Klimatförändringen i fysikundervisning
Klimatförändringen påverkar människors liv och naturmiljöer nu och särskilt i framtiden. Kunskap i fysik är viktig för att vi ska kunna förstå klimatförändringen och bygga upp en klimatvänlig värld. Viktiga delområden i undervisningen är bland annat värme- och ellära. Dessutom förmedlas kunskap om klimat och klimatförändringen genom siffror och enheter, och fysiken som läroämne är i nyckelposition i denna undervisning. Därför har fysikläraren en viktig roll som klimatpedagog.

Steve Oliver Too
Fysikartikeln består av följande delar:
Klimatförändringen är förstärkt växthuseffekt
–Växthusgaser har förmåga att absorbera värmestrålning
– Jordens termodynamiska jämvikt kan undersökas med hjälp av svartkroppsstrålning
Klimatförändringens fysiska konsekvenser
– Temperaturer, nederbördsmängder och atmosfärens gassammansättning förändras
– Återkopplingsmekanismer förstärker konsekvenserna
Människan förändrar klimatet
– Strålningsdrivningen avspeglar energiobalansen i klimatsystemet ilmastojärjestelmässä
– Klimatmanipulering innebär flera risker
Klimatförändring och våra energisystem
– Vårt energisystem grundar sig på värmeenergi via förbränning av fossila bränslen
– Hållbar energiteknik
Uppgifter
Bildgalleri
Källor och ytterligare läsning
Klimatförändringen är förstärkt växthuseffekt

Kevin Gill
Med växthuseffekt menas uppvärmning av atmosfärens lägre skikt på grund av koldioxid och andra växthusgaser (bl.a. vattenånga och metan). Den naturliga växthuseffekten möjliggör livet på vår planet och den uppstår när växthusgaserna släpper solens instrålning till jordytan men saktar ner utstrålningen på det infraröda området. Därför är atmosfärens temperatur nära jordytan cirka 33 grader högre än utan påverkan från växthusgaser då temperaturen skulle vara -18 grader.
För närvarande uppvärmer mänskligheten snabbt jorden genom att släppa mer växthusgaser ut i atmosfären. Med klimatförändring, det vill säga förstärkt växthuseffekt, menas att när växthusgaserna ökar förstärks även effekten som värmer upp atmosfären. Mängden koldioxid, metan och dikväveoxid i atmosfären har ökat på ett avgörande sätt under de senaste ett par århundraden. Tidigare var halterna nästan oförändrade i tusentals år.
Klimatförändringens fysiska konsekvenser

Bernd Thaller
När klimatet uppvärms lagras värmeenergi i klimatsystemets olika delar, i huvudsak i oceaner. Till exempel var den beräknade ökningen av totala mängden värmeenergi mellan åren 1961 och 2003 15,9 x 1022 joule varav cirka 90 procent, eller 14,2 x 1022 joule, har hamnat i oceaner.
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/0c261b4c-48d8-420d-ada7-de7d0d46cbbe/jaatikot-ja-valtameret.html
Även om den globala uppvärmningen först och främst påverkar den fysiska miljön påverkar klimatförändringen även på en mängd olika sätt livet på jorden. Klimatförändringen ändrar ekosystem, förekomst av organismer, födoproduktion och människors liv. Nedan behandlas klimatförändringens fysiska konsekvenser och klimatförändringens påverkan på naturen och människors liv kan du läsa även i de andra artiklarna i Lärarens klimatguide.
Människan förändrar klimatet

Philippe Put
Orsakerna till klimatförändringen är i huvudsak den stora mängden växthusgaser som människan släpper ut och som värmer upp klimatet. Vår nuvarande livsstil grundar sig i mångt och mycket på förbrukning av fossila bränslen och klimatutsläppen orsakas av i stort sett allt som människan gör: boende, förflyttning, födoproduktion, tillverkning och användning av konsumtionsvaror samt av industriprocesser och energianvändning som behövs för allt ovan.
Förutom växthusgasutsläpp som värmer upp klimatet orsakar den mänskliga verksamheten även andra föroreningar såsom luftburna partiklar som kyler ner klimatet. Men å andra sidan kan den mänskliga verksamheten även påverka mängden utsläpp: väljer vi att producera elektriciteten med fossil eller förnybar energi, baseras vägtrafiken på råolja eller kanske på biogas eller elenergi och vad för sorts mat och på vilket sätt producerad mat äter vi?
Frågor kring vårt energiproduktionssystem kan du läsa mer i nästa kapitel. Frågor kring boende och mat kan du läsa mer om i hemkunskapsartikeln och om elfordon i artikeln om teknisk slöjd i Lärarens klimatguide.
Klimatförändring och våra energisystem

