen sollen helfen über die dramatischen Konsequenzen der Entwaldung von Hanglagen bei Starkregen nachzudenken und die Bodenschutzfunktion des Waldes zu erkennen. Wenn möglich, sollte diese Station im Freien aufgebaut werden, da es häufig zu „Überschwemmungen“ auch außerhalb des Versuchsbeckens kommt. Erst nachdem die Antworten mit dem Anleitenden besprochen wurden, sollte mit dem eigentlichen Versuch begonnen werden. An dieser Station brauchen die Schüler evtl. Unterstützung durch den Anleiter bzw. die Anleiterin. Wichtig ist, dass die SchülerInnendas Erreichen des jeweiligen Gleichgewichtszustandsabwarten. Besser eine Kontrollmessung mehr machen lassen, um sicherzustellen, dass Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 12/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Station 9: Wie der Boden in Hessen genutzt wird Auf einer Karte sind die Flächennutzungstypen aller Gemeinden des jeweiligen Kreises, in dem die Veranstaltung stattfindet eingezeichnet. Es handelt sich hierbei um eine vereinfachte Darstellung, in der die Abweichung vom Landesdurchschnitt dargestellt ist. Für jede Gemeinde ist nur die Flächennutzung farbig hervorgehoben, die sich am stärksten vom Landesdurchschnitt unterscheidet (Wald, Landwirtschaft oder Siedlungsfläche). Station 10: Wie der Wind entsteht An dieser Station können die Schülerinnen beobachten, wie es durch Temperaturunterschiede zwischen einer kalten Schale mit Wasser und einer warmen Steinplatte zu Luftbewegungen in einem geschlossenen Kunststoffkäfig kommt. Die Luftbewegung wird mittels einer Räucherkerze sichtbar gemacht. Aufgrund der Rauchentwicklung bei diesem Experiment muss im Vorfeld geklärt werden ob diese Station in einem Abzug oder an einem Fenster aufgebaut werden kann. Es besteht grundsätzlich die Gefahr, dass ein Rauchmelder ausgelöst werden könnte. Station 11: Was der Wind bewirkt An dieser Station wird der Zusammenhang zwischen Wind und Austrocknung von Böden verdeutlicht. Die SchülerInnen vergleichen die Restfeuchte von zwei Wischtüchern, nachdem eines durch zuwedeln von Luft einem stetigen Luftstrom ausgesetzt war und das andere nur an einer Leine hing. Zusammenfassung der Experimente SchülerInnen ordnen die Experimente den Ursachen und Wirkungen sowie den Anpassungsmöglichkeiten auf die zu erwarteten Phänomene zu. Sie erkennen die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen atmosphärischen Situationen (Energie- und Wasserhaushalt), Landnutzung und menschlichen Einflussmöglichkeiten. Für die Nachbesprechung werden die Stationssymbolkarten, Magnete und bunte Kreide benötigt. Je nach Flexibilität des Anleiters kann die Sortierung mit den beliebtesten Stationen zu beginnen oder mit der Frage was beispielsweise die Erosion mit dem Klimawandel zu tun hat. Fragen für die einzelnen Stationen: (mit Vorschlag für Reihenfolge), jede Stationsanleitung wird dann kurz als Aufbau gezeigt (zur Erinnerung) und mit der Anleitungsseite an der Tafel platziert. Die Stationsanleitungen werden entsprechend dem beiliegenden Schema an die Tafel geheftet. Dabei wird von links (Ursache) nach rechts (Anpassungsmöglichkeit) sortiert siehe Schema am Ende) ? Wenn Starkregen erwartet werden, muss mit vermehrter Erosion gerechnet werden. ? An welchem Experiment wird deutlich, dass der Klimawandel mit den steigenden Temperaturen auf den Wasserhaushalt der Atmosphäre wirkt? Entstehung von Wolken und Regen, je mehr wärmer, desto mehr Verdunstung … Das Experiment erklärt noch nicht etwas komplizierteren Vorgänge warum es zu extremeren Niederschlagsereignissen kommen wird, aber der Zusammenhang ist deutlich. ? Ursache für die steigenden Temperaturen, die den Wasserhaushalt in der Atmosphäre beeinflussen? Treibhauseffekt ? Was wird an dem Gleichgewichtsmodell deutlich? Der Temperaturanstieg tritt verzögert ein. ? Was hat die Station "Wasserspeicherfähigkeit von Böden" mit dem klimawandel zu tun? Bei extremeren Wetterlagen (zu nass oder zu trocken) ist es wichtig diese Eigenschaft der Böden zu kennen und gegebenenfalls darauf zu reagieren. ? Welche Station hat noch mit der Wasseraufnahme bzw. Speicherung von Wasser zu tun? "Wie das Wasser im Boden verschwindet" Bodennutzung ist also entscheidend, wenn man sich auf die Phänomene des Klimawandels einstellen muss. ? Welches wichtige Phänomen tauchte noch in den Stationen auf? Sturm, extremere Windereignisse ? Wie hängt die Zunahme von Stürmen mit dem Klimawandel zusammen? Höhere Landtemperatur zu sehen in: "Wie der Wind entsteht" ? Welche Station gibt es noch zum Wind und was wird dort verdeutlicht? „Was der Wind bewirkt“: Austrocknung von Böden Station 12: Sturmschäden Durch die Erwärmung der Atmosphäre werden nicht nur Niederschläge, sondern alle Wetterereignisse verstärkt. Mit Stürmen ist vermehrt zu rechnen. Sie bedeuten Gefahr für die Böden (Erosion), Pflanzenund Tier-gemeinschaften aber auch für den Menschen. An dieser Station werden die Auswirkungen von Stürmen auf eine Modell-Landschaft demonstriert. Stand: 12.02.2017 Was hat die Erosion mit Klimawandel zu tun? www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 13/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Eine mögliche Darstellung der Verbindungen zwischen den Stationen ist hier dargestellt. An dieser Stelle ist die Einführung der Vernetzungslinien sinnvoll. • Wind hat einen Einfluss auf den Boden. • Treibhauseffekt hat Einfluss auf Windentstehung, • Bodennutzung und Anpassungsmöglichkeiten stehen in Zusammenhang, • Wärmehaushalt der Atmosphäre mit den entstehenden Luftmassenbewegungen • Der Wasserhaushalt sowohl in der Atmosphäre als auch an Land beeinflussen sich gegenseitig. ? Worauf hat der Mensch Einfluss? > Auf die Bodennutzung, >den Treibhauseffekt > Solarstation und Temperaturstation anheften Das Tafelbild sollte möglichst fotografiert werden. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 14/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Bei den Experimenten wurden viele der Phänomene schon erforscht, die in die Klimamodelle mit eingehen. Die 5. Unterrichtsstunde Die Schüler und Schülerinnen: • lernen Klimamodelle als komplexe Berechnung von Wechselwirkungen kennen, indem sie Parallelen zur Nachbesprechung der Experimente erkennen. • können die Klimaforschung als umfangreiche, wichtige und Jahrzehnte umfassende wissenschaftliche Aufgabe einordnen • können die Größenordnung der prognostizierten Klimaerwärmung einordnen, indem Sie sie in Bezug setzen zu Temperaturänderungen in der Vergangenheit • können begründen, warum Klimaschutzmaßnahmen notwendig und dringlich sind, indem sie sich auf Klimaszenarien beziehen Die ppt-Präsentation enthält im Feld „Notizen“ Textvorschläge für den Vortrag. In Klammern gesetzt sind zusätzliche Informationen, die abhängig von der Zeit und dem Interesse der Schüler genutzt werden können. Schwarze Folien unterbrechen die Präsentation für Arbeitsschritte an der Tafel oder mit der Klasse. Am Ende der Präsentation befinden sich weitere ZusatzDiagramme und die Temperaturdiagramme aus der 2. Stunde: Einerseits als Fachwissen für Anleiter und Lehrer, andererseits zum Zeigen bei spezifischen Fragen. (Diese Diagramme sind ausgeblendet – Zum Einblenden: Rechtsklick auf die Foliennummer, dann ganz unten Button „Folie ausblenden“ ausschalten.) 7.0.2 Da sich das Klima an verschiedenen Orten der Welt sehr unterscheidet, werden die Berechnungen für sehr viele Orte auf der Welt durchgeführt, wobei für jeden Ort mit Daten für die jeweilige Landschaft und das Klima begonnen wird. Dazu wird die ganze Welt in Klötzchen eingeteilt, die sich gegenseitig beeinflussen. L Klimamodellierung Tausende Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten seit vielen Jahren an der Erforschung des Klimawandels. 1988 wurde der IPCC gegründet (Intergovernmental Panel on Climate Change), auch Weltklimarat genannt. Der Klimarat sammelt die Ergebnisse und berät die Politiker. Vortrag Präsentation Folien:2-6 7.0.1 Klimasystem Dazu berechnen die Wissenschaftler unter anderem die Wechselwirkungen bei der Wetterentstehung, von denen ihr einige bei der Nachbesprechung der Experimente gesehen habt. Auf dem Bild steht jeder Pfeil für eine oder mehrere Formeln. Alles hängt miteinander zusammen und mit den vielen Formeln kann man berechnen, wie sich das System z.B. bis zum nächsten Tag verändern wird. Stand: 12.02.2017 Auflösung von Klimamodellen L L (Für jedes Klötzchen wird jeden Tag die Veränderung des Klimas berechnet. Für den nächsten Tag wird zuerst berechnet, wie benachbarte Klötzchen sich gegenseitig verändern. Auch die Wirkung von Treibhausgasen wird mit einbezogen. Dann wird mit diesen veränderten Werten eine neuer Tag berechnet. Das Bild zeigt zwei verschiedene Möglichkeiten eines Klötzchen-Rasters. Aktuell ist das Raster 100 x 100 km groß. Jedes Klötzchen ist wiederum in bis zu 30 Höhenschichten unterteilt, zwischen 10 und 100 Metern hoch. 7.0.3 Supercomputer „Mistral“ Das ist eine gewaltige Rechenaufgabe: Je kleiner die Klötzchen im Klimamodell sind, desto besser werden die Ergebnisse. Das bedeutet aber auch, dass man immer mehr Klötzchen berechnen muss. Und dann soll auch noch das Klima für die nächsten Hundert Jahre berechnet werden! Das schafft kein normaler PC (außer man hat auch Hundert Jahre Zeit zu warten). Deshalb braucht man für Klimamodelle sehr schnelle und große „Supercomputer“. (Derjenige im Deutschen Klimarechenzentrum heißt „Mistral“. Er ist einer der 50 schnellsten Computer der Welt (Stand 2015).) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 15/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Historische Temperaturentwicklung und CO2-Emissionen Vortrag Präsentation Folien:7-8 ? Woher kennt ihr diese Kurve? Die Folien 7 + 8 zeigen nochmals die Entwicklung der Globalen Jahresmitteltemperatur und parallel dazu die Entwicklung der menschlichen CO2-Emissionen. L Bei größeren Änderungen werden die Klimamodelle auch ungenauer. Sog. „Kippelemente“ des Klimas können dann unvorhersehbar und plötzlich eintreten. 7.2.1 Klimaszenarien des IPCC L Die Diagramme stellen Ergebnisse aus dem 5. Bericht des Weltklimarates 2013 dar. Gezeigt sind die Szenarien RCP 8,5 (rot) und RCP2,6 (grün) und die zugehörigen Treibhausgas-Emissionspfade. L Für den 5. Bericht des Weltklimarates 2013 wurden unterschiedliche Szenarien zugrunde gelegt, die nach dem resultierenden „Strahlungsdruck“ ausgewählt wurden: Sie liegen alle im Bereich der möglichen Entwicklungen, unterscheiden sich aber danach, welche Auswirkungen sie auf die Temperaturerhöhung haben.Die dem entsprechenden Treibhausgas-Emissionspfade wurden in Klimamodellen verschiedener Wissenschaftler getestet. Diese enthalten ganz unterschiedliche Annahmen über die zukünftige Entwicklung der menschlichen Einflüsse. Die Temperaturkurven der Szenarien sind Mittelwerte aus mehreren Durchgängen, die um einige Zehntelgrade schwanken Bei Kurve D gehen Treibhausgas-Ausstoß und Erwärmung ungebremst weiter. Bei B und C wird die Erde sich voraussichtlich um mehr als 2 °C im Vergleich zur Zeit vor der Industrialisierung erwärmen. Das Szenario RCP2,6 (Kurve A) ist extrem anspruchsvoll, wird aber als im Rahmen des Möglichen liegend angesehen. 2014 erschien der neueste Bericht des Weltklimarates. Die zukünftige Entwicklung hängt von den Menschen ab: 7.2.2 Klimaschutzziele § Vortrag Präsentation Folien: 12-15 Klima in der Zukunft Vortrag Präsentation Folien: 9-11 (Abb zeigt Folien 9 – 15) Beschreibt, was hier zu sehen ist Ein „weiter wie bisher“ mit ungebremster Steigerung des Treibhausgas-Ausstoßes führt voraussichtlich bis zum Ende des Jahrhunderts zu einer Temperatursteigerung von nahezu 4°C und weiterem Anstieg danach. Die Temperaturkurve folgt der Emissionskurve zeitversetzt und träge. L - Wissenschaftler und Politiker haben sich auf die Meinung geeinigt, dass bei einer Begrenzung der globalen Erwärmung auf 2° C (im Vergleich zur Zeit vor der Industrialisierung) eine gefährliche Störung des Klimasystems gerade noch vermieden werden kann. Deswegen empfiehlt der Weltklimarat dringend, die Erwärmung UNTER dieser „Leitplanke“ zu halten. Klimaänderungen wird es dennoch geben. L Bei diesem Wert werden die Folgen für die am stärksten betroffenen Menschen als gerade noch erträglich betrachtet. Dennoch werden viele Menschen deutlich betroffen sein. Stand: 12.02.2017 § ? ! Wo sind die Hauptverursacher? Wo sind die Geschädigten des Klimawandels zu finden? Bezug auf die Weltkarte „Schicksale des Klimawandels“: ? Wo sind die Hauptverursacher des CO2-Ausstoßes? Auf der Aufnahme der Erde bei Nacht zeichnen sich die Regionen mit besonders hohem Energieverbrauch deutlich ab: ! Reiche Nationen mit viel Geld für Energie – zum Beispiel Europa ! Regionen mit hoher Bevölkerungsdichte = viele Menschen, die Energie brauchen – zum Beispiel Indien www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 16/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Auf der Klimakonferenz in Paris Ende 2015 wurde ein Vertrag unter 195 Staaten vereinbart. Als Ziel wurde festgeschrieben, die globale Erwärmung auf unter 2 Grad über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen und 1,5 °C Erhöhung der globalen Mitteltemperatur anzustreben. Das entspricht in etwa dem gezeigten Szenario (RCP 2,6). L 2015 lag die Temperaturerhöhung bereits bei ca. 1,1 °C. Das Szenario könnte mit einem strengen Emissionspfad erreicht werden: Die CO2-Freisetzung geht ab ca. 2020 zurück, gegen Ende des Jahrhunderts wird sogar insgesamt CO2 aus der Atmosphäre entzogen. (Das kann man z.B. machen, wenn man das bei Verbrennungen oder technischen Prozessen entstehende CO2 abfängt und einlagert. Das wird jedoch extrem kontrovers diskutiert. L CCS: Carbon captureandstorage Es werden eine Reihe unterschiedlicher technischer Verfahren zur CO2-Einlagerung erforscht, erprobt oder angewandt. Die großen CCS-Pilotanlagen werden zumeist in Kombination mit Kraftwerken betrieben. Dabei wird das fossile CO2 direkt abgeschieden und dann in große Tiefen verpresst (z.B. ehemalige Erdgaslagerstätten oder Solevorkommen). Nachteile: Kohlekraftwerke werden weiter betrieben; der Wirkungsgrad der Kraftwerke sinkt um ein Viertel; enorme Bindung von Fördermitteln, wir bekommen eine neues Endlagerproblem, Wiederstände in der Bevölkerung. L „In letzter Zeit hatte die CCS-Technik enorme Rückschläge zu verzeichnen. Der Fahrplan der Internationalen Energieagentur (IEA) von 2009 ist längst Makulatur. Dieser forderte, von 2010 bis 2020 rund hundert CCSProjekte aufzubauen und dabei 300 Millionen Tonnen CO2 zu speichern. Doch Politikern erschienen die Kosten zu hoch, viele Projekte wurden gestoppt. … Im aktualisierten IEA-Fahrplan von 2013 ist nur noch von gut 30 CCS-Kraftwerken die Rede.“ (Sven Titz: Der KlimaNotnagel steht schief – Abscheidung und Speicherung von CO2 gelten als letzte Chance für den Klimaschutz. Doch der Ausbau der Technik stockt., Neue Zürcher Zeitung, Forschung und Technik, 27. Januar 2016) L „Ohne die Einlagerung von CO2 müsste die Welt bereits Mitte des Jahrhunderts auf fossile Energien verzichten, um das 2 Grad-Ziel sicher zu erreichen. In Deutschland müsste dazu das Ausbautempo regenerativer Energien vervierfacht werden.“ (Quaschning 6/2015) genüber 2010 zu senken. Das Ziel Dekarbonisierung bis 2100 war eine Sensation! 70% entsprächen in etwa dem Szenario – 40 % würden noch nicht reichen. Beim Klimagipfel in Paris verpflichteten sich alle Unterzeichner –auch die Entwicklungs- und Schwellenländer darauf hinzuarbeiten, dass der menschengemachte Ausstoß von CO2 beendet wird. Dazu sollen sie ihre nationalen Klimaaktionspläne alle 5 Jahre revidieren und anpassen. Je nach ihren Möglichkeiten haben die Länder zwischen 40 und 70 Jahren Zeit für den Ausstieg. L Gute Zusammenfassung der Ergebnisse: http://www.tagesspiegel.de/politik/21-weltklimagipfel-inparis-das-bringt-das-klimaabkommen/12715918.html Energieverbrauch und CO2-Emissionen in Deutschland Anteile der Energieträger am Primärenergie-Verbrauch nachvollziehen. Vergleich Erneuerbare und Nichterneuerbare Anteile am Energieverbrauch. Beispiele für unterschiedliche Bereiche aufführen, in denen CO2-Emissionen entstehen. (z.B. Strom, Verkehr, Heizung, Konsum, Ernährung) Analysieren an Beispielen, wo Erneuerbare Energien bereits eine große Rolle spielen und welche Energieträger besonders typisch für bestimmte Bereiche genutzt werden. Identifizieren einiger Hauptverursacher-Bereiche für CO2Emissionen Vortrag Präsentation Folien: 16-17 7.3.1 Energieverbrauch Deutschland (links) Der große Turm zeigt die Energiemenge, die in Deutschland jedes Jahr verbraucht wird. Die CO2-Emission müsste dazu bis 2050 um über die Hälfte reduziert werden. Gegen Ende des Jahrhunderts dürften gar keine (menschlich bedingten) Treibhausgase mehr freigesetzt werden. Das nennt man auch Dekarbonisierung. Viele Pläne und Abkommen steuern darauf hin. L (Primärenergieverbrauch, davon gehen auf dem Weg zur Nutzung 33% verloren). L Pro Einwohner (Bevölkerung 81 Mio) werden damit 45.081 KWh verbraucht. Zum Vergleich: der mittlere jährliche Stromverbrauch liegt bei 1.601 kWh (2014); jeder kann in der Stromrechnung nachschauen, wie viel StromEnergie er selbst verbraucht. L Auf dem G7-Gipfel im Juni 2015 beschlossen die sieben bedeutendsten Industrienationen der westlichen Welt, CO2-Emissionen um 40 bis 70% bis zum Jahr 2050 ge- Die einzelnen farbigen Turmsegmente stehen für die verschiedenen Energieträger. Das grüne Segment steht für die „erneuerbaren (regenerativen) Energien, also Energie, die in Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 17/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 der Natur ständig neu entsteht. Ganz links sind die erneuerbaren Energieträger noch mal vergrößert dargestellt. ? ! Schätzfrage: Anteil erneuerbare Energien an unserem Gesamt-Energieverbrauch (2014:11,3%), 2015:12,6% 7.3.2 Energieträger Was heißt das für Deutschland? - Anteile am Primärenergieverbrauch ? Wo kommt unser CO2 her? ! Aus fossilen Energieträgern. Alle anderen Energieträger sind nicht regenerativ, d.h. ihre Vorräte sind begrenzt und werden eines Tages erschöpft sein. L Die fossilen Energieträger (Braunkohle, Steinkohle, Erdgas, Erdöl) werden zu verschieden Produkten verarbeitet (v.a für Treibstoffe, Heizenergie und Strom). Um ihre Energie zu nutzen, muss man sie verbrennen, wobei CO2 entsteht, die Hauptursache der globalen Erwärmung. Momentan wird der Energiebedarf in Deutschland zu 80% aus fossilen Energieträgern gedeckt. L Kernenergie (Atomkraftwerke) wird ausschließlich zur Stromproduktion verwendet und setzt fast kein CO2 frei (ist also fast klimaneutral). Es bleiben aber gefährliche radioaktive Abfälle zurück. Deutschland will bis 2022 alle Kernkraftwerke abschalten („Atomausstieg“). 