Урок №259. Фізичні аспекти змін клімату. Частина 1.
Очікувані результати навчання:
інтерпретує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб [12 ПРО 2.2.2]
установлює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими взаємозв’язки між природними, техногенними об’єктами, закономірності явищ природи [12 ПРО 3.3.1]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
Мета уроку:
Сформувати в учнів розуміння основних фізичних аспектів змін клімату, зокрема змін температури, рівня Світового океану, снігового та льодового покриву, атмосферної циркуляції та опадів.
Розвивати навички аналізу кліматичних даних, критичного мислення щодо глобальних процесів і взаємозв’язків у природі.
Цілі сталого розвитку:
Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
Я аналізую графіки та кліматичні карти, що ілюструють кліматичні зміни;
Я пояснюю взаємозв’язок між зміною клімату та антропогенною діяльністю людини;
Я досліджую проблему танення льодовиків та пропоную варіанти вирішення цієї проблеми.
Дружня порада вчителю
Тримайтеся, це лише на 45 хвилин! Очікувані результати для вчителя: Такі самі, як в учнів! Тривалість: до 2 хвилин
1. Мотивація:
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 2 хв. Обговоріть з учнями: як змінилася погода в Україні останнім часом? Які сезони в Україні стали теплішими? Якщо дивитися помісячно, то в яких місяцях спостерігається найбільше підвищення середньої температури?
Обговоріть усім класом: Як змінилася погода в Україні останнім часом? Які сезони в Україні стали теплішими? Якщо дивитися помісячно, то в яких місяцях спостерігається найбільше підвищення середньої температури?
Клімат часто порівнюють з погодою, але між ними є різниця. Погода змінюється щодня – часом іде дощ, іноді настає спека або мороз. А клімат– це характер погодних умов протягом тривалого періоду для значної території.
Фактори, які формують клімат, називаються кліматоутворювальними чинниками. До них належать такі процеси як: коливання у сонячному випромінюванні, відхилення орбіти Землі, зміни здатності материків і океанів відбивати сонячне випромінювання, зміни концентрації парникових газів.
Які причини зміни клімату?
Парниковий ефект – це процес, за якого парникові гази затримують сонячну енергію на поверхні Землі та в атмосфері і перешкоджають її поверненню назад у космос. Парниковий ефект підтримує на Землі комфортну для життя температуру. Після промислової революції з середини 19 ст. через спалювання викопного палива концентрація парникових газів в атмосфері почала різко зростати.
До парникових газів відносять: вуглекислий газ (СО2), метан (CH4), Нітроген(І) оксид (N2O), озон (О3), водяна пара.
Виверження вулканів вивільняють аерозолі та гази в атмосферу. Потужні виверження, здатні вплинути на клімат, трапляються у середньому кілька разів на 100 років, та спричинюють похолодання (частково блокуючи передачу сонячної радіації на поверхню Землі) на декілька років.
Глобальна середня температура – це середнє значення всіх річних температур на Землі. Зазвичай дані обчислюються по регіонах за кожен день, а потім виводиться середнє арифметичне за рік для всієї планети. Різниця між річними показниками цих середніх температур і є те саме зростання (або падіння) середньої глобальної температури на Землі. Підвищення глобальної середньої температури на Землі означає, що спекотних днів у році стало більше, а холодних –менше.
Глобальне потепління відбувається нерівномірно по планеті. Середня температура в арктичних регіонах планети вже зросла на 2°С.
Глобальні показники температури та концентрації вуглекислого газу. Джерело:www.climatecentral.org
Середня річна температура по місяцях в 1851-2020 роказ (порівняно із середніми показниками 1850-1900 років).Джерело:www.visualcapitalist.com
Підвищення температури збільшує випаровування та спричиняє перерозподіл вологи. Як наслідок, в одних регіонах випаровується надмірна кількість вологи та посилюється посуха. В інших регіонах ця волога конденсується, і там частішають зливи та шторми, що викликає ризики затоплення.