Louis Vest
Energiteknik är en teknikbransch där alla apparater, maskiner och system inom energiproduktion, energiöverföring och energiförbrukning som används i samhället ingår. Grunden för vårt energiintensiva industriella samhälle är stort utnyttjande av primärenergin.
Energi behövs för nästan all mänsklig verksamhet: uppvärmning, förflyttning, belysning samt produktion och konsumtion av varor.
Under den förindustriella tiden var vedbränning, vattenhjul och väderkvarnar centrala energikällor för mänskligheten. Den industriella revolutionen som bland annat innebar utnyttjande av stenkol i energiproduktion och uppfinnande av ångmaskin öppnade helt nya möjligheter att allt snabbare och billigare tillverka olika produkter, och möjliggjorde samtidigt vår nuvarande materiella levnadsstandard.
Vårt energisystem och mänsklighetens ökande energibehov är centrala orsaker till klimatförändringen. Förutom utsläppsintensivitet ska även den svaga verkningsgraden av fossil energikonsumtion tas i beaktande eftersom det behövs betydligt mer primärenergi för att tillfredsställa energibehovet.
I fysikundervisningen hjälper det att studera begrepp inom energisystemet för att förstå många av fysikens grundbegrepp. Vad är energi och dess olika förekomstformer? Hur utnyttjas de i de olika sätten att producera energi för människors behov? Vad är energiprincipen och hur är den förknippad med energins bevarande? Vad är effekt och hur kan man använda den för att jämföra olika former av energiproduktion?
Uppgifter

