Centrale vraagstelling Hoe organiseer je een expeditie naar de Zuidpool om het hitterecord van 55 miljoen jaar geleden te kunnen onderzoeken?

Pagina 1: Opdracht: Op expeditie naar de Zuidpool

Expeditie Broeikaswereld – Universiteit Utrecht

Leerlingenblad Introductie Je kruipt in de huid van een paleoklimaatonderzoeker die geïnteresseerd is in de warme tijdsperiode van ongeveer 55 miljoen jaar geleden, het PETM (Paleoceen-Eoceen temperatuursmaximum). Tot op heden is er al veel onderzoek gedaan naar deze periode. Zo is er al bekend dat de zeewatertemperatuur op de Noordpool toen tussen de 19 en 23°C was. Ook was er op de Noordpool een invasie van tropische algen, terwijl het land rond de Noordpool begroeid was met een moerassig bos. Sedimenten van het PETM van rond de evenaar laten ook warme zeewatertemperaturen zien van meer dan 35 graden. Dit is zeker anders dan tegenwoordig, waar de gemiddelde temperatuur op de polen nauwelijks boven het vriespunt uitkomt, terwijl het op de evenaar nog ongeveer 30 graden is. In de volgende opdracht zie je goed wat de temperatuurverschillen van het PETM in vergelijking met nu zijn. Centrale vraagstelling Hoe organiseer je een expeditie naar de Zuidpool om het hitterecord van 55 miljoen jaar geleden te kunnen onderzoeken? Benodigdheden • Potlood, kleurpotloden, papier, gum, etc Opdrachten 1) In figuur 1 staat de huidige gemiddelde jaartemperatuur van het zeewater van pool naar pool in een grafiek uitgezet. Tabel 1 geeft de zeewater temperaturen weer zoals die zijn bepaald voor de PETM.

Figuur 1. Jaarlijks gemiddelde temperatuurverdeling van de Zuidpool naar de Noordpool. Plaats op aarde Rond de Noordpool New Jersey Tanzania

Breedtegraad 80° N 30° N 10° N

Zeewatertemperatuur 23°C 34°C 38°C

Tabel 1. Reconstructie van de zeewatertemperatuur tijdens de PETM.


a. b. c. d.


Zet de temperatuurwaarden van het PETM (Tabel 1) uit in figuur 1. Waar op aarde is het grootste temperatuurverschil tussen het PETM en nu? Hoe zou je dit grote verschil kunnen verklaren? Ben je tevreden over het aantal temperatuurobservaties van het PETM of van welk gebied zou je in ieder geval (meer) observaties willen krijgen? Ter illustratie is in figuur 2 een overzicht gegeven van alle boringen op de aarde waar het PETM in is gevonden.

Figuur 2. De ligging van de continenten ten tijde van het PETM, met de plaatsen waar het PETM is gevonden. Zoals je ziet, zijn er voor het PETM nog niet voor overal op de wereld temperatuurwaarden beschikbaar. Een uitgelezen kans voor een expeditie! Hier is alleen veel geld voor nodig. Dit geld wordt uiteraard niet opgehoest door prof. W. von Boring zelf. Een internationale organisatie (het ‘Integrated Ocean Drilling Program, afgekort IODP), gefinancierd door overheden uit veel verschillende landen, waaronder Nederland, organiseert zulke expedities. Verschillende teams van onderzoekers leveren bij hen een voorstel in om op expeditie te gaan. Alleen de beste voorstellen, waar men de mooiste en belangrijkste resultaten van verwacht, worden uiteindelijk uitgevoerd. 2) Van de temperatuur op Zuidpool tijdens het PETM weten we nog helemaal niets, terwijl de grootste temperatuurveranderingen misschien juist daar plaatsvonden. Daarom lijkt het nuttig om daar te gaan boren. In de laatste 10-20 jaar hebben wetenschappers heel lange kernen geboord in de Antarctische ijskap. a. Waarom zijn juist die ijskernen niet geschikt om het klimaat van het PETM te reconstrueren? b. Wat is het grootste verschil tussen de Noordpool en de Zuidpool? c. Hoe denk je dat de Zuidpool er uitgezien zal hebben tijdens het PETM? d. Je hebt nu een vraagstelling en hypothese bedacht! Alleen moet je die nog wel even anders formuleren. Dit is heel belangrijk voor je expeditievoorstel, want hiermee zeg je precies wat je wilt onderzoeken. Het moet natuurlijk wel jouw voorstel worden dat goedgekeurd wordt, en jouw expeditie. Vat in een zin de vraag samen die je met de expeditie wilt gaan oplossen. e. In je hypothese formuleer je ook een conclusie die je mogelijk na het onderzoek zou kunnen trekken. Stel dan nu je hypothese op. Je voorstel is hiermee nog lang niet af. Nu heb je alleen bepaald wat je wilt onderzoeken. Belangrijk nu is waar je dat precies gaat onderzoeken. Een expeditie is duur en elke boring moet



