Der Einfluss von schmelzendem Meereis und Landeis auf den Meeresspiegel

Das Eis auf unserer Erde wird unterschiedlich genannt, je nachdem, wo es sich befindet. Eis, das im Meer schwimmt, wird Meereis genannt. Eis, das sich auf dem Land befindet, wird als Landeis oder Kontinentaleis bezeichnet. Landeis bedeckt das Land wie eine gefrorene Decke. Es umfasst die beiden großen Eisschilde in der Antarktis und in Grönland ¹,Gebirgsgletscher, gefrorene Seen und Flüsse.

Der Anstieg des Meeresspiegels ist eine Folge des Klimawandels. Das Schmelzen des Meereises und des Landeises tragen beide zum Anstieg des Meeresspiegels bei, aber nicht auf die gleiche Weise. Wenn das Meereis schmilzt, ändert sich der Meeresspiegel nicht – zumindest kurzfristig nicht. Eine Folge vom Schmelzen des Meereises ist jedoch, dass sich der Ozean erwärmt. Wenn das Wasser wärmer wird, dehnt es sich aus. Langfristig trägt das schmelzende Meereis also zum Anstieg des Meeresspiegels bei.

Das Schmelzen des Landeises (siehe Experiment "Wie führt die Erderwärmung zum Anstieg des Meeresspiegels?") trägt zu einem zusätzlichen Wasserzufluss in die Meere bei, der den Meeresspiegel ansteigen lässt. Dieser Prozess ist viel schneller als die Ausdehnung des Wassers durch schmelzendes Meereis.

Dieses Projekt ist interdisziplinär angelegt und integriert Konzepte aus

• Mathematik und Naturwissenschaften (Messungen durchführen, Daten analysieren),
• Kommunikation (Kommunikation über Umweltthemen),
• Sozialkunde (Auswirkungen des Klimawandels verstehen),
• Geografie (Regionen und ihre Eigenschaften),
• Physik (physikalische Zustände der Materie und Änderungen physikalischer Zustände).

Dieses Arbeitsblatt hilft den Schüler*innen, die Auswirkungen von schmelzendem Meereis und Landeis auf den Anstieg des Meeresspiegels zu verstehen.

Hier können Sie das Arbeitsblatt für dieses Experiment als PDF- und docx-Datei herunterladen.

Schmelzendes Eis

Wasser ist eine einzigartige Flüssigkeit, die sich im Gegensatz zu anderen Flüssigkeiten ausdehnt, wenn sie zu Eis gefriert. Das bedeutet, dass das Volumen des Wassers zunimmt und Eis somit eine geringere Dichte hat als flüssiges Wasser. Wir können dieses Phänomen sehen, wenn wir Eiswürfel ins Wasser legen und diese an der Wasseroberfläche schwimmen. Auch wenn wir ein Gefäß mit Wasser in den Gefrierschrank stellen, können wir beobachten, dass der Wasserspiegel bzw. Eisspiegel beim Gefrieren steigt. Wir können dies testen, indem wir einen durchsichtigen Plastikbecher oder eine Plastikflasche mit Wasser füllen, den Wasserstand markieren und das Gefäß im Gefrierschrank lassen, bis das Wasser zu Eis wird. Wir können beobachten, dass der Eisspiegel über dem ursprünglichen Wasserspiegel liegt.

Wenn in Wasser schwimmendes Eis schmilzt, entspricht das Volumen des geschmolzenen Eises dem Volumen des Eises unter der Wasseroberfläche. Der Wasserstand steigt also nicht an.

Der Gedanke, dass der Meeresspiegel sich durch das Schmelzen von Meereis nicht ändert, liegt daher nahe. Wenn jedoch das Meereis schmilzt, erwärmt sich nach und nach das Meerwasser: Es dehnt sich aus, was zu einem langsamen Anstieg des Meeresspiegels führt.

Wie wir im Experiment "Wie führt die Erderwärmung zum Anstieg des Meeresspiegels?" sehen können, gibt es nicht nur Meereis, sondern auch Eis an Land. Wenn das Landeis schmilzt, trägt es zu einem viel schnelleren Anstieg des Meeresspiegels bei.

