Noder - Furefolk
2011 G E O LO G I O G G E O G R A F I N R . 4 GEOVIDENSKAB A ∙ ∙ ∙ ∙ NÅR JORDEN SKÆLVER JORDENS KLIMASYSTEM MODELLERING AF GRUNDVANDSSTRØMME JORDEN SOM VARMEKILDE GEOVIDENSKABEN PÅ DAGSORDENEN 16. august 2011 var en skelsættende dag. Her kraftige storme med afblæste tage og væltede komment i gymnasiet og håber, at mange vil blev et nyt fag i det almene gymnasium – Geo- træer, skred i kystklinterne eller manglen på søge det. videnskab A – annonceret. vand til mark og have. Med dette nummer af Geocenter Danmarks De naturgivne forhold danner også grund- blad Geoviden har vi – fra vores del af geo- Geovidenskab er et fag på A-niveau med ele- lag for menneskers tilpasningsmuligheder, videnskaberne – søgt at give nogle smags- menter fra gymnasiets to fag fysik og natur- bosættelse og migration og dermed for store prøver på, hvad faget kan indeholde. Det er geografi. Det vil give gymnasiet mulighed for ændringer i vore samfund. kun eksempler, da fagets indhold stadig er un- at uddanne studenter med geovidenskabelig Det nye fag er vigtigt, fordi alle må forholde der udvikling og læseplanerne ved dette num- ballast, som er rustede til at føre samfundet sig til udviklingen i det globale såvel som vo- mers tilblivelse er under udarbejdelse. Der er gennem mange af dette århundredes naturbe- res lokale samfund. Geovidenskab er dermed mange flere spændende geovidenskabelige tingede kriser. Aldrig før har geovidenskaben en del af et moderne menneskes almendan- historier på hylderne, som vi håber bladet gi- betydet så meget for samfundet. Det gælder nelse, et af gymnasiets vigtigste formål. Det er ver indgang til. vore ressourcer: vand, energi, byggemateria- også et solidt udgangspunkt for senere at dyg- Gefion Gymnasium har bofællesskab med ler, mineraler og højteknologi, som vi hverken tiggøre sig inden for geovidenskab og gøre Geocenter Danmark i København, og det giver kan skabe, udnytte, forvalte eller forstå uden dette til sin karrierevej. mulighed for, at gymnasiet i det daglige kan et godt fundament inden for geovidenskab. Geovidenskab A supplerer og udvider de eksperimentere med inddragelse af aftagere De store katastrofer, medierne giver os ind- muligheder, som de natur- og teknik-interes- af faget. Denne understøtning af det nye fag vil blik i, som jordskælv, tsunamier, orkaner, vand- serede elever før kun havde inden for faget na- vi gerne udbrede til alle gymnasier ved at stil- mangel og hungersnød, kan kun forstås gen- turgeografi. le vores viden og kommende erfaringer til nem geovidenskaben. Det gælder også de højst Vi, der underviser og uddanner elever eller ubehagelige, men dog mindre problemer, vi aftager og beskæftiger studenter og kandida- selv oplever, fx oversvømmelser, vand i kældre, ter inden for geovidenskab, hilser faget vel- rådighed. Johnny Fredericia .......................................... Birgitte Vedersø .......................................... Centerleder Geocenter Danmark Rektor Gefion Gymnasium Faktaboks Geovidenskab A er et naturvidenskabeligt fag på A-niveau i en studieretning i kombination med matematik på A-niveau og Kemi på B-niveau. Studieretningen giver direkte adgang til de fleste naturvidenskabelige, videregående uddannelser. Baggrunden for det ny fag er, at industri og forskningsinstitutioner i takt med samfundets udvikling efterspørger nye færdigheder hos nyuddannede. Derfor skal unges interesse for klima, energi, miljø og Jordens ressourcer styrkes. Fagets kerneområder forventes at omfatte: ................................ 2 NR. 4 2011 • Jordens, livets og landskabernes udviklingsprocesser og udviklingshistorie • Klima og klimaændringer. Natur- og samfundsmæssige faktorer, der påvirker klimaet • Vand, vandressourcer og deres udnyttelse • Produktion, teknologi og energiressourcer 2006 Geovidenskabelige historier – lige til at tage ned fra hylderne G E O LO Jordens, livets og landskabernes udviklingshistorie: ∙ SOLSYSTEMET. Fra altings oprindelse til livets opståen (2006, 3) ∙ JORDENS INDRE. Dybe processer i Jordens indre; Jordens øvre kappe; Jordskælv som måleredskab (2005, 4) ∙ De ældste sten – det ældste liv (2002, 1) ∙ GULDFUND OG PLADETEKTONIK (1999, 3) ∙ VULKANER. Hvorfor smelter jorden nogle steder? Vulkaner i Nordatlanten og i Danmark; m.m. (2007, 4) ∙ DANMARKS GEOLOGISKE UDVIKLING FRA 1.450 TIL 2,6 MIO. ÅR FØR NU (2010, 2 og 3) ∙ DE SENESTE 150.000 ÅR I DANMARK. Istidslandskabet og naturens udvikling (2005, 2) ∙ LANDSKABETS UDVIKLING I DANMARK. Fra natur til kulturlandskab m.m. (2007, 1) ∙ VADEHAVET. Dannelse og processer; Barrierekysterne; Marsken; Udvikling ved stigende havspejl (2009, 1) ∙ SKAGEN ODDE – et fuldskala, naturligt laboratorium (2004, 1) ∙ BORNHOLM – SKÅNE REGIONENS TEKTONISKE UDVIKLING (2011, 1) ∙ LIVETS HISTORIE. Prækambrium og Phanerozoikum. Fra det tidligste liv til den moderne fauna (2008, 3 og 4) ∙ DARWIN. Bl.a.: ’Deep time’ – Geologisk tid; Hvordan opstår atoller; Evolutionsteorien (2009, 4 og 2010, 1) ∙ RADON OG RADIOAKTIVITET I DANSKE BJERGARTER OG SEDIMENTER (2010, 4) ∙ SEKVENSSTRATIGRAFI. En god metode til efterforskning af råstoffer (1998, 1) Solsys temet Fra altin gs oprin FI NR .3 Livets op ståen 2011 delse til