Wie führt die Erderwärmung zum Anstieg des Meeresspiegels?
Übersicht
Überblick
Schlüsselwörter: Temperatur, Wasser, Eis, Meereis, Landeis, Schmelzen, Meeresspiegel, Aggregatzustände, Zustandsänderungen
Fächer: Naturwissenschaften, Physik, Mathematik, Geografie
Altersstufe: 6-10 Jahre
Schwierigkeitsgrad: ● ○ ○ (leicht)
Dieses Experiment ist Teil der Einheit „Klimawandel - Unsere Erde und wir“ der Autorinnen Esra Aksoy (TR), Rebecca Mudde (UK), Rute Oliveira (PT), Anastasia Papakonstantinou (GR).
Die Erde ist aufgrund menschlicher Aktivitäten, die große Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre abgeben, erheblichen Klimaveränderungen ausgesetzt. Diese menschengemachten Treibhausgase führen dazu, dass die Durchschnittstemperatur des Planeten steigt. Diese menschengemachten Treibhausgase führen dazu, dass die Durchschnittstemperatur des Planeten steigt. Infolgedessen schmelzen Eisschilde und Gletscher, was zu einem Anstieg des Meeresspiegels führt.
Dieses Erklärvideo lassen sich leicht in den Naturwissenschafts- und Geografieunterricht integrieren. Die Lehrkräfte können es als Grundlage für Diskussionen und Aktivitäten rund um die globale Erwärmung, den Anstieg des Meeresspiegels und nachhaltige Lösungen verwenden.
Diese Aktivität ist interdisziplinär und integriert Konzepte aus den Bereichen
- Mathematik (Präsentation von Ergebnissen und Analyse von Daten),
- Kommunikationsfähigkeiten (Kommunikation und Schreiben über Umweltthemen),
- Sozialkunde (Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Regionen und Gemeinschaften),
- Geografie (Erkennen der verschiedenen Regionen des Planeten und ihrer Merkmale),
- Physik (physikalische Zustände der Materie und Veränderungen physikalischer Zustände).
Die Schüler*innen entwickeln Fähigkeiten zum kritischen Denken, zur Kommunikation und zum Umweltbewusstsein.
Anhand des gezeigten Experiments können wir darüber diskutieren, dass unser Handeln nicht nur Auswirkungen auf unsere Region hat. Das Schmelzen des Eises in einer bestimmten Region wirkt sich auf den gesamten Planeten aus.
Das Experiment
Benötigte Materialien
- ein durchsichtiger Glasbehälter
- Knete (oder Steine)
- Eiswürfel
- ein Glas mit Wasser
- ein wasserfester Stift
- ein Lineal
- eine Stoppuhr
- ein Notizblock und ein Bleistift
- kleine Zweige (z. B. Rosmarin) für die Miniatur-Bäume und Holzwürfel oder Korken für die Miniatur-Häuser
Anleitung zum Experiment
Bereiten Sie am Tag vor dem Experiment genügend Eiswürfel vor.
Dieses Experiment kann von der Lehrkraft für die ganze Klasse durchgeführt werden. Je nach Alter und Selbstständigkeit können die Schüler*innen das Experiment allerdings auch selbst in Kleingruppen durchführen.
- Knete (oder Steine) auf gegenüberliegenden Seiten in einen durchsichtigen Behälter legen, um zwei unterschiedliche Regionen darzustellen. Die Knete kann mit Mehl und Wasser hergestellt werden (siehe Rezept unten).
- Wasser in den Behälter gießen, um den Ozean darzustellen.
- Kleine Objekte verwenden, die Bäume und Häuser darstellen. Zum Beispiel können kleine Zweige Bäume darstellen (im Video wurden kleine Rosmarinzweige verwendet) und kleine Holzwürfel die Häuser; es können auch Korken, die vielleicht vorher bemalt wurden, verwendet werden. Diese Gegenstände sollen zeigen, dass Fauna, Flora und Behausungen von der Überschwemmung bedroht sind. Sie werden auf eine Seite des Behälters, auf die Knete (oder auf die Steine) gelegt.
