Carbondioxid i atmosfæren - Del I: Hvor langt over det naturlige CO2 niveau er vi?

Dette er en teoretisk undersøgelse, som egner sig til nødundervisning som gruppearbejde.

 

I denne undersøgelse udforsker du, hvor usædvanligt det moderne CO2-niveau er sammenlignet med det naturlige niveau gennem de sidste 800.000 år. Du får mulighed for selv at arbejde med grafer over CO2 og sætte tal på CO2-udviklingen siden industrialiseringen, som tog fart for ca. 170 år siden.

Du arbejder med CO2-data fra is, der er hentet fra området ved Sydpolen (Antarktis). Isen indeholder små bobler af gammel luft, som bl.a. vikingerne og neandertalerne indåndede, da de levede. Nu får du chance for at se, hvor forskellig deres luft var fra vores!

Vi anbefaler, at du læser om iskerner inden undersøgelsen. Du kan også supplere med undersøgelsen "Kan du finde årstiderne i et stykke is?", hvor du selv måler og undersøger en model-iskerne i laboratoriet, eller undersøgelsen "Hvilke drivhusgasser frigives, når den frosne jord tør op?", hvor du arbejder med permafrost og dens rolle i drivhusgas-regnskabet.

Ønsker du at arbejde videre med emnet, kan du supplere denne undersøgelse med materialet fra undersøgelsen "Carbondioxid i atmosfæren - Del II", der består af en række arbejdsspørgsmål.

    

Hvad? Aktivitetstype Tid
Aktivitet 1 CO2 niveauet fra i dag og tilbage til før neandertalerne Teoretisk undersøgelse 90 min.

  

 

 

 

CO2-niveauet fra i dag og tilbage til neandertalernes tid

CO2-niveauet siden dine bedsteforældre var unge

Atmosfærens indhold af CO2 har været målt systematisk siden 1958, hvor den amerikanske forsker Charles Keisling begyndte at måle CO2-koncentrationen ved Mauna Loa-observatoriet på Hawaii. Nedenunder ser du, hvordan atmosfærens CO2-indhold har udviklet sig siden 1958.

Figur 1. - Download Figur 1 her

Her ses en graf med CO2 koncentrationer målt fra år 1958 til år 2020. Man kan se en drastisk stigning, og i 2020 er koncentrationen steget til et niveau over 410 ppm.
CO2-koncentrationer målt direkte i atmosfæren i perioden 1958 – 20(1)

 

Start med at beskrive grafens udvikling ved at svare på nedenstående spørgsmål

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

  • Hvad ser du langs x-aksen (den vandrette akse)? Bevæg musen over ordet ppm for at se hvad det betyder, og forklar, hvad du ser langs y-aksen (den lodrette akse).

  • Hvad var CO2-koncentrationen i atmosfæren, da du blev født? Og da dine forældre blev født? Og da dine bedsteforældre var unge?

  • Er CO2-kurven flad, faldende eller stigende? Begrund dit svar.

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Du skal nu sammenligne CO2-udviklingen i figurens sidste 30 år med de foregående 30 år

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

  • Udfyld de to øverste tomme rækker i tabellen ved at aflæse værdierne i figuren.

 

Tabel 1. - Download Tabel 1 og 2 her

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀ Perioden 1960-1990 Perioden 1990-2020
CO2-koncentration i slutningen af perioden ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
CO2-koncentration i starten af perioden ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
Beregn differencen (slut - start) ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
Beregn gennemsnitlig ændring pr. år (ppm / år) ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

 

  • For hver tidsperiode beregner du differencen (forskellen) mellem CO2-værdien i slutningen af perioden og i starten af perioden. I hvilken tidsperiode ser du den største forskel mellem slut og start?

  • For hver tidsperiode beregner du den gennemsnitlige årlige ændring i CO2-koncentrationen i atmosfæren. I hvilken tidsperiode er den årlige stigning i CO2 størst.
    • Eksempel: En stigning på CO2 på 10 ppm over 5 år, giver en gennemsnitlig årlig stigning på 10 ppm / 5 år = 2 ppm/år.

  • Er kurven accelererende (altså vokser kurven hurtigere)? Begrund dit svar ved at skrive, i hvilken periode du ser den største acceleration.

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Tjek hvad CO2-niveauet er lige nu  

Er du nysgerrig på, hvad de seneste CO2-målinger er? Find svaret hos National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) , der løbende måler atmosfærens drivhusgasindhold omkring på kloden og beregner den globale middelkoncentration.

Du kan indtegne de seneste CO2-koncentrationer i grafen ovenover.

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

CO2-niveauet før og efter den industrielle revolution

Du har nu set, at CO2-niveauet i atmosfæren er steget i perioden 1958 – 2020 og at stigningen har været kraftigst i den sidste del af perioden. Men hvad var CO2-koncentrationen før 1958? Vi er så heldige, at den store indlandsis i Antarktis gemmer på svaret.

Isen i Antarktis fortæller os, hvad CO2-indholdet i atmosfæren har været helt tilbage til mere end 800.000 år før nu. Men lad os starte med de sidste to tusinde år:

 

Figur 2. - Download Figur 2 her

CO2-koncentrationer målt i iskerner (blå) og direkte i atmosfæren (orange) fra år 1 til år 2020. Den øverste graf zoomer ind på perioden 1750 – 2020. Læg mærke til, at data fra iskernerne og atmosfæren er i overensstemmelse med i hinanden i den periode, hvor de to dataset overlapper hinanden.(2)

 

  • Den industrielle periode startede omkring år 1750 og tog fart fra omkring år 1850. Markér tidspunkterne på figuren ovenover. Hvad var atmosfærens omtrentlige CO2-indhold på de to tidspunkter?

