Geovidenskab A
Ny ordning
kl. 09.00-14.00
Opgaver
Opgavesættet består af 5 opgaver med tilsammen 15 spørgsmål.
Svarene på de stillede spørgsmål indgår med samme vægt i vurderingen.
Der er 3 elektroniske bilag (bilag 1b, bilag 3c og bilag 4c).
Opgaverne
Opgave 1: Vindmøller ved Doggerbanke
Opgave 2: Gravimetri
Opgave 3: Vandforsyning og sommertørke
Opgave 4: Pladetektonik i Mexico
Opgave 5: Zackenberg, Grønland
Opgave 1: Vindmøller ved Doggerbanke
Man planlægger en stor havvindmøllepark ved Doggerbanke i Nordsøen. Når parken er færdig i 2030, forventes vindmøllerne at producere elektrisk energi med den maksimale effekt 15 GW.
Den producerede elektriske energi sendes i land gennem et søkabel ved spændingsfaldet 150 kV.
| a) | Beregn strømstyrken i søkablet ved maksimal elproduktion. |
Figur 1: Lufttrykket i hPa (isobarer) ved jordoverfladen i Nordeuropa d. 22. november 2019. Placering af vindmølleparken er markeret med en sort firkant.
På figur 1 er vist lufttrykket i hPa i Nordeuropa den 22. november 2019. Vindmølleparkens placering er markeret med en sort firkant. Figur 1 findes også som bilag 1b.
Hastigheden vg for den geostrofiske vind i området omkring Doggerbanke kan beregnes med formlen:
Hvor Δp er forskellen i trykket målt to steder med afstanden Δr imellem.
Hvis vindhastigheden kommer over 25
ms
, stopper vindmøllerne for ikke at blive ødelagt.
| b) | Bestem retning og fart af den geostrofiske vind ved Doggerbanke den 22. november 2019 og afgør om vindmøllerne kan køre. |
Ved Doggerbanke er den gennemsnitlige vindhastighed i møllernes højde 10,3
ms
.
Længden af møllevingerne på de planlagte møller kan sættes til 90 m.
Vindmøllerne forventes at producere elektrisk energi med effektiviteten 44 %.
| c) | Vurder antallet af vindmøller det kræver, for at vindmølleparken under gennemsnitlige vindforhold kan producere elektrisk energi med effekten 7,5 GW. |
Opgave 2: Gravimetri
På jordoverfladen er det muligt at måle tyngdeaccelerationen meget præcist med et gravimeter som vist på figur 1.
Tyngdeaccelerationen afhænger bl.a. af undergrundens densitet. For at undersøge densiteten af en bjergart udtages en prøve med volumen 262 cm3 og massen 639 g.
I gravimeteret foregår et faldeksperiment med høj præcision. I et lufttomt kammer falder et legeme 33,000 cm lodret, hvorved det accelereres fra v0 = 0 til farten vslut.
I målesituationen vist på figur 1 måles sluthastigheden vslut = 2,5419 m/s
For at undersøge undergrundens sammensætning i et område foretages en gravimetrisk undersøgelse. Tyngdeaccelerationen måles ved tre punkter som vist på figur 2.
Tyngdeaccelerationen afhænger bl.a. af undergrundens densitet. For at undersøge densiteten af en bjergart udtages en prøve med volumen 262 cm3 og massen 639 g.
| a) | Bestem densiteten af prøven. |
I gravimeteret foregår et faldeksperiment med høj præcision. I et lufttomt kammer falder et legeme 33,000 cm lodret, hvorved det accelereres fra v0 = 0 til farten vslut.
I målesituationen vist på figur 1 måles sluthastigheden vslut = 2,5419 m/s
| b) | Bestem tyngdeaccelerationen, som gravimeteret måler. |
For at undersøge undergrundens sammensætning i et område foretages en gravimetrisk undersøgelse. Tyngdeaccelerationen måles ved tre punkter som vist på figur 2.
| c) | Vurdér hvilket målepunkt der vil vise henholdsvis den laveste og højeste tyngdeacceleration på figur 2? (Begrund dit svar) |
Figur 1: Gravimeter
Figur 2: Tværsnit af undersøgelsesområde med placering af de tre målepunkter A, B og C.
Opgave 3: Vandforsyning og sommertørke
Figur 1: Satellitfoto af den midterste del af Jylland. Venstre: 17. juli 2017. Højre: 26. juli 2018.
Sommeren 2018 var rekordtør, hvorved mark- og græsarealer udtørrede (se figur 1).
Nogle landmænd fik ekstraordinært lov til at kunstvande marker med vand fra nærliggende vandløb. Dette påvirkede vandbalanceligningen for det lokale område.
| a) | Forklar, hvilke dele af vandbalanceligningen der påvirkes væsentligt som følge af markvanding med vand fra lokale vandløb. |
I området omkring Pederstrup i Midtjylland hentes vand til markvanding fra en grundvandsboring (figur 2).
