Havisens betydning for havets temperatur – når en selvforstærkende proces går i gang

I denne undersøgelse udforsker du, hvordan temperaturen i havet påvirkes af, om der er is på havets overflade eller ej. Du udforsker dette ved at lave to modeller af Ishavet omkring Nordpolen, henholdsvis med og uden havis. Havis er et lag af is på havoverfladen, der dannes, når havvandet fryser til is.  

I de seneste årtier er udbredelsen af havis i Det Arktiske Ocean skrumpet, fordi atmosfæren er blevet varmere. Men hvad sker med temperaturen i havet, hvis havisen smelter væk? Og hvilke konsekvenser har dette for Jordens klima? Dette er spørgsmål, som du kigger nærmere på i denne undersøgelse. 

 
Overblik over undersøgelsen:

Du kan finde flere idéer til, hvordan du kan udvide undersøgelsen nederst på siden.

Udstyr (pr. gruppe)

• Hvid bordplade 
• 2 identiske bøtter (500 ml) 
• Kande med 800 ml vand ved stuetemperatur 
• 4 teskeer blå konditorfarve 
• 2 termometre 
• 2 træklemmer 
• 1 stykke hvid flamingoplade (eller lamineret hvidt papir), der passer i den ene bøtte, og har et lille hak i kanten med plads til et termometer 
• 2 lamper med ens pærer: Enten en gammeldags glødepære/halogenpære eller en bredspektret pære beregnet til terrarier, 50 – 60 W  
• Lineal 
• Ur 
  
  

1. Havisens betydning for havets temperatur

Ishavet omkring Nordpolen – med og uden havis

Du skal lave to modeller af Ishavet omkring Nordpolen (også kendt som det Arktiske Ocean). I den ene model skal der være havis oven på havet. I den anden model skal der kun være hav. Vi anbefaler, at du stiller modellerne på en hvid bordplade. Alternativt kan du lægge et stykke hvidt papir under hver model.

• Mål lufttemperaturen i rummet.

• Fyld kanden med 800 ml vand, der har samme temperatur som luften.

• Tilsæt 4 teskeer blå konditorfarve i kanden og rør rundt.

• Hæld den samme mængde vand i hvert sin bøtte. Lad der være 1 – 2 cm luft op til kanten af bøtterne

• Sæt et termometer fast på indersiden af hver bøtte ved at sætte en træklemme fast om termometeret og i bøttens kant.

• Læg flamingopladen (”havis”) forsigtigt oven på vandet i den ene bøtte ved at placere hakket i flamingoens kant omkring termometeret. Flamingoen deler to egenskaber med havis: Den flyder, og, vigtigst, den er hvid. 

• Stil bøtterne med ca. 30 – 40 cm afstand til hinanden. Sæt en lampe hen over hver bøtte med ca. 10 – 15 cm afstand mellem pæren og vandoverfladen. Lamperne bør ikke stå klods op ad termometerne, lad der være nogle millimeters luft. Det er vigtigt, at lamperne er placeret i den samme afstand og vinkel over bøtterne. Lamperne simulerer solindstråling.

Måling af vandets temperatur

• Aflæs vandtemperaturen i begge bøtter med det samme og skriv værdierne ind i Tabel 1, i rækken Tid = 0 min.

• Spørgsmål: Hvad forventer du, der sker med temperaturen i bøtterne over tid? I hvilken bøtte forventer du den største temperaturændring? Formulér en hypotese.

• Hvert 10. minut foretager du en ny måling af temperaturen i begge bøtter og udfylder tabellen. Brug Figur 1 til at lave en graf over temperaturserierne fra de to bøtter.

• Til sidst beregner du temperaturforskellen mellem bøtterne (ved sluttidspunktet) og udfylder Tabel 2.

• Spørgsmål: Hvad observerer du?

• Spørgsmål: Hvad tror du, forklaringen er?

• Spørgsmål: Er din hypotese bekræftet eller afkræftet? 

• Spørgsmål: Diskutér hvor godt dine to modeller og målinger repræsenterer virkeligheden. Begrund dine overvejelser.

Tabel 1. - Download Tabel 1 og 2 her

Tabel 2.

Figur 1. - Download Figur 1 her

2. Arbejdsspørgsmål

Du udforsker en vigtig proces i klimasystemet: Når det bliver varmere i polområdet, smelter mere af isen på havet. Det gør at overfladen ikke længere er hvid (is), men mørk (hav). Den mørke havoverflade opsuger solens varme, hvorimod den hvide overflade reflekterer solens varme. Dette får temperaturen i havet og luften til at stige, hvilket får endnu mere is til at smelte. Dette er et eksempel på en selvforstærkende proces i klimasystemet og kaldes for is-albedo-feedback.

• I hvilken bøtte blev vandet varmest? I bøtten med eller uden ”havis"/flamingo?

• Var temperaturene så markant forskellige at du vil sige at havis er en væsentlig årsag til at vandet ikke optager varme fra solen?

• Kunne du observere is-albedo feedback i din undersøgelse? Begrund dit svar.

Opgave 2 - Undersøg data fra klimaforskernes havisovervågning. 

På grafen på denne hjemmeside fra USA's National Snow and Ice Data Center kan du se data der viser, havisens udbredelse over et år, fra januar til december. Tidserien går mere end 40 år tilbage og starter i 1979.

• Er gennemsnittet i Arktis for perioden 1979-1990 anderledes end gennemsnittet for perioden 2011-2019?

• Hvor mange procent har havisens udbredelse ændret sig i januar mellem de to perioder?

Du beregner forskellen således: 

100 * (Areal_{Havis slut} - Areal_{havis start})/Areal_{havis start} = ____ %

Analysér forskelle mellem Arktis og Antarktis?  (Oppe venstre hjørne kan du klikke frem og tilbage mellem de to datasæt.)

• Hvis du sammenligner den årlige udvikling af havis mellem Arktis og Antarktis i den samme periode, hvad er så den mest markante forskel på graferne? Hvad tror du det skyldes? Begrund dit svar.

• Hvis du ser på mængden af havis, når der er mest ved begge polområder, hvilke af polområderne rummer så mest havis?

Hvis du ser på udviklingen af havisgrafen for perioden 1979-1990 og igen fra 2010-2019 for både Arktis og Antarktis, hvor registrerer man så den største ændring?

Idéer til videre undersøgelser

• Du kan isolere bøtterne, inden du hælder vand i. Få inspiration til, hvordan du kan isolere bøtterne ved at læse i undersøgelsen:"Fra frossen jord til mudderpøl".

• Du kan måle albedoen af overfladen i de to bøtter, hvis du har adgang til en lysmåler.

• Du kan undersøge, om tykkelsen af havisen har en betydning for havtemperaturen. 

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.