Шторми формуються у теплих водах екватора. Зазвичай це тропіки, де температура поверхні океану більша ніж 26°C. Тепла вода перетворюється на пару та разом із теплим повітрям підіймається вгору. В атмосфері пара починає охолоджуватися та утворює штормові хмари, які під дією вітру починають активно обертатися, підживлюючись теплом та водою з поверхні океану. Досягнувши швидкості вітру 119 км/год, шторм перетворюється на “ураган”. Він починає втрачати свою силу та вологу, коли потрапляє на суходіл, та випадає у вигляді зливи, спричиняючи повінь. Тому чим вища температура Світового океану, тим швидше з нього випаровується вода, частіше утворюються урагани та зростає їх потужність. Відповідно, більше шкоди катаклізми завдають людству, забираючи життя, здоров’я, оселі тощо. Вважається, що найбільш чутливими індикаторами зміни клімату є льодовики. З 1979 року (перший повний рік супутникового спостереження) об’єм льоду в найтепліший сезон в Арктиці зменшився приблизно на 30%. За такої тенденції до середини століття в літний період Арктика буде без льоду.
Через підвищення рівня Світового океану вже зараз під водою зникають острови: Мальдіви, Фіджі, Сейшельські Острови, Маршаллові острови, Канарські острови, Федеративні Штати Мікронезії, Французька Полінезія, Філіппіни, Тувалу, Соломонові острови (вже втратили 5 островів через підняття рівня океану). Якщо не досліджувати та не контролювати цей процес, під загрозою опиняться Венеція, Сан-Франциско, Нью-Йорк та інші міста, що розташовані поблизу берегової лінії.
Тривалість: до 15 хв. Допомагайте учням, консультуйте їх!
Завдання№ 1.
Океани покривають близько 70% поверхні світу. Тож, щоб знати, наскільки піднімається рівень моря по всій планеті, потрібно діяти відповідно – масштабно.Найкращий спосіб вимірювати зміни рівня моря – з космосу. Супутник NASA Jason-3 несе прилад під назвою радіолокаційний альтиметр. Він використовує радіохвилі для вимірювання відстаней, потім вимірює час, необхідний для повернення цих сигналів.
На цій ілюстрації показано супутник Jason-3, який вимірює відстань від себе до поверхні океану, відбиваючи промінь радіохвиль від води. Авторство: NASA/JPL-Caltech
Розгляньте картинки та напишіть, за яким принципом розраховується рівень океану за допомогою супутника.
Розгляньте графік. На ньому представлено спостережуваний рівень моря з початку запису супутникового альтиметра у 1993 році (чорна лінія), а також незалежні оцінки різних факторів, що впливають на підвищення рівня моря: теплове розширення (червона лінія) та додана вода, переважно через танення льодовиків (синя лінія). Теплове розширення та додана вода разом – фіолетова лінія.
Тибетське плато, яке іноді називають Третім полюсом Землі, містить найбільші обсяги льоду за межами Арктики та Антарктики. Живлячи велику кількість азіатських річок, включаючи Янцзи, Хуанхе та Ганг, воно забезпечує водними ресурсами понад 1,4 мільярда людей. Взаємодіючи із мусонами, Тибетське плато також відіграє важливу роль у регіональному та глобальному кліматичному й гідрологічному циклі. Наразі цей регіон зазнає швидких змін через високу чутливість до глобального потепління.
За словами дослідників, центральні та південні льодовики Тибетського плато сильно постраждали від пилу з пустель Тар і Таклімакан через вплив рельєфу та західних вітрів. Пил пустелі Тар, піднятий висхідними потоками з північно-західної Індії, згодом був перенесений західними вітрами, що мало значний вплив на південні льодовики Тибетського нагір’я.
Поясніть, як пил та бруд, що осідає на поверхні льодовиків, впливає на їх танення? Поясніть це на прикладі білої та чорної футболок.
Льодовики та сніговий покрив впливають на радіаційний баланс глобальної атмосферної системи через свої високі характеристики альбедо. Проаналізуйте графіки, представлені нижче, та дайте відповіді на запитання:
Як чорний вуглець, що утворюється внаслідок неповного згоряння біомаси та викопного палива, і мінеральний пил змінюють альбедо снігу та льоду?
Що більше впливає на зміну альбедо та показники радіаційного балансу: чорний вуглець, пил чи їхня суміш?
До яких наслідків призводять такі зміни у показниках альбедо льодовиків?