GI OG GEOG RA G E O LO GI OG GEOG RAFI KLIMAÆ NR. 3 NDRING ER ID OG NUTID I FORT Klima og klimaændringer. Natur- og samfundsmæssige faktorer, der påvirker klimaet: Ressou rcen va nd J ∙ ISKAPPEN der forsvandt og genopstod (1998, 2) ∙ GEOLOGISK LAGRING AF CO2 – et bidrag til fremtidens energipolitik (2004, 2) ordklode n har navn stof - nem efter det lig den faste jord vi og dyrk betræde er. Ikke r desto min det flyd dre er det ende stof tredjede vand, der le af Jord udgør to ens over en af de flade og vigtigste som er forudsæ der find es liv på tninger Europa Nord- og for, at Jorden. Centralameri Det er fra ka en natu Asien vinkel en rvidensk 8% 13% af universe abelig syns sammen 15% 8% ts store, fald, at forunder tempera lige hold på tur- og 36% 60% Jorden Afrika andre forer neto eksister p sådan, Sydam e i fors erika at vand kellige kan væske former og fast 11% 13% som gas, stof. Med gikilde Solen som 26% 6% indgår Jordens enerkredsløb Australien vand i og Ocean af ford et evig ien ampning ning til t til gas, skyer og Vandresso fortætnedbør vand, sam urcens 5% < 1% til jord og verde t vanddæk og grun nsbefolkni den i form dkerne på ngens proce Den glo jordover ntvise forde af sne bale van og is, fers flahavet. ling. dbalan På Jorde ke vand n er der ce e og 1,4 milli Underve mensætn ard km3 js i vand se, inge stof idet nH det varm med samets kred den afhæ 2O. I den størs kolossale en på Jord sløb ford nger af tilført vand te del af ressource en bala en, det eler fordeler denne fra nedb er der oplø nce mell nedslider mængden landjord ør, mist ning og em st salte og omaf det fersk en, det et vand det er hjem evapotran , hvorfor vander til forda for livet e vand, sted for afgrøder spiration mpvand via der er grun på jordo millioner ne, ter, og og afstr vandløb verfladen dlaget Ydermere det er ømmende af dyr og eller grun , er meg Ud over er størs plandvand. vende væs en hovedbestand et mind balancen tedelen bundet re. mellem ener. af Jorde del i alle den loka som sn til- og afløb ns fersk lee, iskap le fersk For men vand frost og afhænger per, gle vandsress nesket hvor meg i biologisk tschere ourc er det især ressourc , et es permavand der materiale størrelse mosfære en, der ferskvand , fordampe lem nedb kan opm af, n eller har bety med knap sagasinere fastholdt ørsområd t til atdning. disse type hed på s et som Prob melog råde udløbet. r af fersk jordvand. lemer vand eller r med over stor rige I lavlandso vand kan Alle dække omvendt skud af lighed siver en mennesk mkun i ringe nedbør, er afgø alt for gelserne betydelig ehedens rende for som Danm grad er utilg og sam del af nedb behov, ark, ængeligt livsbetinrøse jord da det fundenes ligheder øren ned som drikk til grun enten ler finde , og kan udvikling i den podvandet, evandsre holdstid s i tynd dermed smusom har ssource til internat t befolked og fylde dressour ellang opr al porø e egne. ionale konf også bære kime Sandlag, cer, som siteten De fersk n likter. der er mæt i en vis kan udny e vansom drikk dybd tede ttes hold Vand, vandressourcer og deres udnyttelse: ∙ Ressourcen vand (2008, 1) ∙ Fremtidens vandressourcer i Danmark (2009, 2) ∙ VANDRESSOURCER. Udnyttelse af vand i store flodbassiner (2006, 1) ∙ VANDRESSOURCER. Det 21. århundredes hovedproblem? (1997, 2) d an dv rsk grun Fe st afro rm Pe Søer det An Illustra tion: Annab eth Anders en, GEUS. Is Jordens FERSKVAND. Samfundets vigtigste ressource (2001, 1) Produktion, teknologi og energiressourcer: ∙ Ressourcer – bæredygtig brug af energi og råstoffer (2008, 1) ∙ Olieefterforskning i Vietnam – jagten på det sorte guld (2008, 2) ∙ OLIE OG GASEFTERFORSKNING I NORDSØEN (1996, 2+3) ∙ DEN SKJULTE GULDGRUBE. Råstoffer på havbunden (1998, 4) Det hele kan findes på: www.geocenter.dk/publikationer/geoviden .. NR. 1 2008 fordelt på type. Ressou 2 529 Europa 1 600 000 3 431 Grundvand i km 3 Overfladeva nd i km 3 Sydamerika 3 000 000 31 776 30 622 Asien 7 800 000 Afrika 5 500 000 221 Jorden rummer store mæn devand, gder grund mens kun vand. Til 20% er grundvand trods herfo . r bestå Australien 1 200 000 r 80% af den globa le vand hvorfor nding af vandmæn overflagdens som et alder kun gennemsn kan anslå it. I stede te ’oph s t for alder oldstid’, En stige benyttes fordi den nde vand det for ofkan bere stand i at sige, tydning gnes. Så havet har at grundvan for fersk i steberegner stor bevandsress det er 50 kystlinjen man den år gamm ourcen, vil blive tid, grun fra det elt, dels fordi dvandet forrykket dannes fordi afløb er unde ind til det dræn shøjden i landet, rvejs, magasinet er ud af for fersk dels grundvan igen. Vand vand fra grundvan d, som s opholdstid vandløb led af vand dsstrømmer hævet. og ets kred i de forsk ud i have Begge sløb er ellige vet kan forhold t, blive meget forsk grundvan opholdstid påvirker r ellig. I haden udny dsressou en, afhæ ne, være rce i nega ttelige ngig af dig vil der flere millio havstrøm tiv retni fx være ner år, meopholdstid ng. Sam fare for, mens grun komme tiofte er at kloakled til at ligge dvandets beskedne per og glets ninger kan under 10-1000 sådan at chere kan grundvan år. de I iskap ikke det frosn dredetusi dsspejlet dræner e vand nder af , naturligt. Med ænd være