- Das Eis auf den zweiten „Berg“ aus Knete legen. Je größer die Oberfläche des Behälters ist, desto mehr Eis wird gebraucht, um die Veränderung des Wasserstands zu sehen.
- Den Wasserstand auf dem Behälter mit einem wasserfesten Stift markieren.
- Eine Stoppuhr benutzen und mit einem Lineal alle 10 Minuten den Anstieg des Wasserstands messen.
- Die Ergebnisse in eine Tabelle eintragen.
Mit diesem Rezept kann eigene Knete hergestellt werden.
- 250g Mehl
- 300g Salz
- 250ml Wasser
- Lebensmittelfarbe (optional)
Anleitung für die Zubereitung:
- Mehl und Salz in einer Schüssel mischen.
- Das Wasser mit der Lebensmittelfarbe in einem separaten Behälter mischen und umrühren (optional).
- Nach und nach die Wassermischung über die Mehlmischung gießen und verrühren.
- Es sollte eine glatte, elastische und nicht klebrige Textur entstehen. Wenn der Teig zu klebrig ist, fügt etwas Mehl hinzu.
Bitte beachten, dass die Knete nicht ewig aufbewahrt werden kann, da sich sonst Schimmel bildet.
Zu beachten
Naturphänomene, die um uns herum auftreten, sind komplex und im Labor schwer nachzubilden, daher verwendet man Modelle. Modelle sind Vereinfachungen der Realität, die es ermöglichen, das Geschehen in der realen Welt auf eine zugänglichere Weise zu verstehen.
Fragen an die Schüler*innen
Vorschläge für Fragen, die Sie den Schüler*innen nach dem Ansehen des Videos stellen können.
Für den Einstieg
- Warum steigt der Meeresspiegel?
- Wie trägt das schmelzende Eis zum Anstieg des Meeresspiegels bei?
- Fallen euch Dinge oder Aktivitäten ein, die einen Anstieg des Meeresspiegels verursachen?
- Welche Auswirkungen hat der steigende Meeresspiegel auf Küstengebiete und ihre Einwohner*innen?
- Wie wirkt sich der steigende Meeresspiegel auf Pflanzen und Tiere aus, die in Küstennähe leben?
- Was können wir tun, um zu verhindern, dass der Meeresspiegel zu stark ansteigt?
Für Fortgeschrittene
- Wie messen und untersuchen Wissenschaftler*innen die Veränderungen des Meeresspiegels?
- Fallen euch langfristige Lösungen ein, um dem Anstieg des Meeresspiegels und seinen Auswirkungen zu begrenzen?
- Könnt ihr euch eine lustige und innovative Erfindung ausdenken, um die Auswirkungen des steigenden Meeresspiegels abzumildern?
- Wenn ihr einen Superhelden oder eine Superheldin erschaffen könntet, der/die die Macht hat, den steigenden Meeresspiegel zu bekämpfen, was wären die besonderen Fähigkeiten eures/eurer Helden/Heldin?
- Wie können wir unsere Mitmenschen einbeziehen und zusammenarbeiten, um die globale Erwärmung zu verringern und Gemeinden, Tiere und Pflanzen vor einem steigenden Meeresspiegel zu schützen?
Hier können Sie das Arbeitsblatt für dieses Experiment als PDF- und docx-Datei herunterladen:
Mit diesem Arbeitsblatt können die Schüler*innen anhand eines praktischen Experiments den Zusammenhang zwischen globaler Erwärmung, schmelzendem Eis und steigendem Meeresspiegel verstehen.
Das Experiment mit dem Ergebnis
Aggregratzustände
Vieles von dem, was wir anfassen, sehen oder fühlen können, besteht aus Materie. Wir sind von Materie umgeben, die in verschiedenen Formen, den sogenannten Aggregatzuständen, vorliegen kann: fest, flüssig und gasförmig.