Примітка: Радіаційний вплив (RF), вимірюваний у Вт/м², це потік енергії сонячного випромінювання, що надходить на певну площу земної поверхні за одиницю часу. Альбедо льодовиків – це здатність льоду та снігу відбивати сонячне світло. Високе альбедо льодовиків сприяє відбиттю більшої частини сонячного випромінювання назад у космос, що допомагає підтримувати низькі температури в льодовикових регіонах та загалом охолоджувати клімат.
Які з наведених газів мають найбільший тепловий вплив на атмосферу Землі? Які з наведених газів сприяють не лише парниковому ефекту, а й руйнуванню озонового шару?
Створіть ланцюг кліматичних наслідків — як одна фізична зміна (наприклад, танення льодовиків) запускає низку інших подій. Можна обрати з переліку: підвищення рівню океану, збільшення або зменшення опадів, підвищення середньорічної температури тощо.
Приклад словесної схеми:
Танення льоду → Підняття рівня океану → Затоплення узбереж → Міграція населення → Соціальна напруга.
Схему також можна зобразити у вигляді ілюстрації:
Попрактикуймо самостійно:
Дружня порада вчителю
Тривалість: до 15 хв. Допомагайте учням, консультуйте їх.
Танення льодовиків
На суші налічується від 24 до 30 мільйонів км³ льоду. Близько 90% цього льоду знаходиться в Антарктиді. Більшість решти льоду знаходиться в Гренландії, а невелика частина замкнена в гірських льодовиках в інших місцях. Зі зростанням глобальної температури частина цього льоду тане, і тала вода стікає в океан, поступово підвищуючи рівень моря. Танення випереджає снігопади, і найбільша втрата льоду спостерігається на гірських льодовиках у середніх широтах і тропіках, а також на Гренландському льодовиковому щиті.
Ви – команда експертів з охорони природи, які отримали міжнародне завдання: знайти рішення проблеми швидкого танення льодовиків.
Ваші кроки:
Дослідити проблему
Опишіть наслідки танення льодовиків для природи та людей;
З’ясуйте, чому льодовики тануть (природні та антропогенні причини).
Знайдіть інформацію про реальні міжнародні програми або проєкти, спрямовані на збереження та захист льодовиків (наприклад, в Ісландії, Швейцарії, Гімалаях);
Коротко опишіть, як працюють ці програми;
Вкажіть посилання на сайти, де ви знайшли цю інформацію;
Країна
Опис програми, спрямованої на захист льодовиків
Де Ви знайшли цю інформацію (покликання)
Запропонувати власні ідеї
Розробіть щонайменше три нові пропозиції або технологічні рішення, які могли б допомогти зменшити швидкість танення льодовиків;
Поясніть, чому ваші методи можуть бути ефективними.
Урок №259. Фізичні аспекти змін клімату. Частина 1.
Очікувані результати навчання:
Мета уроку:
Сформувати в учнів розуміння основних фізичних аспектів змін клімату, зокрема змін температури, рівня Світового океану, снігового та льодового покриву, атмосферної циркуляції та опадів.
Розвивати навички аналізу кліматичних даних, критичного мислення щодо глобальних процесів і взаємозв’язків у природі.
Цілі сталого розвитку:
Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
Я аналізую графіки та кліматичні карти, що ілюструють кліматичні зміни;
Я пояснюю взаємозв’язок між зміною клімату та антропогенною діяльністю людини;
Я досліджую проблему танення льодовиків та пропоную варіанти вирішення цієї проблеми.
1. Мотивація:
Обговоріть усім класом: Як змінилася погода в Україні останнім часом? Які сезони в Україні стали теплішими? Якщо дивитися помісячно, то в яких місяцях спостерігається найбільше підвищення середньої температури?
Клімат часто порівнюють з погодою, але між ними є різниця. Погода змінюється щодня – часом іде дощ, іноді настає спека або мороз. А клімат– це характер погодних умов протягом тривалого періоду для значної території.
Фактори, які формують клімат, називаються кліматоутворювальними чинниками. До них належать такі процеси як: коливання у сонячному випромінюванні, відхилення орбіти Землі, зміни здатності материків і океанів відбивати сонячне випромінювання, зміни концентрації парникових газів.
Які причини зміни клімату?
Парниковий ефект – це процес, за якого парникові гази затримують сонячну енергію на поверхні Землі та в атмосфері і перешкоджають її поверненню назад у космос. Парниковий ефект підтримує на Землі комфортну для життя температуру. Після промислової революції з середини 19 ст. через спалювання викопного палива концентрація парникових газів в атмосфері почала різко зростати.