hunår gamm ret temp ved, at elt, og eratu det her ger i udmærke r følger fordelinge er mulig også ænd r sig lut alder n af nedb t at fasts at der vil rinsom en lå såvel ør. Aktu absolut komme en abso elt ser det beholder opholdstid endnu mind ud til, som allere lagdelinge , fordi isen re nedb de er tørre n fra sin ør i de egne bidannelse. (fx Midd Sahara), , elhavsomr mens de Klimaæn ådet og temperere mark) vil dringer de egne blive mere af vandre s påvirkn (fx Dannedbørsri rerede egne ssourc ing ge. For kan dette Klimatisk de temp en bl.a. betyd de områ ee ændringe der e, at vand bliver mere r kan have på Jorde lidenns vand udbredte stor indfl Arealanve ressource, . ydelse ndelsen vandmæn Kvinde selv er overa ret til den henter om den gde på vand ved lt i verde samlede Jorden herskend er især floden ved n optim er næst e klima ændringe som den een kons Jaisalmer tiske situa r i temp tant. Det klimatiske i Rajasthan, samspil, tion. Dereratur og ændring get hurti Indien. der påvir nedbør, fremover gere end ker vand ofte i sker meStigende ressourcen hidtil, må skulle foret gennemsn . der nødv ages store betyde, itstempe endigvis administr tilpasning at en del Erik Nyg ratur vil ative og er, heru af det fersk således aar bundet tekniske nder omlæ vand, som dings-, i de pola ............... d gning af dræn- og re iskap ellers er vandindvi landsis, kloakanlæ ............... per og domsbek kan smel nSeni Grøn g, orrådgiver afgrødeva lands Indæmpelse ............... te, hvor denshave lg og syg, GEUS ved vand og - ikke ger fra (eny@geus ne vil stige ...... standen mindst tørre og 2 . i ver.dk) folke Side oversvømm flytninuheldigvi 13 ede områ s er befo lkningstæ der. Og de laves Torben theden tliggende O. netop størs og kystn ti ...............Sonnenborg ære områ der. ............... Seniorfor ............... sker, GEUS (tso@geus ...... .dk) indvi brug a rcer – Bære f energ dyyg gttig ig i og rå stoffe D r ............... NR. 1 2008 et mod erne glob ale sam detegne fund kens af et enormt naturres 6000 forbrug sourcer. dem forn af Hvis vi uftigt og håndter forsigtig disse ress er Råolie 5000 t vil en ourcer Stenku del af l – luft, dyr – aldr Naturgas vand, plan ig slipp Metaller ter e op. Det de ress Cement 4000 er de vedv og ourcer, i modsætn arensile bræ ing til fx ndstoffe de fosr som kul, gas og 3000 minerale olie og r, som ikke naturbrændst fornys. offer give Fossile r os det 2000 energi, som vi meste har af brug for den derne sam til at få fund til det mo1000 at fung giver de ere. I hver os lys og dagen varme arbejdsp i hjemmet ladsen og benz 0 og på ler og in og dies maskine 18101820 el 18301840 r. Diss ’fossile’, 18501860 0 e energik til bi187 1880 fordi de ilde 18901900 er dann og plan 19101920 et af reste r er ter, som 19301940 Udviklinge 19501960 0 r af dyr har være jorden 197 1980 År n af produ t begrave af disse i millioner 19902000 ktionen 2005 materiale t dybt i af fossil af år. Når så forb r er bleve e bræn idet de ruger vi vi brug dstoffer, t mere forarbejd er dem lagre i metaller taget meg komplek , ede prod jorden, og ceme er samm s, et lang nt. som det ukter i ditionelle ensat af stigende tid at bygg har af at forb i-verden, man grad hvoraf en ge forsk e op. På ruget af især i Asien serede ellige mate stor del trods disse ikke ressourc verden . Den indu i dag er rialer, kalier frem (OECD, er i verd -vedvare naturfrem strialiøvrige Euro gere stillet ved en er stør Soviet Unio nde mede kemi sinde og pa og det stoffer. hjælp af re end n) med fortsat tidlidens befo Dertil kom nogenlidt mere fossile stiger hast lertid i lknin bræn mer, end omsæt igt, er der dag ikke dg stod ¼ af verat en del ningen udslippet i 2007 den stor imidaf mate at der i udgøre for 57 % , hvilket rialee bekymrin s af ge rende en nær af CO er en god materiale nbrug get af fossi fremtid g for, 2indikator væsentl af eksi r. Den vil blive le bræn steportudvikl på forbr ige råst revolution dstoffer mangel net med uing har offer på erende i verden, Derimod på 77 % i 1980 endvidere transsamm globalt er bleve giver andr betydet, . Asiens enligriode voks t samm niveau. andel er at mark e konsekve sourcefo enkobled et fra 12 eder i denne stri- og rbruget e og at til 28 %. nser af mere dram pelandbrug råsto anlednin Udvi resenergifo ffer, indu klingen sprodukt atisk i forbi g til øget større afsta er endn rsynings er bevæ ndelse ler, hvor u uro nde. Stort systeme ger sig med bygg store udfo den størs over sammen t står over og set hele emateriate del af rdringer. Asien. i et omfa verden forbruget for Næsten hæn ttend i ............... 5 ..... Illustra tion: Omtegnet Annabeth Anders efter en, GEUS. Survey og InternaRIVM, Hollan tional Energyd, US Geolog ical Agency . ∙ ............... 