Geovidenskab A
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 5 bilag.
Opgaverne
Opgave 1: Jordskælv ved Aleuterne
Opgave 2: Carbondioxid - CO2
Opgave 3: Kerneenergi
Opgave 4: Sommervejr
Opgave 5: Meteorkrater
Opgave 1: Jordskælv ved Aleuterne
Figur 1: Kort over det nordlige Stillehav og Aleuterne.
Aleuterne er en række vulkanske øer, der ligger mellem Alaska og Rusland i det nordlige Stillehav. Der er stor seismisk aktivitet i området på grund af en nærliggende pladegrænse. Figur 1 viser området omkring Aleuterne.
| a) | Klassificér, med inddragelse af figur 1, pladegrænsen ved Aleuterne. |
I området omkring Aleuterne registrerer målestationer jordskorpens bevægelser. Udvalgte GPS-data fra en målestation er vedlagt som bilag 1b.
| b) | Bestem, ud fra bilag 1b, den gennemsnitlige fart af jordskorpens bevægelse registreret af målestationen. |
Den 19. oktober 2020 blev området ramt af et kraftig jordskælv. Jordskælvet blev registreret af en seismograf i Alaska. Seismogrammet fra målestationen er vist på figur 2 og vedlagt som bilag 1c.
Figur 2: Seismogram fra en målestation i Alaska af jordskælvet den 19. oktober 2020.
P-bølgerne bevæger sig med farten 7,3 kms og S-bølgerne bevæger sig med 4,2 kms.
| c) | Markér ankomsten for P- og S-bølger på seismogrammet og beregn afstanden fra målestationen til jordskælvets epicenter. |
Opgave 2: Carbondioxid - CO2
Store mængder CO2 er bundet i biomasse, som kan frigives til atmosfæren. Figur 1 viser den globale fordeling af biomasse over jordoverfladen.
Figur 1: Koncentration af biomasse over jordoverfladen (ton/hektar). Største koncentration findes i områder nær ækvator.
Af figur 1 ses det, at den største koncentration af biomasse over landjorden findes i områder omkring ækvator.
| a) | Begrund, hvorfor den højeste koncentration af biomasse over jordoverfladen findes omkring ækvator. |
På figur 2 ses spektre for udstråling af elektromagnetisk stråling. Den teoretiske kurve viser udstråling af elektromagnetisk stråling for et legeme med samme temperatur som Jordens gennemsnitstemperatur ved overfladen. Den målte kurve viser et spektrum af Jordens udstråling målt med en satellit udenfor Jordens atmosfære.
Figur 2: Teoretisk spektrum for udstråling fra Jorden til rummet og spektrum baseret på målinger.
| b) | Forklar forskellen mellem de to kurvers forløb på figur 2 og bestem Jordens temperatur ud fra figuren. |
Koncentrationen af CO2 i atmosfæren er vokset siden starten af den industrielle periode. I bilag 2c findes data for udviklingen siden 1959. Koncentrationen måles i enheden ppm (parts per million).
Tilførsel af 7,78 Gt CO2 til atmosfæren får koncentrationen af CO2 til at stige med 1 ppm.
| c) | Bestem, ved inddragelse af bilag 2c, den største årlige tilvækst af CO2 til atmosfæren i perioden efter 1959. Forklar hvorfor den menneskeskabte udledning må være større end denne tilførsel. |
Opgave 3: Kerneenergi
Figur 1: Kernekraftværk i Cattenom, Frankrig.
Det franske kernekraftværk i Cattenom har fire reaktorer, der hver kan producere energi med effekten 1300 MW.
| a) | Beregn den maksimale årlige energiproduktion. |
Som alternativ til de konventionelle atomkraftværker arbejdes der på at udvikle thoriumreaktorer, der anvender 232Th som brændsel. 232Th omdannes til 233U, der fissionerer i kraftværket. En fordel ved en thoriumreaktor er, at det radioaktive affald er relativt kortlivet.
I thoriumreaktoren produceres radioaktivt cæsium og rubidium ved processen:
10n + 23392U → 13755Cs + 9437Rb + 3 · 10n
| b) | Identificer den længstlevende radioaktive isotop dannet ved denne proces. Beregn tiden, der går, før aktiviteten af denne er reduceret til 0,1 % af den oprindelige. |
En stor del af det radioaktive affald skal efterfølgende deponeres i underjordiske langtidslagre. Figur 2 viser tre mulige placeringer af et sådan langtidslager.
Figur 2: Tre mulige placeringer for langtidslagre for radioaktivt affald.
| c) | Gør rede for tre faktorer, der er relevante at inddrage i en vurdering af, hvilken lokalitet på figur 2 langtidslageret skal placeres. |
Opgave 4: Sommervejr
På figur 1 ses trykfordelingen samt fronter i Europa den 14. juli 2021. Kortet findes som bilag 4a.
| a) | Angiv vindretningen ved lokalitet A på figur 1, bilag 4a. |
Figur 1: Vejrkort over Europa 14. juli 2021. Trykket ved jordoverfladen er angivet i hPa. På kortet angiver H højtryk og T lavtryk. Punktet A er angivet.
