Was ist der Treibhauseffekt?

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1 Thema Klimawandel mit Icon Lehrerkommentar Was ist der Treibhauseffekt? Stufe Stufe Mittelstufe (Oberstufe) Zeit Zeit 1 2 Lektionen Zeit Material AB1 Was ist der Treibhauseffekt? Material AB2 Das will ich tun Material L1 Lösungen zu AB1 L2 Lösungen zu AB2 Styroporhalbkugel Glas-oder Plastikschüssel Lehrplan Digitalthermometer 21 Aussenfensterthermometer Angaben Lampe mit Glühbirne oder Halogenlampe (keine LED- oder Sparlampe) Stoppuhr Lehrplan 21 NT 9.3b: SuS können zum Einfluss des Menschen auf Ökosysteme verschiedene Perspektiven einnehmen und prüfen, welche langfristigen Folgen zu erwarten sind. RZG 1.2c: SuS können sich über den Klimawandel informieren, Ursachen erläutern und Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Regionen der Welt, insbesondere die Schweiz, einschätzen. Kurzbeschrieb Anhand eines Experiments erfahren die SuS, wie der Treibhauseffekt funktioniert, und festigen das Erlernte mit einem Arbeitsblatt. Unterrichtsverlauf Einführung Die SuS informieren sich mittels eines kurzen Textes über den Treibhauseffekt und vervollständigen eine Zeichnung mit den wichtigsten Begriffen (Arbeitsblatt AB1a). Um den Treibhauseffekt besser verstehen zu können, führen die SuS ein Experiment durch. Dazu bilden sie 3er-Gruppen und lesen die Anleitung auf dem Arbeitsblatt AB1a durch. Nach dem Durchlesen holt sich jede Gruppe das aufgeführte Material für das Experiment. Erarbeitung Die SuS führen in den Gruppen das Experiment durch, schreiben in der Tabelle auf dem Arbeitsblatt AB1b die gemessenen Temperaturen auf und beantworten unterdessen die Fragen 1 bis 4 (AB1c). Anschliessend beschäftigen sich die SuS eigenständig mit Frage 5 auf AB1d. Die Lösungen (L1a b) zu den Fragen 1 bis 5 werden im Plenum besprochen. Abschluss Im Plenum werden mögliche Massnahmen gesammelt, welche zu einer Reduktion der Treibhausgasemissionen führen könnten (siehe Lösungsblatt L2). Die SuS füllen das Merkblatt AB2 aus pusch.ch/schule Klimawandel Was ist der Treibhauseffekt?

2 Legenden Information Arbeitsanweisung Austauschen Überlegen Erkenntnis Handlungsabsicht Hintergrundinformationen In Form von Photonen erreicht energiereiche, elektromagnetische Strahlung, welche von der Sonne emittiert wird, die Erdoberfläche. Die am häufigsten vorkommende Wellenlänge dieser Photonen liegt bei ca. 500 Nanometern (nm), die Wellenlänge von grünem, sichtbarem Licht. In diesem Spektralbereich hat die Atmosphäre eine sehr geringe Absorptionskapazität, das heisst, dass die energiereichen Photonen ungehindert die Erdoberfläche erreichen können. Ein gewisser Teil dieser Energie wird als Infrarotstrahlung wieder ins All zurückgestrahlt. Die Wellenlänge liegt allerdings bei 10'000 nm (Infrarotstrahlung hat weniger Energie und deshalb eine grössere Wellenlänge als elektromagnetische Strahlung). Bestimmte Gase der Atmosphäre sind für die Infrarotrückstrahlung undurchlässig und absorbieren diese sogar teilweise. So entsteht atmosphärische Gegenstrahlung, und die Erdoberfläche wird auf eine Durchschnittstemperatur von etwa 15 C aufgewärmt und damit erst bewohnbar. Ohne Atmosphäre mit Treibhausgasen würde die Oberflächentemperatur unseres Planeten ausschliesslich durch den Ausgleich zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und der vom Boden abgestrahlten Wärmestrahlung festgelegt. Durchschnittlich müsste die Erde mit einer Temperatur von minus 18 C auskommen. Treibhausgase Die Verbindungen, die in der Atmosphäre einen entscheidenden Einfluss auf die Klimageschichte unseres Planeten hatten und weiterhin haben, werden als Treibhausgase bezeichnet. Der grösste Teil des Treibhauseffekts wird durch Wasserdampf verursacht (ca. 36 bis 70 %). Die natürlichen Schwankungen hängen mit der Temperatur zusammen, da die Wasserdampfkonzentration bei höherer Temperatur ebenfalls ansteigt. Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) trägt ca. 9 bis 26 %, Methangas 4 bis 9 % und Ozon ca. 3 bis 7 % bei. Die prozentualen Angaben können sehr stark varieren, je nach Breitengrad und Temperatur. Der Mensch und der Treibhauseffekt Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Öl oder Gas in der Industrie, in Heizungen und im Flug- und Strassenverkehr wurden im 2011 weltweit 34.7 Mrd. t CO 2 freigesetzt. Mitzuberücksichtigen sind noch weitere 3.3 Mrd. t aus der Brandrodung von Wäldern welche in der Folge als CO 2 -Speicher fehlen. Auch wenn knapp die Hälfte dieser Emissionen von natürlichen Kohlenstoffsenken wie den Weltmeeren wieder aufgenommen werden, sind es beträchtliche Treibhausgasmengen, die der Mensch Jahr für Jahr in die Atmosphäre entweichen lässt. Durch den Einsatz von mineralischem Stickstoffdünger in der Landwirtschaft entsteht im Boden beim Abbauprozess Distickstoffmonoxid (N 2 O), auch Lachgas genannt. Die Treibhausgaswirksamkeit von Lachgas ist 298- mal so gross wie Christoph S, CC Schematische Darstellung des Treibhauseffekts pusch.ch/schule Klimawandel Was ist der Treibhauseffekt?