27 003 Nordamerika 4 300 000 Megaton 4 ferskvands ressourcer ............... e. evand, med grun af men er ca. 20 udgør den nesker dvand, % vand den saml inde- meget . Dette meget stor ede vand grundvan lille - del mængde, ressource løb, søer d udgør af som finde for drikk lægges en og som evand, ferskvand s i vand grundvan hvortil kan sressource Disse udny d. I bjergområ n i vand ttelige løb og søer. så uens der, hvor ferskvand de strøm fordelt nedbøren sressourc på Jorde mer over altoverve er er de for livsn, at det fladisk jeni søer uden er bestemm af genn og udvi em vand klingsmu opmagas enløb lighedern inering opholdsti og som grun e. den kort Ferskv dvand og vand mindre. er andets ressource kre og oph n relat ivt oldstid dsløb Det er velke er Den udny ndt at vand at best ttelige ets alde emme. ferskvand r er vans ganske Et vand kelig sressourc molekyle men en vist kun vandmæn e udgø en besk har ingen Jorden, r eden del gdes alde alder, hold til men udm r kan fastlæ af vand fx det ærker sig et på tiden at tidspunkt gges i fortil geng grun blive forny , hvor den dvandet. æld ved et. Fersk hele Da grun et mell når ned vandsress dvand dann emlager opblande til 2 Side ourcen af vand s med es løbe vejs på er , som er det, der 12 nde og man derfo vandet fandtes dannet s vej fra r kun tale i forvejen, undervandsress nedbør om, at kan snitlig alde til have ourcen det har t. Fersk har derfo r. en genn r ikke en emOgså for fast størr de øvrig ele led i vand der, at der ets kred er tale om sløb gælfortsatte transportp rocesser, 5 fi og Geolog i. Klimaændringer og fattigdom i Sahel (2008, 2) Side Illustra tion: Omtegnet Annabeth efter Karste Andersen, GEUS. n Høg Jensen , Institu t for Geogra Grønlands Indlandsis og klimaet (2009, 3) ∙ 51 , GEUS. OCEAN, IS OG KLIMAÆNDRINGER. Verdenshavets ”klima-maskine”; 4 Warna-Moors FORTIDENS DRIVHUSVERDEN. Indsigt for fremtiden (2006, 4) ∙ Side Foto: Peter ∙ 0 syningssy ger hele væks dag sker e resso produktio stem. i urce/ener ten i verde Det stig n er de sidst giforns ceme ende for Vand, grus e årtier af verde ntsket i Asien ikke-ved brug af ns forbr og sand produkte ug men og forsk og 40 % varend es nu at r er også ellige affal e ressou Mennesk finde sted vigtige verdenss dset har læng rcer i Kina. materiale Forsyn amfundet e brugt mineralre strømme ingssy , men foreg Jordens kalt. En ssourcer, i stemets udford energiår oftes mindre, men indti forbruget og t mere men yder ringer cestrøm lol 1800 temmelig st væse Dette -talle er næringss ntlig resso t var begrænse globale koncentre toffer såso totale årlig urforsyning t og geog ret. I de store udfo m fosfa ssystem e mine seneste rafisk bruget ter. Den raludvind rdringer står over århundre af ikkemeret til af både ing i verd vedvaren der er risk, miljø for mere end teknisk-o forget hast en er estide resso mæssig 40 milli milliarde rganisato igt. Dette urcer øget og socio arder ton, kræver r udgøres hænger politisk mestørste en omfa hvoraf af bygg karakter. sammen og mest materiale ttende 13 e- og kons Det læg til infrastruk dramatisk med den r såsom skeheden udvindin truktions tur i form sten, grus e foran 11,6 milli g, trans s historie, dring i men af an, sand og stribution arder ton port, raffin den indu der har necement og der fossile ering og strielle nemsnit bredt sig og forbruges brædstoff revolutio energi dibruger til store guren er store i er. n, altså forbi dele af I genmængder ndelse hver af re 2 ton vist den verden. med udvi Jordens og vider byggema af historiske På fitionen indbygge e bearbejd nding, terialer udvikling af nogl le bræn trans og ning næst e af de port ral- og af prod dstoffer af resso en 2 ton kvantitati fer: oli ukenergif om året. urcerne. fossie, gas, orekom vt størs Forbruget Minekul, ce lige me sterne te råsto er mege ment o produktio er meg d hens ft ujævnt g meta skellige et forsk yn til t nen) på ller (mi fordelt tionsomk dele af elilgænge verdensb mellem neverden, lighed, ostninge ............... asis. Oms forskellen formen i de produk r og geog at opre ætningen e bleve .......... sidste årtie rafisk forde tholde t dram forsyning næsten r er ling. For atisk udjæ 12 NR. ...... hov for hele stign en, er der vnet, idet efterforsk ingen er 1 2008 hele tiden ning, iden sket uden telse af betificering for den nye forek traog udny omster, bejdsom thvilk et er et råde for vigtigt armange geologer . Billedet til venst re er fra i Georg Okefenokee ia, USA og illust -sumpen for tørve rerer et dannelse. muligt Med tiden dannes miljø til kul. kan tørve n omDe øvrig e fotos viser forsk forbindelse ellige situa med olie-i tioner i ste Thaila nvinding nd. i det nordl ig- ann Peters en, GEUS. VULKANER, IS OG KLIMA (2000, 4) Ingerm KLIMA. Klimaproblematikken og kulstofkredsløbet (2006, 2) ∙ Fotos: Henrik KLIMAÆNDRINGER I FORTID OG NUTID (2011, 3) ∙ Illustra tion: Omtegnet Annabeth efter UNESC Andersen, GEUS. O/IHP. ∙ Stefan And ............... erberg ..... ............... Lektor, Københav ............... ns Univ (sa@geog ersitet . r.ku.dk) ............... NR. 1 2008 ............... 