До парникових газів відносять: вуглекислий газ (СО2), метан (CH4), Нітроген(І) оксид (N2O), озон (О3), водяна пара.
Виверження вулканів вивільняють аерозолі та гази в атмосферу. Потужні виверження, здатні вплинути на клімат, трапляються у середньому кілька разів на 100 років, та спричинюють похолодання (частково блокуючи передачу сонячної радіації на поверхню Землі) на декілька років.
Глобальна середня температура – це середнє значення всіх річних температур на Землі. Зазвичай дані обчислюються по регіонах за кожен день, а потім виводиться середнє арифметичне за рік для всієї планети. Різниця між річними показниками цих середніх температур і є те саме зростання (або падіння) середньої глобальної температури на Землі. Підвищення глобальної середньої температури на Землі означає, що спекотних днів у році стало більше, а холодних –менше.
Глобальне потепління відбувається нерівномірно по планеті. Середня температура в арктичних регіонах планети вже зросла на 2°С.
Глобальні показники температури та концентрації вуглекислого газу. Джерело:www.climatecentral.org
Середня річна температура по місяцях в 1851-2020 роказ (порівняно із середніми показниками 1850-1900 років).Джерело:www.visualcapitalist.com
Підвищення температури збільшує випаровування та спричиняє перерозподіл вологи. Як наслідок, в одних регіонах випаровується надмірна кількість вологи та посилюється посуха. В інших регіонах ця волога конденсується, і там частішають зливи та шторми, що викликає ризики затоплення.
Шторми формуються у теплих водах екватора. Зазвичай це тропіки, де температура поверхні океану більша ніж 26°C. Тепла вода перетворюється на пару та разом із теплим повітрям підіймається вгору. В атмосфері пара починає охолоджуватися та утворює штормові хмари, які під дією вітру починають активно обертатися, підживлюючись теплом та водою з поверхні океану. Досягнувши швидкості вітру 119 км/год, шторм перетворюється на “ураган”. Він починає втрачати свою силу та вологу, коли потрапляє на суходіл, та випадає у вигляді зливи, спричиняючи повінь. Тому чим вища температура Світового океану, тим швидше з нього випаровується вода, частіше утворюються урагани та зростає їх потужність. Відповідно, більше шкоди катаклізми завдають людству, забираючи життя, здоров’я, оселі тощо. Вважається, що найбільш чутливими індикаторами зміни клімату є льодовики. З 1979 року (перший повний рік супутникового спостереження) об’єм льоду в найтепліший сезон в Арктиці зменшився приблизно на 30%. За такої тенденції до середини століття в літний період Арктика буде без льоду.
Через підвищення рівня Світового океану вже зараз під водою зникають острови: Мальдіви, Фіджі, Сейшельські Острови, Маршаллові острови, Канарські острови, Федеративні Штати Мікронезії, Французька Полінезія, Філіппіни, Тувалу, Соломонові острови (вже втратили 5 островів через підняття рівня океану). Якщо не досліджувати та не контролювати цей процес, під загрозою опиняться Венеція, Сан-Франциско, Нью-Йорк та інші міста, що розташовані поблизу берегової лінії.
Океани покривають близько 70% поверхні світу. Тож, щоб знати, наскільки піднімається рівень моря по всій планеті, потрібно діяти відповідно – масштабно.Найкращий спосіб вимірювати зміни рівня моря – з космосу. Супутник NASA Jason-3 несе прилад під назвою радіолокаційний альтиметр. Він використовує радіохвилі для вимірювання відстаней, потім вимірює час, необхідний для повернення цих сигналів.
На цій ілюстрації показано супутник Jason-3, який вимірює відстань від себе до поверхні океану, відбиваючи промінь радіохвиль від води. Авторство: NASA/JPL-Caltech
Розгляньте картинки та напишіть, за яким принципом розраховується рівень океану за допомогою супутника.
Розгляньте графік. На ньому представлено спостережуваний рівень моря з початку запису супутникового альтиметра у 1993 році (чорна лінія), а також незалежні оцінки різних факторів, що впливають на підвищення рівня моря: теплове розширення (червона лінія) та додана вода, переважно через танення льодовиків (синя лінія). Теплове розширення та додана вода разом – фіолетова лінія.