  • Placér vikingetiden (ca. år 800 – 1050) på figurens tidslinje. Hvad var CO2-niveauet under vikingetiden?

 

Tegning af et vikingeskip – og ikke mindst vikingernes atmosfære, som vi finder spor af i iskernerne i form af små luftbobler i isen

 

  • Beskriv CO2-kurven over de sidste to tusinde år. Hvornår er den nærmest flad (konstant)? Hvornår stiger kurven? Hvordan vil du beskrive stigningen (for eksempel svag eller stejl)?
  • Hvor meget højere var CO2-niveauet i 2020 sammenlignet med perioden lige før industrialiseringen gik i gang (også kaldet den førindustrielle periode)? Udfyld de to øverste tomme rækker i tabellen og beregn derefter differencen (forskellen).

 

Tabel 2. - Download Tabel 1 og 2 her

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀ Værdi
CO2-koncentration i 2020 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
CO2-koncentrationen lige inden industrialiseringen (altså før år 1850) ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
Beregn differencen (værdi for 2020 - værdi for det valgte år inden 1850) ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
Procentvis stigning = (difference / værdi for det valgte år inden 1850) * 100 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

  • Hvordan kan vi stole på, at CO2-målingerne fra iskernerne viser den faktiske CO2-koncentration i atmosfæren tilbage i tid? Hint: Kig på CO2-figurene ovenover.

Du kan lære mere om årsagerne til den observerede stigning i CO2 siden industrialiseringen og hvilken konsekvens det har haft for Jordens middeltemperatur i afsnittene om menneskeskabte CO2-udledninger og global opvarmning i undersøgelsen "Carbondioxid i atmosfæren - Del II".

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

CO2-niveauet mens neandertalerne levede

Ovenover har du set, at det moderne CO2-niveau er markant højere end på noget andet tidspunkt de sidste to tusinde år. Hvad fortæller iskernerne, hvis vi går længere tilbage i tid, f.eks. tilbage til neandertalernes tid?

Tegning af hvordan en neandertaler-mand kan have set ud på jagt. Luften, som han indåndede, ligger gemt i iskerner.

   

Figur 3. - Download Figur 3 her

Atmosfæriske CO2-koncentrationer gennem de sidste 800.000 år fra henholdsvis iskerner (blå) og målinger direkte i atmosfæren (orange). Den bratte stigning i CO2 helt til højre er stigningen siden industrialiseringen, som du så i forrige figur. Pilene under figuren illustrerer, at vikingetiden og industrialisering ligger så tæt, at de ikke kan skelnes på den lange tidsakse. År 2020 svarer til nulpunktet på tidsaksen. De brune bokse markerer, hvornår man mener, at neandertalerne levede i Eurasien og hvor længe vores art, Homo Sapiens, har eksisteret.(2)

 

  • Har vi haft lige så høje CO2-koncentrationer de sidste 800.000 år, som vi har i dag?

  • Hvad har atmosfærens naturlige CO2-niveau svinget mellem de sidste 800.000 år? Altså, hvad har maksimums- og minimumsværdierne været, hvis du ser bort fra den industrielle periode?

  • Hvor enestående, mener du, dagens CO2-niveau er?

Du undrer dig måske over, hvorfor CO2-kurven svinger så meget fra naturens side? Det hænger sammen med, at klimaet har svinget mellem kolde istider (lavt CO2-niveau) og varme mellemistider (højt CO2-niveau). I disse naturlige klimaforandringer spiller CO2 en vigtig rolle via såkaldte selvforstærkende processer i klimasystemet. Et eksempel på en selvforstærkende proces er, at når det bliver varmere, kan havet holde på mindre CO2 og den overskydende CO2 bliver sendt til atmosfæren, som igen bidrager til et varmere klima.

Du kan lære mere om, hvilken rolle CO2 spiller for klimaet i istider og mellemistider ved at læse side 20 – 23 i dette hæfte om iskerner.

Du kan også arbejde med en anden vigtig selvforstærkende proces i afsnittet om permafrostens kulstof-feedback i undersøgelsen "Carbondioxid i atmosfæren - Del II".

Kilder

(1) Data: Keeling et al. (2001), hentet fra https://scrippsco2.ucsd.edu/data/atmospheric_co2/icecore_merged_products.html. Koncentrationen for år 2020 er hentet fra https://www.globalcarbonproject.org/ og er en prognose-værdi, som er publiceret i slutningen af 2020, inden årets endelige middelværdi kunne beregnes.

(2) Iskernedata: Bereiter et al. (2015), GRL 42, og Luthi et al. (2008), Nature, 453, hentet fra https://www.ncdc.noaa.gov/paleo-search/study/17975. Atmosfæriske data: Se kildehenvisning (1).

 

 

 

 

Undersøgelsen er udviklet af Inger K. Seierstad ved Cirkus Naturligvis, Københavns Universitet efter indledende idéudveksling med Lektor Sune Olander Rasmussen ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet. Arbejdet er finansieret af Novo Nordisk Fonden.