13 ..... .................................. NR. 4 2011 3 NÅR JORDEN SKÆLVER J Kontinent ordskælv er en vigtig og uundgåelig del af livet på Jorden. Årsagen til jordskælvene skal findes i bevægelser dybt nede i undergrunden, hvor stærke naturkræfter arbejder. Jordskælv kan ikke forudsiges, men ved at studere jordskælvenes forekomst og hyppighed, samt hvordan rystelserne dæmpes eller forstærkes af forskellige geologisk lag i undergrunden, kan vi beskytte os imod jordskælv og i høj grad forebygge humanitære katastrofer. Ko ne nti nt e ism ter kan edimen Vul S LI TOSFÆRE Ocean Moho Konvektion Opsmeltning O Sub duk tio n ASTENOSFÆRE g nin elt m ps Spred ning szon e Kappediapir Midtoceanryg Hurtigt nedsynkende plade Plader i bevægelse Nedglidende plade De store litosfæreplader, som udgør Jordens ydre skal, bevæger sig i forhold til hinanden – i forskellige retninger og med forskellige hastigheder. Det er langs pladernes kanter, at de fleste Indre kerne og de største jordskælv finder sted. Hvis alle pladerne bevægede sig i samme retning og med Ydre kerne samme hastighed, ville der ikke opstå de voldsomme sammenstød, som giver os kraftige Nedre kappe jordskælv. Illustration: Carsten Egestal Thuesen, GEUS. Opstigende kappemateriale Pladerne er den øverste del af de varmestyØvre kappe rede strømninger, som foregår i Jordens kappe. NALL THU3 BILI KIRU YAKT HOFN ONSA Jordens indre lag er kortlagt ved hjælp af studier af jordskælvsbølger. TIXI NRIL KSTU IRKT FAIR MAGO KELY YELL CHUR FLIN DUBO PETP YSSK SCH2 STJO BJFS TSKB BRMU MASP MIA3 GUAM KWJ1 IISC HILO Der er en meget stor mængde varme i Jordens BARB KOUR indre, som bevæger sig mod overfladen. Noget PAMA RBAY SIMO EISL BRAZ UNSA AUCK LPGS HOB2 GOUG CHAT KERG MAC1 PARC OHIG CAS1 DAV1 VESL MCM4 5 cm/år De største og væsentligste litosfæreplader er indtegnet med rødt på kortet. Pladernes bevægelser kan måles direkte på et verdensomspændende netværk af GPS-stationer. Den målte pladehastighed er markeret med en hastighedsvektor ud for hver målestation. ................................ 4 NR. 4 2011 Kilde: JPLNASA.gov. Heflin et. al., 2004. 2. ASC1 af varmen stammer fra dengang Jorden blev dannet for 4,6 mia. år siden. Resten af varmen kommer fra henfald af radioaktive elementer. Temperaturen i Jordens kappe er ikke høj nok til at smelte den, men det faste kappemateriale kan alligevel krybe ganske langsomt, med få centimeter pr. år. Strømningerne styres af termisk konvektion: varmt – og dermed let – materiale stiger opad, mens koldt (og tungt) materiale synker nedad. Litosfærepladerne er den kolde del af Jordens varmepumpe. Tine B. Larsen Trine Dahl-Jensen Peter H. Voss ..................................... ..................................... ..................................... Seniorforsker, GEUS Seniorforsker, GEUS Seniorforsker, GEUS [email protected] [email protected] [email protected] Pladerne kan ikke glide frit i forhold til hin- Men det er ikke tilfældet. I gennemsnit rammes standarder, som sikrer at huse enten bliver anden. Der er en enorm gnidningsmodstand Jorden hvert år af ca. 15 jordskælv som er mindst stående, eller falder sammen på en måde, der mellem de op til ca. 250 km tykke plader. De 7,0 på Richterskalaen, og i gennemsnit registre- sikrer at flest mulige overlever, hvis uheldet kræfter, som stammer fra strømningerne, skal rer vi hvert år et jordskælv som er mindst 8,0. skulle være ude. Det er dyrt at bygge med god jordskælvssikring, og derfor ses det største tab overvinde gnidningsmodstanden før bevægelsen kan udløses, og ofte sker det ved at en for- Jordskælv i gennemsnit pr. år siden 1900 kastning nær pladegrænsen brister og forskydes, fordi den udgør det svageste område. Disse Jordskælv pr.år Richtertal (M) af menneskeliv i forbindelse med jordskælv i fattige lande, hvor byggestandarden er ringe. For eksempel kostede jordskælvet i Haiti d. 12. januar 2010 over 300.000 mennesker livet, pludselige forskydninger er jordskælv. 1 15 8 og større 7-7,9 Tusindvis af jordskælv 6-6,9 De mange jordskælv er udtryk for at plane- 5-5,9 4-4,9 ten Jorden er dynamisk og levende. Den aktive skælv. De fleste jordskælv er små og kan kun re- 134 1.319 13.000 gistreres på fintfølende seismografer. Men der 130.000 3-3,9 grafien på jordoverfladen med bjergkæder og kommer også mange store jordskælv og antal- 1.300.000 2-2,9 Jorden rammes hvert år af tusindvis af jord- let er nogenlunde stabilt fra år til år. Det er de selvom det kun målte 7,0 på Richterskalaen. pladetektonik sørger for at vedligeholde topodybhavsgrave. Hvis ikke pladetektonikken arTal fra USGS færreste jordskælv, som kommer til offentlighe- bejdede og sørgede for løbende at presse bjergtinderne opad, ville erosion fra vind og vejr med Det er de færreste jordskælv, som påvirker tiden reducere dem til grusbunker. I sidste ende de ganske få jordskælv, som har en negativ ind- mennesker direkte, og det er forskelligt fra land ville alle kontinenter blive slidt ned og kloden virkning på mennesker. Når flere jordskælv in- til land, hvor kraftigt et jordskælv kan være ville overalt være dækket af hav. Så selvom den for kort tid har ramt tæt bebyggede områder uden at skabe problemer for befolkningen. Nog- jordskælv kan være både farlige og generende, med ringe byggestandard, kan det opleves som le lande, som fx Japan og USA er godt forbered- er de en del af processen, der er med til at op- om antallet af kraftige jordskælv er i stigning. te på kraftige jordskælv og har skrappe bygge- retholde livsbetingelserne på vores planet. Kilde: GEUS og USGS. dens opmærksomhed. Faktisk hører vi kun om Et kort over alle registrerede jordskælv i en periode på tre måneder tegner et net, som tydeligt viser hvor pladegrænserne ligger. Prikkernes farve viser i hvilken dybde (km) jordskælvets