Wild Center
Vi gör en tabell av olika former av energiproduktion:
- Vilken mekanism/fysikfenomen grundar sig energiproduktionen på?
- Var/i vilka slags områden i världen finns ifrågavarande energi?
- Vilka är ifrågavarande energiformens fördelar och nackdelar?
Vi utarbetar en lista över ord som har med energi att göra och spelar med dessa ord ordförklaringsspelet Alias.
Följande uppgifter finns i denna interaktiva karta: http://earth.nullschool.net
- Beskriv hur energin rör sig med havsströmmarna på kartan.
- Vad är orsaken till luft- och havsströmmarnas riktningar? Vad får strömmen att gå mot riktningen som syns på kartan?
- Vad för sorts energiöverföringssätt är det möjligt att se på kartan?
- Jämför temperaturer i olika områden i jämnhöjd med havsytan.
Varför är temperaturväxlingar starkare på fastlandet än i oceaner?
Hur mycket energi förbrukas eller sparas i följande fall?
a) En LED-lampa (7 W) är tänd i 3 timmar på en kväll. Hur många timmar kan en lågenergilampa vara tänd (16 W) tills den har använt lika mycket energi?
b) Hur mycket sparar du energi om du tittar på en två timmars film på Ipad (16 W) jämfört med datorn (80 W)?
c) Hur många kilowattimmar årligen sparas energi om vardagsrummets lågenergilampa (16 W) bytes mot en LED-lampa (7 W)?
d) Ta reda på din elleverantörs webbsida hur många gram koldioxid en kilowatttimme producerar. Om datorn förbrukar 110 W och du glömmer stänga av den i fem timmar hur många kilowattimmar energi datorn förbrukar? Hur många gram koldioxid datorn producerar?
e) År 2015 var det genomsnittliga CO2-utsläppet 123,6 g/km (Trafiksäkerhetsverket Trafi, 2016) för förstagångsregistrerade personbilar i Finland. Efter hur många kilometer har bilkörningen producerat lika mycket koldioxidutsläpp som datorn i punkt d
Gemensamt projekt för läroämnena geografi och fysik där man parvis eller i smågrupper kan fördjupa sig i följande frågor:
- Vilket samband har värmekapacitivitet med klimatzoner eller väderfenomen i olika delar av jorden? Hur till exempel Humboldtströmmen på södra Stilla havet påverkar vädret i Peru? Eller Brasilianska strömmen som går på östra sidan av Sydamerika?
- Hur sker energiöverföringen och hur påverkar den
- norr om nordpolen?
- vid ekvatorn?
- vid hästlatituderna?
- Hur ändras temperaturen i olika skikt av atmosfären och vad är skälet till ändringarna?
Se dokumentet om huset där elen produceras med mänsklig trampkraft. https://www.youtube.com/watch?v=vPxuuB_ZBuk
a) En varm dusch förbrukar 24 kW. Hur mycket energi går det åt under en minut i en varm dusch?
b) Hur mycket utsläpp orsakar duschen? Vi antar att duschens värmeenergi har producerats med fjärrvärme.
c) Hur många kilometer kan man köra bil med samma mängd utsläpp?
d) Hur många timmar kan man se på tv med samma mängd utsläpp?
e) Välj ett livsmedel på listan nedan. Hur många gram livsmedel kan man äta med samma mängd utsläpp?
Bil: 123,6 g/km (Trafi)
Värmeproduktion 183 g/kWh (Motiva)
Elproduktion: 208 g/kWh (Motiva)
Nötkött: 26,61 g-CO²/g
Smör: 9,25 g-CO²/g
Ost: 8,55 g-CO²/g
Fläskkött: 5,77 g-CO²/g
Kyckling: 3,65 g-CO²/g
Fisk (medelvärde): 3,49 g-CO²/g
Mjölk: 1,29 g-CO²/g
Nötter: 1,20 g-CO²/g
Baljväxter 0,51 g-CO²/g
Källa för emissionsfaktorer för livsmedel: Systematic review of greenhouse gas emissions for different fresh food categories, Glune S., Crossin E., Verghese K. (Journal of cleaner production, 1/2017)
Bildgalleri
Källor och ytterligare läsning
http://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/musta_kappale_sateilee_jalleen
Valtamerien pinta nousee satoja vuosia (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/5c686ae4-6cad-41ef-84e3-a1f85d530f0f/valtamerien-pinta-nousee-satoja-vuosia.html
Maapallon ilmasto tulevaisuudessa (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/6c5a9908-7033-47a8-9855-e745b4fa7604/maapallon-ilmasto-tulevaisuudessa.html
Mannerjäätiköt (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/c2a9fe7d-29c7-40a1-b159-3b3a20ff8762/mannerjaatikot.html
Napamerien jääpeite hupenee (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/4be2265d-15bd-43c4-828f-f1224960ef47/napamerien-jaapeite.html
Ilmastojärjestelmän palauteilmiöt (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/04f96038-0909-4b41-812e-797905f5aa28/ilmastojarjestelman-palauteilmiot.html
Ilmastojärjestelmä mukautuu pakotteisiin (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/0bd69fe2-6220-417d-b8e2-a8736592bafc/ilmastojarjestelma-mukautuu-pakotteisiin.html
Säteilypakote kuvaa ilmastojärjestelmän epätasapainoa (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/ilmio/-/artikkeli/eb06632f-d946-4d47-8e17-16a7351c43ff/sateilypakote.html
Monet ilmastonmuokkaustekniikat sisältävät suuria riskejä (Ilmasto-opas)
https://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/hillinta/-/artikkeli/25f622be-0824-4543-8f7b-3a9e91009ac7/ilmastonmuokkaus.html
Energialähteet ja energiatarve (Edu.fi)
http://www.edu.fi/yleissivistava_koulutus/aihekokonaisuudet/kestava_kehitys/teemoja/energian_tuotanto_ja_kaytto/energialahteet_ja_energiatarve
Auringon energiaa monessa muodossa
https://peda.net/yhdistykset/bmol-ry/koulutus/eyy/yhteinen_ymparisto/energia/ue7d
Uusiutuva energia Suomessa (Ilmasto-opas)
http://ilmasto-opas.fi/fi/ilmastonmuutos/hillinta/-/artikkeli/0bd05ecc-8c68-4fb6-a6e9-2c4ad90d577d/uusiutuva-energia.html
Uusiutuva energia (Motiva)
http://www.motiva.fi/toimialueet/uusiutuva_energia
Sadan vuoden urakka – Miten ilmaston kanssa eletään (Ville Lähde/ BIOS-tutkimusyksikkö). http://bios.fi/sadan-vuoden-urakka-miten-ilmaston-kanssa-eletaan/