3 Legenden Thema mit Icon Information Stufe Stufe Zeit Zeit Arbeitsanweisung Material Material Lehrplan 21 Austauschen Angaben die von CO 2. Methangas (CH 4 ) ist ein zweites von der Landwirtschaft freigesetztes Treibhausgas, welches durch die Massentierhaltung (Verdauung von Wiederkäuern) produziert wird. Schliesslich gibt es auch Gase, die gezielt als Treibgas, Kälte- oder Feuerlöschmittel produziert und in die Atmosphäre abgegeben werden. Fluorkohlenwasserstoff- und Fluorchlorkohlenwasserstoffverbindungen (FCKWs) sind nicht nur für die Zerstörung der Ozonschicht verwantwortlich. Einige Stoffe können bis zu 14'800-mal treibhauswirksamer sein als CO 2. Gestützt auf akkurate wissenschaftliche Berichte schätzte der Weltklimarat (IPCC) im 2013, dass die globale Erwärmung in den letzten 50 Jahren mit über 95% Wahrscheinlichkeit hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist. Weiterführende Informationen Quellen Max-Planck-Institut für Meteorologie: fragen-zu-klima/wie-funktioniert-der-treibhauseffekt.html Bundesamt für Umwelt (BAFU) Thema Klima: index.html?lang=de Ökosystem Erde: Modellversuch zum Treibhauseffekt: html Überlegen Erkenntnis Handlungsabsicht 2015 pusch.ch/schule Klimawandel Was ist der Treibhauseffekt?

4 Arbeitsblatt Was ist der Treibhauseffekt? Die Erde ist von einer Gashülle umgeben (Atmosphäre), welche unter anderem aus sogenannten Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO 2 ) oder Methan (CH4) besteht. Diese Hülle lässt die Sonnenstrahlen durch. Auf der Erdoberfläche werden die Lichtstrahlen in Wärmestrahlen umgewandelt. Ein Teil dieser Wärme entweicht von der Erde durch die Gashülle wieder zurück ins All. Die restlichen Wärmestrahlen werden von den Gasen zurückgehalten und kehren zurück auf die Erdoberfläche. So wird es auf der Erde wärmer. Diese Hülle funktioniert ähnlich wie ein Treibhaus, wo Pflanzen gezüchtet werden, die hohe Temperaturen benötigen. Daher kommt auch der Name «Treibhauseffekt». Dieser Effekt ist sehr wichtig, weil es sonst auf der Erde viel zu kalt wäre, um auf ihr zu leben. Ergänzt mithilfe des Textes das Bild «der natürliche Treibhauseffekt», indem ihr die vier fehlenden Wörter in die Lücken schreibt. Atmosphäre Treibhausgase Licht Wärme Um den Treibhauseffekt gut zu verstehen, kann ein kleines Experiment hilfreich sein. Lest die Anleitung, bildet 3er-Gruppen und führt den Versuch durch. Beantwortet danach die Fragen. Bereitet folgendes Material vor: Halbkugel (z. B. aus Styropor) Digitalthermometer Aussenfensterthermometer Lampe Schüssel aus Glas oder durchsichtigem Plastik Stoppuhr AB1a I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

5 1. Legt die Schüssel über die Halbkugel. 2. Legt die zwei Thermometer so hin, dass ihr sowohl die Temperatur im Innern der Schüssel als auch ausserhalb ablesen könnt. 3. Verteilt nun die verschiedenen Aufgaben in der Gruppe. Bestimmt jemanden, der die Stoppuhr überwacht; die Lampe auf die Schüssel ausrichtet; die Temperaturmessungen niederschreibt. 4. Schaut euch die Tabelle an. Dort steht in der ersten Spalte, nach wie vielen Minuten ihr jeweils die Temperatur ablesen müsst. Verwendet dazu die Stoppuhr. In der zweiten und dritten Spalte notiert ihr jeweils die Temperatur innerhalb und ausserhalb der Schüssel. Zeit: nach... Temperatur innen Temperatur aussen 0 Min... C... C 1 Min... C... C 3 Min... C... C 5 Min... C... C 7 Min... C... C 10 Min... C... C 5. Löst während der Temperaturmessung die Fragen 1 4 gemeinsam, ohne dabei die Zeit aus dem Auge zu verlieren! Es kann los gehen! AB1b I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