Тибетське плато, яке іноді називають Третім полюсом Землі, містить найбільші обсяги льоду за межами Арктики та Антарктики. Живлячи велику кількість азіатських річок, включаючи Янцзи, Хуанхе та Ганг, воно забезпечує водними ресурсами понад 1,4 мільярда людей. Взаємодіючи із мусонами, Тибетське плато також відіграє важливу роль у регіональному та глобальному кліматичному й гідрологічному циклі. Наразі цей регіон зазнає швидких змін через високу чутливість до глобального потепління.
За словами дослідників, центральні та південні льодовики Тибетського плато сильно постраждали від пилу з пустель Тар і Таклімакан через вплив рельєфу та західних вітрів. Пил пустелі Тар, піднятий висхідними потоками з північно-західної Індії, згодом був перенесений західними вітрами, що мало значний вплив на південні льодовики Тибетського нагір’я.
Поясніть, як пил та бруд, що осідає на поверхні льодовиків, впливає на їх танення? Поясніть це на прикладі білої та чорної футболок.
Льодовики та сніговий покрив впливають на радіаційний баланс глобальної атмосферної системи через свої високі характеристики альбедо. Проаналізуйте графіки, представлені нижче, та дайте відповіді на запитання:
Як чорний вуглець, що утворюється внаслідок неповного згоряння біомаси та викопного палива, і мінеральний пил змінюють альбедо снігу та льоду?
Що більше впливає на зміну альбедо та показники радіаційного балансу: чорний вуглець, пил чи їхня суміш?
До яких наслідків призводять такі зміни у показниках альбедо льодовиків?
Примітка: Радіаційний вплив (RF), вимірюваний у Вт/м², це потік енергії сонячного випромінювання, що надходить на певну площу земної поверхні за одиницю часу. Альбедо льодовиків – це здатність льоду та снігу відбивати сонячне світло. Високе альбедо льодовиків сприяє відбиттю більшої частини сонячного випромінювання назад у космос, що допомагає підтримувати низькі температури в льодовикових регіонах та загалом охолоджувати клімат.
Які з наведених газів мають найбільший тепловий вплив на атмосферу Землі? Які з наведених газів сприяють не лише парниковому ефекту, а й руйнуванню озонового шару?
Створіть ланцюг кліматичних наслідків — як одна фізична зміна (наприклад, танення льодовиків) запускає низку інших подій. Можна обрати з переліку: підвищення рівню океану, збільшення або зменшення опадів, підвищення середньорічної температури тощо.
Приклад словесної схеми:
Танення льоду → Підняття рівня океану → Затоплення узбереж → Міграція населення → Соціальна напруга.
Схему також можна зобразити у вигляді ілюстрації:
Попрактикуймо самостійно:
Танення льодовиків
На суші налічується від 24 до 30 мільйонів км³ льоду. Близько 90% цього льоду знаходиться в Антарктиді. Більшість решти льоду знаходиться в Гренландії, а невелика частина замкнена в гірських льодовиках в інших місцях. Зі зростанням глобальної температури частина цього льоду тане, і тала вода стікає в океан, поступово підвищуючи рівень моря. Танення випереджає снігопади, і найбільша втрата льоду спостерігається на гірських льодовиках у середніх широтах і тропіках, а також на Гренландському льодовиковому щиті.
Ви – команда експертів з охорони природи, які отримали міжнародне завдання: знайти рішення проблеми швидкого танення льодовиків.
Ваші кроки:
Дослідити проблему
Опишіть наслідки танення льодовиків для природи та людей;
З’ясуйте, чому льодовики тануть (природні та антропогенні причини).
Знайдіть інформацію про реальні міжнародні програми або проєкти, спрямовані на збереження та захист льодовиків (наприклад, в Ісландії, Швейцарії, Гімалаях);
Коротко опишіть, як працюють ці програми;
Вкажіть посилання на сайти, де ви знайшли цю інформацію;
Країна
Опис програми, спрямованої на захист льодовиків
Де Ви знайшли цю інформацію (покликання)
Запропонувати власні ідеї
Розробіть щонайменше три нові пропозиції або технологічні рішення, які могли б допомогти зменшити швидкість танення льодовиків;
Поясніть, чому ваші методи можуть бути ефективними.
Ділись та обговорюй важливе