7.3.3 CO2-Emissionen Hier ist dargestellt, wieviel CO2 jeder Deutsche pro Jahr verursacht, und aus welchen Energieträgern es dabei in etwa kommt. L (genauer: CO2-Äquivalente, Landnutzungsänderungen). inkl. Methan, Lachgas, Die kleine „bunte“ Säule in der Mitte zeigt für jeden Konsumbereich die Zusammensetzung der dafür verwendeten Energieträger. Hier erscheinen auch regenerative Energieträger und Kernenergie, obwohl sie ja kein CO2 freisetzen. Aber man kann so besser erkennen, in welchen Bereichen sie eingesetzt werden. Für die Besprechung der CO2-Emissionen werden beispielhaft nur 2-3 Bereiche herausgegriffen, je nach Schwerpunktsetzung des Anleiters. Infos dazu im Kasten „Verteilung der CO2-Emissionen auf Konsumbereiche“ ? Aus welchem Bereich stammen die meisten der CO2Emissionen? ! Die meiste Energie wird verbraucht bei der Herstellung all der Sachen, die wir so brauchen: Bereich Konsum. ? Wo ist der Anteil regenerativer Energien bereits hoch oder besonders niedrig? ! Strom wird bei uns zur Zeit zum größten Teil aus Kohle gewonnen. Erneuerbare Energien haben allerdings beim Strom schon einen Anteil von einem Drittel. ? Frage: Warum ist der Bereich „öffentlicher Verkehr“ so klein? Stand: 12.02.2017 L Verteilung der CO2-Emissionen auf Konsumbereiche L Heizung: Die meisten Heizungen werden mit Erdgas oder Heizöl (aus Erdöl) betrieben. Nur wenige Heizungen nutzen Holz (Pellets) als regenerative Energie. ABER: Gibt es genug Wälder für all das Holz, das wir bräuchten? (Manche Klimaforscher sagen, es wäre sinnvoller Holz in Möbel und Häuser zu verbauen, denn das ist ein sehr langfristiger C-Speicher (schnelle C-Bindung). L Strom macht nur einen kleinen Teil der GesamtEmissionen aus, hat aber mit 1/3 den größten Anteil regenerative Energie (v.a. aus Photovoltaik und Wind). ABER: Regenerativer Strom fällt unregelmäßig an und ist nicht nur über Umwege speicherbar. Jeder kann für sich den Stromanbieter wählen (z.B. Ökostrom). (Der „Naturstrom“ der Städtischen Werke Kassel ist nur begrenzt nachhaltig: Zwar CO2-neutral aus Wasserkraft aus Skandinavien, aber es ist keine „Neubauquote“ enthalten. Der Ausbau von regenerativen Kraftwerken ist also nicht verpflichtend. Der Anbieter strebt aber eine regionale Versorgung innerhalb von 20 Jahren und investiert in regionale regenerative Anlagen. Verpflichtend ist der Ausbau regenerativer Energien bei Anbietern mit entsprechenden Siegeln. Infos dazu unter: http://www.verivox.de/themen/oekostrom-zertifikateguetesiegel/) L Privatfahrzeuge: die meisten Autos werden immer noch mit Benzin oder Diesel (beides Erdölprodukte) angetrieben. Außerdem gibt es sehr viele Autos (auf 2 Einwohner in Deutschland kommt ein Auto), die sehr häufig benutzt werden (Berufspendler, Schüler). Biotreibstoffe sind selten (und verdrängen Nahrungsmittelanbau). Elektroautos sind nur klimaschonend, wenn sie mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben werden. (Elektroautos in großer Anzahl können als „Nebenwirkung“ Strom aus regenerativen Quellen speichern) L Öffentlicher Verkehr: Dieser Balken ist so schmal, weil nur wenige Menschen Busse und Bahnen benutzen. Dabei sind diese sehr klimaschonend: Züge und Bahnen fahren meist mit Strom und Busse verbrauchen viel weniger Diesel pro Passagier als ein Auto. Mehr Bahn fahren hilft also dem Klima. L Flugverkehr: Etwa ¾ aller Flugzeuge transportieren Urlauber. Ist der Urlaub wirklich besser, wenn der Ort möglichst weit weg ist? Wie könnte „regionaler Urlaub“ aussehen? Langstrecken- Flugzeuge bringen CO2 in hohe Luftschichten, wo es am besonders stark zum Treibhauseffekt beiträgt. Die Klimawirkung wird dadurch in etwa verdreifacht. L Ernährung: Wie kommt es, dass Nutzpflanzen, die nur durch die Energie der Sonne wachsen, zusätzlich CO2 freisetzen (oder Tiere, die mit Pflanzen gefüttert werden)? Lebensmittel werden heute mit hohem technischem Aufwand erzeugt: Feldarbeit mit Traktoren, Herstellung von Kunstdünger und Pflanzenschutzmitteln, beheizte Gewächshäuser, weite Transportstrecken, Lagerung und Kühlung. L Sonstiger Konsum: Dies umfasst alle Waren die wir kaufen und benutzen (außer Lebensmitteln und die bereits zuvor genannten Bereiche). Manche regelmäßig (Kleidung), manche seltener (Fernseher, Smartphone, Möbel). Für die Rohstoffgewinnung, die Herstellung, den Transport und die Entsorgung dieser Waren wird viel Energie benötigt. Dazu werden alle Energieträger herangezogen: Treibstoffe für Rohstoffgewinnung und Transport, Strom und Heizenergie für die Fabrik und den Ein- www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 18/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 kaufsmarkt. Wenn jeder Produkte nur noch halb so oft kaufen würde (und diese doppelt so lange halten würden), dann wäre der Block „Konsum“ nur noch halb so groß. L Öffentliche Emissionen: Dies beinhaltet alle Dienstleistungen des Staates für die Bürger: Behörden, Krankenhäuser, Polizei, Schulen, Wasserversorgung, Abwasserreinigung, Straßenbau. Deshalb werden alle Emissionen aus diesen Bereichen auf alle Bürger gleichmäßig verteilt. Darauf hat man persönlich also keinen Einfluss. 7.3.4 Globale Gerechtigkeit Je nach Zeit Pfeile diskutieren. Normalerweise nur kurz auf die Klimakonferenz verweisen Deutschland stellt etwa 1,1 % der Weltbevölkerung dar. Deutschland konsumiert 2,3 % des weltweiten Energieverbrauchs Deutschland erzeugt 2,2 % der weltweiten CO2-Emissionen. Allein um globale Gerechtigkeit zu gewähren, müssten die Deutschen ihren CO2-Ausstoß um über die Hälfte verringern. 7.3.5 Handlungsoptionen ? ? Sind die für den Klimaschutz einzusparenden enormen fossilen Energiemengen wirklich durch regenerative Energie zu ersetzen? (Wird Energie dadurch wohl teurer oder billiger?) Oder gibt es noch andere Möglichkeiten? (Müssen wir unsere Gewohnheiten ändern?) z.B. Energiesparen. Klimatipps (0:25) Die Schülerinnen können: • Verschiedene Möglichkeiten zur CO2 -Vermeidung benennen. • Grobe Einschätzungen (wenig, mittel, viel) zum Umfang der möglichen CO2-Vermeidung treffen. • (einzelne Bereiche der Energienutzung dem Umfang der möglichen CO2-Vermeidung zuordnen) 7.4.1 Veranschaulichung CO2-Einsparung 3 Karten Überschriften CO2-Vermeidung (klein, mittel,groß) 3 Karten Beispiele: Fernseher Standby aus (70), Fenster isolieren (630), Autobahn: sparsam fahren (1166), jeweils mit Magnetstreifen. 14 gelbe Müllsäcke 3 Karten Beispiele auslegen. Stand: 12.02.2017 § Schätzt: Wie viele Gelbe Säcke voll CO2 kann man mit diesen 3 Tipps täglich durchschnittlich vermeiden? Füllt entsprechend viele Gelbe Säcke und legt sie vor die Karten. Währenddessen Innenseite der Tafel in 3 Felder teilen, Überschriften aufhängen. L 1 kg CO2 hat ein Volumen von ca. 509 Liter. Und ein verschlossener gelber Sack ca. 70 l. Demnach entspricht eine Einsparung von 50 kg / Jahr in etwa einem Müllsack voll CO2 pro Tag. Fernseher Standby aus: Ca. 1,5 Säcke Fenster isolieren ca. 12,5 Säcke Autobahn sparsam fahren mehr als 23 Säcke. Beispielkarten an die Tafel hängen. 7.4.2 CO2-Vermeidung schätzen 5-6 Kleingruppen á ca. 5 Schüler (am Platz) erhalten jeweils 5 Karten mit Klimatipps (30 unterschiedliche Karten Klimatipps mit Sortiernummern) Die Karten werden zuvor nach Sortiernummern auf der Rückseite sortiert. Bei kleineren Klassen kann Gruppe 6 weggelassen werden. § Schätzt: Womit kann man etwas CO2 vermeiden, womit mittel, womit viel? § Sortiert Eure Karten in der Reihenfolge Eurer Schätzung. Das ausgeteilte Schaubild kann dabei helfen. An der Tafel seht ihr drei „Klassen“ der möglichen Vermeidung von CO2: Unter 200 kg pro Jahr, 200 – 800 kg pro Jahr, über 800 kg. § Überlegt gemeinsam, wohin Eure Karten gehören könnten. Wer fertig ist, kommt nach vorn und hängt die Karten auf. Lösungsblatt austeilen, Anleitende/r korrigiert falsche Zuordnungen, nennt Spitzenreiter (unauffällige Markierungen der Zuordnung rechts oben auf den Karten: k= klein, m= mittel, g=groß) und kommentiert ggf. überraschende Zuordnungen. § Wo findet ihr welche Bereiche der CO2-Ursachen wieder? § Womit gibt es also eher viele Möglichkeiten, CO2Ausstoß zu vermindern? Ist z.B. Stromsparen dann sinnlos? L Der Anteil von Erneuerbaren Energien am Strom ist von 10,2% 2005 auf 27,9% 2014 gestiegen. Inzwischen verkauft Deutschland relativ günstigen regenerativen Strom an Nachbarländer und ersetzt dort nicht-regenerative Energien in deren „Strommix“. (Und lässt dabei in Deutschland Braunkohlekraftwerke weiterlaufen ;-o ). www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 19/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Mögliches Tafelbild nach der ersten Runde: Anordnung der CO2-Einsparungen nach ihrer Wirksamkeit Klimatipps: Akteure Klimaschutz: Möglichkeiten des Staa- Schüler äußern Ihre Meinung, ob und welche Klimatipps sie für (sich und andere) Schüler für empfehlenswert halten. § Überlegt in Eurer Gruppe für Eure Karten: Womit können Schüler selbst CO2-Ausstoß vermindern, was entscheiden nur Erwachsene? Gibt es dazwischen Dinge, die Schüler zwar nicht entscheiden, aber in der Familie anregen oder unterstützen können? Sobald ihr fertig seid mit Überlegen, hängt einer (oder 2) aus der Gruppe Eure Karten entsprechend nach oben, eher mittig oder nach unten. 3 Überschriften Klimatipps für: Schüler….Familie… Erwachsene) Beste Klimatipps § Stellt euch vor, ihr wolltet ein Infoplakat in der Schule machen. Was sind die besten Klimatipps? Jeder überlegt allein am Tisch, dann dürft ihr jeder drei Striche an der Tafel verteilen. (Kreide) (Kumulieren und panaschieren erlaubt) tes Notfalls weglassen (Möglichkeiten des Staates zur Umsetzung wichtiger Ziele nennen können (z.B. Vorschriften: Gebote & Verbote, Steuern, Förderungen) (Klimaschutz als wichtige Aufgabe der Gesellschaft erfahren) ? Der Staat kann helfen durch Vorschriften, Steuern, Fördermittel. (3 Karten Staat) Wo ist es am wichtigsten (zielführendsten), dass der Staat Druck ausübt oder fördert? Eure Meinung: Wo sollte der Staat am dringendsten eingreifen? Anleiter/in: Auf Zuruf mit roter Kreide einkreisen. (Falls genug Zeit: Soll eher belohnt (gefördert) oder bestraft (besteuert) oder vorgeschrieben werden?) Empfehlung an den/die Lehrer(in: Foto machen Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 20/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Mögliches Tafelbild nach der zweiten Runde: Anordnung der CO2-Einsparungen nach ihrer Wirksamkeit und den Umsetzungsmöglichkeiten. Mögliches Tafelbild nach der dritten Runde: Anordnung der CO2-Einsparungen und den Steuerungsmöglichkeiten durch den Staat. Es gibt viele Möglichkeiten, die Zukunft mitzugestalten. Es Klimaschutz als Zukunftsaufgabe (0:05) tun sich auch neue Berufsfelder auf. Einige Beispiele: Die Menschen in einem Land können Vieles selber tun, um das Klima zu schützen. Zum Beispiel CO2 vermeiden, Familienentscheidungen anregen oder unterstützen, Gesetze und 7.8.1 Klimapolitiker – Al Gore Regeln akzeptieren oder – als Erwachsene - bei Wahlen auf Der ehemalige Vizepräsident der USA Al Gore ist weltweit die Klimaschutzpläne der Parteien achten. bekannt geworden als Klimaschützer, unter anderem durch In dieser Woche könnt ihr in euren ausgewählten Workshops seinen Film “Eine unbequeme Wahrheit” über die Klimaerverschiedene Bereiche näher kennlernen. wärmung (2006, Oscar als bester Dokumentarfilm 2007). Vortrag Präsentation Folien: 19-23 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 21/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 7.8.2 LeichteElektrofahrzeuge Können auch Energie speichern, wenn überschüssige Windoder Sonnenenergie aufgenommen werden muss. Beim Hessen Solarcup könntet ihr mit eigenen Entwürfen am Wettbewerb teilnehmen. L - ELF („Electric Light Fun“) Ein elektrischmuskelgetriebenes Fahrrad mit Verkleidung und Solarmodul. (Hersteller: Organic Transit (USA) ; E-Motor (750W) ; Solarmodul (100W) ; 32 km/h (elektrisch); zusätzlich mit Muskelantrieb: 50 km/h ; gilt in USA als Fahrrad ; 5500 $, . Die Verkleidung ist aus recyceltem Kunststoff und der Litium-Akku "schadstoffreduziert" und recycelbar. Info Februar 2015: demnächst der erste europäische Vertrieb in Belgien.) L - Toyota i-Road: ein wirklich innovatives Konzept: elektrisches Kleinfahrzeug für 2 Personen, das sich wie ein Auto fährt, aber sich wie ein Motorrad in die Kurve lehnt (automatisch). Dadurch kann es sehr schmal sein. Momentan gibt es nur 2 Test-Städte mit Verleih, keine Serienproduktion. L -"Suncruiser" : Solarauto-Prototyp der Uni-Bochum, das beim World Solar Challenge 2013 den 2. Platz für alltagstaugliche Solarfahrzeuge belegte. 7.8.3 ErneuerbareEnergie: Algenhaus Das „Algenhaus“ in Hamburg-Wilhelmsburg produziert seit 2013 Algen (für Biogas) und Wärme. Genug Energie für eine vierköpfige Familie. (Das Mietshaus dient der Erprobung und Verbesserung der Technik.) 7.8.4 ErneuerbareEnergie: Wellenkraftwerke Wellen- und Strömungskraftwerke nutzen die Bewegungsenergie des Meeres L Die UNI-Kassel hat einen schwingenden Flügel entwickelt, der am Grund eines Flusses Strömungsenergie nutzt. 7.8.5 Klimaanpassung: SchwimmendeHäuser Schwimmende Häuser - Amsterdams Stadtteil IJburg ist auf Wasser gebaut. Nach Angaben der Vereinten Nationen leben 40 Prozent der Weltbevölkerung in Küstenregionen oder in Flussdeltas. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 22/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 2 Anhang A : Präsentation zur 2. Stunde Folie 1 Hochwasser www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Einstieg in die zweite Stunde. Mit dieser Titelfolie wird optisch an die wesentliche Inhalte der ersten Stunde angeknüpft. In der ersten Stunde haben Menschen aus der ganzen Welt über Ihre Erfahrungen mit dem veränderten Klima berichtet. Der Kurzfilm „Die Rechnung“ machte deutlich, wie der Lebensstil die CO2-Emissionen beeinflusst und wer die Rechnung am Ende bezahlt. Am Ende wird erzählt, dass sich in der Zukunft auch in Deutschland das Klima verändern wird. Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 Starkniederschläge nehmen auch in Hessen zu. Das bedeutet, dass bei Regenereignissen immer öfter in kürzerer Zeit mehr Wasser regnet. Das kann zu Hochwasser führen. Je nach dem welche Gebiete betroffen sind, trifft es Flüsse (Größere Regengebiete), – Müglitz in Schlottwitz (Sachsen) 13. August 2002 (Quelle Wikipedia) Schauen wir uns nun an, welche Folgen Extremwetterlagen in Deutschland haben können. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 23/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 3 Folie 4 Geröllmassen vom Hochwasser Niedrigwasser (Mäuseturm bei Bingen am Rhein) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de … oder Bäche. Es kommt zu Sturzfluten, wenn in einem eng begrenzten Gebiet extrem viel Niederschlag fällt (hier Baunsbach Mai 2016) Quelle: Die Welt online). Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 Längere Zeiten ohne Niederschläge werden sich häufen bzw. häufen sich bereits, so kommt es immer öfter zu Niedrigwasser mit Folgen für Flora und Fauna des Gewässers, sowie für die Schifffahrt. Das Niedrigwasser am Rhein November 2011, (Mäuseturm bei Bingen (Quelle: RheinMein)) nutzten Spaziergänger um zu Fuß zur Insel zu gelangen. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 24/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 5 Folie 6 Dürreperioden www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Extremereignis Hagel Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de In der Landwirtschaft kann eine längere Trockenperiode zu Ernteverlusten führen. Zwar drohen hier nicht unbedingt Hungersnöte, mit Preisanstiegen ist zu rechnen. Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 Extremere Wetterverhältnisse, das kann auch größerer Hagel mit entsprechend heftigerem Schaden bedeuten. (Fotos von Benjamin Wolf, Blog Sturmjagd vom 28.7.13 in Grafenberg bei Reutlingen, auch Folien 7 + 8) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 25/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 8 Folie 7 Hagelschäden www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Es kann zu Ernteausfällen kommen oder … Stand: 12.02.2017 Hagelschäden Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 … ein Hagelschaden sieht dann so aus: Schäden in Fassaden, Rollläden … www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 26/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 10 Folie 9 Hagelschäden www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 … und habt ihr den Schaden bei dem Auto bemerkt? Stand: 12.02.2017 Sturmschäden www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Bei der Zunahme der extremeren Wetterereignisse, wird es auch häufiger zu Stürmen kommen, die auch Schaden anrichten können. (2007 Orkan Kyrill, Quelle: www.tz.de) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 27/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 11 Folie 12 Hitzebedingte Todesfälle im “Rekordsommer 2003“ Sturmschäden Hessen: ca. 3000 Deutschland Europa www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 ca. 40.000 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Bzw. es wird häufiger extreme Ereignisse wie sehr hohe Windgeschwindigkeiten oder Windhosen etc. geben, mit entsprechend größeren Schäden. (Wuppertal, 31.10.14 Quelle: Die Welt online) Stand: 12.02.2017 781 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 Aber es gibt nicht nur Sachschäden durch extreme Wetterbedingungen. Der „Hitzesommer 2003“ forderte in ganz Europa Todesopfer, besonders bei alten und geschwächten Menschen. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 28/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 14 Folie 13 Wetter / Klima Klimazone Tropen Quelle: http://www.dwd.de/DE/leistungen/europawetterkarte/europawetterkarte.html www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Diese Folie dient zur Überleitung zum Thema Klima. Sie kann bei Bedarf aktualisiert werden: http://www.dwd.de/DE/leistungen/europawetterkarte/europawetterkarte.html Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 Um welche Klimazone handelt es sich hier? Was zeichnet die Klimazone aus? > ganzjährig hohe Temperaturen und hohe Niederschlagsmengen Es ist zu erkennen, dass die Temperaturen von Norden nach Süden ansteigen. Dieser globale Trend, dass auf lange Sicht das Wetter in unterschiedlichen Regionen der Welt anders geprägt ist, spiegelt sich in den Klima-Zonen wieder. Wer kennt den Begriff? Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 29/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 15 Folie 16 Gemäßigte Zone www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Diese Klimazone solltet Ihr kennen und beschreiben können. Um welche handelt es sich? > gemäßigte Zone Stand: 12.02.2017 Subpolare Zone www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 Diese Klimazone zu ist vielleicht etwas schwieriger. Welche ist es und was ist am Klima unterschiedlich zu uns? > längere kältere Phasen mit Eis und Schnee, daher auch kaum Bäume > Landschaft Tundra www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 30/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 17 Polare Zone www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Unterschied Klima und Wetter kann man an den Klimazonen der Erde gut verstehen. Auch bei uns ist es mal so warm wie an tropischen Stränden oder es liegt mal Schnee so wie in der subpolaren Klimazone. Die jeweiligen Temperaturen im Sommer oder Winter bei uns sind also das spezifische Wetter des Sommers oder Winters. Die verschiedenen klimatischen Bedingungen auf der Erde kann man daran festmachen, dass es in den Tropen nie friert oder in der subpolaren Zone, der Schnee viel länger im Jahr liegt. Also Klima und Klimawandel kann man nur über lange Zeiträume ermitteln. Wenn sich das Klima an den jeweiligen Orten nie verändert hätte, wäre es nicht so schwer den Klimawandel nachzuweisen. Da sich die klimatischen Bedingungen im Laufe der Erdgeschichte jedoch immer wieder geändert haben, müssen Forscher die Veränderungen, die vom Menschen gemacht sind (anthropogen) von den natürlichen unterscheiden. Also Klima und Klimawandel kann man nur über lange Zeiträume ermitteln. Schon um 2 Klimaperioden auszuwerten, braucht man Daten über einen Zeitraum von 60 Jahren. Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 ? ->Und hier? (wieder etwas einfacher) > Polare Zone Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 31/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 18 Folie 19 Temperatur-Maxima und –Minima Frankfurt / Main (Jahresmittelwerte) Temperaturverlauf Frankfurt / Main (Jahresmittelwerte) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Markiert: 5 wärmste und 5 kälteste Jahre Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21708.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Dieses Diagramm zeigt den Temperaturverlauf von Frankfurt / Main über mehr als 100 Jahre (s. X-Achse). Jede Säule stellt die mittlere Jahrestemperatur dar, also den Mittelwert aus 365 Tageswerten. Kann das Diagramm beweisen, ob es in Frankfurt einen Klimawandel gibt? > evtl. ab 1985 Einen Überblick kann man sich verschaffen, in dem man die kältesten bzw. die wärmsten Jahre markiert. Dazu bekommt ihr nun ein Arbeitsblatt. Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 27.08.2016 So sieht es aus, wenn die 5 höchsten (rot) und 5 niedrigsten (blau) Jahresmittel markiert sind. Ist das ein Beweis für den Klimawandel? > nein, so einfach geht das nicht Wie sähe es aus, wenn man die jeweils 15 wärmsten und kältesten Jahre markiert? >>> nächste Folie Austeilen der Arbeitsblätter! Arbeitsauftrag: Kennzeichnet die fünf höchsten sowie die fünf niedrigsten Werte. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 32/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 20 Temperatur-Maxima und –Minima Frankfurt / Main (Jahresmittelwerte) Markiert: 15 wärmste und 15 kälteste Jahre www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.08.2016 Deutet das auf einen Klimawandel hin? ¾ Auffällige Häufung warmer Jahre in den letzten 30 Jahren. Können wir mit diesem Temperaturdiagramm eine Temperaturerhöhung nachweisen? ¾ Nein so auch nicht. Sagt ein einzelner Höchstwert etwas über den Klimawandel aus? ¾ Nein überhaupt nicht. Die Häufung von extrem hohen Werten in der letzten Zeit der Messungen deuten jedoch auf den Klimawandel hin. Man könnte jetzt noch mehr Jahre markieren. Selbst die wärmsten 23 Jahre liegen immer noch innerhalb der letzten 27 Jahre (1988-2014). Ihr könnt es später mal ausprobieren. L Der Hitzesommer 2003 sticht als Jahresmittelwert kaum hervor (> einzelne Extremereignisse sind kein Beweis für einen Klimawandel). L Ähnlich ist es mit den Phänomenen des Klimawandels: ein heißer Sommer, ein heftiges Unwetter oder eine lange Periode ohne Regen sagt noch nichts. Eine Häufung von solchen Ereignissen sind sozusagen die ersten Warnzeichen. L Meteorologen und Klimaforscher gehen jedoch davon aus, dass extreme Wetterereignisse durch den Klimawandel häufiger auftreten werden. Daten dazu werden entsprechend erhoben und ausgewertet. Die Berechnung des Jahresmittelwertes hilft also bereits einen besseren "Überblick" zu bekommen. Was sagt das Frankfurter Klima über die Klimaänderungen in der Welt aus? ¾ wenig, für globale Aussagen müssen Daten aus der ganzen Welt gesammelt werden und Mittelwerte daraus berechnet werden. Wie sieht es im Rest der Welt aus? …. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 33/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 21 Temperaturverlauf global (Jahresmittelwerte) HadCRUT: Hadley Centre und Climate Research Unit, University of East Agnlia ; NASA: National Aeronautics and Space Administration, NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration ; www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21708.2016 Das sind nicht nur Jahresmittelwerte eines Ortes, sondern Mittelwerte für die ganze Welt. Dazu müssen Tausende von Wetterstationen ausgewertet werden. Es gibt nur 3 Forschungseinrichtungen weltweit, die über genügend globale Wetterdaten verfügen, um globale Jahresmittel-Temperaturen zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser 3 Forschungseinrichtungen sind hier mit verschiedenen Farben dargestellt. Was fällt auf? ¾ Die 3 Datenreihen unterscheiden sich ein wenig. Die zugehörigen Wetterstationen sind unterschiedlich verteilt. ¾ Die ältesten Messungen stammen von 1850. Vorher gab es nicht genug präzise Wetterdaten (Thermometermessungen), um sie auswerten zu können. Seit wann ist die Temperaturzunahme am stärksten und gleichmäßigsten? ¾ ca.1970 Weitere Auffälligkeiten?: In Frankfurt ist es viel kälter (9°C) als die globale Temperatur > gemäßigtes Klima und der Temperaturanstieg „größer“. L Das ist eine grundsätzliche Erkenntnis der Klimaforschung: der Temperaturanstieg an Land und auf der Nordhalbkugel ist größer als im globalen Mittel. Um wie viel °C ist die Temperatur seit 1850 angestiegen? > Ablesen in Diagramm > nächste Folie L Letzte globale Rekorde seit der Zeit der Aufzeichnungen (1850): (1981, 83, 87, 89, 90, 95, 97, 98,) 2005, 2010, 2014, 2015!! Was sagt das Diagramm für Frankfurt für die „Rekorde“ dort? ¾ Höchstwerte an anderen Jahren Dort war 2015 ein Rekord und davor länger keiner. Es reicht nicht lokal zu messen, um den globalen Temperaturanstieg messen zu können! www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 34/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 den jährlichen Mittelwerte noch Mittelwerte über längere Zeiträume (10 Jahre, 30 Jahre) zu berechnen. Diagramme dazu nach der schwarzen Folie – Trendlinie und 10 Jahresmittelwerte. Folie 22 Temperaturverlauf global (Jahresmittelwerte) 1,1 °C HadCRUT: Hadley Centre und Climate Research Unit, University of East Agnlia ; NASA: National Aeronautics and Space Administration, NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration ; www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21708.2016 Zwischen 1850 und 1900 war die globale Temperatur noch relativ stabil bei einem Mittel von 13,6 °C. Heute (2015) sind wir bei 14,7 °C angekommen. Also 1,1 °C (1 K) Anstieg in etwa 100 Jahren. FÜR EXPERTEN: Die Klimaexperten haben sich auch darüber Gedanken gemacht und sich auf eine Berechnungsart geeinigt. In den offiziellen Berichten findet man: Temperaturanstieg bei uns bisher etwa 1,2° (global 0,85°)! (Quellen: Monitoringbericht zur deutschen Anpassungsstrategie und Zusammenfassung IPCC-Bericht 2014 – alles etwas ältere Daten, da sind die Werte 2014 / 15 kaum dabei) Aus Trendlinie ermittelt. L 2012 / 2013 gab es viele Meldungen, dass im letzten Jahrzehnt (bzw. 15 Jahre) kein Anstieg der Temperaturen mehr zu verzeichnen war. (Das Plateau in dieser Zeit war Ausgangspunkt für Klimaskeptiker einen Anstieg gänzlich zu bezweifeln. Man braucht Geduld und wahrscheinlich wird sich der Nachweis in den nächsten Jahren von äußerst wahrscheinlich zu ganz sicher wandeln. L Falls die Messstationen für die Ermittlung der globalen Mitteltemperatur dem Verständnis helfen ist eine Karte dazu in der Powerpoint nach der schwarzen Folie zu finden. L Mittelwerte über längere Zeiträume (z.B. 10 Jahre) verdeutlichen die langfristige Tendenz. (Bild nach schwarzer Folie) L Option: Darf man diese Differenz überhaupt so berechnen? Nein, der einzelne Höchstwert am Ende der Kurve ist keine gute statistische Basis. Eine Möglichkeit wäre: Zu warten bis die jetzige Klimaperiode zu Ende ist. … Die letzte offizielle Klimaperiode wurde festgelegt auf 1961-1990 Wann können wir das nächste Klimaintervall berechnen? > Ende 2020 …also bis Ende 2020 warten und dann den Mittelwert berechnen. Müsste man nicht Klimaintervalle (30 Jahre) vergleichen? Wäre die Differenz dann kleiner oder größer? > kleiner, siehe Folien Anhang Experten-Diagramme (Folie 56) L Meteorologen nutzen verschiedene statistische Methoden, um eine Veränderung des “langen Zeitraumes Klima“ zu messen. Eine Variante kann sein eine Regressionsgerade zu der Kurve zu berechnen (Trendlinie) oder aus Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 35/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 23 Temperaturverlauf 2000 Jahre (Jahresmittelwerte) Hier sieht man die Temperaturkurve (wieder Jahresmittelwerte) der letzten 2000 Jahre (seit Christi Geburt). Die Daten aus dem letzten Diagramm (150 Jahre) sieht man ganz rechts (rot), also die ganze eben gezeigte Kurve ist nun gewissermaßen zusammengestaucht (mit Hand-Bewegung verdeutlichen). Dies sind die einzigen direkten ThermometerMessungen. Wie kann man die Temperaturen der Vergangenheit ermitteln, wenn es noch keine Thermometer gab? L Das Flüssigkeitsthermometer wurde erst im 17. Jahrhundert erfunden. Die Fahrenheit-Skala 1724 vorgeschlagen. Die Celsius-Skala erst im Jahr 1742 eingeführt. Erst seit ca. 1850 liegen die weltweiten Messwerte vor. > Die grün dargestellten Werte sind sehr aufwändig aus Sedimentproben und Baumringen rekonstruiert. In Sedimenten kann man anhand der Schichtung das Alter gut bestimmen. Die darin enthaltenen Pflanzenpollen lassen auf das Klima zu der Zeit schließen. Aus Baumringen werden die Daten folgendermaßen rekonstruiert. Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 36/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 24 Temperaturverlauf 2000 Jahre (Jahresmittelwerte) Temperatur-Rekonstruktion mit Baumringen (Dendrochronologie) Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Die Klima-Rekonstruktion ist natürlich weniger genau als ein Thermometer. Dieser Baum ist etwa 35 Jahre alt geworden. Jeder Ring steht für ein Jahr. Das Muster der Baumringe ist wie ein Fingerabdruck des Klimas für diesen Standort. „Demo-Holzstück“ aus der Kiste zeigen, auch dort Ringe. Das gleiche Muster findet man auch in älteren Bäumen. Die Baumringe sind auch je nach Temperatur während eines Jahres unterschiedlich ausgeprägt. Die Fachleute können dann daraus auf die Temperaturen in der Vergangenheit schließen. So kann man Baum für Baum Klimadaten der Vergangenheit rekonstruieren. Was kann man aus dieser 2000-Jahre-Temperaturkurve herauslesen über den Klimawandel? ¾ Es gab vor 1900 mehrmals längere Erwärmungen (600 – 1300) und Abkühlungen (1500 – 1700). ¾ Bei den vielen kleinen Schwankungen ist ein großer Auf- und Abschwung zu erkennen. An dem Diagramm mittelalterliche Warmzeit und kleine Eiszeit zeigen. Wie groß waren die Temperaturschwankungen?> nächste Folie Wo findet man sehr alte Holzproben? ¾ Alte Fachwerkhäuser oder Dachstühle ¾ Schiffswracks ¾ Pfahlbauten Folie 26 Folie 25 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 37/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 vier äquatornahe Vulkane aus.Vor allem in den Tropen ausbrechende Vulkane haben große Auswirkungen, da hier die Konvektion besonders stark ist und die emittierte Asche bis in die Stratosphäre gelangt. Dort wird sie von den Höhenwinden um die ganze Erde verteilt und vermindert über mehrere Jahre hinweg die solare Einstrahlung. Im Nordatlantik war der Wärmetransport gen Norden aufgrund der geringeren Einstrahlung geschwächt, sodass dort vermehrtes Eiswachstum möglich war. Diese Entwicklung setzte einen Eis-Albedo-Rückkopplungsprozess in Gang: Die durch das neu gebildete Eis erhöhte Albedo führte zu einer weiteren Abkühlung und diese wiederum zu neuer Eisbildung. Temperaturverlauf 2000 Jahre (Jahresmittelwerte) FÜR EXPERTEN: Die 0,5°C sind allerdings der globale Wert. Kleine Eiszeit +0,5 °C -0,5 °C Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Der Mittelwert liegt wieder bei ca. 13,6 °C. Die globalen Temperaturen änderten sich in diesem Zeitraum um (höchstens) 0,5 °C. L In der Zeitspanne, in der die mittelalterliche Warmperiode (950 – 1250) verortet wurde, kam es in Europa zu einer regelrechten Bevölkerungsexplosion. Dieses ist sicherlich auch auf die günstige Klimaentwicklung zurückzuführen, aber keineswegs ausschließlich. Zwar kam es infolge des wärmeren Klimas in Europa zu einer Expansion der Agrarwirtschaft, der Getreideanbau war nun sowohl in wesentlich nördlicheren als auch in höher gelegenen Gebieten möglich. So wurde Getreidewirtschaft bis nach Norwegen und in den Bergen Schottlands nachgewiesen, die in der nachfolgenden Kleinen Eiszeit und der damit verbundenen Abkühlung des Klimas wieder eingestellt wurde. L Die Abkühlung von 1500 - 1700 ist in vielen historischen Berichten als sehr schwierige Zeit für die Menschen beschrieben worden. Man nennt diese Zeit die „kleine Eiszeit“: Die Winter wurden länger und kälter, die Sommer feuchter. Beides führte zu Ernterückgängen, Hungersnöten, Seuchen und wohl auch Kriegen (Siedlungen wurden „entvölkert – verlassen- Wüstungen). Viele Flüssen und Seen froren im Winter zu, obwohl das vorher nie vorkam (Themse, Ostsee, Lagune von Venedig, Kanäle in den Niederlanden). L Als Auslöser des plötzlichen Temperaturabfalls Ende des 13. Jahrhunderts werden vor allem Vulkanausbrüche gesehen. Innerhalb von 50 Jahren brachen nach 1250 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 38/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 27 Folie 28 Lucas von Valckenborch - Antwerpen mit zugefrorener Schelde (Gemälde, 1593) Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Temperaturverlauf 20.000 Jahre (Jahresmittelwerte) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Während der „kleinen Eiszeit“ entstanden auffällig viele Gemälde, auf denen Winterlandschaften dargestellt wurden. Dieses zeigt Antwerpen (Belgien), damals eine der bedeutendsten und größten Handelsstädte der Welt. Das Bild zeigt vor allem die wohlhabende Bevölkerung, für die die kalten Winter ein „Eisvergnügen“ darstellten, im Gegensatz zur armen Bevölkerung, die wahrscheinlich einfach nur gefroren haben.. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Weiter zurück in die Vergangenheit: 20.000 Jahre bis ans Ende der Eiszeit (18.000 Jahre vor Christi Geburt). Ganz rechts sieht man die Kurven aus den letzten beiden Diagrammen (wieder sehr gestaucht – Handbewegung). Das Diagramm endet im Jahr 2100. Die nah beieinander liegenden Striche ganz rechts haben einen Abstand von 100 Jahren Um über 2000 Jahre alte Temperaturen zu rekonstruieren brauchen wir eine neue Methode: Eisbohrkerne (blaue Kurve) > nächste Folie FÜR EXPERTEN: In dieser Zeit entstanden auch viele Bilder zur Apokalypse) Und das alles nur wegen 0,5 °C Abkühlung? Macht das unsere momentane Erwärmung von 1,1 °C bedeutsamer? FÜR EXPERTEN: Das „Säbelzahn-Eichhörnchen“ aus „Ice-Age“ heißt „Scrat“ (Mischwort aus squirrel und rat) und hat kein reales Vorbild. Vielleicht gab es in der Vergangenheit noch größere Temperaturänderungen. Also die Temperatur noch weiter in der Vergangenheit ermitteln. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 39/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 29 Eisbohrkerne Die Antarktis und Grönland sind mit bis zu 3000 m dicken Eisschilden überzogen, der komprimierte Schnee aus mehreren Hunderttausend Jahren. Jedes Jahr ist als dünne Schicht erkennbar (wie Baumringe, allerdings vertikal). Die darin enthaltenen Luftblasen zeigen die Zusammensetzung der Atmosphäre. (Sauerstoff-Isotope ermöglichen u.a. eine Rekonstruktion der Temperatur). Das Verhältnis bestimmter Gase („Isotope“) ermöglicht Rückschlüsse auf das Klima. Klimaforscher bohren also sehr tiefe Löcher in das Eis, um dieses „Klimaarchiv“ auswerten zu können. L Beinahe eine Million Jahre zurück liefert uns das Verhältnis von schweren und leichten Isotopen des Sauerstoffs (16O/18O, H/D bzw. Wasserstoff zu Deuterium) Informationen über die Temperatur. Entscheidend ist dabei, dass beim Vorgang der Verdunstung des Ozeanwassers, also beim Phasenübergang von flüssig zu gasförmig, die Isotopen der Bestandteile des Moleküls Wasser (H2O), also 18O bzw. D gegenüber den „normalen“ Atomen 16 O bzw. H, je nach der Temperatur des Ozeanwassers unterschiedlich schnell in die gasförmige Phase übergehen. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 217.08.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 40/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 L Während der Eiszeit natürlich auch nicht. Erst am Ende der letzten Warm- Folie 30 zeit, vor 115.00 Jahren, war es wärmer als heute (nicht im Bild). Und die zweithöchste? >ca. 14,15 °C (einmal ca. 1000 Jahre v. Chr. und einmal ca. 8500 Jahre v. Chr.). Der letzte Temperaturrekord (vor dem heutigen) liegt damit 3000 Jahre zurück! Um wie viel °C kälter war es während der Eiszeit? >5,5 °C (bezogen auf heute = 14,7 °C), 4,5 °C (bezogen auf 13,6 °C = natürlich) > 4-6 K genauer kann man es nicht sagen - Temperaturverlauf 20.000 Jahre (Jahresmittelwerte) Schätze / kalkuliere die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit der letzten 150 Jahre (rote Daten ganz rechts)! > nächste Folie L Experteninfo: Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Welche neuen Erkenntnisse liefert dieses Diagramm? ¾ Das Ende der Eiszeit kam sehr „plötzlich“: ab ca. 15.000 v. Chr. kontinuierliche schnelle Erwärmung (in nicht ganz 4000 Jahren stieg die Temperatur um ca. 3,5 K). ¾ Zwischen 10.500 und 12.500 Jahren v.Chr. gab es wieder eine Abkühlung. Anschließend eine noch schnellere Erwärmung. ¾ Seit 10.000 v. Chr. Ist die Temperatur sehr stabil: nah bei den 13,6 °C, die wir für 1850 – 1900 berechnet hatten. Diese Eiszeit war ein Klimawandel mit natürlicher Ursache! Kurz gesagt durch Verschiebung der Erdachse ändert sich die Sonneneinstrahlung.Da sich das Klima in der Erdgeschichte verändert, ist es umso schwieriger, den menschengemachten Klimawandel nachzuweisen. Dazu müssen die Forscher also die natürlichen Ursachen kennen und einbeziehen. Was war die höchste Temperatur innerhalb der letzten 20.000 Jahre? Oder etwas einfacher: Gab es in den letzten 20.000 Jahren eine höhere Temperatur als heute? ¾ nein , 14,7 °C (heute) wärmste Temperatur. Es war also in den letzten 20.000 Jahren nie wärmer als heute! Stand: 12.02.2017 Je größer der zurückverfolgte Zeitraum ist, desto ungenauer werden die Werte. Die dargestellte Kurve ist vereinfacht und auf den Zusammenhang angepasst. Die Größenordnungen der seitens der Forschung ermittelten Temperaturveränderungen (heutiger Klimawandel oder Temperaturen während der Eiszeit) spiegeln jedoch die Forschungsergebnisse wieder. Milankovitch-Zyklen: Die langen Warm- und Kaltzeiten der Erdgeschichte wurden durch Änderung der Sonneneinstrahlung hervorgerufen: Neigung der Erdachse, Form der Erdbahn. Hier änderte sich zuerst die Temperatur und erst. 1000 Jahre danach die CO2-Konzentration (v.a durch Ausgasung der Ozeane), was dann erst die eigentliche Erwärmung verursachte aufgrund des Treibhauseffektes. Der unmittelbare Zusammenhang zwischen CO2-Konz. und Temperaturanstieg erschließt sich anhand der Kurven nicht. Die nächste Kaltzeit ist danach in 25.000 Jahren zu erwarten. Eisbohrkerndaten aus dieser Zeit haben eine noch viel größere Schwankungsbreite und zeigen keinen klaren Trend (sondern extreme Spitzen, die wohl nichtreal sind). Sie sind aber gut geeignet, um größere Temperaturschwankungen über 100 Tausende von Jahren zu zeigen. Außerdem zeigen Eisbohrkerne das Klima an den Polen, nicht die globale Mitteltemperatur. Die globale Durchschnittstemperatur während der Eiszeit lag im LGM: ca. 56 K tiefer als heute (https://de.wikipedia.org/wiki/Letzte_Kaltzeit ) (4-6 nach Prof. Rahmstorf, mit Erwärmungsrate gegen Ende von 0,1 °C pro Jahrhundert). www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 41/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 31 Folie 32 Temperaturverlauf global (Jahresmittelwerte) Temperaturverlauf 20.000 -Jahre (Jahresmittelwerte) 1970 (13,8°C) – 2010 (14,5°C) 0,8 °C / 40 Jahre = 1.75 °C / 100 Jahre 1.75 °C / 100 Jahre +1,1°C 1,1 °C -4,6°C Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Rechnung: Temperatur um 1970: 13,8 °C Temperatur um 2010: 14,5 °C (14,5 −13,8)/(2010 −1970)·100=0,7/40·100 0,7 °C / 40 Jahre = 1,75 °C/100 Jahre Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Das ist der schnellste Temperaturanstieg seit 20.000 Jahren. (Vielleicht sogar noch länger, wenn man weiter in die Vergangenheit forschen würde) Der momentane Klimawandel ist also in jeder Hinsicht (Temperaturhöhe und Geschwindigkeit) der extremste seit der letzten Eiszeit. Und: er ist in vollem Gange und schreitet fort, dazu später mehr. Aber ist der momentane Temperaturanstieg um 1,1 °C gefährlich? Das wird deutlicher, wenn wir uns die nur etwa 5°C kältere Welt der Eiszeit anschauen… > nächste Folie www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 42/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 33 Wer weiß noch um wie viel die Temperatur geringer war, als Hessen Tundren Klima statt gemäßigtes Klima hatte? ¾ 4-6 °K Wer weiß noch wie hoch der bislang gemessene Temperaturanstieg ist? ¾ 1,1°. Hört sich ein Temperaturanstieg von 1° nach einem Klimawandel mit erheblichen Auswirkungen an? Wie schätz ihr die Situation nun ein - mit dem Wissen, dass es „nur 4-6° bis zur Eiszeit bzw. Tundraklima“ war? Eiszeit in Europa L Experteninfo: Der Meeresspiegel lag ca. 80 m tiefer (die Nordsee existierte fast nicht), weil so viel Wasser in den Eisschilden gespeichert war. Tiere und Pflanzen wandern mit den Klimazonen mit, an die sie optimal angepasst sind (wie heute der Eichenprozessions-spinner oder andere „Klima-flüchtlinge“). Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Hier eine Karte mit den Klimazonen Europas während der Eiszeit. Skandinavien ist von einem fast 4000m dicken Eisschild bedeckt. Das gibt es heute nur noch in Grönland und der Antarktis (kennen wir schon von den Eisbohrkernen). Mitteleuropa ist eine Tundren-Landschaft. Die hier typischen Laub- und Nadelwälder sind in das damals gemäßigte Klima des Mittelmeers ausgewichen. Der Meeresspiegel war viel niedriger, weil so viel Wasser in den Eisschilden gebunden war. Man hätte zu Fuß nach England gehen können (wenn es dort nicht so kalt gewesen wäre). Die eingezeichneten Orte sind archäologische Fundstätten, an denen menschliche Siedlungen gefunden wurden (meist Höhlen). Fachinfo: Letztes glaziales Maximum (LGM, vor 21.000 – 18.000 Jahren) war das letzte und kälteste Stadial der Würm-Kaltzeit, dessen Ende im Diagramm oben zu sehen ist und das im üblichen Sprachgebrauch als „Eiszeit“ bezeichnet wird. Globale Durchschnittstemperatur im LGM: ca. 5-6 °C tiefer als heute (https://de.wikipedia.org/wiki/Letzte_Kaltzeit) (4-6 nach Prof. Rahmstorf, mit Erwärmungsrate gegen Ende von 0,1 °C pro Jahrhundert). Kaltzeiten sind mit trockenem Klima verbunden, da die Verdunstung abnimmt. Wenn das Klima wärmer wird, in welche Richtung verschieben sich die Klimazonen (auf der Nordhalbkugel)? ¾ Nach Norden, also bei der anschließenden Erwärmung nach der Eiszeit wich das Eis nach Norden zurück. Alle Klimazonen verschoben sich nach Norden. Aus der Hessischen Tundra wurde ein gemäßigtes Klima. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 43/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 35 Folie 34 Grönländisches Eisschild Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Eiszeitliche Landschaft in Hessen www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 So ähnlich muss es während der Eiszeit in Skandinavien ausgesehen haben. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de So könnte Hessen während der Eiszeit ausgesehen haben. Eine TundrenLandschaft mit ganz anderen Tieren und Pflanzen. Welche Tiere kennt ihr? ¾ Mammut, Wollnashorn, Höhlenlöwe, Rentier, Wildpferd (Hessen war frei von Gletschern, evt. Tundra Zone abfragen bzw. wiederholen: typisch für die Tundra: wenig Bäume, viel Schnee und Eis.) L Fachinfo: Manche Tiere sind allerdings kurz nach der Eiszeit ausgestorben (Mammuts). Man weiß nicht genau warum Tiere wie die Mammunts ausgestorben sind. Forscher arbeiten noch daran, das herauszufinden. Neueste Forschungen sagen, dass das Aussterben darin begründet ist, dass zur Bejagung noch der Klimawandel am Ende der Eiszeit hinzugekommen ist. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 44/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 36 Tiere der Eiszeit in Hessen Höhlenbär (Fundort: Baumannshöhle, Harz) Höhlenlöwe (Höhlenmalerei eines eiszeitlichen Menschen) Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Wer einen Höhlenlöwen so gut zeichnen kann, muss öfter einen gesehen haben… Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 45/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 37 Bei der jetzigen Temperaturerhöhung ist es das Besondere, dass die überwiegende Mehrzahl der Forscher für eine derartige Veränderung keine natürliche Veränderung als Ursache nennt, sondern die Erhöhung der CO2Konzentration. Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Diese Übersicht zeigt noch mal alle Werte, die wir aus den Temperaturdiagrammen ablesen konnten. Was sollte man sich merken? ¾ 1,1 °C Temperaturerhöhung seit 1900 (global) ¾ In Frankfurt 3,2 °C Das zeigt, dass der Klimawandel regional stärker ausgeprägt ist als es die globalen Mittelwerte vermuten lassen. Außerdem werden hier stets Jahresmittelwerte dargestellt. Die jährlichen Schwankungen (Sommer – Winter) sind natürlich viel größer. Wenn bereits ein Temperaturrückgang von 5°C eine Eiszeit bedeutet, ab wann wird dann ein Anstieg wohl unangenehm ? Heute (2015) liegt der Anstieg bei 1,1 °C. Und der Anstieg verläuft schneller als jemals seit der letzten Eiszeit. Es gab bereits natürliche „Klimaschwankungen“ wie die Eiszeit, aber ... (Überleitung zum nächsten Kapitel): Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 46/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 nem Treibhaus die Verhinderung der Konvektion eine größere Rolle bei der Temperaturerhöhung, als der Strahlungseffekt. L Jedes Gas absorbiert in einem anderen Wellenlängenbereich (Absorptionsspektrum). Auffällig ist, dass das sichtbare Licht die Atmosphäre gut passieren kann. (Gerade Wasser, was auch im infraroten Bereich absorbiert, lässt sichtbaren Licht gänzlich passieren).Grafik dazu nach der schwarzen Folie. L 90% der Luftmenge der Erde befindet sich in den unteren 13 km der Atmosphäre (= Troposphäre). Hier spielt sich auch das Wettergeschehen ab. Es gibt keine klare Grenze zum Weltraum, Druck und Dichte der Atmosphäre nehmen ganz allmählich ab. L Die Luft besteht im Wesentlichen aus Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%). L Zwar sind Gase sehr leicht, dennoch werden sie durch die Erdanziehung daran gehindert, die Erde zu verlassen. L Ab 100 km Höhe befindet man sich im nahezu gaslosen Weltraum. L Es gibt außer CO2 noch andere Treibhausgase (NO2 – Lachgas, CH4- Methan, fluorierte Treibhausgase wie FCKWs u.w.). Folie 38 Atmosphäre www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Einstieg: Die meisten Forscher erklären den Klimawandel mit dem Treibhauseffekt. Diesen Effekt gibt es, weil die Erde eine Atmosphäre hat in der derzeit das Gas Kohlendioxid als Treibhausgas am Gasgemisch zunimmt. Aber nun mal ganz genau: Die Atmosphäre ist nur eine "dünne" , aber sehr wirkungsvolle Schicht. Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde. Im Verhältnis zum Erddurchmesser ist sie hauchdünn (0,1%) (Modellvorstellung Atmosphäre wie die Schale des Apfels) Für den Klimawandel ist CO2 das bedeutendste Treibhausgas. Was sind Treibhausgase? Warum werden manche Gase in der Atmosphäre so genannt? Die Wirkung der Treibhausgase kann man sich mit folgender Modellvorstellung verdeutlichen. (nächste Folien) L Experteninfos: Der Vergleich mit einem Treibhaus hinkt etwas. Glas ist zwar gleichermaßen für Infrarotstrahlung kaum durchlässig, jedoch spielt wahrscheinlich, bei ei- Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 47/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 39 Folie 40 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Kurzwellige (sichtbare) Solarstrahlung trifft auf die Erdoberfläche. Die Strahlungsleistung beträgt 342 W·m-2 L Experteninfo: Ein Teil der Strahlung wird von der Erdoberfläche reflektiert (z.B. Schneeflächen) und abgestrahlt Bereits bei Eintritt der Sonnenstrahlung in die Atmosphäre werden einzelne Wellenlängenbereiche absorbiert. Bei dem Einfall des Sonnenlichts ist das für die kurzwelligen UV-Bereiche der Fall, die von der Ozonschicht (in 15 – 30 km Höhe in der Stratosphäre) absorbiert werden. Für das sichtbare Licht ist die Atmosphäre nahezu völlig durchlässig. Also die solare Strahlung (sichtbares Licht) wird teilweise reflektiert (wieder abgestrahlt) und teilweise absorbiert (aufgenommen). Auf dem Schaubild hier getrennt dargestellt, dafür im "echten" Verhältnis von 1:3. In Wirklichkeit wird immer je nach Material und Oberfläche mal mehr mal weniger reflektiert und absorbiert. Die Bereiche kann man auch auf einem Bild des Planeten Erde gut unterschieden. > nächste Folie L Experteninfo: Verteilung von Reflexion und Absorption: es wird nie ein einzelner „Lichtstrahl“ zu 100% reflektiert oder absorbiert, sondern je nach Oberfläche wird die auftreffende Lichtenergie mehr oder weniger reflektiert oder absorbiert. Im globalen Durchschnitt werden 31% des Lichts reflektiert (Albedo = 0,31) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 48/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 41 Folie 42 Reflexion www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Helle Bereiche (Wolken, Polarregionen, Wüsten und Wasser je nach Winkel) reflektieren, dunkle (Wälder, Acker und Wasser je nach Winkel) absorbieren – (uns erscheint genau dann etwas dunkel, wenn Licht nicht in unser Auge reflektiert wird). Wird Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche absorbiert, strahlt diese unsichtbare Infrarotstrahlung ab, allerdings ungerichtet (anders als bei der Reflexion) kann man auf dem Schaubild sehen. Stand: 12.02.2017 Die absorbierte Strahlung führt zur Erwärmung (durch Energieaufnahme) und zur Abstrahlung (Emission) von Infrarot-Strahlung mit einer wesentlich größeren Wellenlänge als die einfallende Solarstrahlung. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 49/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 43 Infrarotbild www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Infrarot-Bild der Erde aus dem Weltraum (hell = warm) Diese Bild eines Infrarot-Satelliten wurde in Grautöne umgewandelt, damit wir Menschen etwas erkennen können. Hohe Wärmeabstrahlung: Land Geringe Wärmeabstrahlung: Wolken (das sind die schwarzen Flecken). Wolken stellen also eine Art Wärmeisolation dar. Mittlere Wärmeabstrahlung: Meer Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 50/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 nen. Folie 44 L Das lässt sich auch Ausrechnen: S0·(1-α)·π·R2 =4·π·R2·σ·T4 (Absorption = Emission), wenn man nach T auflöst R = Erdradius S0= Solarkonstante = 1368 W·m-2 α= Albedo der Erde = 0.3 σ= Boltzmann-Konstante = 5.67·10-8 W·m-2·K-4 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Bei solch einem "System Erde“, also ohne Treibhausgase, würde sich ein Gleichgewicht einstellen. Dann würde genau so viel Energie wieder abgestrahlt werden wie auf die Erde einfällt und es käme zu einer Temperatur von – 18°C. (Im Schaubild „10 Strahlen rein und auch wieder raus".) Das Gleichgewicht gilt so auch für den Mond und andere Körper im Weltraum. Einstrahlung und Abstrahlung halten sich die Waage, sonst würden sich alle Planeten im Laufe der Jahrmillionen aufheizen. L Experteninfo: Wärmeübertragung: Die Erde kann mit dem Weltraum Energie nur in Form von Strahlung austauschen. Wir kennen Energieaustausch meist nur in Verbindung mit einem Material: elektrische Energie fließt durch Metallleitungen, chemische Energie steckt in Benzin oder Gas, Wärmeenergie wird durch warmes Wasser oder heiße Luft transportiert (Konvektion) oder Materie wie Metall leitet Wärme besser. All diese Formen des Energietransports funktionieren mit dem Weltraum nicht, da alle Stoffe und Materialien (auch die Gase der Atmosphäre) aufgrund der Schwerkraft die Erde nicht verlassen kön- Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 51/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 46 Folie 45 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Wenn sich aber nun CO2 (oder andere THGs) in der Atmosphäre befindet, dann kann die IR-Strahlung nicht mehr ungehindert abgestrahlt werden. Im Gegensatz zu der eben betrachteten Modellvorstellung hat die Erde eine Atmosphäre mit Treibhausgasen Für den natürlichen Treibhauseffekt haben Wasserdampf und Kohlendioxid die wichtigste Bedeutung. Dabei passiert Folgendes: Sonnenstrahlung trifft auf die Erdoberfläche und diese strahlt Wärme als (unsichtbare) Infrarotstrahlung wieder ab. Ähnlich wie die Erdoberfläche (einen Teil der Sonnenstrahlung absorbiert) absorbieren die Treibhausgase die von der Erdoberfläche abgestrahlte Infrarotstrahlung. Stand: 12.02.2017 Wenn IR-Strahlung bestimmter Wellenlänge auf ein CO2-Molekül trifft, wird diese absorbiert und führt zu Ladungsverschiebungen (Elektromagnetischen Schwingungen) innerhalb des Moleküls. Diese werden von dem CO2-Molekül auch wieder abgestrahlt www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 52/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 47 2 1 3 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Diese Abstrahlung erfolgt ungerichtet! Man kann grob 3 Fälle unterscheiden: 1: Die IR-Strahlung trifft auf den Erdboden und wird dort absorbiert. (Atmosphärische Rückstrahlung) 2: Die IR-Strahlung trifft auf ein weiteres CO2-Molekül und wird von diesem absorbiert und reemittiert. 3: Die IR-Strahlung wird in das Weltall abgestrahlt und verlässt die Atmosphäre. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 53/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Der natürliche Treibhauseffekt bewirkt, eine Temperatur (gemittelt) von + 14°C (genau 13,6 bei 280 ppm CO2 – (ppm heißt part per million) das sind nur 0,03% erstaunlich) Das ist lebenswichtig für uns. Solange die Sonneneinstrahlung und die Zusammensetzung der Atmosphäre gleichbleiben, stellt sich ein Gleichgewicht und damit eine bestimmte Temperatur ein. Insgesamt wird im Gleichgewicht genau die gleiche Strahlungsleistung (342 W·m2 ) wieder in das Weltall abgegeben wie ohne THGs in der Atmosphäre. Folie 48 Das Bild zeigt den natürlichen Treibhauseffekt, also den Zustand der Atmosphäre vor etwa 150 Jahren mit 280 ppm CO2. Dass sich die Temperatur auf der Erde erhöht, erklären sich die meisten Forscher damit, dass sich die Zusammensetzung der Atmosphäre zur Zeit erheblich verändert www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Durch die Rückstrahlung erwärmt sich die bodennahe Atmosphäre und die Erde, das heißt: Die Gasteilchen, die die Wärmestrahlung absorbiert haben, emittieren wieder Infrarotstrahlung. (Pfeile verfolgen) (4 Pfeile Infrarotstrahlung verlassen die Atmosphäre in Richtung Weltraum ohne die Erdoberfläche zu erwärmen- 2x direkt, 2x nach Absorption durch CO2, aber IR Strahlung in Weltraumrichtung). Faktisch landet mehr Strahlung auf der Bodenoberfläche (3x). Das ist die IRAbstrahlung der CO2-Absorption, die auf der Erdoberfläche landet und dort zu einer Temperaturerhöhung führt. In der Realität natürlich meist nicht so klar getrennt wie auf der Zeichnung) Durch diesen Prozess landet mehr Strahlungsenergie auf der Erdoberfläche (10 statt vorher 7 Strahlen) => die Erde hat eine höhere Temperatur. Je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto mehr strahlt dieser Infrarotstrahlung ab. So kann sich wieder ein Gleichgewicht einstellen, jedoch mit einer höheren Temperatur, da dann so viel Energie wieder abgestrahlt wird wie aufgenommen wurde. (Es werden wieder genauso so viele Strahlen abgestrahlt, wie eingestrahlt wurden – insgesamt 10, davon 7 IR-Strahlung) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 54/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 49 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Bei Erhöhung der CO2-Konzentration nimmt die atmosphärische Rückstrahlung (was war das noch gleich? bei SchülerInnen rückfragen, sonst noch einmal erläutern) zu und somit auch die bodennahe Temperatur. Zusätzlicher Menschengemachter Treibhauseffekt Durch die Freisetzung von zusätzlichem CO2 haben die Menschen die CO2- Konzentration bis heute (2015) auf 400 ppm erhöht. Dadurch verstärkt sich der Treibhauseffekt und die Temperatur steigt weiter an: heute (2015) liegt die mittlere globale Temperatur bei + 15 °C, ist also in nur 150 Jahren um 1°C gestiegen. Übrigens ist die Wärmebilanz momentan NICHT ausgeglichen. Die Erwärmung geht also weiter, selbst wenn kein neues CO2 dazu kommt, weil sich dann erst wieder ein Gleichgewicht und die entsprechende Temperatur einstellen wird. Fazit aus den Modellen zum Treibhauseffekt: Das CO2 spielt eine wesentliche Rolle. Noch einmal einen Temperaturverlauf als „Beweis“: . Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 55/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 50 - Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de CO2- und Temperaturverlauf der letzten 200 Jahre. Die CO2-Konzentration ist bis 1800 sehr konstant: um 280 ppm (was als „natürlich“ oder „vorindustriell“ gilt) Die in dieser Zeit festgestellten schwachen Klimaänderungen sind offensichtlich nicht durch CO2 verursacht. Erst seit 1800 steigt die CO2-Konzentration kontinuierlich. Und leicht zeitversetzt auch die Temperatur. Überleitung zum nächsten Kapitel: Wie kommt es überhaupt zum Anstieg des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre? (die Antwort ist den meisten 8-Klässlern zu zutrauen) ¾ Verbrennung fossiler Brennstoffe / Treibstoffe / Energieträger. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 56/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 51 o o o o www.wassererlebnishaus-fuldatal.de klären) und O2 (hier nicht dargestellt, würde quasi dem CO2 entgegengesetzt zyklieren). Abfrage, ob das Prinzip bekannt ist. Ggfls. erklären: Das nennt sich „Photosynthese“ und nutz die Energie der Sonnenstrahlung. Die Photosynthese nutzt quasi „Weltraum-Energie“ um hält damit das Leben auf der Erde in Gang. Tiere (und Destruenten; hier nicht dargestellt) ernähren sich von der organischen Substanz der Pflanzen (oder anderer Pflanzenfresser). In der organischen Substanz wie z.B. Holz oder Blätter usw. steckt Energie, die z.B. beim Verbrennen (z.B. Waldbrand) wieder frei wird oder den Lebewesen zur Verfügung steht. Dieser Vorgang wird Zellatmung genannt, mit O2 werden die Kohlenstoffverbindungen zu CO2 umgesetzt und es wird Energie für das Lebewesen freigesetzt. Das CO2-Gas in der Atmosphäre stellt einen riesigen globalen CO2-Speicher dar, aus dem die Pflanzen ständig CO2 entnehmen und die Tiere ständig CO2 hinzufügen (oder emittieren“). Der CO2-Speicher ist relativ stabil: in den letzten 400.000 Jahren schwankte die CO2-Konzentration zwischen 200 und 300 ppm (Daten aus Eisbohrkernen der Antarktis). Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Das Schaubild zeigt den natürlichen Kohlenstoffkreislauf. Das Stück Holz aus der Kiste nehmen. Wo ist das Holz im Kreislauf zu finden und wie erklärt Ihr, wie so viel Masse gebildet wird? Welcher Stoff ist dafür zuständig? Das Holzstück besteht weitgehend aus Kohlenstoff, der aus dem Kohlendioxid eingelagert wird. Die langkettigen Kohlenstoffverbindungen, werden aus Kohlendioxid und Wasser gebildet. Aus dem Gas wird so ein schweres stück Holz. Wie hängen CO2-Gehalt (Konzentration) der Atmosphäre und der Kreislauf zusammen? Natürlicherweise verändert sich die Kohlendioxid-Konzentration nicht wesentlich, obwohl wir atmen oder obwohl viele Pflanzen wachsen. Wenn beispielsweise Bäume absterben und zersetzt werden oder abrennen, wird die Konzentration nicht ansteigen, wenn danach wieder neue Bäume wachsen. Der Kreislauf ist geschlossen. Wie kommt es nun zum Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration? o Genaueres Nachvollziehen des Kohlenstoffkreislaufs falls notwendig: Pflanzen nehmen CO2 auf und produzieren organische Substanz (ggfls er- Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 57/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Fossile Energieträger werden erst seit ca. 200 Jahren genutzt (genauer Kohle seit der industriellen Revolution – nachfragen ob Begriff bekannt ist, sonst kann man ihn anhand der fossilen Energie kurz erklären). Vorher nutzten die Menschen hauptsächlich Holz als Energiequelle. Diese Nutzung war in den natürlichen Kohlenstoff-Kreislauf eingebettet, denn es konnte nur so viel Holz genutzt werden wie nachwuchs. (In weiten Teilen Deutschlands waren die Folgen der Entwaldung durch Übernutzung bereits bekannt.) Mit der Kohle stand nun Energie in neuen Dimensionen zur Verfügung, die weitreichende technische Entwicklungen ermöglichte, wie die Dampfmaschine (genutzt als Traktoren, für Pumpen und E-Werke, Bagger, Kräne usw.) Option: Erklärung industrielle Revolution: Es entstanden erstmals riesige Fabriken zur Herstellung von Waren am Fließband (vorher machten das Handwerker). Die Arbeit der Menschen wurde weniger anstrengend (aber auch schlechter bezahlt). Diese Umwälzung nennt man die „industrielle Revolution“. Folie 52 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Fossile Lagerstätten: Auch wenn die CO2-Konzentration nun schon seit ca. 400.000 Jahren sich wenig veränderte, war das in der Erdgeschichte nicht immer so, z.B. gab es bevor es Pflanzen auf der Erde gab, die O2 produzierten, mehr CO2 in der Atmosphäre. Durch die Pflanzen wurde organische Substanz erzeugt. Im Laufe der Jahrmillionen (sehr schwer vorstellbare Zeit) wurden organische Überreste durch geologische Vorgänge eingeschlossen wurden und unter Druck über diese viele Millionen Jahre zu, unterirdischen Lagerstätten mit sog. „Fossilen Brennstoffen“. Das sind hauptsächlich Erdöl, Erdgas, Steinkohle und Braunkohle. Allen gemeinsam ist ihr sehr hoher Kohlenstoffgehalt, weshalb sie gut brennen, wobei dann der Kohlenstoff wieder als CO2 freigesetzt wird. In den fossilen Energieträgern ist sozusagen die Sonnenenergie von Jahrmillionen gespeichert. Klimaskeptiker Argument: Alle Lebewesen atmen mehr CO2 aus, als verbrannt wird, also atmen einstellen? Atmen führt nicht zu einer Erhöhung des Kohlendioxid-Gehaltes, da es sich hierbei um ein Kreislauf-Gleichgewicht handelt. Die Nutzung fossiler Energie hat das Leben der Menschen sehr komfortabel gemacht, aber es gibt auch Nachteile: o sie sind begrenzt (Erdöl und Erdgas reichen noch für ca. 60 bzw 70 Jahre) o es wird soviel CO2 freigesetzt, dass nicht mehr alles davon schnell genug in den natürlichen Kreislauf eingehen kann, sondern nur noch ca. die Hälfte (1/4 als Biomasse, v.a in Wäldern; 1/4 im Meer, gelöst als Kohlensäure). Die restliche Hälfte sammelt sich in der Atmosphäre und lässt dort die CO2Konzentration steigen (280ppm > 400 ppm heute). o Der größte Teil der fossilen Energieträger muss aus dem Ausland beschafft werden. Nur Braunkohle gibt es in Deutschland ausreichend. Daher ist der Klimaschutz so sehr mit den Fragen unserer Energienutzung verbunden. Die Zeiträume von Jahrmillionen kann man sich schwer vorstellen. Damit die Dimension unserer Nutzung der fossilen Lagerstätten deutlich wird, veranschaulichen wir uns die Zeit nun gewissermaßen als Zeitstrahl. Spindel mit verschiedenfarbigen Wollfäden zur Darstellung der zeitlichen Dimensionen. Nutzung fossiler Energie Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 58/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 53 Folie 54 26.06.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de 53 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Was sagt das Frankfurter Klima über die Klimaänderungen in der Welt aus? > wenig, für globale Aussagen müssen Daten aus der ganzen Welt gesammelt werden. Hier die Messstationen für eine globale Mitteltemperatur. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 59/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 55 Folie 56 MJ www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Was sagt das Frankfurter Klima über die Klimaänderungen in der Welt aus? > wenig, für globale Aussagen müssen Daten aus der ganzen Welt gesammelt werden. Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Globale Mittelwerte – hier aus den Werten der drei Institute gemittelt und mit Trendlinie versehen. Demnach ist der Temperaturanstieg 0,9 K von 13,4 auf 14,3 °C www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 60/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 57 Folie 58 - Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 - www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 Globaler Temperaturverlauf mit zusätzlichen 10-Jahresmittelwerten, demnach wäre der Temperaturanstieg 0,98 K von 13,5 bis 14,48 °C. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Globaler Temperaturverlauf mit zusätzlichen 30-Jahresmittelwerten (KlimaIntervalle). Die Intervalle sind so gewählt, dass das letzte in 2015 endet. Es sind also NICHT die offiziellen Klima-Intervalle), demnach wäre der Anstieg 0,7 K von 13,62 – 14,32°C. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 61/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 59 Folie 60 Temperaturverlauf global (Jahresmittelwerte) 1980 (14,09°C) – 2015 (14,7°C) 0,61 °C / 0,35 HdJ = 1,75 °C / 100 Jahre 1900 (13,6°C) – 2015 (14,7°C) 1,1 °C / 1,15 HdJ = 0,95 °C / 100 Jahre 1,1 °C Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 Rechnung: Temperatur um 1900: 13,6 °C ; 2015 : 14,7 °C = 1,1 °C / 1,15 Hdt J = 0,95 °C/100 Jahre Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 62/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 61 Alle Treib-haus-gase Alle Treibhausgase Nur Wasser www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1 21.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 63/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Anhang B: Stationsanleitungen Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 64/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 65/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 66/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 67/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 68/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 69/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 70/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Anhang C: Arbeitsblätter mit Musterlösungen Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 71/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 72/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 73/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 74/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 75/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Anhang D: Präsentation 5. Stunde Folie 2 Folie 1 Klimamodelle und Klimaschutz www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 17.12.2016 Ich habe hier den Beweis für die Klimaerwärmung! => Folie einblenden Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Positiv proof of global warming (Creative commons) Gehen wir nun also davon aus, dass der Treibhauseffekt wirkt – und uns vor Herausforde‐ rungen stellen wird. Um dagegen etwas zu tun, brauchen wir genauere Einschätzungen, was die Zukunft unter welchen Voraussetzungen bringen wird. Daran arbeiten tausende Wissenschaftler auf der ganzen Welt seit vielen Jahren; sie ent‐ wickeln Klimamodelle und erforschen Anpassungsmöglichkeiten. 