I løbet af dagen den 14. juli 2021 observerede man kumulusskyer på himlen i Danmark (figur 2). Den relative luftfugtighed ved jordoverfladen blev målt til 75 % og middeltemperaturen til 25 °C.
Figur 2: Kumulusskyer over Danmark.
| b) | Bestem højden til kumulusskyernes underside. |
I området omkring byen Altenahr i Tyskland (figur 3) førte kraftig nedbør den 14. juli 2021 til, at floden Ahr gik over sine bredder (figur 4).
|
Figur 3: Nedbør den 14. juli 2021 for området omkring Altenahr, Tyskland.
|
Figur 4: Foto af Altenahr efter oversvømmelsen onsdag den 14. juli 2021.
|
Den normale vandføring af floden ved Altenahr er 7 m3s, og oplandsarealet er 746 km2.
| c) | Vurdér vandføringen ved Altenahr den 14. juli 2021. Sammenlign med den normale vandføring. |
Opgave 5: Meteorkrater
I Grønland skjuler iskappen et meteorkrater. Isens tykkelse kan måles fra fly ved hjælp af radar. Radarsignaler sendes lodret ned mod og igennem isen. Signalet reflekteres fra klippen under isen tilbage til flyet (figur 1). Tidsforsinkelsen kan benyttes til at bestemme isens tykkelse.
Figur 1: Radarmåling fra fly af den grønlandske Indlandsis.
En radarmåling af isen viser, at det tager 12,11 μs for signalet at komme fra isens overflade til klippebunden og tilbage til overfladen igen. Signalets hastighed i isen er 1,685 · 108 ms.
| a) | Beregn isens tykkelse. |
Meteorkratere er dannet ved nedslag af asteroider, der normalt kredser om Solen i Asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Ved sammenstød kan asteroider opnå en elliptisk bane, der krydser Jordens bane omkring Solen.
En asteroide bevæger sig i en bane om Solen med den halve storakse 4,2 · 1011 m.
| b) | Beregn asteroidens omløbstid. |
På baggrund af data fra radarmålinger opdagede danske forskere i 2015 et meteorkrater under Hiawatha-gletsjeren. Kraterets omrids er indtegnet på figur 2, der er vedlagt som bilag 5b.
Figur 2: Kortudsnit af Grønland med Hiawatha-krateret indtegnet med rødt.
En simpel model for sammenhæng mellem kraterdiameter og meteorens kinetiske energi ved nedslaget er vist på figur 3.
Figur 3: Model for sammenhæng mellem kraterdiameter og kinetisk energi af meteoren ved nedslag.
Meteoren antages at have ramt jorden med farten 20 ms.
| c) | Vurdér ved inddragelse af figur 2 og 3 massen af meteoren. |
Bilag
Bilag 1b: GPS-data (Excel-fil)
Bilag 1c: Seismogram (billedfil)
Bilag 2c: Data for CO2 - koncentration i atmosfæren (Excel-fil)
Bilag 4a: Vejrkort (billedfil)
Bilag 5b: Kort med meteorkrater (billedfil)
Kildehenvisninger
Opgave 1:
Figur 1: Google Earth
Figur 2: Iris.edu/wilber3
Bilag 1b: Earthquake.usgs.gov
Opgave 2:
Figur 1: Redigeret fra https://gcos.wmo.int/en/essential-climate-variables/biomass
Figur 2 Redigeret fra https://www.cambridge.org/core/books/air-pollution/atmospheric-radiative-transfer-and-visibility/70A87D8C6EB96DE39647F345ACB4E8E7
Bilag 2c: https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/data.html
Opgave 3:
Figur 1: Wikimedia Commons, Stefan Kühn
Figur 2: Google maps
Opgave 4:
Figur 1: Deutche wetterdienst, DWD.
Figur 2: https://pixabay.com/no/photos/himmel-skyer-sommer-bl%C3%A5-sunny-2510589/
Figur 3: https://www.worldweatherattribution.org/heavy-rainfall-which-led-to-severe-flooding-in-western-europe-made-more-likely-by-climate-change/
Figur 4: https://www.tagesschau.de/inland/hochwasser-warnung-101.html.
Opgave 5:
Figur 1: https://videnskab.dk/naturvidenskab/kaempe-krater-opdaget-meteor-ramte-indlandsisen-med-kraft-som-47-mio-hiroshima-bomber
Figur 2: https://science.ku.dk/presse/nyhedsarkiv/2018/kaempekrater-fra-kilometer-stor-jernmeteor-fundet-i-groenland/