Op dit moment zijn er twee modules beschikbaar bij Tipping Point Ahead: over ijs en over paleoklimaat. Ze zijn geschikt voor havo/vwo-bovenbouwscholieren.
De modules zijn gemaakt in samenwerking met onderzoekers van het NESSC en onderwijsspecialisten. Ze zijn gecertificeerd door het KNAG, en maken onderdeel uit van het concept Geo Future School. Maar elke school mag er gebruik van maken! De modules sluiten bijvoorbeeld aan bij scheikunde, natuurkunde, aardrijks kunde, NLT en wiskunde.
Via www.tippingpointahead.nl/modules kunnen docenten de modules inkijken en de handleiding aanvragen.
Kantelpunten in het klimaat
1 april 2016
Dit artikel is verschenen in: geografie april 2016
Kennis
FOTO: CAROLIEN COENEN/FLICKR
De gletsjerlagune Jükulsárlón, aan de rand van IJslands grootste gletsjer Vatnajökull, is gevuld met smeltwater en de afgelopen eeuwen fors gegroeid vanwege de klimaatverandering.
Voor docenten en leerlingen havo en vwo is er een nieuw online platform, Tipping Point Ahead, over onderzoek naar kantelpunten in het klimaat: momenten waarop in korte tijd een enorme verandering plaatsvindt. Moeten we ons zorgen maken? En hoe onderzoek je een kantelpunt? Op de website kun je videoclips bekijken en interviews lezen met jonge onderzoekers over hun projecten.
Het Netherlands Earth System Science Center (NESSC) wil klimaatverandering beter begrijpen en betrouwbare voorspellingen doen over het klimaat van de toekomst. Maar hoe pak je dat onderzoek aan? Om dat aan scholieren duidelijk te maken, heeft NESSC Tipping Point Ahead ontwikkeld: een website speciaal gericht op havo/vwo bovenbouwleerlingen, waarin ze kennis maken met jonge onderzoekers. Er zijn ook drie onderwijsmodules en een wedstrijd voor het beste profielwerkstuk.
Jonge onderzoekers
Met een handdruk van minister Bussemaker en haar opmerking ‘dat er nog wel wat aan de genderbalans moet gebeuren’, trapte het NESSC eind 2013 af. Dit bekroonde een tweejarige inspanning van een groep Neder landse wetenschappers om een Zwaartekrachtsubsidie voor fundamenteel wetenschappelijk klimaatonderzoek te bemachtigen. Tot 2023 kunnen ongeveer zeventig jonge onderzoekers bij vijf Nederlandse onderzoeksinstituten hun licht laten schijnen op het klimaat systeem van het verleden, het heden en de toekomst.
Het klimaatsysteem van onze aarde is buitengewoon ingewikkeld. Talloze onderdelen beïnvloeden elkaar over en weer. De atmosfeer en oceanen spelen natuurlijk een belangrijke rol, maar dat geldt ook voor bijvoorbeeld de cryosfeer en biosfeer. De cryosfeer omvat al het bevroren water op aarde: zee-ijs, gletsjers, ijskappen maar ook permafrost en methaanhydraten, waarin grote hoeveelheden methaan zitten opgesloten in de bevroren zeebodem. En de koolstofcyclus, die bepalend is voor de atmosferische concentraties van broeikasgassen zoals kooldioxide (CO2) en methaan (CH4), hangt sterk af van de staat van de biosfeer, een verzamelnaam voor alle levende materie op aarde.
Onderwijsmodules
Leerlingen krijgen de kans contact te maken met jonge onderzoekers voor hun profielwerkstuk
Dat al deze interacties resulteren in een grillig klimaat op aarde blijkt wel uit de reconstructie van vijfhonderd miljoen jaar wereld-gemiddelde oppervlaktetemperatuur. De grafiek laat schommelingen van bijna 20 graden zien! Vanaf het klimaatoptimum in het vroege Eoceen, ongeveer vijftig miljoen jaar geleden, leidde een geleidelijke afkoeling tot de huidige koele periode, waarin elke honderdduizend jaar ijstijden en relatief korte tussenijstijden elkaar afwisselen. Gedurende het huidige interglaciaal, het Holoceen, was ons klimaat uitzonderlijk stabiel.