Fest: Im festen Zustand hat Materie eine genau definierte Form und ein genau definiertes Volumen.
Flüssig: Im flüssigen Zustand hat Materie keine bestimmte Form, sie nimmt die Form des Behälters an, in dem sie sich befindet. Sie hat immer noch ein bestimmtes Volumen. Flüssigkeiten können fließen und sich ausbreiten.
Gasförmig: Im gasförmigen Zustand hat Materie weder eine bestimmte Form noch ein bestimmtes Volumen. Gase können sich frei ausbreiten und den gesamten verfügbaren Raum ausfüllen.
Änderungen des Zustands
Materie kann von einem Zustand in einen anderen wechseln, wenn sich die Umweltbedingungen ändern.
Ein Feststoff schmilzt, wenn er erhitzt wird und sich in eine Flüssigkeit verwandelt. Wenn wir zum Beispiel einen Eiswürfel der Sonne aussetzen, schmilzt er und wird zu flüssigem Wasser. Das Schmelzen kann auch durch eine Verringerung des Drucks erfolgen.
Gefrieren ist das Gegenteil von Schmelzen. Es geschieht, wenn eine Flüssigkeit abgekühlt wird und sich in einen Feststoff verwandelt. Wenn wir zum Beispiel ein Gefäß mit Wasser in den Gefrierschrank stellen, wird das Wasser fest und verwandelt sich in Eis.
Verdampfung entsteht, wenn eine Flüssigkeit erhitzt wird und zu einem Gas wird. Wenn zum Beispiel Wasser in einem Wasserkocher erhitzt wird, verwandelt es sich in Wasserdampf. Dampf ist für uns unsichtbar. Was wir aus dem Wasserkocher kommen sehen, sind kleine Wassertröpfchen aus kondensiertem Dampf. Die Verdampfung kann auch durch eine Verringerung des Drucks erfolgen.
Kondensation ist das Gegenteil von Verdampfung. Sie entsteht, wenn ein Gas abgekühlt wird und sich in eine Flüssigkeit verwandelt – zum Beispiel, wenn sich Wassertröpfchen auf einem kalten Spiegel oder Fenster bilden.
Eis ist in verschiedenen Regionen der Erde zu finden, z. B. an den Polen, in Gletschern und auf zugefrorenen Seen. Diese Eismassen spielen eine wichtige Rolle für das Klima und die Umwelt unserer Erde. Der Klimawandel führt zu einem Anstieg der Durchschnittstemperatur, der, so gering er auch sein mag, zu einer Abnahme der Eismasse unserer Erde führt.
Eis findet man vor allem am Nord- und Südpol sowie in Gebieten wie Grönland und Patagonien und in den Gletschern im Gebirge.
Die Südpolregion besteht hauptsächlich aus Landeis und etwas Meereis, während man in der Nordpolregion im Wesentlichen Meereis findet sowie den Grönländischen Eisschild (Landeis). Der grönländische Eisschild ist nach der Antarktis der zweitgrößte Eisschild1. Er stellt eine bedeutende Eismasse auf der nördlichen Erdhalbkugel dar.
Das Landeis, insbesondere in der Antarktis und in Grönland, spielt eine wichtige Rolle beim Anstieg des Meeresspiegels. Wenn Landeis schmilzt, hat dies erhebliche und unmittelbare Auswirkungen auf den Anstieg des Meeresspiegels, während das Schmelzen von Meereis nur eine minimale und zeitlich verzögerte Wirkung hat. Wenn sich der Ozean – aufgrund des schmelzenden Meereises – erwärmt, dehnt sich das Wasser aus. Das größere Wasservolumen führt zu einem Anstieg des Meeresspiegels (siehe Experiment "Der Einfluss von schmelzendem Meereis und Landeis auf den Meeresspiegel").
Was hat dieses Video mit Nachhaltigkeit zu tun?