epicenter ligger. .................................. NR. 4 2011 5 Størrelse/Richtertal 5,0 4,0 M=5.0 3,0 M=4.0 2,0 M=3.0 Richtertal M=2.0 Vigtige historiske Vigtige historiske jordskælv jordskælv Oslo 1904 Vigtige geologiske linier 200 km Svenskekysten 1759 Kattegat 1985 Skåne 2008 Kaliningrad 2004 km 0 52 56°N °N 4°Ø 4°E 8°Ø 8°E 12°Ø 12°E 16°Ø 16°E 200 100 20°Ø 20°E Illustration: Peter Voss, GEUS. Vestjylland 1841 2001 5566°N°N 30 års jordskælvsaktivitet i og omkring Danmark. Overlevelse Jordskælv kan forekomme overalt på Jorden, men om en forstyrrelse, der kan aflæses i de geolo- Udover seismiciteten er det nødvendigt at der er stor forskel på, hvor kraftige jordskælv man giske lag, typisk en forkastning eller et stort studere undergrundens reaktion på rystelserne vil forvente i forskellige områder. De kraftigste jordskred, er sket pludseligt, altså i form af et fra jordskælv. Nogle kombinationer af geologi- jordskælv udløses på eller nær pladegrænserne, jordskælv, eller om der er tale om langsomme ske lag dæmper rystelserne fra jordskælv, hvorimod jordskælv langt fra de aktive zoner ty- bevægelser over længere tid. hvorimod andre kombinationer af geologi for- pisk både er mindre og sjældnere. For eksempel befinder Danmark sig langt væk fra de nærmeste 11˚ 30' 12˚ 00' 12˚ 30' pladegrænser, som ligger henholdsvis i Atlanterhavet og i Middelhavet. Det kraftigste jordskælv, kun 4,7 på Richterskalaen. Det fandt sted i 1985 56˚ 00' og havde sit epicenter i Kattegat. Da det er dyrt at sikre bygninger mod kraftige jordskælv, er det vigtigt at kende jordskælvsrisikoen i et givet område så godt som muligt, så jordskælvssikringen svarer til de rystelser, der kan forventes. Der er mange faktorer at tage højde for. Først og fremmest skal seismiciteten eller jordskælvshistorien - kortlægges. Det vil Intensiteter 2001 sige, at det skal undersøges hvor mange og hvor kraftige jordskælv, der tidligere har ramt et 3 område. Pladetektonikken opererer over geolo- 4 5 giske tidsskalaer, men vi har kun målte data fra de seneste ca. 100 år. Vi kan derfor ikke være 6 55˚ 30' Forkastning sikre på, at målingerne giver det fulde billede af Epicenter 2001 seismiciteten. Det er muligt at studere historis- Stærkt følt ke beretninger ca. 1000 år tilbage og på den Følt måde få kendskab til kraftige jordskælv over en Ikke følt / ingen data Illustration: Eva Melskens, GEUS. Rentegnet efter Larsen, T.B.et al., Bull. Geol. Soc. Denm., 2001, 6. vi har registeret på dansk område, målte således lidt længere tidsskala. I nogle tilfælde efterlader jordskælv langtidsholdbare spor i geologien, så jordskælvshistorien kan beskrives endnu længere tilbage, men det kan være svært at afgøre ................................ 6 NR. 4 2011 Undergrundens respons på to jordskælv, der ramte samme område af Sjælland i hhv. 1869 og 2001. Den gule og røde flade viser hvor jordskælvet i 1869 kunne mærkes, prikkerne viser hvor jordskælvet i 2001 kunne mærkes. Bemærk at der er en kile i den sydlige del af det berørte område, hvor ingen af jordskælvene kunne mærkes. Her dæmper undergrunden rystelserne. 300 280 fentligheden at kortlægge hvor kraftige rystel260 berørt område. Spørgeskemaundersøgelser er 240 ved at sammenligne, hvor meget husene knagede og løse genstande flyttede sig under et jordskælv, er det muligt at kortlægge rystelserne detaljeret uden brug af et fintmasket net af kostbare måleinstrumenter. Spørgeskemaundersøgelser er pt. den primære metode til kortlægning af undergrundens reaktion på rystelserne fra jordskælv i Danmark, hvorimod mere jordskælvsplagede lande som fx Japan er udstyret med et meget stort antal avancerede målein- Haiti Tusinder af omkomne 220 200 180 160 140 120 100 20 de. Der er jævnligt forskere som hævder, at de 0 har fundet en forudsigelsesmetode, der funge- 1975 1980 1985 1990 ej. Derimod redder omhyggelige risikovurderinger af et område kombineret med fornuftige byggestandarder, ikke blot 10.000-vis af men- Iran Gujarat, Indien 2000 2005 2010 Årstal rer, men når det kommer til stykket, er det helt tilfældigt om forudsigelserne holder stik eller 1995 Sendai, Japan er der ikke sket et gennembrud på dette områ- Izmit, Tyrkiet 40 ejendom. Trods årtiers forskning i forudsigelser Armenien 60 Mexico City Jordskælvsforudsigelser har ikke vist sig at være brugbare til beskyttelse af menneskeliv og Iran 80 strumenter, fx accelerometre. Illustration Eva Melskens, GEUS. Rentegnet efter USGS. standard efter et jordskælv i de fleste lande, og Antal jordskælv og tusinder af omkomne serne fra et jordskælv er i forskellige dele af et over 8 7,0-7,9 Sichuan, Kina men heldigvis er det muligt med hjælp fra of- 6,0-6,9 Nordpakistan at modellere rystelserne matematisk korrekt, Indiske Ocean 320 under Tokyo og Mexico City. Det er kompliceret Tangshang, Nordkina stærker rystelserne. Det sidste er tilfældet både Antallet af jordskælv er stabilt fra år til år, hvorimod antallet af omkomne varierer voldsomt alt efter hvor uheldigt jordskælvene rammer. Der er tilsyneladende et spring i antallet af jordskælv i størrelsen mellem 6,0 og 6,9 på Richterskalaen i begyndelsen af 1990’erne, men det skyldes ikke at der er kommet flere jordskælv. Det højere