1988 wurde der IPCC gegründet (Intergovernmental Panel on Climate Change), auch Weltklimarat genannt. Der Klimarat sammelt die Ergebnisse und berät die Politiker. Seite 76/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 3 Folie 4 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Schema eines Klimamodells Die Wissenschaftler berechnen unter anderem die Wechselwirkungen bei der Wetterent‐ stehung, Auf dem Bild steht jeder Pfeil für eine oder mehrere Formeln. Alles hängt mit‐ einander zusammen und mit den vielen Formeln kann man berechnen, wie sich das Sys‐ tem z.B. bis zum nächsten Tag verändern wird. Das ist ganz schön komplex – aber ihr habt ganz viele dieser Beziehungen schon kennen‐ gelernt: Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 17.12.2016 Das waren unsere Experimente: Zum Beispiel: Wie der Wind entsteht – über dem Meer Verdunstung + Niederschlag Usw. Die gehen alle in die Klimamodelle mit ein Seite 77/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 5 Folie 6 Supercomputer „Mistral“ im Deutschen Klimarechenzentrum in Hamburg www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Gitternetz für Klimamodelle Da sich das Klima an verschiedenen Orten der Welt sehr unterscheidet, werden die Be‐ rechnungen für sehr viele Orte auf der Welt durchgeführt, wobei für jeden Ort mit Daten für die jeweilige Landschaft und das Klima begonnen wird. Dazu wird die ganze Welt in Klötzchen eingeteilt, die sich gegenseitig beeinflussen. (Sätze in Klammern nur bei Bedarf bringen: ) (Für jedes Klötzchen wird jeden Tag die Veränderung des Klimas berechnet. Für den nächsten Tag wird zuerst berechnet, wie benachbarte Klötzchen sich gegenseitig verän‐ dern. Auch die Wirkung von Treibhausgasen wird mit einbezogen. Dann wird mit diesen veränderten Werten eine neuer Tag berechnet. Das Bild zeigt 2 verschiedene Möglichkeiten eines Klötzchen‐Rasters. Aktuell ist das Raster 100 x 100 km groß. Jedes Klötzchen ist wiederum in bis zu 30 Höhenschichten unterteilt, zwischen 10 und 100 Metern hoch.) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Supercomputer Mistral Das ist eine gewaltige Rechenaufgabe: Je kleiner die Klötzchen im Klimamodell sind, desto besser werden die Ergebnisse. Das bedeutet aber auch, dass man immer mehr Klötzchen berechnen muss. Und dann soll auch noch das Klima für die nächsten Hundert Jahre be‐ rechnet werden! Das schafft kein normaler PC (außer man hat auch Hundert Jahre Zeit zu warten). Deshalb braucht man für Klimamodelle sehr schnelle und große „Supercomputer“. Derje‐ nige im Deutschen Klimarechenzentrum heißt „Mistral“. Er ist einer der 50 schnellsten Computer der Welt (Stand 2015). (Quelle: Klaus bitte ergänzen) Seite 78/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 7 Folie 8 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 xx Historische Temperaturentwicklung + CO2‐Emissionen Schauen wir uns mal die Ergebnisse an. 1. Diese Kurve kennt ihr schon – was ist das? =>GlobaleTemperaturentwicklung Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Hier seht ihr, wie sich der CO2‐Ausstoß entwickelt hat. Seite 79/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 9 Folie 10 Klima in der Zukunft Klima in der Zukunft - weiter wie bisher www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Klima in der Zukunft Wie es in der Zukunft weitergeht, hängt von uns Menschen ab. (2014 erschien der neues‐ te Bericht des Weltklimarates.) Zwei Möglichkeiten schauen wir uns nun an. (Für Anleiter: Die Kurven der Szenarien sind Mittelwerte aus Modellen mehrerer Wissen‐ schaftler, die um einige Zehntelgrade schwanken). Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 So sieht es aus, wenn wir so weitermachen wie bisher. Wer kann kurz beschreiben, was hier zu sehen ist? (Je nach Zeit möglichst schätzen lassen, um wieviel Grad der Anstieg prognostiziert ist, 6° C Differenz zur Eiszeit wiederholen) ⇒ steiler Anstieg der CO2‐Emissionen, der in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts abzu‐ flachen beginnt. Die Temperatur steigt steil an – wie in Versuch 1 mit dem Aquarium ‐ und erreicht Ende des Jahrhunderts Werte, die fast 4° C höher liegen als zu Beginn der Kurve und weitergeht ‐ folgt träge! Das habt ihr in Versuch 6 mit der Wassersäule ge‐ sehen. Seite 80/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 11 Folie 12 Wo sind die Hauptverursacher? Klima in der Zukunft - weiter wie bisher - Temperatur-Leitplanke + 2° C 2°- Grenze „vorindustriell“: 13,6° C Die Erde bei Nacht (1994) www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Wissenschaftler und Politiker haben sich auf die Meinung geeinigt, dass bei einer Begren‐ zung der globalen Erwärmung auf 2° C (im Vergleich zur Zeit vor der Industrialisierung) eine gefährliche Störung des Klimasystems gerade noch vermieden werden kann. Klima‐ änderungen wird es dennoch geben. Deswegen empfiehlt der Weltklimarat dringend, die Erwärmung UNTER dieser „Leitplan‐ ke“ zu halten. ‐ Wer am meisten darunter leidet, habt ihr in der ersten Stunde gesehen. => Hinweis aus Weltkarte mit Magneten Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Wo sind die Hauptverursacher? ‐ Reiche Nationen mit viel Geld für Energie – zum Beispiel wir! ‐ Regionen mit hoher Bevölkerungsdichte = viele Menschen, die Energie brauchen – zum Beispiel Indien Quelle: NASA’s Earth Observatory, October 23, 2000: Earth's City Lights 1994 Seite 81/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 13 Folie 14 Klima in der Zukunft Klima in der Zukunft - weiter wie bisher - Temperatur-Leitplanke + 2° C - Temperatur-Ziel +1,5° C - weiter wie bisher - Temperatur-Leitplanke + 2° C - Temperatur-Ziel +1,5° C - Nötige Verminderung CO2-Ausstoß www.wassererlebnishaus-fuldatal.de 2°- Grenze 2°- Grenze 1,5°- Ziel 1,5°- Ziel Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Das war die Grundlage für die Klimakonferenz in Paris Ende 2015. ‐ Dort wurde ein Vertrag unter 195 Staaten vereinbart. Als Ziel wurde festgeschrieben, die globale Erwärmung auf unter 2 Grad über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen und 1,5 °C Erhöhung der globalen Mitteltemperatur anzustreben. ‐ Das entspricht in etwa diesem Szenario. ‐ 2015 lagen die Temperaturerhöhung bereits bei ca. 1,1 °C. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Wie kann das erreicht werden? Hier seht ihr wieder die dazugehörige Kurve der CO2‐Emissionen. Was fällt Euch auf? ⇒ Die Kurve steigt zunächst noch etwas an, fällt dann aber bereits ab etwa 2020 steil ab. Es muss sich also ab sofort und ganz erheblich etwas verändern. (ggf. Frage: was fällt euch in der Zeit zwischen 2005 und 2015 auf, wo sich die Szenarien und die Messungen überschneiden?) ⇒ Gegen Ende des Jahrhunderts geht sie sogar unter 0. Das geht nur, wenn CO2 aus der Atmosphäre entzogen wird – zum Beispiel durch unterir‐ dische Einlagerung. Es ist sehr umstritten, ob das sinnvoll und ungefährlich ist. Seite 82/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 15 Folie 16 Klima in der Zukunft - weiter wie bisher - Temperatur-Leitplanke + 2° C - Temperatur-Ziel +1,5° C - Nötige Verminderung CO2-Ausstoß - Klimaziele 2°- Grenze 1,5°- Ziel www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Was soll also getan werden? Die CO2‐Emission müsste dazu bis 2050 um über die Hälfte reduziert werden. Gegen Ende des Jahrhunderts dürften gar keine (menschlich bedingten) Treibhausgase mehr freige‐ setzt werden. Das nennt man auch Dekarbonisierung. Viele Pläne und Abkommen steu‐ ern darauf hin. (Auf dem G7‐Gipfel im Juni 2015 beschlossen die sieben bedeutendsten Industrienatio‐ nen der westlichen Welt, die Kohlen‐dioxid‐emissionen um 40 bis 70% bis zum Jahr 2050 gegenüber 2010 zu senken. Das Ziel Dekarbonisierung bis 2100 war eine Sensation!) 70% entsprächen in etwa dem Szenario – 40 % würden noch nicht reichen.) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Energieverbrauch und CO2‐Emissionen in Deutschland 1. Was heißt das für Deutschland? Wo kommt unser CO2 her? Aus dem Energieverbrauch. Hier seht ihr die Anteile an der Energieversorgung. Schätzfrage: Anteil erneuerbare Ener‐ gien an unserem Gesamt‐Energieverbrauch (2015:12,6%). 2. Welche Energieträger sind das Problem? => fossile Energie (Atomausstieg bis 2022. Das hilft gegen den Klimawandel nicht weiter, denn Atomkraft erzeugt fast kein CO2.) 3. Energie wird in vielen Bereichen unseres Lebens verbraucht. Hier seht ihr, wieviel CO2 jeder Deutsche durchschnittlich pro Jahr verursacht, 4. und aus welchen Energieträgern es dabei in etwa kommt: (Nur ca. 3 Bereiche sehr kurz Ansprechen, Auswahl durch den Referenten oder was den Schülern auffällt. z.B.:) ‐ Der Strom wird bei uns zur Zeit zum Größten Teil aus Kohle gewonnen. Erneuerbare Energien haben inzwischen allerdings schon einen Anteil von einem Drittel. ‐ Die meiste Energie wird verbraucht bei der Herstellung all der Sachen, die wir so brau‐ chen – Konsum. ‐ Frage: Warum ist der Bereich „öffentlicher Verkehr“ so klein? Xx Quelle: K. Memmen, auf Grundlage von… Seite 83/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 17 Folie 18 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Wir Deutsche verbrauchen in etwa doppelt soviel Energie, wie es unserem an Anteil der Weltbevölkerung entspricht. Allein um globale Gerechtigkeit zu gewähren, müssten die Deutschen ihren CO2‐Ausstoß um über die Hälfte verringern. Handlungsoptionen: Sind die für den Klimaschutz einzusparenden enormen fossilen Energiemengen wirklich durch regenerative Energie zu ersetzen? Oder gibt es noch andere Möglichkeiten? > Energiesparen. (Müssen wir unsere Gewohnheiten ändern?) (Wird Energie dadurch wohl teurer oder billiger?) Es gibt viele Energiespartipps. Das werden wir uns jetzt genauer ansehen. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 84/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 19 Folie 20 Klimapolitik: Al Gore Verkehr Toyota i‐Road Suncruiser ELF www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Klimapolitik: Al Gore Es gibt viele Möglichkeiten, die Zukunft mitzugestalten. Es tun sich auch neue Berufsfelder auf. Einige Beispiele: Auch ein Beruf: Klimapolitiker… Der ehemalige Vizepräsident der USA Al Gore ist weltweit bekannt geworden als Klima‐ schützer, unter anderem durch seinen Film “Eine unbequeme Wahrheit” über die Klima‐ erwärmung (2006, Oscar als bester Dokumentarfilm 2007). (2007 erhielten Al Gore und der IPCC den Friedensnobelpreis) (Bild: Former Vice‐President Al Gore at Power Shift 2011 in Washington, D.C., where he was the first keynote speaker. Creative Commons Attribution 3.0 Unported license) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Verkehr: Leichte Elektofahrzeuge Können auch Energie speichern, wenn Wind‐ oder Sonnenenergie aufgenommen werden muss. Beim Hessen Solarcup könntet ihr mit eigenen Entwürfen am Wettbewerb teilnehmen. ‐ ELF („Electric Light Fun“) Ein elektrisch‐muskelgetriebenes Fahrrad mit Verkleidung und Solarmodul. Hersteller: Organic Transit (USA) ; E‐Motor (750W) ; Solarmodul (100W) ; 32 km/h (elekt‐ risch); zusätzlich mit Muskelantrieb: 50 km/h ; gilt in USA als Fahrrad ; 5500 $, . Die Ver‐ kleidung ist aus recyceltem Kunststoff und der Litium‐Akku "schadstoffreduziert" und recycelbar. Info Februar 2015: demnächst der erste europäische Vertrieb in Belgien. ‐ Toyota i‐Road: ein wirklich innovatives Konzept: elektrisches Kleinfahrzeug für 2 Perso‐ nen, das sich wie ein Auto fährt, aber sich wie ein Motorrad in die Kurve lehnt (automa‐ tisch). Dadurch kann es sehr schmal sein. Momentan gibt es nur 2 Test‐Städte mit Verleih, keine Serienproduktion. ‐"Suncruiser" : Solarauto‐Prototyp der Uni Bochum, das beim World Solar Challenge 2013 den 2. Platz für alltagstaugliche Solarfahrzeuge belegte. Seite 85/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 22 Folie 21 „Algenhaus“ in Hamburg-Wilhelmsburg www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Das „Algenhaus“ in Hamburg‐Wilhelmsburg produziert seit 2013 Algen (für Biogas) und Wärme. Genug Energie für eine vierköpfige Familie. (Das Mietshaus dient der Erprobung und Verbesserung der Technik.) Foto: Dr. Martin Kerner Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Wellenkraft Energie: Wellenkraftwerke www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Energie: Wellenkraftwerke Wellen‐ und Strömungskraftwerke nutzen die Bewegungsenergie des Meeres Quelle: Flickr Copyright agencia ID Seite 86/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 23 Folie 24 Schwimmender Stadtteil Amsterdam‐Ijburg Wohnen: Schwimmende Städte www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Was seht ihr hier? Schwimmende Häuser - Amsterdams Stadtteil IJburgist auf Wasser gebaut. Nach Angaben der Vereinten Nationen leben 40 Prozent der Weltbevölkerung in Küsten‐ regionen oder in Flussdeltas. (Foto: FrisoSpoelstra; ArchitectKoenOlthuis - Waterstudio.NL) aus: Die Welt lernt Schwimmen Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Ende des ppt‐Vortrags. Die folgenden Dateien und Animations‐Varianten können bei Nachfragen oder im weite‐ ren Unterricht durch die Lehrer genutzt werden. Seite 87/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 25 Folie 26 Wodurch ändern wir das Klima? Wovon hängt der CO2-Ausstoß ab? Globale Temperaturänderung 2015 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Der Mensch ändert mehrere Faktoren, die auf das Klima wirken. In die Klimasimulationen gehen ein: ‐ CO2 und andere Klimagase (Methan, Lachgas) ‐ Luftverschmutzung – andere Schadstoffe, (Aerosole) ‐ Landnutzung – Felder, Weiden oder natürliche Vegetation (A crucial element of the new scenarios is land use. Land use influences the climate sys‐ tem in many different ways including direct emissions from land‐use change, hydrological impacts, biogeophysical impacts (such as changes in albedo and surface roughness), and the size of the remaining vegetation stock (influencing CO2 removal from the atmos‐ phere). ) (Iconsmadeby Freepik from www.flaticon.com. Hintergrund‐Deko: NASA Climate time maschine global temperature 2015, bearbeitet) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de CO2-Konzentration Juni 2003 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Die wichtigste Rolle dabei spielt die Konzentration der Treibhausgase. Der CO2‐Ausstoß hängt ab von: ‐ Bevölkerungsentwicklung: Je mehr Menschen auf der Welt, desto mehr Energiebedarf ‐ Wohlstand: Je mehr Geld diese Menschen haben, desto mehr Konsum, Verkehr usw. (Bruttoinlandprodukt) ‐ Energieintensität: Wie energiesparend ist das, was sie sich leisten? Wovon hängt das ab? Technische Entwicklung, Verhalten… (Energieverbrauch pro Einkommen) ‐ Kohlenstoffintensität: Was für Energiequellen werden dafür genutzt? Erneuerbare oder CO2‐Schleudern? (Emissionen pro Primärenergiemenge) (Icons made by Freepik from www.flaticon.com. Hintergrund‐Deko: ARS Mid‐Tropspheric CO2 (ppm) Jun.2013 NASA bearbeitet) Seite 88/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 27 Folie 28 Wodurch ändern wir das Klima? Wovon hängt der CO2Ausstoß ab? Globale Temperaturänderung 2015 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Der Mensch ändert mehrere Faktoren, die auf das Klima wirken. Vor allem: CO2 und andere Klimagase (Methan, Lachgas) (Iconsmadeby Freepik from www.flaticon.com. Hintergrund‐Deko: NASA Climate time maschine global temperature 2015, bearbeitet) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de CO2-Konzentration Juni 2003 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Die wichtigste Rolle dabei spielt die Konzentration der Treibhausgase. Der CO2‐Ausstoß hängt ab von: ‐ Bevölkerungsentwicklung: Je mehr Menschen auf der Welt, desto mehr Energiebedarf ‐ Wohlstand: Je mehr Geld diese Menschen haben, desto mehr Konsum, Verkehr usw. (Bruttoinlandprodukt) ‐ Energieeffizienz: Wie energiesparend ist das, was sie sich leisten? Wovon hängt das ab? Technische Entwicklung, Verhalten… (Energieverbrauch pro Einkommen) ‐ Kohlenstoffintensität: Was für Energiequellen werden dafür genutzt? Erneuerbare oder CO2‐Schleudern? (Emissionen pro Primärenergiemenge) (Icons made by Freepik from www.flaticon.com. Hintergrund‐Deko: ARS Mid‐Tropspheric CO2 (ppm) Jun.2013 NASA bearbeitet) Seite 89/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 29 Folie 30 CO2-Emissionen www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 An der Tafel: Schaubilder nacheinander aufhängen (Diese und die folgenden 3 Folien sind ausgeblendet, bei Bedarf einsetzbar.) • Hier ist die CO2‐Emission seit 1850 gezeigt. Seit der „industrielle Revolution“ werden fossile Energiequellen zunehmend genutzt, es wird immer mehr CO2 pro Jahr freige‐ setzt. • Vergleich mit der bisherigen Temperaturkurve (von Stunde 2) • Hier seht ihr die vier Szenarien, für die die Klimaprognosen bis 2100 gerechnet wur‐ den: • ‐ rot: weiter so wie bisher, bis blau: so schnell wie möglich umsteuern: Die Co2‐ Freisetzung geht ab ca. 2020 zurück, gegen Ende des Jahrhunderts wird sogar CO2 aus der Atmosphäre eingelagert. (Das kann man z.B. machen, wenn man Holz oder Biogas verbrennt und dabei das CO2 abfängt. www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Das freigesetzte CO2 sammelt sich in der Atmosphäre an (Testen: Konzentrationsdia‐ gramme zeigen oder nicht?) und führt zum Treibhauseffekt. (Je nach Zeit: Klimaforscher können nicht wissen, wie sich die Menschen in Zukunft ver‐ halten, aber sie können verschiedene Annahmen darüber machen und dann das Klima‐ modell damit „füttern“. Solche Annahmen nennt man ein „Szenario“ und für jedes Szena‐ rio berechnet das Klimamodell daraus die Klimaentwicklung der Zukunft. Weil das Klima so träge reagiert rechnet man für fast 100 Jahre in die Zukunft.) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 90/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 31 Folie 32 Klimaschutzbeschluss G7-Gipfel Juni 2015 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Folie ausgeblendet Auf dem G7‐Gipfel im Juni 2015 wurde beschlossen, die Kohlen‐dioxid‐emissionen um 40 bis 70% bis zum Jahr 2050 gegenüber 2010 zu senken. 70% entsprächen dem Verlauf der Linie A. (Die rote Kurve entspricht der Linie A. Nur mit einer Senkung um 70% lässt sich überhaupt das Klimaschutzszenario RCP2.6 des IPCC erreichen, das allerdings ab 2070 mit umstritte‐ nen CCS‐Methoden negative Kohlendioxidemissionen vorsieht. Soll das 2‐Grad‐ Klimaschutzziel auch sicher ohne CCS erreicht werden, müssten die Koh‐ len‐dioxid‐emissionen bereits zwischen 2040 und 2050 auf null reduziert werden. Ohne die Einlagerung von CO2 müsste die Welt bereits Mitte des Jahrhunderts auf fossile Ener‐ gien verzichten, um das 2 Grad‐Ziel sicher zu erreichen. In Deutschland müsste dazu das Ausbau‐tempo regene‐rativer Energien vervier‐facht werden (Quaschning 6/2015)) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de CO2-Emissionen weltweit www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Ab hier: Zusatzinfos, nur bei spezifischen Fragen zeigen. Quelle dieser und der folgenden Seiten: Volker Quaschnig: http://volker‐ quaschning.de/datserv/index.php Seite 91/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 33 Folie 34 Installierte Leistung regenerativer Kraftwerke in Deutschland www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Quelle: Volker Quaschning Die installierte Leistung regenerativer Kraftwerke in Deutschland hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Seit dem Jahr 2000 verfügt die Windkraft über die größte Kraftwerks‐ leistung unter den Regenerativen und wurde 2012 und 2013 von der Photovoltaik über‐ troffen. Infolge des starken Einbruchs der Photovoltaikinstallationen ab dem Jahr 2012 aufgrund einer ungünstigen Fördersituation durch die Bundesregierung hat die Windkraft 2014 wieder die Photovoltaik überholt. Die installierte Leistung von Biomasse‐ und Wasserkraftanlagen ist deutlich niedriger. Da diese Kraftwerke aber in der Regel mehr Volllaststunden aufweisen ist der Abstand bei der Stromerzeugung geringer. Durch den starken Zubau erneuerbarer Energien ist auch die insgesamt in Deutschland installierte Leistung stark angestiegen. Inzwischen stellen erneuerbare Kraftwerke rund die Hälfte der installierten Leistung. In den nächsten Jahren werden infolge des Kernenergieausstiegs weitere Kernkraftwerkskapazitäten vom Netz gehen. Für den Klimaschutz werden Kohlekraftwerkskapazitäten folgen, sodass regenera‐ tive Energien schon bald deutlich mehr als die Hälfte der Leistung stellen werden. Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Weltweite Elektrizitätserzeugung regenerativer Kraftwerke www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Im Jahr 1990 hatten erneuerbare Energien einen Anteil von 20,1 Prozent an der Stromer‐ zeugung. Durch den starken Zubau fossiler Kraftwerke sank der Anteil bis zum Jahr 2004 auf 18,4 Prozent. Gleichzeitig stieg die weltweite Stromerzeugung um fast 50 Prozent. Seit dem steigt der Anteil erneuerbarer Energien wieder kontinuierlich an und liegt heute deutlich über 20 Prozent. Derzeit dominiert noch die Wasserkraft die regenerative Stro‐ merzeugung. Aber auch andere regenerative Energien wie Windkraft, Biomasse oder Photovoltaik konnten in den vergangenen Jahren deutlich zulegen. Noch reicht das Ausbautempo erneuerbarer Energien nicht aus, um den absoluten Anteil konventioneller Kraftwerke zurückzudrängen und damit für einen Rückgang der Kohlendi‐ oxidemissionen zu sorgen. Inzwischen ist die weltweite regenerative Stromerzeugung aber schon mehr als doppelt so groß wie die der Kernkraft. Und bis erneuerbare Energien auch die Bedeutung der Kohlekraft zurückdrängen können, ist es nur noch eine Frage der Zeit. Seite 92/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 36 Folie 35 Globale Jahresmittelwerte www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 Ab hier Temperaturdiagramme (nur für Rückfragen) Stand: 12.02.2017 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 93/94 Lernwerkstatt Klimawandel Sek1 Folie 37 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Stand: 12.02.2017 Lernwerkstatt Klimawandel Sek 1, Stand: 20.07.2016 www.wassererlebnishaus-fuldatal.de Seite 94/94 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI Bewährte Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel in der SEK I Inhalt: 1. Meine CO2-Bilanz / Fußabdruck und Vorstellung des Handprints 2. Die Klimafolgen im Spiel „Klimasiedler“ 3. Beispiel Klimakonferenz 4. Beispiel Mobilität 5. Beispiel Wohnen und Leben 1. Meine CO2-Bilanz /Fußabdruck und Vorstellung des Handprints Begründung: Die durchschnittlichen CO2-Emissionen pro Person und Jahr sind zwar in der Lernwerkstatt mittels Schaubild (s.l.) und weiterer Elemente vermittelt worden, doch zeigt die Erfahrung, dass die meisten Schülerinnen und Schüler (SuS) sowie Lehrerinnen und Lehrer (LuL) der festen Überzeugung sind, dass diese Durchschnittswerte für sie nicht zutreffen, weil sie entweder sehr klimabewusst zu leben glauben oder die eine oder andere Emissionsquelle auf sie nicht zutrifft. Nur eine gemeinsame Bilanzierung überzeugt dann. Dies kann – je nach technischen Möglichkeiten – entweder online oder offline geschehen. In beiden Fällen sollte vor der Errechnung sehr deutlich gemacht werden, dass Werkzeuge zur Errechnung von Footprints notwendigerweise nur Näherungswerte ergeben können. Eine wirklich genaue Ermittlung ist nicht möglich und ändert nichts an den wesentlichen Aussagen (Reduktionsziel 75%!) Methodik: 1. Arbeitsschritt: Erhebung der Daten Viele Angaben, die für die Ermittlung des CO2-Abdrucks notwendig sind, greifen auf zum Teil sehr persönliche Daten zurück (z.B. Konsumverhalten, persönliche Hygiene …). Um die Angaben zu anonymisieren und den Diskussionsprozess unter den SuS zu fördern, empfiehlt sich bei der Ermittlung die Bildung von Kleingruppen mit ungerader Teilnehmerzahl, da so Mehrheiten für die Beantwortung der Fragen entstehen. Den Kleingruppen sollte auch deutlich gemacht werden, dass an dieser Stelle noch keine Diskussion über „richtiges“ oder „falsches“ Verhalten ansteht. Die Ergebnisse der Bilanz können dann später gemeinsam bewertet werden: • unterscheiden sich unsere Werte von denen in der oben gezeigten Grafik? • Wenn ja, warum? Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 1 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI 1.1. Online-Rechner Wenn die Schule die technischen Voraussetzungen besitzt (WLAN, PC/Laptop, Beamer) ist ein online-Rechner das Mittel der Wahl. Hierzu kommen folgende Rechner in Frage: Der CO2-Rechner des Umweltbundesamtes, der übrigens identisch ist mit dem von klimaAktiv (s.u.), Quelle: http://uba.co2-rechner.de/de_DE/ Der klimAktiv-Rechner bietet noch einige zusätzlich Werkzeuge an (z.B. Flugreisen, Veranstaltungen etc.), die eventuell für den einen anderen Kontext interessant sein könnten. Quelle: http://klimaktiv.co2-rechner.de/de_DE Wenn man sich zur Nutzung eines Online-Rechners entschlossen hat, kann man • entweder eine Kleingruppe in die Klassenmitte bitten und nach deren Angaben die Werte eingeben oder • den Kleingruppen die Antwortmöglichkeiten zeigen und sie zum Notieren ihrer Entscheidung auffordern. Danach sucht man eine der Kleingruppen anonym aus und gibt deren Werte ein. 1.2. Alternative: Offline Rechner Fußabdruck Anscheinend gibt es nur einen Offline-Rechner für den ökologischen Fußabdruck. Dafür müsste man zunächst den Unterschied zwischen diesen beiden Werkzeugen erläutern (bei dem einen geht es nur um das CO2, bei dem anderen um die gesamte Ökobilanz / Ökosystemleistungen). Die 4-seitige pdf ist orientiert an dem Projekt “latsch-passt dein Fuss auf diese Erde?“ aus 2003 der BUNDjugend und ist vom Evang. Verband Kirche-Wirtschaft-Arbeitswelt e. V. herausgegeben worden und im Netz abrufbar unter: http://5000-brote.de/material/Konfirmandentag/ M3_oekologischer-Fussabdruck.pdf Das Material hat den zusätzlichen Vorteil, dass die SuS die Punktewertung schon bei den Antworten mit verfolgen können (auch wenn die Auflösung erst später erfolgt – vgl. S. 5 der pdf!) Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 2 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI 2. Arbeitsschritt. Anpassung an die Reduktionsziele Hier geht es um die Reduktionsziele und in welchen Bereichen persönliches Handeln dafür in Frage kommt. Die online-Rechner machen dazu Vorschläge, die anschließend in der Klasse diskutiert werden können. Hier ein Screenshot zu Thema Ernährung: Quelle: http://klimaktiv.co2-rechner.de/de_DE/sc-food#panel-scenario Für den Fall, dass die Klasse den Offline-Rechner benutzt hat, können die Kleingruppen selbst anhand der Bewertungen überlegen, welche Konsequenzen sich daraus ergeben könnten. 3. Arbeitsschritt: Tätig werden mit dem Handprint! Es reicht nicht aus, sich lautstark über den Klimawandel zu beklagen – Handeln zählt! Der „Handprint“ ist unsere Möglichkeit, den großen Fußabdrücken, die wir hinterlassen, etwas entgegen zu setzen. Gute Möglichkeiten bietet eine Idee, die zunächst aus Indien kam und nun weltweit für Nachahmer sorgt: Gruppen verpflichten sich für einen überschaubaren Bereich und eine festgelegte Zeit, etwas gegen den Klimawandel zu unternehmen. Im Falle der Inder wäre es eine Tasse Tee weniger! Beispiele aus Deutschland finden sich auf der Seite von Germanwatch: https://germanwatch.org/de/handprint#ideen Hinweis: für den Englischunterricht empfiehlt sich die hier verlinkte englische Seite! Und: Jede Klasse wird etwas finden …! Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 3 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI 2. Die Klimafolgen im Spiel: „Klimasiedler“ - Ein Geländespiel zu Klimafolgen und Klimagerechtigkeit Begründung: Was bedeutet es, wenn der Klimawandel über Kipppunkte hinaus unseren und den Alltag anderer Menschen bestimmt? Sind es nur „die Anderen“ südlich des Äquators, die ohnehin das schlechte Los gezogen haben? Oder sind wir auch gefordert? Die Gestaltungskompetenzen der Bildung für nachhaltige Entwicklung fordern folgende Teilkompetenzen ein wie „vorausschauendes und planendes Denken“, „interdisziplinäres und problemorientiertes Lernen“, „interkulturelle Verständigung und Zusammenarbeit“ sowie „Reflexion über eigenes Verhalten, Wünsche und Ziele“. Und genau hier setzt das Spiel an, das von Andreas Joppich in seinem Buch Think Global! Projekte zum Globalen Lernen in Schule und Jugendarbeit (2010 Verlag an derRuhr, vergriffen) erstmals entwickelt wurde. Grundidee Das Spiel basiert im Wesentlichen auf der Spielidee der „Siedler von Catan“. An verschiedenen Stellen auf dem Schul oder Freigelände können Schülerteams („Familien“) sich Rohstoffe (Holz, Stein, Eisenerz, Öl, Wolle) erarbeiten und mit diese dann in einem Laden in verschiedene Konsumgegenstände umtauschen (Haus, Auto, Fernseher, Reise...). Jeder Gegenstand kostet Rohstoffe, bringt unterschiedlich viele Wohlstandspunkte und verursacht aber auch unterschiedlich viel CO2. Die CO2-Menge wird mit Bauklötzen zu einem Turm aufgestapelt. Fällt dieser Turm um, verursacht das Klimafolgeschäden (Überschwemmung, Dürre, Wirbelsturm). Je nach Wohlstandssituation des einzelnen Teams sind diese unterschiedlich betroffen, so dass die Gerechtigkeitsfrage ebenfalls dargestellt wird. Alle 3 Minuten wird ein Stein vom CO2-Turm heruntergenommen als natürliche Kompensation. Es gäbe also ein nachhaltiges Wachstum, das aber bedingt, dass alle Teams zusammenarbeiten und nicht im Wettkampf um Wohlstand ausbrechen. Hinweis: Man kann eine Gruppe der Klasse als „Kampfrichter“ an den Stationen sowie beim „laden“ einsetzen, da in der Regel nicht genügend externe Kräfte vorhanden sind. Spiele zum Rohstofferwerb (Beispiele und Alternativen) In der Regel erhalten die Gruppen 3 Rohstoffkarten für jedes erfolgreiche Spiel. Holz: An einem Sägebock muss von einem Baumstamm eine 3-4 cm dicke Scheibe abgeschnitten werden. Dabei müssen alle Teammitglieder (max. 5, sonst 2x sägen) ihre Hände an der Säge haben. Alternative: Gruppe steht in Doppelreihe und streckt die Zeigefinger in die Mitte. Darauf wird ein Zollstock gelegt, der ohne Festhalten langsam zur Erde abgesenkt werden muss. Steine: Aus Band und Stäben muss das Team einen Quader basteln. Alternative: Ein etwa faustgroßer Stein muss von einem Fuß zum anderen wandern, ohne festgehalten zu werden oder ohne den Boden zu berühren. Öl: Aus einem Wassereimer muss 1Liter Wasser mit einem Schlauch in einen anderen Eimer geleitet werden. Alternative: Eine Kugel mit Kehlleisten über eine Gefällstrecke transportieren (Foto).Alternative 2: Einen „Bohrturm“ – nämlich ein Kartenhaus mit mindestens drei Stockwerken bauen. Eisen: Ein Teammitglied stellt über Pantomime Gegenstände aus Eisen vor (Löffel, Schere, Spaten, Schraube, ...). Das Team gewinnt den Rohstoff, nachdem 5 Begriffe erraten wurden. Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 4 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI Alternative: Das Team macht eine Wortkette mit Gegenständen aus Eisen, wobei derjenige, der mehr als 3 Sekunden überlegen muss, rausfliegt. Das Team gewinnt den Rohstoff, wenn es das 5-fache an Wörtern schafft, wie Spieler im Team sind. Wolle: Das Team muss mit geschlossenen Augen im Kreis stehend jeweils zwei Hände suchen und festhalten. Danach muss der entstandene gordische Knoten ohne Loslassen aufgelöst werden. Alternative: In ein Seil sind einige Knoten gemacht. Die Teammitglieder müssen nun das Seil in gleichen Abständen mit einer Hand anfassen. Aufgabe ist es, die Knoten zu lösen, ohne das Seil loszulassen. Weitere Station (mit Rohstoffkarten nach Wahl): Klima-Quiz Weitere Bilder zur Veranschaulichung am Ende des Abschnitts! ABER: Jede Gruppe muss alle Stationen bearbeitet haben, bevor sie diese ein zweites Mal anlaufen dürfen! Die an den Spielstätten erlangten Rohstoffkärtchen werden im Laden in Güter (Kärtchen, siehe Anlage „Material Klimasiedler)umgetauscht und dabei müssen die Teammitglieder die Klimasäule stapeln: Konsumgegenstände mit Wohlstandpunkten und Klimabelastung Gegenstand Rohstoffe Wohlstands- Klimapunkte klötze Haus 4 Steine, 2 Holz, 2 Eisen 3 3 Heizung 2 Eisen, 1 Öl 2 2 Möbel 2 Holz, 1 Öl 2 2 Auto 4 Eisen, 2 Öl 3 4 Urlaubsreise 2 Öl 1 2 TV, PC 1 Öl, 1 Eisen 1 2 Kleidung 2 Holz, 2 Wolle, 2 3 Solaranlage 3 Eisen -2 ÖPNV 3 Eisen, 1 Öl, -3 Öko-Invest 1 Eisen, 1 Wolle -1 Nur in Öko-Investment kann unbegrenzt investiert werden, alle anderen Klimaschutzmaßnahmen können nur einmal pro Familie getroffen werden. 1. Spielrunde Eine Spielrunde dauert so lange, bis der von allen Gruppen gemeinsam aufgebaute CO2-Turm einstürzt. Dann geht es um die Schadensaufteilung (für jede der Familien): Schadensaufteilung nach eingetretener Klimakatastrophe: Gruppe mit den meisten Wohlstandspunkten: Zahl der CO2-Steine – 1 = verbleibender Wohlstand Gruppe mittleren Wohlstands: Zahl CO2-Steine = verbleibender Wohlstand Gruppe mit den wenigsten Wohlstandspunkten: CO2-Steine +1 = verbleibender Wohlstand. Wohlstandspunkte müssen abgebaut werden, zuerst durch Autos und Häuser. Bei Häusern verliert derjenige auch alles im Haus. Die Schadensaufteilung ist bewusst ungerecht – wie im wahren Leben! Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 5 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI 2. und weitere Spielrunden In den Spielpausen (nach der Schadenaufteilung) wird den Teams Zeit eingeräumt, um Ihre Strategie zu überdenken. Es können ab der dritten Spielrunde auch Botschafter zu anderen Teams geschickt werden. 3. Reflexion Nach maximal 5 Runden treffen sich die Teams und suchen den „Gewinner“. Warum hat das Team gewonnen? Wie ist die Lage der anderen Teams? Was stimmt mit der Wirklichkeit überein, was ist nur ein Spiel? Stein: balancieren Holz: Zollstock Wolle: Gordischer Knoten Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 6 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI 3. Beispiel Klimakonferenz Begründung In den Medien ist der Bericht über Klimakonferenzen allgegenwärtig. Sei es, dass auf vergangene Konferenzen wie die „Klimarahmenkonvention von Rio“ (1992), das „Kyoto-Protokoll“ (1997), die „Kopenhagener Konferenz“ (2009) oder die „Pariser UN-Konferenz“ (2015) oder bevorstehende Verhandlungen hingewiesen wird. Damit den SchülerInnen deutlich wird, wie kompliziert das Aushandeln von Klimamaßnahmen ist, sind Planspiele ein gutes Mittel. Verbraucherzentrale Das Klima –Planspiel Sehr ausführlich und mit vielen zusätzlichen Materialien versehen ist diese Unterrichtseinheit, die unter www.verbraucherzentrale.nrw/mediabig/217074A.pdf kostenlos heruntergeladen werden kann. Das Spiel ist für die Jahrgangsstufen 10-13 ausgelegt und es wird ein Zeitbedarf von 135 Minuten angegeben. Allerdings sind in diesem Zeitrahmen wesentliche Inhalte der Lernwerkstatt enthalten, die bei der Nachbereitung als bekannt vorausgesetzt werden können („Was ist Klimawandel?