Maar er broeit wat in het klimaatsysteem. Door menselijk handelen stijgen momenteel de concentraties van broeikasgassen sinds de industriële revolutie ongekend snel. Analyse van luchtbelletjes in Antarctische ijskernen laten zien dat de CO2-concentratie, die dit jaar de magische grens van 400 parts per million overschrijdt, nu bijna 40 procent hoger is dan op enig moment in de afgelopen achthonderdduizend jaar. Hierdoor is de gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak de afgelopen eeuw al met ongeveer een graad gestegen, en de verwachting is dat daar tot 2100 nog eens 1,5 tot 4,5 graden bij zal komen. Afgezet tegen de temperatuurschommelingen van de afgelopen miljoenen jaren is dit een zeer significante – en vooral snelle – opwarming.
Onze kennis van het klimaatsysteem is nog onvolledig, en de onzekerheden in voorspellingen zijn daarom groot. Om een voorbeeld te noemen: het verschil tussen 1,5 of 4,5 graden temperatuurstijging betekent ook het verschil tussen een Groenlandse ijskap die zich kan handhaven of op termijn verdwijnt, goed voor een wereldgemiddelde zeespiegelstijging van 7 meter. Ook klimaatschommelingen in het verleden zijn vaak nog slecht begrepen. Wat veroorzaakte bijvoorbeeld 55 miljoen jaar terug de sterke piek in temperatuur, het zogenoemde Paleoceen-Eoceen temperatuurmaximum (PETM)?
Temperatuurgeschiedenis van de aarde
Kort samengevat zijn de belangrijkste vragen die de NESSConderzoekers willen beantwoorden: hoe warm zal het de komende eeuwen worden op onze planeet, en zal de opwarming geleidelijk zijn, of wellicht schoksgewijs, doordat bepaalde kantelpunten worden overschreden? Informatie uit het verleden, bijvoorbeeld een beter begrip van het PETM, moet hierbij gaan helpen, maar veel wordt ook verwacht van de samenwerking tussen onderzoekers uit de verschillende NESSC-disciplines biologie, ecologie meteorologie, glaciologie, oceanografi e en paleoklimatologie.
Scholieren
Het NESSC wil middelbare scholieren graag een kijkje in de keuken geven via Tipping Point Ahead, met een nieuwe website (tippingpointahead.nl), drie onderwijsmodules en een wedstrijd voor de vijf beste profielwerkstukken (zie kaders). De website werd gelanceerd op de KNAG-Onderwijsdag in december 2015. Hij brengt scholieren in direct contact met jonge wetenschappers. Met korte, professionele videoclips en duidelijke verwijzingen naar schoolvakken (aardrijkskunde, biologie, scheikunde, natuurkunde, wiskunde) maken de leerlingen kennis met en worden ze hopelijk enthousiast over het natuurwetenschappelijk klimaatonderzoek. Op de website kunnen ze hun vraag direct aan een actieve onderzoeker stellen.
De onderwijsmodules (zie kader) zijn ontwikkeld door Geo Future School in nauwe samenwerking met NESSC-onderzoekers. Ze laten leerlingen op drie manieren kennismaken met de wetenschap van kantelpunten. De module Tipping Points on Ice behandelt kantelpunten in het smeltgedrag van de ijskappen van Groenland en Antarctica: welke processen zijn belangrijk en welke terugkoppelingen vinden plaats tussen die processen? De module Tipping Points in Past Climate behandelt snelle klimaatveranderingen in het verleden, en laat de leerlingen kennis maken met methoden om het paleoklimaat te reconstrueren. Een derde module richt zich specifi ek op wiskundige aspecten van kantelpunten, en is momenteel in ontwikkeling.
Inmiddels zijn de eerste veertig jonge onderzoekers binnen NESSC aangesteld, en hiervan is 55 procent vrouw. Met de genderbalans komt het dus wel goed!
Kans op expeditie IJsland
Jonge onderzoekers in beeld
Bij Tipping Point Ahead staat het werk van jonge onderzoekers van het NESSC centraal. Zij leggen uit welke vraag ze willen beantwoorden en waarom dat belangrijk is voor klimaatonderzoek. Ook vertellen ze graag over hun eigen motivatie om dit onderzoek te doen, en hoe ze daarbij zijn gekomen. Scholieren kunnen de onderzoekers van Tipping Point Ahead per e-mail bereiken met vragen, bijvoorbeeld voor hulp bij hun profielwerkstuk.
