Eis-Albedo-Rückkopplung

Wenn wir den Klimawandel in eine paar Jahren zurückdrehen, wird sich dann das Eis an der Arktis einfach wieder neu bilden?

• ab Klasse 7
• Haushaltsmaterial
• Schwierigkeit: mittel
• Dauer: 25min-35min
• analoge Monte-Carlo-Simulation

Material:

• 12 Würfel
• 2 unterschiedliche Schalen (Wir nennen sie Eis- und Wasserschale, es kann also helfen wenn eine weiß und die andere blau ist)
• Papier und Stift

Es handelt sich um ein Würfelspiel, dass die Klimaentwicklung der Arktis simuliert.

Spielen Sie in Kleingruppen von 3-4 Personen durch, so dass sie in der Klasse insgesamt ca. 8-10 Gruppen haben.

Vorbereitung: Lege 10 Würfel in die „Eis-Schale“, diese Würfel heißen „Eis-Würfel“. Lege 2 Würfel in die „Wasser-Schale“, diese Würfel heißen jetzt „Wasser-Würfel“. (Das sind nur Namen, also bitte nichts nass machen!)

Spielregeln: Spiele 20 Jahre. Spiele dafür 20-mal abwechselnd Sommer und Winter und notiere nach jeder Jahreszeit, wie viele „Eis-Würfel“ und wie viele „Wasser-Würfel“ noch vorhanden sind.

Sommer: Wirf alle „Eis-Würfel“. Alle 1er und 2er schmelzen und werden zu „Wasser-Würfeln“. Leg sie deswegen in die „Wasser-Schale“.
Winter: Wirf so viele „Wasser-Würfel“, wie noch „Eis-Würfel“ da sind (maximal alle Wasser-Würfel). Alle 1er und 2er bleiben geschmolzen und damit „Waser-Würfel“. Alle anderen wandern in die „Eis-Schale“.

Wiederhole das Spiel, starte aber diesmal mit 3 „Eis-Würfeln“ und 9 „Wasser-Würfeln“.

Beobachtung
Obwohl die Menge der „Eis-Würfel“ zwischen Winter und Sommer schwankt, bleibt sie im Mittel über 20 Jahre relativ konstant. Wenn man mit 10 „Eis-Würfeln“ startet, bleibt die Mehrheit der Würfel Eis, wenn man mit 3 „Eis-Würfeln“ startet, bleibt die Mehrheit der Würfel Wasser. Beide Zustände sind also relativ stabil.
Wenn jedoch einmal von einem Eisüberschuss zu Wasserüberschuss (oder umgekehrt) gewechselt wird, ist es relativ schwer zum anderen Fall zurückzukehren.

Vergleich der Kleingruppen
Noramlerweise haben Sie mindestens eine Gruppe, bei der es eine längere „Wärmeperiode“ (oder „Kälteperiode“) gab. Dadurch ist bei dieser Gruppe das Gleichgewicht viel Eis zu wenig Eis (oder umgekerht) gewechselt. Nutzen Sie dieses Beispiel um über den Fall zu reden, dass das reale arktisches Eis einmal abtauen wird und damit ein Kipppunkt überschritten ist.

Wetter oder Klima
Wetter ist der kurzfristige Zustand der Atmosphäre. Er ist von vielen zufälligen Schwankunen abhängig und nur bedingt vorhersagbar. Vergleichen lässt sich dies mit dem Werfen eines Würfels, bei dem man weiß, dass etwas zwischen 1 und 6 kommen wird, aber eben auch nicht mehr. „Langfristiges Wetter“ ist hingegen Klima. Dieses ist durch wissenschaftliche Methodik relativ genau vorhersagbar, ähnlich wie bei 6000-mal Würfel sehr wahrscheinlich 900 bis 1100 mal eine 1 geworfen werden wird.

Wissenschaftliche Prognosen
Dieser Versuch eignet sich gut, um mit Kindern über die Aussagekraft von wissenschaftlichen Prognosen zu reden. Ähnlich wie bei den Würfeln, mögen einzelne Ereignisse zufällig sein, jedoch langfristige Ereignisse vorhersagbar. Wie bei den Würfeln, lässt sich die Vorhersage nicht exakt machen, sonden nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit (z.B. von 10 Gruppen sind 9 bei einem Überschuss an Eis geblieben, eine jedoch nicht).

In den Arbeitsblättern zum Experiment finden Sie Vorüberlegungen, Hintergrundwissen und weiterführende Aufgaben.

Nutzen Sie gerne unsere Tabelle zum Eintragen der Menge an „Eis-Würfeln“.

Klima-Feedbackschleife 1: Eis-Albedo-Effekt
Sonneneinstrahlung
Albedo

Noch Meehr Klima
CO2 im Meer

Klima-Feedbackschleife 2: Veränderung des Golfstroms
Eiskernbohrung
Schmelzendes Meereis
Land- und Meereis
Meeresströmungen