Nachhaltigkeit zielt darauf ab, die biologische Vielfalt zu schützen und gesunde Ökosysteme zu erhalten. Diese Aktivität zeigt, dass der Klimawandel eine erhebliche Bedrohung für die biologische Vielfalt darstellt, die zum Verlust von Lebensräumen und zur Beeinträchtigung von Ökosystemen führt, die wichtig für das menschliche Überleben und Wohlbefinden sind. Der Klimawandel bedroht die Küstenstädte und ihre Bevölkerung. Dieses Experiment verdeutlicht, wie dringend es ist, die Städte und ihre Bewohner*innen zu schützen.
Nachhaltigkeit bedeutet Zusammenarbeit und gemeinsame Verantwortung. Diese Aktivität motiviert den Einzelnen zur Zusammenarbeit bei der Unterstützung globaler Initiativen und dem Schutz gefährdeter Regionen.
Wenn wir darüber sprechen, wie wichtig es ist, unseren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern, sollten wir darüber nachdenken, wie wir selbst unseren ökologischen Fußabdruck möglichst klein halten können. In dieser Aktivität werden recycelte Materialien in kleinen Mengen verwendet, so dass wir mit gutem Beispiel vorangehen.
Im Rahmen von MINT-Aktivitäten können Schüler*innen Modelle bauen und verwenden, mit denen komplexe Naturphänomene wie der Meeresspiegelanstieg vereinfacht dargestellt werden können. Mithilfe eines Modells und kostengünstiger Materialien können sie erklären, wie das Schmelzen von Kontinentaleis zu einem Anstieg des Meeresspiegels führt.
Binnendifferenziertes Lernen
Hier finden Sie einige Vorschläge, wie Sie dieses Material an unterschiedliche Lernniveaus und Lerntypen in Ihrer Klasse anpassen können.
Für den Einstieg
- Durch die Verwendung eines kleineren Behälters ist es einfacher, den Anstieg des Wasserstands zu beobachten.
- Wenn es für die Schüler*innen zu schwierig ist, den Wasserstand zu messen, können sie den Wasserstand einfach alle 10 Minuten mit einem wasserfesten Stift markieren und die Ergebnisse qualitativ beobachten.
Für Fortgeschrittene
- Die Schüler*innen können mit den gewonnenen Daten ein Diagramm zeichnen. Anschließend können sie das Experiment unter verschiedenen Bedingungen durchführen, einmal an einem kalten Tag/an einem kalten Ort und einmal an einem heißen Tag/an einem heißen Ort, und die Ergebnisse vergleichen und diskutieren.
- Für sehr engagierte Schüler*innen: Sie könnten ein Video mit ihren eigenen Ergebnissen drehen und die Ergebnisse der Schulgemeinschaft präsentieren sowie eine Debatte organisieren. Außerdem können sie Google Earth nutzen, um Daten über den steigenden Meeresspiegel zu untersuchen.
Berufsorientierung
Welche Berufsfelder stehen in Zusammenhang mit diesem Experiment, und wie können Sie Ihren Schüler*innen diese vorstellen?
Umweltwissenschaft
Umweltwissenschaftler*innen arbeiten zum Beispiel an der Erforschung des Klimawandels und seiner Auswirkungen, etwa des Meeresspiegelanstiegs.
Was machen Umweltwissenschaftler*innen? Umweltwissenschaftler*innen sind Naturdetektive! Sie untersuchen die Erde und alle Lebewesen auf ihr, um zu verstehen, wie sie zusammenarbeiten. Mit ihrer Arbeit schützen sie die Umwelt und sorgen dafür, dass sie für Pflanzen, Tiere und Menschen gesund bleibt.