6 Frage 1: Welche Teile des Experiments stellen was dar? Halbkugel: Lampe: Schüssel: Frage 2: Um wie viel Grad verändern sich die Innen- und Aussentemperaturen während des Experiments? Temperaturunterschied aussen = (Temperatur aussen nach 10 Min minus Temperatur aussen nach 0 Min) Temperaturunterschied innen = (Temperatur innen nach 10 Min minus Temperatur innen nach 0 Min) Frage 3: Wie würde sich die Temperatur auf der Erde verändern, wenn es keine Gashülle (Atmosphäre) gäbe? Frage 4: Wir verstärken den Treibhauseffekt, indem wir durch verschiedene Tätigkeiten Treibhausgase produzieren und in der Atmosphäre freisetzen. Welches Bild gehört zu welcher Aussage? A Für die Gewinnung von Energie werden vor allem in der Industrie sogennante fossile Energieträger wie Kohle oder Erdöl verbrannt. Dadurch entstehen Treibhausgase. B Durch den Verkehr gelangen grosse Mengen CO 2 in die Atmosphäre. Kühe und andere Wiederkäuer produzieren beim Verdauen Methan, ein sehr starkes Treibhausgas. C D Durch das Abholzen von Wäldern wird sehr viel CO 2 freigesetzt. AB1c I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

7 Frage 5: Wir sind also mitverantwortlich für die Verstärkung des Treibhauseffekts auf der Erde, und ihr habt vier mögliche Gründe kennengelernt. Zeichnet diese in das Bild ein! AB1d I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

8 Arbeitsblatt Merkblatt: Was ist der Treibhauseffekt? Der Treibhauseffekt ist... So setze ich weniger Treibhausgase frei... AB2 I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

9 Lösungen Was ist der Treibhauseffekt? Wärme Licht Treibhausgase Atmosphäre Frage 1: Welche Teile des Experiments stellen was dar? Halbkugel: ERDE Lampe: SONNE Schüssel: GASHÜLLE DER ERDE Frage 3: Wie würde sich die Temperatur auf der Erde verändern, wenn es keine Gashülle (Atmosphäre) gäbe? Auf der Erde wäre es viel kälter. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre es auf der Erde durchschnittlich minus 18 C kalt. L1a I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

10 Frage 4: Wir verstärken den Treibhauseffekt, indem wir durch verschiedene Tätigkeiten Treibhausgase produzieren und in der Atmosphäre freisetzen. Welches Bild gehört zu welcher Aussage? A B Für die Gewinnung von Energie werden vor allem in der Industrie sogennante fossile Energieträger wie Kohle oder Erdöl verbrannt. Dadurch entstehen Treibhausgase. B C A Durch den Verkehr gelangen ebenfalls grosse Mengen CO 2 in die Atmosphäre. Kühe und andere Wiederkäuer produzieren beim Verdauen Methan, ein sehr starkes Treibhausgas. C D D Durch das Abholzen von Wäldern wird sehr viel CO 2 freigesetzt. Frage 5: Wir sind also mitverantwortlich für die Verstärkung des Treibhauseffekts auf der Erde, und ihr habt vier mögliche Gründe kennengelernt. Zeichnet diese in das Bild ein! Wiederkäuer Industrie Verkehr Abholzung L1b I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?

11 Mögliche Massnahmen, um weniger Treibhausgase freizusetzen (Lösung AB2) Um weniger Treibhausgase freizusetzen, müsstest du im Alltag weniger Energie verbrauchen. Hier einige Tipps: Beim Verlassen eines Raumes das Licht löschen. Möglichst das Tageslicht nutzen, anstatt Lampen anzuknipsen. Elektrische Geräte nicht unnötig laufen lassen, sondern ganz ausschalten (kein Standby). Ladegeräte nach Gebrauch nicht stecken lassen, sondern immer ausstecken. Zügig Duschen und Wasser beim Einseifen ausschalten. Sämtliche Glühbirnen durch LED-Lampen ersetzen. Diese brennen deutlich länger und sparen bis zu 80% Strom. Räume nicht überheizen. Im Winter ruhig mal einen Pulli und Hausschuhe anziehen. Heizkörper müssen freistehen. Darauf achten, dass sie nicht von Vorhängen oder Möbeln verdeckt werden. Kurz mit Durchzug lüften (Stosslüften). Das Fenster nicht während des ganzen Tages gekippt lassen. Beim Kochen den Deckel auf den Topf. Reisen im Auto und Flugzeug verzichten und das Velo oder den öffentliche Verkehrsmittel vorziehen. Beim Kauf von elektrischen Geräten auf die Energieklasse achten (Geräte der Energieklasse A vorziehen). Weniger Fleisch und Milchprodukte essen, das reduziert die Tierhaltung. Keine Nahrungsmittel wegschmeissen, das spart Herstellungsenergie und reduziert die Tierhaltung. Geräte und Kleider möglichst lange nutzen, das spart Herstellungsenergie. Papier, Aluminium, Glas, PET und andere Wertstoffe ins Recycling geben, das spart Herstellungsenergie. L2 I Klimawandel I Was ist der Treibhauseffekt?