Vandet oppumpes fra en dybde 56,0 m under terræn. Der oppumpes 8,0 m3 pr. time.
Oppumpning sker ved en elektrisk grundvandspumpe med nyttevirkningen 65 %.
| b) | Bestem grundvandspumpens elektriske effekt. |
Figur 2: Luftfoto af området omkring Pederstrup vandboring (markeret med rød cirkel).
En geologisk borerapport med beskrivelse af jordprøver udtaget fra grundvandsboringen er vist i tabel 1.
Boringen er omgivet af marker med landbrugsdrift. Grundvandet befinder sig i dybden 30-62 m.
| c) |
Tegn et geologisk boreprofil med relevante signaturer på baggrund af borerapporten vist i tabel 1. (Anvend eventuelt skabelon i bilag 3c).
Vurder om grundvandet er godt beskyttet mod nedsivende forurening. |
| Top / m | Bund / m | Klassificering af jordprøver |
| 0 | 3 | Moræneler |
| 3 | 6 | Smeltevandsgrus |
| 6 | 9 | Moræneler |
| 9 | 12 | Sandet moræneler |
| 12 | 24 | Smeltevandssand |
| 24 | 30 | Moræneler |
| 30 | 62 | Smeltevandssand |
Tabel 1: Geologisk borerapport med beskrivelse af jordprøver
Opgave 4: Pladetektonik i Mexico
Figur 1: De sidste 10 års kraftige jordskælv i det sydlige Mexico.
På figur 1 er vist kraftige jordskælv i det sydlige Mexico de sidste 10 år.
| a) | Forklar den overordnede fordelingen af jordskælv på figur 1. |
Figur 2: Gnejs i bjergområdet Sierra Madre Oriental i Mexico.
Bjergarten gnejs udgør en del af bjergområdet Sierra Madre Oriental i Mexico.
Undersøgelser har vist, at gnejsen indeholder mineraler, der kun dannes ved et tryk på mindst 450 MPa.
| b) | Vurder den mindste dybde gnejsen kan været dannet i. |
For at aldersbestemme gnejsen anvendes Rb-Sr datering. Her undersøges udtagne mineralprøver for indholdet af isotoperne 87Rb og 87Sr og 86Sr. Bjergartens oprindelige indhold af 87Rb henfalder over tid til 87Sr, mens 86Sr er en stabil isotop.
Ved at se på forholdet
87Rb86Sr
og 87Sr86Sr
kan en datering foretages via et isokrondiagram.
I bilag 4c er samlet resultater af undersøgelsen.
| c) | Lav et isokrondiagram på baggrund af bilag 4c og bestem alderen af gnejsen. |
Opgave 5: Zackenberg, Grønland
En dansk forskningsstation er placeret i Zackenberg (20°34'V, 74°28'N) i det nordøstlige Grønland. Her følger forskerne klimaet i Arktis.
Målinger foregår via en batteridrevet målestation som vist på figur 1. Batterierne oplades af solceller, når der er sollys.
| a) | Forklar, hvorfor solcellerne er placeret lodret. |
Figur 1: Klimastation på Zackenberg. Her måles den ind- og udgående elektromagnetiske stråling kontinuerligt. Bemærk solcellepanelerne er placeret lodret.
Klimaforandringer får snedækket til at smelte tidligere på året i Zackenberg.
I 2019 startede smeltesæsonen d. 12. maj. Efter en måned var der smeltet 24 cm sne.
| b) | Vurdér energien, der skal tilføres 1 m2 for at smelte et snedække på 24 cm. |
I Zackenberg måles den ind- og udgående elektromagnetiske stråling. På figur 2 er vist den kortbølgede stråling for henholdsvis d. 20. maj og 12. juli.
| c) | Beskriv og forklar forløbet af den kortbølgede stråling for de to dage. |
Figur 2: Målt ind- og udstråling af den kortbølgede elektromagnetiske stråling for to forskellige døgn ved Zackenberg d. 20. maj og 12. juli 2019.
Bilag
Bilag 1b (figur)
Bilag 3c (skabelon)
Bilag 4c (regneark)
Kildehenvisninger
Opgave 1:
Figur 1: windy.com
Opgave 2:
Figur 1: http://bgi.obs-mip.fr/fr/activites/Leves-gravimetriques/equipements_gravimetrie_relative_absolue
Opgave 3:
Figur 1: EU, Sentinel Data, Sentinel Hub, EO-Browser
Figur 2: Geodatastyrelsen
Opgave 4:
Figur 1: USGS, Google Earth
Figur 2: https://www.researchgate.net/publication/290605231_Desarrollo_Geologico_De_continentes_ancestrales_y_oceanos_a_sierras/
Opgave 5:
Figur 1: Kirstine Skov