“). Spielablauf: Die SchülerInnen erhalten die Rollen nationaler Vertreter (z.B. Bangladesch, China, Deutschland)und internationaler Organisationen (UNO, Klima-Watch) und stellen sich vor. In vier Spielrunden müssen einzelne Akteure aufgrund eingetretener Ereignisse reagieren: z.B. Fluten in Bangladesch, Dürren in Bolivien und Äthiopien, erhöhte Emissionen in China, Zuwachs regenerativer Energieträger in Deutschland, Überflutung von Tuvalu … Anschließend gestalten die SchülerInnen eine Klimakonferenz mit dem Ziel einer 50%-Reduktion. Eine Reflexionsrunde bildet den Abschluss. Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 7 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI 3. Beispiel Mobilität Begründung In der Schule spielt das Thema „Mobilität“ eine eher randständige Bedeutung. Dies mag auch daran liegen, dass mit Blick auf das eigene Mobilitätsverhalten unangenehme Schlussfolgerungen zu erwarten sind. Dennoch bleibt es eines der Schlüsselthemen der nachhaltigen Entwicklung. Seien wir also tapfer und wagen uns an ein unangenehmes Thema! Erste Annäherung Ein eigenes Wegebuch, das alle Wege mit den entsprechenden Verkehrsmitteln für eine Woche auflistet, kann einen ersten guten Überblick geben. Eine entsprechende Vorlage als offene Datei findet sich bei den Materialien. Nebenstehend ein Ausschnitt. Eine erste (gern auch anonyme) Auswertung macht schnell deutlich, dass wir unseren Mobilitätsaufwand leicht unterschätzen. Veranschaulichung Wenn wir den Anteil der Wege, die wir mit dem motorisierten Individualverkehr zurücklegen, etwas anschaulicher werden lassen wollen, bietet sich folgendes Vorgehen an. Wir suchen aus unseren persönlichen Gegenständen diejenigen heraus, die etwa 150 g wiegen und überprüfen dies mit einer Briefwaage. Anschließend hängen wir die Gegenstände auf eine durch den Klassenraum gespannte Leine auf (Bild). Jedes dieser 150g-Päckchen steht für die CO2–Emission, die ein durchschnittliches Kraftfahrzeug bei einem Kilometer Fahrleistung emittiert. Problematisierung Nach dieser Veranschaulichung werden die Zahlen des Mobilitätsverhaltens in Deutschland erst richtig beeindruckend: In der sehr gut mit ansprechenden Grafiken ausgestatteten Broschüre des Umweltbundesamtes „Daten zum Verkehr“, Ausgabe 2012 (Titelbild rechts und Link unten) finden sich die Zahlen der 2010 in Deutschland zurückgelegten Personenkilometer. Es sind: 1,127 Billionen Kilometer (als Zahl: 1.127.800.000.000 km) was etwa der 6.600-fachen Entfernung der Erde zur Sonne entspricht. (vgl. unten die Tabelle aus „Daten zum Verkehr“ , S. 20) www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/4364.pdf Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 8 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI „Ab in den Urlaub“ - Flugverkehr Angesichts der besonderen Klimarelevanz und der Diskussion um Billigfluglinien lohnt sich auch ein intensiverer Blick auf die Emissionen von Urlaubsflügen. Hier kann das Portal der gemeinnützigen Organisation „atmosfair“ (www.atmosfair.de) gute Hilfe geben. Ein CO2-Rechner ermittelt die Werte (Screenshot): Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 9 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI An diese Werte können sich zwei Diskussionsfragen anschließen, die auch gut in Kleingruppen bearbeitet werden können: 1. Können die 14 € als Kompensation für 568 kg CO2 wirklich reichen? Oder ist das nur eine Beruhigungspille für ein „gutes Gewissen“? 2. Auf was müsste ich verzichten, um mir einen Flug „leisten“ zu können, ohne dass meine persönliche Klimabilanz komplett aus dem Ruder läuft? – Geht es überhaupt? 3. Wenn wirklich alle Passagiere ihre CO2-Kompensationsabgabe leisten würden, würde damit der Klimawandel ursächlich bekämpft werden? Dazu passt optional ein beeindruckendes Video, das den globalen Flugverkehr an einem Tag auf einer Weltkarte darstellt: „A Day in the Life of Air Traffic Over the World“ https://www.youtube.com/watch?v=G1L4GUA8arY . Fragestellungen dazu wären: Lässt die Flugdichte Aussagen über den Wohlstand in einer Region aus? Kann man touristische Flugziele ausmachen (Hawaii, Kanaren)? Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 10 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Lernw Klimawandel SEKI 3. Beispiel Leben und Wohnen Begründung Ähnlich wie beim Thema „Mobilität“ stellt sich die Frage, welche Auswirkungen alltägliches Verhalten im eigenen Zuhause hat. Auch hier scheint es sinnvoll, nicht nur allgemeine Aussagen nach dem MusMu ter „ist nicht gut“ oder „man sollte aber“ zu treffen. Etwas genauer darf es schon sein. sein Hinweis Das Begleitmaterial zur DVD „Die 4. Revolution Energy Autonomy“ von Carl-A. Fechner ist hier hilfreich. Es lässt sich direkt in der Schule einsetzen. Der Film m selbst ist inzwischen als kostenloser Stream verfügbar unter: http://energyautonomy.org/index.php?article_id=492&clang=0 Die DVD ist für 19 € zzgl. Versand erhältlich bei: fechnerMEDIA GmbH, Schwarzwaldstraße 45, D 78194 Immendingen erhältlich. Auf der Grundlage der Daten vom Bundesdeutscher Arbeitskreis für Umweltbewusstes Management (B.A.U.M.) B.A.U.M.) e.V. finden sich die Einsparung von Kg CO2 und in € pro Jahr, jeweils berechnet für 1,2, und 44 Personenhaushalte. Thema Elektrogeräte Gerade für die Schule sind die Elektrogeräte Elekt ogeräte von besonderem Interesse, da sie die Lebenswelt der SchülerInnen direkt berühren. Hier der Ausschnitt auf der Seite 37 des Filmbegleitmaterials. Zahlen = €/Jahr Leistungsaufnahme und Energieeffizienz Hier lässt sich das Themen Energieeffizienzklassen (siehe Abbildung rechts) nochmals anschließen und ausbauen. ausbauen Dabei sollten die unterschiedlichen Label für diverse se Gerätegruppen beachtet werden. Für die SchülerInnen hülerInnen werden vor allem die Frage interessant sein, wie viel Energie für das Aufladen eines Smartphones aufgewendet werden muss oder welche Auswirkungen n übertriebenes Waschen von Kleidung hat (Kann man ein T-Shirt Shirt nur einen Tag tragen?). tragen?) Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 11 Unterrichtseinheiten zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel SEKI Eine weitere hilfreiche Kompetenz für die SchülerInnen ist es, das Typenschild z.B. auf einem Netzteil Elektrogerät lesen zu lernen (Bild unten). Die Energieaufnahme lässt leicht selbst berechnen. (Volt X Ampere = Watt). Daneben gilt es das Bewusstsein zu schärfen, dass Geräte mit Wärmeerzeugung aus Strom (Heizlüfter, Fön) besonders wenig effizient sind. Eine dritte Möglichkeit ist das Ermitteln der Leistung mit Hilfe eines Energiemonitors, der in vielen Schulen bereits zur Ausstattung gehört oder andernfalls für wenige € im Fachhandel erhältlich ist. Diskussion Auch in diesem Fall sollte es nicht damit getan sein, ein ernergieintensives durch ein energiesparendes Produkt auszutauschen. Am Anfang einer Überlegung sollte die Frage stehen, ob ein bestimmtes Produkt überhaupt benötigt wird. Das Wuppertal Institut hat Leitfragen für den nachhaltigen Lebensstil entwickelt. Der auch für andere Lebensbereiche gültig ist: Prinzip Leitlinien und -fragen Rethink Überdenke, ob du auf einiges nicht auch verzichten kannst. Refuse Weigere dich, Konsumgüter immer gleich zu kaufen: leihe, teile, tausche lieber. Reduce Achte beim Kauf darauf, dass die Produkte wenig verbrauchen und fair hergestellt wurden (Labels?). Re-use Benutze Konsumgüter möglichst lange bzw. brauche sie auf. Repair Pflege und repariere Konsumgüter so, dass du lange etwas von ihnen hast Recycle Vermeide Abfall und Wegwerfen – gib Konsumgüter an andere weiter oder recycle sie. Vgl. auch: Carolin Baedeker, Michael Karff, Maria Welfens: Clever leben. MIPS für KIDS. Zukunftsfähige Konsum- und Lebensstile als Unterrichtsprojekt. Ökom Verlag: München 2001, S. 37 Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ 12 Materialien zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel Materialien zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel (alphabetisch geordnet) Nr. Material Inhalt Methodik Zielgruppe Jgg. Material Aktion klima: lehrerwink - Sekundarstufe Bildungsmat., Werkzeuge und Praxistipps für Aktionstage zum Klimaschutz. Von Lehrern für Lehrer Gute Zusammenstellung wichtiger Themen (auch: regenerative Energieträger) Unterschiedliche Materialien Fächerübergreifend 5-10 s.l. Zahlreiche Folien, die in Kleingruppen erarbeitet und präsentiert werden können Kompensationsrechner und mehr Information PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 7-10 Kleingruppen zu einzelnen Grafiken, anschl. Projektion mit Beamer als Ergebnissicherung PoWi, Physik, Ethik, fächerübergr. Projekte in BNE PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 5-10 Laptop und Beamer, WLAN 7-10 Kleingruppen zu einzelnen Grafiken, anschl. Projektion mit Beamer als Ergebnissicherung PoWi, Physik, Ethik Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 5-10 PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE Religion, Ethik, PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 7-10 „flexible Arbeitsblätter, vereinf. Texte, Experimente, Audio-Dat., Filme, Fotos, Grafiken, Piktogramme, Spiele Gebärdensprachglossar. Am besten per Beamer Allianz Umweltstiftung: Informationen zum Thema „Klimaschutz“: Erkenntnisse, Lösungsansätze und Strategien. Atmosfair gGmbH Berlin Plattform zur Kompensation von ReiseEmissionen Bayer. Staatsmin. für Umwelt (…): Erläuterungen zur Wanderausstellung: Lebensmittel: Regional=Gute Wahl. bezev: „Unser Klima – unser Leben CO2-Bilanz Lebensmittel (Tier vs. Pflanze, bio vs. konvent., Freiland vs. Gewächshaus, Transp.). Inklusives Bildungsmaterial Gut aufbereitete Grafiken, die auch als A4-Ausdruck für Kleingruppen dienen können. Klimawandel in Nor und Süd, Politik, Projekte Bildungscent e.V.: Das Spiel Quiz auf drei Levels Onlinequiz mit einigen Spielen wie „Raben zählen“ Evang. Verband KircheWirtschaft-Arbeitswelt e. V.: Test: So groß ist Dein ökologischer Fußabdruck Offline-Rechner Ökologischer Fußabdruck Überblick über die wesentlichen Faktoren, geordnet nach Lebensbereichen; in Kleingruppen 5-10 Ausdruck der pdf in Gruppenstärke Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ Zeit Bezug Bewertung http://aktionklima.lehrerwink. com/c27/Sekundarstufe Links zu vielen Medien – führen jedoch leider oft nicht zum Ziel, da oft veraltet! https://umweltstiftung.allianz.de/ media/publikationen/wissen Eine 2009 erschienene Materialsammlung, vergleichbar mit anderen Veröffentlichungen der Allianz Umweltstiftung (s.d.) www.atmosfair.de Eine der wenigen Möglichkeiten den Flugverkehr in seiner Klimaschädlichkeit nachzuvollziehen. 4590 www.bfeoe.de/fileadmin/Klim aschutz/stmugv-broschuereern-klimaschutz.pdf Hervorragend gemachte und direkt für den Unterricht aufgearbeitete Sachverhalte. Lässt sich z.B. gut mit dem Material „So essen sie“ kombinieren 90120 www.bezev.de/globallearning/jugend-inklusiveglobal-engagiert-klimaprojekt/bildungsmaterial.html?L =1%2F Für Menschen mit Einschränkungen - Handbuch mit CD für 18,95 zzgl. Versand - Ausleihe einer Kiste möglich (s.d.) 30 www.bildungscentspiel.de/klima Als Abwechslung in der Wahl der Medien geeignet … 90 http://5000-brote.de/ material/Konfirmandentag/ M3_oekologischerFussabdruck.pdf Eine der wenigen offline-Varianten des ökologischen Fußabdrucks; entstanden bei Konfirmandentag /min --- 90180 Materialien zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel Nr. Methodik Zielgruppe Jgg. 8-10 Laptop und Beamer, Begleitmaterial als als laminierter Ausdruck Guter Überblick über alle Handlungsbereiche; gute Grafiken! Grafiken, die auch als A4-Ausdruck für Kleingruppen dienen können. PoWi, Physik, Ethik fächerübergreifende Projekte in BNE PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 7-10 Kleingruppen zu einzelnen Grafiken, anschl. Projektion mit Beamer als Ergebnissicherung 4590 Germanwatch:HandPrint -Action Towards Sustainability Den sozialen Handabdruck vergrößern, den ökologischen Fußabdruck verkleinern. Entwickeln eigener Ideen in Kleingruppen und Aktionen zum Handabdruck 5-10 Handbuch Aktionstipps Straßenaktionen (Bsp. Handy), Verbrauchertipps u.a. Global Footprint Network Hinweise auf unterschiedliche Footprints, Overshootday u.a.m. Einzelbroschüren: - Beobachteter KW, – Folgen des KW für die menschl. Gesundheit, - Extreme Wetterereignisse in Hessen, Land- und Forstwirtschaft im KW, - KW in der Zukunft Bildtafeln A3 mit Begleitheft Erarbeiten wichtiger Fragen in Kleingruppen Textbearbeitung zu Einzelthemen (z. B. „Starkniederschlag“) in Kleingruppen mit anschließender Präsentation vor der Lerngruppe Kunst, Darst. Spiel, PoWi, fächerübergreifende BNE-Projekte; Materialbedarf s. dort.. PoWi, Englisch, Geographie 9-10 Bildtafeln A3 mit Begleitheft Einzelbilder in Kleingruppen mit Aufgabenstellung, Material Inhalt Fechner, Karl A. : Die 4. Revolution Energy Autonomy“ Dokumentarfilm aud DVD inkl. Begleitmaterial als pdf Germanwatch: Globaler Klimawandel: Ursachen, Folgen, Handlungsmöglichkeiten 3/2011 Hess. Landesamt für Umwelt und Geologie: Klimawandel in Hessen Imhof, Christine: So essen sie. Fotoportraits von Familien aus 15 Ländern. Karpinski, Dorothea: So leben sie. Fotoportraits von Familien aus 16 Ländern. Einzelbilder in Kleingruppen mit Aufgabenstellung, Material Zeit Bezug Bewertung Motivierend, wenn auch manchmal etwas belehrend 90180 19 € zzgl. Versand bei: fechnerMEDIA GmbH, Schwarzwaldstraße 45, D 78194 Immendingen Freier Download: http://germanwatch.org/klima /gkw11.htm - Druckversion 8 Euro zzgl. 2,- Euro Versand : [email protected] https://germanwatch.org/han dprint/ Ausdruck für Kleingruppen, eventuell Präsentation mit Beamer Bestellung der Broschüren für Kleingruppen (45 Exemplare pro Thema), anschl. Präsentation mit analogen oder digitalen Medien 90180 www.footprintnetwork.org/de /index.php/GFN/ 90 180 Download und Bestellung Druckexemplare: www.hlnug.de/vertrieb/schrift /schriftenreihen/klimawandel -in-hessen.html Gemeinsamkeiten und Unterschiede, je nachdem, ob CO2-, Flächen- oder Wasserfußabdruck! Zum Teil nicht in einfacher Sprache, haben diese Materialien jedoch den unbestreitbaren Vorteil, aktuelle Daten aus dem Lebensumfeld – Hessen – zu bieten. Hier zu auch weitere Angebote des Fachzentrums „Klimawandel Hessen unter www.hlnug.de/themen/fachzentrumklimawandel.html /min 90180 Besonders empfehlenswert sind die Abbildungen auf S. 34,36.38. Diese Materialien eignen sich dazu, mit anderen Fachbereichen wie Kunst, Darstellendes Spiel, Musik zu kooperieren. – Für die SuS meist ein bleibendes Erlebnis mit hoher Motivationssteigerung! Deutsch (Textbearbeitung!) Geographie, PoWi, Physik, fächerübergreifende Projekte in BNE 7-10 PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 5-10 Stellwand oder Tafel zum Aufhängen der Bilder bei Präsentation 4590 Verlag an der Ruhr 2007, ISBN 978-3-83460329-6, Derzeit vergriffen, aber in vielen Schulen und bei Bildungspartnern vorhanden. 5-10 Stellwand oder Tafel zum Aufhängen der Bilder bei Präsentation 4590 Verlag an der Ruhr 2007, ISBN 3-86072-669-2 Derzeit vergriffen, aber in vielen Schulen und bei Bildungspartnern vorhanden. Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ Materialien zur Nachbereitung der Lernwerkstatt Klimawandel Nr. Material Inhalt Methodik Zielgruppe Jgg. KlimAktiv - gemeinnützige Gesellschaft zur Förderung des Klimaschutzes mbH Oxfam Deutschland: Menschen im Klimawandel (Unterrichtssequenz mit 7 in sich geschlossenen Einzelthemen) Rat für Nachhaltige Entwicklung: Der Nachhaltige Warenkorb. Einfach besser einkaufen. Ein Ratgeber Zusammenstellung unterschiedlicher Klimarechner z.B. für Jugendliche, Flugreisen und Veranstaltungen … Hinführung, Aufgaben und Abschluss durch Präsentation oder Diskussion. Erarbeitung in Kleingruppen, danach Präsentation auch außerhalb der Lerngruppe PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE Von Autoren als SEKII Geographie angegeben, aber auch in SEKI einsetzbar PoWi, Physik, Biologie, fächerübergreifende Projekte in BNE 8-10 Klimarechner z.B. per Beamer für die Klasse nachvollziehbar bar 5-10 Als word- oder .pdf_Datei frei herunterladbar. 8-10 Verbraucherzentrale Brandenburg: Das Klima-Planspiel Simulation einer internationalen Klimaschutzkonferenz Planspiel mit viel zusätzlichem Material (Grafik und Fotos) PoWi, fächerübergreifend 8-10 Vertiefung zur 1. Stunde „Schicksale“: z.B. Thema 2 „KW trifft besonders arme Länder“ Mit Hinweisen zu: täglicher Einkauf, seltene Einkäufe, große Anschaffungen Material Bezug Bewertung www.klimaktiv.de/index.php Besonderes Werkzeug für Veranstaltungen! 4590 www.oxfam.de/ueberuns/publikationen/unterrichts materialienunterrichtssequenz Für eine Vertiefung sehr brauchbar, zumal die Arbeitsblätter als offene Datei leicht den eigenen Befürfnissen angepasst werden können. Präsentationsmaterialien (analog oder digital) 90180 Verbindet gut die Fragen zwischen der ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimension der Kosumgüter. Hinweis auf diverse Gütesiegel! als pdf herunterladbar 120 www.nachhaltigkeitsrat.de/fil eadmin/user_upload/dokumente/ publikationen/broschueren/Broschuere _Nachhaltiger_Warenkorb.p df www.verbraucherzentralebrandenburg.de/mediabig/167721A.pdf Umweltkommunikation Henning Smolka im Auftrag des Wassererlebnishauses / Trägerverein „Wasser 21“ Zeit /min 90 Ein gutes Mittel gegen Politikverdrossenheit: internationale Verhandlungen sind immer Kompromisse!
