Til læreren – Hvordan du laver en kunstig iskerne

I denne undersøgelse får dine elever mulighed for at arbejde med metoder, som klimaforskere anvender på rigtige iskerner fra f.eks. den Grønlandske Indlandsis. Din opgave er at fryse en kunstig iskerne til eleverne. Det er ret nemt, for du finder det meste af udstyret i kittet (undtagen paprør), og fremgangsmåden er lige til og er beskrevet her. Hvis du ikke har adgang til et kit, så kan du se på materialelisten, hvad der kræves for at kunne lave en iskernemodel.

OBS: kig på udstyrslisten for forslag til, hvad du kan bruge som paprør.

Du bør starte med at fryse den kunstige iskerne 8 dage inden, eleverne skal undersøge isen. Iskernen skal have 7 lag, som du skal fryse ét ad gangen. Du bør vente 24 timer mellem hver indfrysning for at sikre, at isen er helt frosset, inden du tilføjer mere væske.

 

 

  • Et paprør med coating på indersiden, inkl. bund og låg (indre diameter: 9,6 cm, højde 25 cm) 
    Det kan være et sådant rør som man kan købe med chips i (Pringles), det er nemlig coatet på indersiden med et vandskyende lag. 

  • En fryser hvor røret på 25 cm kan stå oprejst (i lodret position) i 8 dage. (Vær opmærksom på at mange køkkenfryseskabe ikke har den tilstrækkelige højde, medmindre du kan fjerne en skuffe.)

  • Køleskab hvor du trygt kan opbevare citronsyreopløsning og postevand i 8 dage

  • Målecylinder (300 ml)

  • En tragt 

  • 2 tomme og rene flasker med skruelåg (minimum 0,5 liter og 1,5 liter) 

  • En vægt

  • En teske

  • 2,5 g citronsyrepulver

  • 3 g fint sand/silt/ler  

  • Postevand 

  • En vandfast pen/kuglepen 
     
Udstyr til blanding af citronsyreopløsning. Den lille pose indeholder citronsyrepulver. 

Udstyr til indfrysning af is. Den lille lyse pose indeholder fint sand.

 

 

 

En ægte iskerne er boret ud af en iskappe eller gletsjer, som består af is, der engang var sne. Sneen er over tid blevet komprimeret til is under vægten af yngre snelag. Hvis der falder tilstrækkeligt med sne hvert år – og den ikke smelter – kan man i iskerne-data skelne hvert år i lagrækkefølgen – på samme måde som man kan se årringe i træer. Dette kaldes årlag. Årlagene kan observeres, fordi indholdet af små ”urenheder” i isen varierer gennem årstiderne, så hvis man måler deres koncentration, kan man tælle ét år for hver top.  

Nogle urenheder topper hver sommer og dykker om vinteren (f.eks. spor fra skovbrande). Andre urenheder topper hvert forår (sur nedbør) eller om vinteren (små vindbårne sandpartikler, også kaldet støv). Hvis man er heldig, kan man se lagdelingen med det blotte øje, men årlagstællinger kræver målinger af f.eks. opløste ionkoncentrationer, støvkoncentrationer eller iltisotoper, fordi de synlige lag ikke altid repræsenterer et helt år, men f.eks. kun et enkelt snefald med høj koncentration af støvkorn. Isen indeholder også atmosfærisk luft (fra hulrummene mellem snefnuggene).  

Din kunstige iskerne laver du ved at fryse vand i et rør. Undersøgelsen som dine elever skal udføre, fokuserer på identifikation af sommerlag og vinterlag – som tilsammen danner et årlag. Derfor skal du tilsætte syre i hvert andet lag. Syren gør, at eleverne kan se en visuel lagdeling, og at de kan måle en ”årstidsvariation” i syreindholdet ved brug af pH-strimler. I den kunstige iskerne har vi skruet op for pH-forskellen mellem lagene sammenlignet med årstidscyklussen i en rigtig iskerne. Det er ikke pH-værdierne i sig selv, der er interessante, de skal blot illustrere, at syreindholdet svinger med årstiden. Vi har valgt at tilsætte syren til vinterlaget i undersøgelsen, men i Grønland topper syrekoncentrationen typisk om foråret på grund af fænomenet Arctic Haze. Det vil dog være svært at arbejde så nuanceret i en model som denne. 

Du vil også se, at vinterlaget er tyndere end sommerlaget i din kunstige iskerne. Dette skal illustrere, at der falder mindre sne om vinteren end om sommeren i Grønland (fordi kold luft kan holde på mindre fugtighed). 

Perspektivering: Eleverne undersøger primært årstidsvariationer, men du kan perspektivere undersøgelsen ved at tale om klimaet på den lange bane.  

Koncentrationen af urenheder svinger ikke kun med årstiderne. De svinger også på længere tidsskalaer – gerne i takt med klimaet. F.eks. er indholdet af urenheder langt højere i is fra sidste istid end i is fra vores varmeperiode Holocæn. Dette forklares ved, at der var kraftigere vinde under istiden (på grund af større temperaturforskelle mellem ækvator og polerne) og mere blotlagt landjord (på grund af lavere havniveau, fordi vandet var bundet i de store iskapper over eksempelvis Skandinavien og Nord-Amerika). 