dus weloverwogen zijn. Je wilt gericht op die plaatsen gaan boren die helpen je onderzoeksvragen te beantwoorden. Om zoveel mogelijk informatie te vergaren voor de reconstructie van het klimaat is het kiezen van de juiste plaats om te boren van groot belang. Op de ene plek vind je namelijk heel andere fossielgroepen dan op een andere. Die fossielgroepen kunnen je helpen de ouderdom van je boorkernen of de temperatuur van het water waarin die fossielen geleefd hebben te bepalen. Een ideale plek voor het verzamelen van boorkernen met veel informatie over het klimaat is een ondiepe plaats in zee. Hier vind je naast vele mariene fossielen ook fossielen van het land, zoals stuifmeelkorrels of bladeren van bomen. Deze fossielen in het sediment kunnen veel zeggen over de temperatuur, maar ook over de hoeveelheid regen op het land. Een nadeel van ondiep mariene sedimenten is dat ze snel kunnen eroderen. Hierdoor zijn niet altijd en overal sedimenten uit elke tijdsperiode bewaard gebleven. Helaas, nu blijkt dat je niet de eerste was die het PETM van de Zuidpool wilde aanboren. Andere onderzoekers waren je voor en zochten naar een boorplek voor de kust van Antarctica. Ze wilden dicht bij de Zuidpool boren om het klimaat van het uiterste zuiden te reconstrueren. Maar hun pogingen mislukte omdat veel van de oudere sedimentlagen verloren zijn gegaan, omdat het ijs van de Zuidpool deze in een jonger geologisch tijdperk heeft weggevaagd. Gelukkig hebben die onderzoekers wel veel seismisch onderzoek gedaan om de sedimentlagen in kaart te brengen. Hieruit bleek dat rond Australië veel sedimenten van de tijdsperiode rond het PETM zouden kunnen zitten. Zeker weten doe je dat op basis van seismische profielen overigens nooit, het is alleen een aanwijzing.

Figuur 3. Geïnterpreteerd seismisch profiel voor de kust van Antarctica.



3) Bekijk figuur 2 nog een keer en geef aan welk gedeelte van de kust van Australië interessant is voor het aanboren van sedimenten uit het PETM? 4) Uit modelstudies is een reconstructie gemaakt van de oppervlaktestromen van het zeewater rond Australië. Door de andere ligging van de continenten stroomden de zeestromen anders dan vandaag de dag. Uiteraard is het zo dat zeestromen die van de evenaar af komen warmer zijn dan die van de Zuidpool. Dit heeft grote invloed op het regionale klimaat. Denk maar aan de Golfstroom, die uit het Caribische gebied afkomstig is, en die zoveel warmte naar het noorden transporteert dat de havens in Noorwegen ook in de winter ijsvrij zijn.

Figuur 4. Gemodelleerde zeewatertemperatuur tijdens het PETM. a. In welke regio zou je willen boren om een zo goed mogelijk Antarctisch klimaatsignaal te verkrijgen van het PETM? Waarom? 5) Nu moet je nog wel zeker weten of er sedimenten aanwezig zijn in dat gebied waar je graag wilt boren. Aan de hand van de seismische gegevens uit figuur 3 blijkt dat sedimenten van het PETM aanwezig zijn op de flanken van ondiepe ruggen in de oceaan. a. Geef in figuur 5 aan wat de beste regio’s zijn om te boren.



Figuur 5. Bathymetrische kaart van het gebied ten zuiden van Tasmanië. Na een lange weg van kaarten bestuderen, seismische gegevens interpreteren en onderzoeksartikelen lezen, heb je nu een goed voorstel gemaakt met een wetenschappelijke (en maatschappelijke) noodzaak, een heldere probleemstelling, een hypothese en een plan van aanpak. 6) Nu wil de organisatie precies weten wat een expeditie gaat kosten. Hieronder maak je een planning van wat je denkt nodig te hebben. a. Wie neem je mee op een schip? Alleen onderzoekers? Wie kookt er dan? Maak hieronder een lijst met wie je meeneemt, hoeveel mensen. Er kunnen maximaal 120 mensen op het schip. b. Je wilt zo min mogelijk tijd kwijt zijn met varen, die tijd kan je wel beter gebruiken! Vanuit welke haven zou je het beste kunnen vertrekken voor jouw expeditie? c. Op het boorschip is allerlei onderzoeksgereedschap nodig voor eerste analyses van het sediment. Later, na de expeditie, worden de kernen opgeslagen en in detail geanalyseerd. Wat is het belangrijkste dat direct op het schip onderzocht moet worden aan de boorkernen? Waarom? d. Wat en wie heb je daar voor nodig? e. Lijkt het jou leuk om wetenschappelijk onderzoek te doen? Waarom wel of niet?



Informatie docent, beschrijving en nabespreken: Mogelijke vakken: aardrijkskunde NLT, bèta ¾ Dit is een vrij lange opdracht, maar er is weinig dat perse in de klas moet gebeuren. Eventueel kan de opdracht dus in twee lesuren worden gedaan of een deel in de klas en een deel thuis. ¾ Na het maken van deze opdracht wordt voor de leerling inzichtelijk wat er bij de voorbereiding van een expeditie aan vooronderzoek nodig is. Van idee tot voorstel, van onderzoeksvraag tot personeel. Aan de hand van een casestudy over de Zuidpool worden de kernvragen van aardrijkskunde (‘Waar’ en ‘Waarom’) beantwoord. Hiermee ziet de leerling wat er aan voorbereiding op een expeditie nodig is. ¾ Deze opdracht zal na enige instructie zelfstandig door de leerlingen gemaakt kunnen worden, eventueel thuis. Een computer is niet nodig, wel papier, potlood, eventueel kleurpotloden.

Centrale vraagstelling Hoe organiseer je een expeditie naar de Zuidpool om het hitterecord van 55 miljoen jaar geleden te kunnen onderzoeken?

Recommend Documents