niveau af registrerede jordskælv i denne størrelsesklasse skyldes at der kom mange flere måleinstrumenter af bedre kvalitet fordelt over hele Jorden. neskeliv, men også hjem og arbejdspladser. Til trods for den undervurderede risiko blev data til internationale datacentre. Danmark bi- Japan er et af de lande i verden som er bedst sik- formodentlig 100.000-vis af menneskeliv reddet drager til den internationale overvågning med ret mod jordskælv. Jordskælvsrisikoen i hele af den japanske jordskælvssikring. Bygningerne seismografer i både Danmark og Grønland. landet er nøje kortlagt, bygninger er sikret mod var i stand til at modstå de kraftige rystelser fra Sammen med resten af verdens nationer er vi selv kraftige jordskælv, og høje diger langs kyst- jordskælvet, således at menneskeliv kun gik med til at sikre, at et større jordskælvs epicen- erne bremser tsunamier. Alligevel gik det galt, tabt i de områder tsunamien overskyllede. Selv i ter er beregnet inden for ca. 10 minutter, uan- da et meget kraftigt jordskælv, som målte 9,0 på de områder, hvor tsunamien hærgede, reddede set hvor på kloden det er sket. På den måde Richterskalaen, ramte ud for Japans kyst d. 11. mange mennesker livet fordi sirener advarede kan nødstedte mennesker hurtigt få hjælp – marts 2011. Risikovurderinger havde forinden om vandets komme og fordi japanerne vidste også når den lokale infrastruktur og kommuni- konkluderet, at man maksimalt kunne forvente præcis, hvad de skulle gøre, da alarmen gik. Ca. kationslinjerne er brudt ned. et jordskælv på 8,2 og at en tsunami ikke kunne 20.000 mennesker mistede livet til tsunamien, overskylle digerne. Den undervurderede risiko men det kunne være gået meget, meget værre. Japan 2011 udstiller svagheden ved de nuværende metoder til risikovurdering, som lægger megen vægt på Seismologens arbejde seismiciteten det seneste århundrede, hvorfra vi Seismologi er et meget internationalt fag. Rys- har data målt med videnskabelige instrumenter. telserne fra jordskælv respekterer ikke lande- Siden har det vist sig at det samme område blev grænser, og traditionen med omfattende inter- ramt af et tilsvarende kraftigt jordskælv og tsu- nationalt samarbejde går mere end 100 år • Tema: Jordskælv i Japan. nami i år 869, men den oplysning var ikke til- tilbage. Jordens landoverflader er i dag dækket Geologisk Nyt nr. 3, 2011 strækkeligt indarbejdet i risikovurderingerne. af tætte netværk af seismografer, der sender Supplerende læsning • Den Dynamiske Jord (GEUS og Danmarks Rumcenter) .................................. NR. 4 2011 7 JORDENS KLIMASYSTEM J Drivhuseffekten ordens klima kan beskrives i forskellige skalaer, fx ud fra globale vindsystemer, regionale regntider eller lokale tempera- Jordens overflade opvarmes af solen og udstråler varmen ud i rummet igen turforhold. Processerne er i fysisk forstand de samme, men de arbejder uafhængigt af størrelsesforhold og kan have vidt forskellige konsekvenser for forskellige egne af verden. Følsomme økosystemer såsom Arktis, med en be- Drivhusgasser i atmosfæren fanger og holder på noget af varmen grænset mængde sollys eller egne som Afrikas Horn, med en begrænset mængde nedbør, kan En del af energien reflekteres tilbage ud i rummet blive forholdsvist hårdere ramt af udsving i vejret og klimaet end mere robuste økosystemer, til tider med voldsomme følger for befolkningen i disse områder. Ordet klima kommer fra græsk, hvor det henviser til Jordaksens hældning ift. Jordens bane omkring Solen. Når ordet klima benyttes i dag, Solenergi fra solen trænger igennem atmosfæren henviser det til et gennemsnit af de fysiske forhold i vores atmosfære et givent sted. Oftest tages gennemsnittet over en 30-årig periode, som efterfølgende kaldes en normalperiode – Kilde: http://wikipedia.org. altså det normale klima i måleperioden. Af samme grund kan man ikke tale om klimaforandringer, blot fordi Danmark har haft to kolde vintre i træk, som det var tilfældet i 2009– 2011. De atmosfæriske forhold over kortere perioder kalder vi vejret. Eftersom Solen er langt den vigtigste kilde til Jordens energi, er det også Solen, der påvirker Jordens klima mest. At Jorden hælder i forhold til Solen betyder, at nogle områder tilføres mere energi per areal (fx ækvator) end Drivhusgasserne, hvoraf de mest betydningsfulde er vanddamp (H2O), kuldioxid (CO2), metan (CH4) og lattergas (N2O), tillader Solens indkommende kortbølgede stråling at nå jordoverfladen. Her vil noget lys absorberes, og efterfølgende udsendes til atmosfæren som langbølget varmestråling. Drivhusgasserne holder fast på varmestrålingen, og uden dem ville gennemsnitstemperaturen på Jorden være ca. 33°C koldere, og Jorden ubeboelig for mennesker. Den del af sollyset, der reflekteres tilbage uden at blive absorberet, varmer ikke atmosfæren op. Iskapper reflekterer størstedelen af lyset der falder på dem tilbage til rummet, og køler dermed kloden ned. peraturforskelle mellem områderne. Imidlertid ville temperaturforskellen mellem polerne og kulation var i atmosfæren, ville kulden og var- ækvator være betydeligt større, hvis ikke So- men være endnu mere skævt fordelt, end det er lens tilførte energi blev fordelt rundt på kloden