Wie sieht der Alltag von Umweltwissenschaftler*innen aus? In ihrem Arbeitsalltag nehmen Umweltwissenschaftler*innen zum Beispiel Boden-, Wasser- und Luftproben an verschiedenen Orten wie Wäldern, Stränden, Flüssen, Meeren oder Städten. Anschließend bringen sie diese Proben ins Labor, um sie mit verschiedenen Instrumenten, wie z. B. Mikroskopen, zu analysieren. Nach der Analyse setzen sie sich an den Schreibtisch und werten die Ergebnisse aus. Sie schreiben Berichte, um ihre Erkenntnisse mit anderen Wissenschaftler*innen und Institutionen zu teilen, die von diesem Wissen profitieren.
Welche Aufgaben haben sie? Umweltwissenschaftler*innen tragen eine große Verantwortung. Ihre wissenschaftlichen Ergebnisse sind grundlegend, um Lösungen für den Klimawandel zu finden. Es ist wichtig, dass ihre Erkenntnisse den politischen Entscheidungsträgern und der breiten Öffentlichkeit mitgeteilt werden, damit sie die Umwelt und das Klima schützen können. Sie setzen sich dafür ein, dass wir alle auf einem gesunden Planeten leben können.
Ozeanografie (Meereskunde)
Ozeanograf*innen untersuchen die Ozeane, einschließlich der Veränderungen des Meeresspiegels und der Auswirkungen des Klimawandels auf marine Ökosysteme.
Was machen Ozeanograf*innen?
Ozeanograf*innen erforschen das Meer! Sie untersuchen die Eigenschaften der Ozeane und wie sich der Klimawandel auf das Leben im Meer, die Meeresströmungen oder den Säuregehalt des Wassers auswirkt, was wiederum das Leben im Meer beeinflusst.
Wie sieht ein Tag von Ozeanograf*innen aus?
Ozeanograf*innen können ihren Tag zum Beispiel mit einem Tauchgang im Meer beginnen. Mit einer speziellen Ausrüstung sammeln sie Wasserproben sowie Tiere und Pflanzen, die sie dann in ihrem Labor analysieren. Ozeanograf*innen verwenden verschiedene Geräte, mit denen sie zum Beispiel die Wassertemperatur, den Sauerstoffgehalt des Wassers oder die Geschwindigkeit und Richtung von Strömungen messen. Auf diese Weise können sie das Verhalten der Ozeane zu bestimmen bzw. vorherzusagen.
Welche Aufgaben haben sie?
Ozeanograf*innen tragen eine große Verantwortung: Sie helfen maßgeblich dabei, dass die Ozeane gesund bleiben. Um dies zu erreichen, veröffentlichen sie ihre Forschungsergebnisse und setzen sich für eine nachhaltige Fischerei ein. Ozeanograf*innen untersuchen auch die Entwicklung der Ökosysteme und der Lebewesen im Meer.
Ingenieurwissenschaften
Ingenieur*innen wenden wissenschaftliche und mathematische Kenntnisse an, um Lösungen für technische Probleme zu entwickeln.
Video zum Berufsfeld Ingenieurwissenschaften
Was machen Ingenieur*innen?
Ingenieur*innen sind Expert*innen für die Lösung von Problemen. Sie nutzen ihre wissenschaftlichen und technischen Kenntnisse, um Lösungen zu entwickeln, die unsere Welt besser machen. Sie entwerfen Deiche, Dämme, Brücken, Gebäude, Roboter, Computer und vieles mehr. Um komplexe Probleme zu lösen, müssen Ingenieur*innen sehr kreativ sein, um Ideen in die Realität umzusetzen und komplexe Herausforderungen zu meistern.
Wie sieht ein Tag von Ingenieur*innen aus?
Der Tag von Ingenieur*innen kann zum Beispiel mit einem Brainstorming mit Kolleg*innen beginnen, um ein Projekt zu entwickeln. Es könnte eine Idee für die Entwicklung, Verbesserung oder Wartung einer Maschine oder eines Produkts entstehen. Ingenieur*innen können ihren Tag auch damit verbringen, etwas zu bauen. So ist man auch ein oder eine Ingenieur*in, wenn man ein Papierflugzeug oder einen kleinen Fallschirm baut. Der Klimawandel zwingt uns, klimabedingte Probleme zu lösen. Ingenieur*innen könnten Lösungen für diese große Herausforderung finden.
