Grønlandspumpen

Modelforsøg om den termohaline cirkulation

Dato: ____________________      Gruppe / navne: ____________________________________________

Om øvelsen

I skal bygge en model af Grønlandspumpen — den cirkulation, hvor koldt og salt havvand synker til bunds ud for Grønlands kyst, mens Golfstrømmen fører nyt, varmt vand nordpå til erstatning. I et gennemsigtigt kar undersøger I først, hvordan temperaturforskelle og saltindhold hver for sig får vand til at bevæge sig, og samler det til sidst i én cirkulation med is og varme på hver sin side af karret.

Hypotese

Skriv jeres bud, inden I går i gang — og begrund med begrebet densitet (massefylde):

Hvad tror I sker, når koldt vand møder varmt vand?

________________________________________________________________________________________________

Hvad tror I sker, når ferskvand møder saltvand?

________________________________________________________________________________________________

Hvordan tror I, der kan dannes en hel cirkulation i karret, når is og varme bruges samtidig?

________________________________________________________________________________________________

Fremgangsmåde

Del 1: Koldt og varmt vand mødes

  1. Sæt skillepladen midt i karret.
  2. Fyld varmt vand i den ene side og koldt vand i den anden.
  3. Tilsæt blå frugtfarve til den kolde side, så I kan følge den.
  4. Fjern skillepladen forsigtigt, og observér, hvad der sker i grænsezonen.

Del 2: Saltvand og ferskvand mødes

  1. Skyl karret, og fyld det igen — nu med lunkent vand i begge sider.
  2. Opløs salt i den ene side (“havsiden”), så saltholdigheden svarer nogenlunde til havvand (se materialer), og tilsæt rød frugtfarve.
  3. Den anden side (“kystsiden”) er almindeligt fersk, lunkent vand — uden salt.
  4. Fjern skillepladen forsigtigt, og observér, hvad der sker.

Del 3: Selve Grønlandspumpen — cirkulationen

  1. Fjern skillepladen helt, og fyld karret med lunkent vand til lige over isholderpladen.
  2. Placér isholderpladen i den ene ende af karret — den lille udskæring skal vende nedad.
  3. Læg knust is på pladen, og dryp blå frugtfarve på isen.
  4. Stil en lukket flaske med varmt vand i den modsatte ende af karret som varmekilde.
  5. Vent et par minutter, og observér: det kolde, blå vand synker ned ved isen, strømmer langs bunden mod den varme ende og stiger op dér — det danner en cirkulation.
  6. Fotografér både opstillingen og resultatet.

Del 4: Hvor meget tungere er saltvand?

  1. Vej et tomt, tørt måleglas (100 mL), og notér massen.
  2. Afmål præcis 100 mL postevand i måleglasset, og vej det igen.
  3. Tøm og tør måleglasset (eller brug et andet af samme slags).
  4. Opløs 3,5 g salt i 100 mL vand — det svarer til havvands gennemsnitlige saltholdighed — og vej på samme måde.
TipTip

Hold en mørk baggrund (fx et stykke sort karton) bag karret, så frugtfarven er lettere at se. Vandet skal have samme temperatur i de to sider i Del 2, ellers blander I temperatur- og saltforskellen sammen. Brug ikke kogende vand i flasken i Del 3 — lunkent til håndvarmt er nok, og det er mere behageligt at røre ved bagefter.

NoteMaterialer (pr. gruppe)
  • Gennemsigtigt plexiglas-kar med skilleplade
  • Isholderplade (med lille udskæring, der skal vende nedad)
  • Knust is
  • Flaske med skruelåg til varmt vand
  • Frugtfarve (blå og rød)
  • Salt
  • Lunkent vand
  • Vægt (0,1 g eller finere)
  • Måleglas, 100 mL (2 stk., eller ét der kan tørres mellem målingerne)
  • Digitalkamera/mobil til billeder

Registrering af målinger

Tabel 1: Iagttagelser fra de tre delforsøg.
Delforsøg Beskriv, hvad I så (kvalitativt) Tid til vandet var helt blandet/faldet til ro (sekunder)
Del 1 — koldt og varmt vand
Del 2 — salt og fersk vand
Del 3 — cirkulationen
Tabel 2: Vejninger til bestemmelse af densitet, Del 4.
Postevand Saltvand (≈ havvand)
Masse af tomt måleglas (g)
Masse af måleglas + 100 mL væske (g)
Væskens masse (g)

Databehandling

  1. Beregn væskens masse for hver prøve i Tabel 2 (masse af glas med væske minus det tomme glas).
  2. Beregn densiteten af hver væske. Rumfanget er de 100 mL, altså 100 cm³:

\[\rho = \frac{m}{V}\]

Tabel 3: Beregnet densitet af de to væsker.
Postevand Saltvand (≈ havvand)
Densitet (g/cm³)
  1. Sammenlign jeres beregnede densiteter med de kendte værdier for fersk- og havvand — ca. 1,00 g/cm³ for postevand og ca. 1,025 g/cm³ for havvand. Hvor tæt kom I på?
  2. Sammenhold Tabel 1 og Tabel 3: hvordan hænger densitetsforskellen, I lige har regnet ud, sammen med det, I så ske i Del 2 og Del 3?

Journalspørgsmål

  1. Forklar med fagbegreber (densitet, temperatur, salinitet), hvorfor det kolde vand synker ved isen, og hvorfor det varme vand stiger ved flasken i Del 3.
  2. Hvordan minder cirkulationen i karret om den rigtige dybvandsdannelse ved Grønland? Nævn også mindst to måder, modellen er en forsimpling af det virkelige hav (fx størrelse, tidsskala, vind og jordrotation).
  3. I virkeligheden smelter Grønlands indlandsis og tilfører Nordatlanten ferskvand. Hvad ville der ske med jeres model, hvis I gentog Del 3 med smeltende ferskvandsis i stedet for almindelig is — og hvorfor?
  4. Hvad kan en svækket eller helt stoppet Grønlandspumpe betyde for klimaet i Danmark og Nordeuropa? Inddrag begrebet global energitransport via havstrømme, og forklar sammenhængen til Golfstrømmen (Den Nordatlantiske Strøm).
  5. Diskutér metoden: hvilke variable holdt I konstant, og hvilke ændrede I mellem de fire delforsøg? Stemte jeres hypoteser med det, der rent faktisk skete? Kunne en anden gruppe gentage forsøget og få samme resultat?