Årlagstykkelserne er generelt mindre i is fra kolde klimaperioder, på samme måde som at vinterlaget er tyndere end sommerlaget. 

Du kan også perspektivere undersøgelsen ved at inddrage menneskelig forurening, f.eks. syreforurening: Luftens syreforurening er minimeret til før industrialiseringen. 

 

 

Fremgangsmåde

Dag 1: Frys det første lag med is og lav citronsyreopløsning

Første lag med is

  • Hvis du bruger et chips-rør, skal du huske at skylle røret inden du går i gang, for at fjerne eventuelle chipsrester. 

  • Tjek at bunden af paprøret sidder godt fast og er tapet til, så vandet ikke kan løbe ud.

  • Hæld 1,5 dl postevand i røret og sæt låget på. Kryds af i tabellen ud for dagens ingrediens.

  • Stil røret lodret i fryseren og lad det stå i ca. 24 timer. 

 Postevand hældes i røret, som derefter stilles lodret i fryseren.


Citronsyreopløsning

  • Vej 2,5 g citronsyrepulver af og tilsæt dette til halvlitersflasken sammen med 0,5 liter vand. Skru låget fast og skriv tydeligt ”Citronsyre” på flasken. 

  • Fyld 1,5 liter postevand i den anden flaske og skriv ”Postevand” på flasken.

  • Stil begge flasker i køleskabet til næste dag. Sørg for at flaskerne står trygt, så ingen ved en fejl kan komme til at drikke af citronsyren.

 

De to flasker er klar til at stilles i køleskab

 

Skal du lave flere iskerner? 

Du kan nemt lave en samlebåndsløsning, hvis du skal lave flere iskerner, for du skal hælde samme indhold i alle rør.  

  • Bland nok citronsyreopløsning til alle rør og husk at stille nok citronsyre og postevand i køleskabet til de næste par dage. Det er en god idé at bruge f.eks. 2-liters flasker. 

Overvej om du vil nummerere rørene, hvis du laver flere ad gangen.  

Dag 2 – 7: Frys de næste lag 

På dag 2 til 7 fryser du et nyt lag hver dag ved at følge den anbefalede mængde og rækkefølge i tabellen nedenfor. Sørg for at det forrige lag er gennemfrossent, inden du hælder ny væske i.  

  • Find en arbejdsplads tæt ved fryseren hvor du kan have følgende udstyr stående fra dag til dag: Målecylinder, tragt, vægt, sand, teske og kuglepen.

  • Læs dagens instruktioner i tabellen. Vej eventuelle tilsætninger (sand) på en vægt. Hent dagens væske fra køleskabet. 

Mængderne nedenfor kan bruges, hvis du vælger at fryse is i et tomt Pringles chips-rør (indre diameter: 7 cm og højde 23 cm).  

Download vejledningsskemaet her

Hvornår Hældes i paprøret (væsken bør være kold) Kryds af her, når du har hældt væsken i røret Kommentar
Dag 1 1,5 dl postevand Vandet i det første lag behøver ikke være køleskabskoldt
Dag 2 0,75 dl citronsyreopløsning
Dag 3 1,5 dl postevand
Dag 4

2 g fint sand 

0,75 dl citronsyreopløsning

Drys sandet gennem tragten (eller et sammenrullet stykke papir). Sørg for at der ikke kommer sand på rørets inderside.

Derefter hælder du citronsyreopløsningen i.
Dag 5 1,5 dl postevand
Dag 6 0,75 dl citronsyreopløsning
Dag 7 1,5 dl postevand

Stop 1-2 cm fra kanten.

Måske er der ikke plads til alt vandet i det sidste lag.

  • Hent det frosne rør fra fryseren og tilsæt dagens ingrediens(er) uden at spilde på væggen af rørets inderside. Sæt låget på.
     
Eksempel på at sand drysses i tragten (venstre) og at citronsyre hældes i efterfølgende (højre)
  • Hold røret lodret mens du krydser af ud for dagens ingrediens i tabellen (som en hjælp til at huske hvad du fryser fra dag til dag).  

  • Stil forsigtigt røret tilbage i fryseren uden at vandet skvulper inde i røret. Hold røret lodret hele tiden. Røret skal være kortest mulig tid udenfor fryseren.

  • Skyl tragt og målecylinder grundigt hvis du har brugt citronsyre og/eller sand, så de er klar til morgendagen. Det er vigtigt, at der ikke kommer rester af citronsyre i lagene med rent postevand, da dine elever skal måle pH på den færdige iskerne.

 

Dag 8: Eleverne undersøger iskernen 

Eleverne kan undersøge den kunstige iskerne, når røret har stået mindst 24 timer i fryseren efter sidste indfrysning. 

Iskernen kan stå længere end 8 dage i fryseren, men bør ikke stå i flere uger. 

 

Undersøgelsen er udviklet af Inger K. Seierstad ved Cirkus Naturligvis, Københavns Universitet efter indledende samtaler med adjunkt Helle Astrid Kjær ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet. Arbejdet er finansieret af Novo Nordisk Fonden. Idéen med at bruge et tomt Pringles-rør er ikke ny, bl.a. har Byrd Polar and Climate Research Center anvendt dette til kunstige iskerner.