JCU-module IJs en klimaat op WND 2010

532 views

Published on

Presentatie bij de werkgroep IJs en Klimaat, gegeven door Ton van der Valk van het Junior College Utrecht op de Woudschotenconferentie Natuurkundedidactiek 2010.

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

JCU-module IJs en klimaat op WND 2010

  1. 1. IJS EN KLIMAAT een nlt module met veel natuurkunde Ton van der Valk Curriculum coordinator JCU, Onderzoeker FIsme Woudschoten Natuurkunde conferentie, Noordwijkerhoud, 10 dec. 2010 β Junior College Utrecht
  2. 2. Programma <ul><li>Kennismaking </li></ul><ul><li>De module IJs en Klimaat </li></ul><ul><li>Temperatuur in het verleden bepalen met de isotopenthermometer </li></ul><ul><li>Hoe kun je zelf IJs en Klimaat gebruiken? </li></ul><ul><li>Afronding: (hoe) ga je hier mee verder? </li></ul>
  3. 3. Inhoud van IJs en Klimaat <ul><ul><li>H1 IJs op aarde: de cryosfeer </li></ul></ul><ul><ul><li>H2 De invloed van ijs op het klimaat </li></ul></ul><ul><ul><li>H3 IJs als klimaatarchief </li></ul></ul><ul><ul><li>H4 IJs en Klimaatverandering, het heden </li></ul></ul><ul><ul><li>H5 IJs en klimaatverandering, de toekomst </li></ul></ul>
  4. 4. IJskern als klimaatsarchief
  5. 5. Foto: Steve Morgan H.3: IJs als klimaatarchief ‘ Hoe gebruiken we ijs om het klimaat uit het verleden te reconstrueren’ NLT Module IJs en Klimaat
  6. 6. Waar boren? <ul><li>Liefst: niet-verplaatste ijslagen </li></ul><ul><li>Ijs stroom van hoog naar laag </li></ul><ul><li>Op hoogste punt (‘dome’): geen stroming </li></ul><ul><li>Hoe diep? </li></ul><ul><li>Tot rotsbodem </li></ul><ul><li>Maar: ijsmeren tgv. geotherme warmteflux (ca 0,05W/m2): niet vervuilen! </li></ul>
  7. 7. Boring van ijskernen <ul><li>Ondiepe tot 30m ( + met de hand) </li></ul><ul><li>Middeldiepe (tot 300 m) met verplaatsbare boorapparatuur </li></ul><ul><li>Diepe (tot 3600 m): grote installaties; boorvloeistof nodig </li></ul>
  8. 8. Bekende ijskernen <ul><li>Antarctica: </li></ul><ul><ul><li>Vostok </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>3623 meter; de langste ijskern ooit </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>400.000 jaar terug </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>CO 2 en temperatuur zijn verbonden </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Gestopt vanwege Lake Vostok </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>EPICA (Dome C en Maud Land) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Dome C oudste ijs; 720,000 jaar </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Maud Land goed te corelleren aan Groenlandse ijskernen </li></ul></ul></ul>
  9. 10. Dateren van ijs <ul><ul><li>Elektrische geleiding: pieken koppelen aan bekende vulkaanuitbarstingen uitbarstingen </li></ul></ul><ul><ul><li>Tellen van jaarlagen: verschillen in dichtheid (dus luchtbellen) van zomer- en wintersneeuw </li></ul></ul><ul><ul><li>Aanvulling met chemische analyse van het smeltwater (bijv. conc NH4 varieert per jaar) </li></ul></ul><ul><ul><li>Synchronisatie Groenland en Antarctica via goedmengende inerte gassen (CH4) </li></ul></ul><ul><ul><li>Tot ca. 120 000 jaar (max. Groenland): laagjes Antarctica worden te dun; onzekerheid ~1000 jaar </li></ul></ul>
  10. 12. Dateren van ijskernen <ul><li>Elektrische geleiding </li></ul><ul><li>Tellen van de jaarlagen </li></ul><ul><li>Het relateren van de verkregen tijdreeksen van isotopen (b.v. waterstof en zuurstof) en gasinhoud (zoals CO2 en methaan) aan de toestand van de atmosfeer op een bepaald tijdstip. </li></ul><ul><li>Bij ijs ouder dan 120,000 jaar door dynamic thinning veel onzekerheden </li></ul>
  11. 13. De vorming van landijs
  12. 14. Diepte van firn-ijs overgang in droge sneeuw (m)
  13. 15. Firnkernen waar elektrische geleiding wordt gemeten; pieken geven aan dat geleiding goed is; daar zitten karakteristieke ionen afkomstig van vulkanische aslagen die goed (absoluut) te dateren zijn
  14. 16. Nadelen elektrische geleiding <ul><li>Er moeten wel aslagen aanwezig zijn </li></ul><ul><li>Soms moeilijk vast te stellen welk as bij welke uitbarsting hoort </li></ul><ul><li>Deze methode gaat niet ver terug in de tijd </li></ul>
  15. 17. Tellen van de jaarlagen <ul><li>Zichtbare jaarlagen gevolg van verschillende dichtheden van zomer- en wintersneeuw, verschillende hoeveelheid en formaat van de luchtbelletjes </li></ul><ul><li>Kan wel op Groenland </li></ul><ul><li>Op Antarctica is accumulatiesnelheid te klein </li></ul><ul><li>Eventueel aangevuld met </li></ul><ul><li>gegevens CFA </li></ul><ul><li>Verder terug dateringsmodel </li></ul>
  16. 18. Delta age, verschil tussen ouderdom luchtbelletjes en ijs waar het in zit <ul><li>Luchtbelletje in het ijs zijn pas afgesloten op het moment dat firn ijs wordt.. </li></ul><ul><li>Hiervoor compenseer je met de delta age </li></ul><ul><li>Delta age = diepte firn-ijs overgang (m) / lokale accumulatiesnelheid (m/s) </li></ul><ul><li>Diepte firn-ijs overgang niet constant maar afhankelijk van lokale klimaat </li></ul><ul><li>Kan in Antarctica wel 2000 jaar zijn </li></ul><ul><li>(daarom was het lang onbekend wat eerst was, verandering in T of verandering in CO 2 concentratie) </li></ul>
  17. 19. Oxygen (O) Isotopes - Electron (atomic mass = 0) + Proton (atomic mass = 1) Neutron (atomic mass = 1) Oxygen-16 (8P + 8 N) Atomic weight = 16 Oxygen-17 (8P + 9 N) Atomic weight = 17 Oxygen-18 (8P + 10 N) Atomic weight = 18 99.76% 0.035% 0.20%
  18. 20. Oxygen isotope ratio (d 18 O)   O   = 1000 x ( 18 O/ 16 O) standard ( 18 O/ 16 O) sample - ( 18 O/ 16 O) standard ( ‰ )
  19. 21. Isotope fractionation Raleigh distillation
  20. 22. JCU lesmateriaal <ul><li>Downloadbaar via </li></ul><ul><li>www.uu.nl/jcu --> voor bètadocenten --> gecertificeerde modules </li></ul><ul><li>Of </li></ul><ul><li>www.betavak-nlt.nl </li></ul><ul><li>Docentmateriaal: toegang aanvragen via jcu@uu.nl </li></ul>

×