Salzwasser

In unserem Experiment wird Salzwasser verwendet, dessen Salzgehalt dem von Meerwasser (35 g/l) nahekommt. Dies macht das Experiment realistischer. Wenn Sie möchten, können Sie jedoch auch Leitungswasser ohne zugesetztes Salz verwenden.

Wenn Eis in Süßwasser schmilzt, steigt die Wasserhöhe nicht an. Wenn das Eis aber in Salzwasser schmilzt, kommt es zu einem leichten Anstieg des Meeresspiegels. Dieser Unterschied ist so gering, dass er mit bloßem Auge nicht zu sehen ist.

Wenn man einen Eiswürfel in Salzwasser gibt, ist das Volumen des Teils des Eiswürfels, das sich unter der Wasseroberfläche befindet, kleiner, als wenn man den Eiswürfel in Süßwasser gibt. Wenn das Eis schmilzt, entspricht das Volumen des geschmolzenen Wassers nicht dem Volumen des „untergetauchten“ Eises, sondern es ist etwas größer. (Aufgrund seiner Komplexität kann dieses Thema nur mit fortgeschrittenen Schüler*innen diskutiert werden. Auf phänomenologischer Ebene lässt sich die Beobachtung aber gut in einem kleinen Experiment nachweisen.)

Der Anstieg der Durchschnittstemperatur der Erde führt zu einem Anstieg der Durchschnittstemperatur des Meerwassers. Wenn das Meerwasser wärmer wird, dehnt es sich aus, was zu einem Anstieg des Meeresspiegels führt. Dies passiert jedoch über einen sehr viel längeren Zeitraum als beim Schmelzen des Landeises.

Für den Einstieg

Die Schüler*innen können den Wasserstand alle 10 Minuten mit einem wasserfesten Stift markieren und an einem Lineal ablesen, anstatt die Daten zu notieren.

Für Fortgeschrittene

Die Kinder können ihre Ergebnisse in einer Tabelle festhalten und die Menge des angestiegenen Wassers messen.

Durch ein Experiment zur Kristallisation können wir zeigen, dass Meerwasser salzig ist. Wenn das Meer in der Nähe der Schule ist, können die Schüler*innen Meerwasser nehmen und kristallisieren lassen, indem sie es zum Kochen bringen oder das Wasser verdunsten lassen. Möglicherweise können sie sogar bestätigen, dass in einem Liter Meerwasser etwa 35 g Salz enthalten sind. Wenn sich die Schule nicht in der Nähe des Meeres befindet, kann die Lehrkraft vorab eine „Meerwasser“-Lösung herstellen, indem sie Salz zum Wasser hinzufügt.

In diesem Video wurde mehr Salz verwendet, also eine höhere Konzentration als im Meerwasser, damit die Kristalle besser zu sehen sind und in größerer Menge erscheinen. Erklären Sie den Kindern, dass Meerwasser nicht so salzig ist.
 

Wenn die Schule Lupen hat, können die Schüler*innen die Form der Salzkristalle betrachten und entdecken, dass sie kubisch geformt sind. Wenn die Schule keine Lupen hat, können die Kinder aus einer Plastikflasche und etwas Wasser eine „Lupe“ bauen.
 

Anhand des Experiments zu den Folgen des schmelzenden Eises entdecken die Schüler*innen nicht nur die Auswirkungen des Klimawandels, sie können auch dazu angeregt werden, über künftige Berufe im Umweltschutz nachzudenken – zum Beispiel versuchen Umweltwissenschaftler*innen, Ozeanograf*innen und Ingenieur*innen, den Klimawandel zu verstehen und Lösungen zum Klimaschutz zu finden.
 

Umweltwissenschaft

Umweltwissenschaftler*innen arbeiten zum Beispiel an der Erforschung des Klimawandels und seiner Auswirkungen, etwa des Meeresspiegelanstiegs.

Video zu Umweltberufen

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 ein Tag 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 Klimaschutz zu finden. Es ist wichtig, dass ihre Erkenntnisse den politischen Entscheidungsträger*innen und der breiten Öffentlichkeit mitgeteilt werden, damit diese 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.

Video über einen Ozeanografen

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.