Welche Aufgaben haben sie?
In den Ingenieurwissenschaften gibt es viele Bereiche. Bauingenieur*innen bauen Brücken, Straßen oder Häuser. Maschinenbauingenieur*innen entwickeln Maschinen und sorgen dafür, dass sie gut funktionieren. Meeresingenieur*innen können Küstenschutzsysteme wie Deiche und Barrieren entwerfen, bauen und instandhalten. Unabhängig von ihrem Fachgebiet sorgen Ingenieur*innen dafür, dass alles reibungslos und sicher abläuft.
Weitere Anregungen
Dieses Experiment kann viele Inhalte abdecken, die häufig Teil des Lehrplans für die Grundschule sind. Beispiele:
- Erforschung der Eigenschaften der drei Aggregatzustände von Wasser.
- Diese Aktivität kann mit mathematischen Aktivitäten verbunden werden, wie z. B:
- Messung und Schätzung des Wasservolumens in Behältern;
- Lösen von Additions- und Subtraktionsaufgaben mit Wassermengen;
- Erstellung von Diagrammen und Tabellen zur Darstellung der täglich von einer Person verbrauchten oder bei verschiedenen Tätigkeiten verwendeten Wassermenge.
- Erforschen, wie sich Tiere an extreme Klimabedingungen anpassen, z. B. an die kalten Bedingungen am Nord- und Südpol. Die Schüler*innen können die Körperform dieser Tiere, die Größe ihrer Pfoten und Ohren, ihr Fell und ihr Körperfett untersuchen.
- Recherchieren, warum das Fell des Eisbären durchsichtig und seine Haut schwarz ist.
- Mit einer praktischen Aufgabe erforschen, warum Tiere, die in sehr kalten Klimazonen leben, viel Körperfett haben. Zum Beispiel können die Schüler*innen ihre eine Hand in einen dünnen Handschuh stecken und die andere dick mit Fett, zum Beispiel Vaseline, bestreichen. Sie tauchen anschließend beide Hände in Eiswasser. Nach ein paar Sekunden sollen sie berichten, welchen Unterschied sie zwischen den beiden Händen spüren.
- Sprechen Sie über die Farbe des Fells des Eisbären und stellen Sie die Verbindung zum Thema Tarnung her. Es kann eine Aufgabe durchgeführt werden, bei der die Schüler*innen die Form eines Eisbären aus weißem Papier ausschneiden und ihn dann auf verschiedene Oberflächen (in verschiedenen Farben) legen, z. B. auf ein weißes Blatt Papier (das Schnee darstellt), oder auf gelbes Papier (das Sand darstellt), grünes Papier (das einen Wald darstellt).
- Im Anschluss an die Frage "Wie wirkt sich der steigende Meeresspiegel auf Pflanzen und Tiere aus, die in Küstennähe leben?" können sich die Schüler*innen fragen: Können wir ein Experiment entwerfen, um zu untersuchen, wie Salzwasser lebende Pflanzen beeinflusst?
Chen JL, Wilson CR, Tapley BD, Satellite gravity measurements confirm accelerated melting of Greenland Ice Sheet. Science 313 (2006).
(letzter Zugriff 17.01.2025)Prentice, A., Reynolds, E., Climate Crisis for beginners (2021).
Hall et al., 100 things to know about saving the planet (2020).
Google Earth:
Timelapse - Warming planet
Sea Level Rise and the Fate of Coastal Cities
(letzter Zugriff 29.10.2024)Videos zur Berufsorientierung
Umweltberufe
Ozeanograf
Ingenieur
(letzter Zugriff 20.02.2025)
Dieses Experiment ist Teil der Einheit „Klimawandel - unsere Erde und wir“ der Autorinnen Esra Aksoy (TR), Rebecca Mudde (GB), Rute Oliveira (PT), Anastasia Papakonstantinou (GR).
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