Neem het verhaal van Sharon van Geffen, van de Universiteit Utrecht. Haar onderzoek is een belangrijk radertje in het klimaatonderzoek. Zij zoekt uit wat er gaat gebeuren met de ijskappen op Groenland. Die beslaan een oppervlakte van 40 keer Nederland. Als het water dat daar opgeslagen ligt zou smelten, veroorzaakt dat een zeespiegelstijging van 7 meter. Reden genoeg om te berekenen hoe het ervoor staat: hoeveel zorgen moeten we ons maken?
Het is lastig voorspellen bij welke temperatuur het ijs op Groenland volledig verdwenen is. De temperatuurstijging op aarde leidt er wel toe dat er iets meer afsmelt, maar zo’n enorm ijsoppervlak heeft ook een zelfregulerende werking. Het kan krimpen en groeien zonder dat er enorm veel verandert. Maar er zou een moment kunnen komen waarop het klimaat zó opgewarmd is, dat het ijs op Groenland onherstelbaar smelt. Zelfs al zou het daarna weer kouder worden.
Sharon hoopt dat ze met haar onderzoek beter kan voorspellen of en wanneer dat punt komt. Ze gebruikt daarvoor gegevens over de dikte van het ijs, de temperatuur, en andere data die verzameld worden op de ijskap. Door een boring te maken in het ijs kun je op Groenland tot wel 125 duizend jaar terug in de tijd.
De gegevens stopt ze in een computermodel. Daarmee hoopt ze beter te begrijpen hoe het ijs zich gedragen heeft in de afgelopen eeuwen. Niet alleen om meer duidelijkheid te krijgen over een mogelijk tipping point, ze wil ook weten waarom gletsjers zich soms ineens heel snel voortbewegen.
FOTO: JONATHAN
Tipping Point Ahead schrijft een wedstrijd uit voor havo/ vwo-scholieren. Op basis van hun profielwerkstuk gecombineerd met een korte videoclip maken scholieren kans op een speciaal voor hen georganiseerde reis naar IJsland. Deze zal in de zomer van 2017 plaatsvinden.
Het profielwerkstuk moet een onderwerp bespreken dat gerelateerd is aan klimaatverandering. Dat kan van alles zijn. Zoek bijvoorbeeld een oplossing voor het klimaatprobleem. Wat als we alle CO2 opzuigen met een afzuigkap? Of een grote ijsmachine op de Noordpool zetten? Hoe krijgen we iedereen in Nederland bewust van de gevolgen van klimaatverandering? Of maak een onderzoeksplan: wat zouden ze bij NESSC moeten onderzoeken en hoe zou je dat aanpakken? Voer een eigen onderzoek uit. Scholieren mogen creatief zijn; voor de wedstrijdinzending mag bijna alles, zolang het maar over het klimaat gaat. Scholieren moeten daarnaast op hun wetenschappelijke houding letten: stel een scherpe vraag, wees kritisch, en zorg dat het onderwerp interessant is en impact heeft op de wetenschap.
Naast de inzending van de originele versie van het profielwerkstuk maken de leerlingen een filmpje van maximaal drie minuten waarin ze hun profielwerkstuk op een aansprekende, creatieve en verrassende manier presenteren, toelichten of nog een stap verder brengen.
Op basis van kwaliteit zullen de profi elwerkstukken samen met de videoclips worden beoordeeld door een vakjury (met onder andere topwetenschappers en een wetenschapsjournalist). Het filmpje vormt dus samen met het profielwerkstuk de inzending.
Doelgroep voor de prijsvraag zijn de middelbare scholieren die in het schooljaar 2016-2017 hun profielwerkstuk schrijven en dit in het voorjaar van 2017 inleveren. Inzenden om mee te doen aan de prijsvraag kan tot en met 31 maart 2017.
Uw leerlingen warm maken voor deze wedstrijd? Vraag een pdf van onze A3-poster aan via redactie@tippingpointahead.nl. Meer informatie op www.tippingpointahead.nl/win.
Het NESSC is een virtueel onderzoekscentrum, waaraan vijf instituten meewerken: de Universiteit Utrecht, het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), de Radboud Universiteit Nijmegen, de Vrije Universiteit Amsterdam en Wageningen Universiteit. Het NESSC is een Zwaartekrachtprogramma en wordt gefi nancierd door het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap.
www.nessc.nl