tilfældet nu. Uden atmosfærisk cirkulation vil- af strømninger i atmosfæren og oceanerne. Ud- le gennemsnitstemperaturen ved polerne om over Solen, atmosfæren og oceanerne er Jor- vinteren fx være nærmere ÷100°C end de ÷25– dens iskapper og landmasser de mest afgøren- 30°C, vi måler i dag. de faktorer for klimaet på Jorden. I store træk opstår den atmosfæriske cirkulation på to måder: dels ved temperaturfor- Atmosfærisk cirkulation skelle på Jordens overflade, dels ved luftmas- Atmosfæren og drivhuseffekten er afgørende sernes bevægelse i atmosfæren. De steder, for, at Jorden har en temperatur, som muliggør hvor overfladen varmes mere op end andre ste- at liv kan være til stede. Men hvis der ingen cir- der, vil der opstå et underskud af luft ved jord- ................................ 8 NR. 4 2011 Vinde og tryk Lavtryk Højtryk Højtryk Lavtryk Koldt Varmt Illustration Eva Melskens, GEUS. Kilde: http://1bklima.wikispaces.com/Termisk+tryk. andre (fx polerne), hvilket igen medfører tem- Skitse af atmosfærisk cirkulation, drevet af temperaturforskelle. Luftmolekylerne i kold luft ligger tættere end i varm luft, hvorfor kolde luftmasser synker ned. Det modsatte gælder for varm luft. Andreas Westergaard-Nielsen ........................................................ Ph.d.-studerende, IGG m [email protected] stg Ø es ndsk nla rø ingerstr Irm en r ø mm men øm Labrador s t 60°N trø ned. Andelen af sollys, der reflekteres fra en given overflade, måles som fladens albedo. 30°N røm Golfst Lyse overflader har en høj albedo, mørke over- n me flader såsom bar jord har en lav. Ren sne og is har en albedo mellem 0,70–0,95, dvs. at 70– 95 % af lyset der rammer overfladen kastes til- 0° str øm me n bage til rummet. Ka n 30°S 60°S Kold strøm Varm strøm Havstrømme i Atlanten og Norskehavet. Røde pile er varmt overfladevand, mens de blå er kolde dybhavsstrømme. Illustration Eva Melskens, GEUS. Kilde: DMI. ar ie Hvis en gletsjer smelter tilbage fordi atmosfæren bliver varmere, vil overfladens albedo falde idet jorden under gletsjeren blotlægges. En mindre andel af Solens lys kastes tilbage og bliver i stedet til varme i atmosfæren. Denne varme kan få gletsjeren til at smelte hurtigere, og derved skabes en selvforstærkende effekt, kaldet feedback. Forståelse af feedback-mekanismer er afgørende for vores viden om global opvarmning; vi mangler dog stadig viden om mekanismernes udbredelse og hastigheder, og derfor har man intensiveret forsk- overfladen, fordi varm luft stiger til vejrs og ef- havets overflade for at opfylde det underskud terlader et undertryk (lavtryk). Det skabte lav- af vand der opstår, når det kolde vand synker. Udbredelsen af gletsjere og flerårig havis tryk får omkringliggende køligere luftmasser Havstrømmene er dog også påvirkede af bliver globalt set mindre, hvilket har forskelli- til at strømme til ved jordoverfladen. I højden forskel i saltindhold. Jo mere salt vandet inde- ge konsekvenser. Flere steder udgør gletsjere vil den opadstigende varme luft imidlertid holder, jo tungere bliver det. Et område med drikkevandsforsyning for dyr og mennesker (fx danne et overtryk (højtryk) og presse luftmas- koldt vand og højt saltindhold synker således i Perus’ Andesbjerge) og havisen levesteder ser hen mod områder med lavere tryk i højden. meget hurtigt, og kan trække store mængder for fx isbjørne. Omvendt er der også interes- Derved skabes cirkulation, eller vind. Det varmere vand til i overfladen. Dette er tilfældet senter i tilbagesmeltningen af havis, såsom modsatte gør sig gældende over kolde overfla- ud for Grønlands østkyst. Her pumpes op mod skibsfarten der kan sejle ad nye ruter uden is. der, hvor kold luft vil søge nedad. Det er derfor, 100 millioner m3 vand rundt i sekundet, og Gletsjere og havis i de polare områder vil dog at der kan opstå vinde i en stor lukket hal, hvis pumpen hjælper bl.a. med at trække Golf- ikke forsvinde helt, da områderne ikke tilføres den fx varmes op i den ene ende. Den anden strømmen og dens varme vand fra Caribien op energi fra Solen i vinterhalvåret; temperaturer- måde, hvorpå der opstår cirkulation, er når forbi Vesteuropa. De globale havstrømme er ne er så lave at der altid vil dannes ny is. luftmasserne først er sat i bevægelse. Når luft- derfor afgørende for fordelingen af Jordens var- massen har fået bevægelsesenergi kan den me, og dermed vores klima. Hvis ikke varmen Landmasser danne høj- og lavtryk, der ikke er temperatur- fra Golfstrømmen blev ledt forbi Danmark, ville Feedback ses også i varme områder, hvor det bestemte, men dannes af luftmassernes be- vores gennemsnitstemperatur fx være ca. 5°C fx kan resultere i ørkenspredning. Vegetation vægelser, også kaldet deres dynamik. Fæno- koldere, svarende til klimaet i Island. som skove er afkølende og fugtgivende fordi Iskapper som reflekser damp til atmosfæren. Man kan sige at overfla- menet kan sammenlignes med det lavtryk, der opstår bag en bil i bevægelse. ningen på det område. vegetation transpirerer, dvs. afgiver vand- Når cirkulationen er igangsat vil luftmas- En tredje vigtig faktor for det globale klima er der med vegetation kan svede. I områder hvor serne således fordele varmen og kulden rundt områder dækket af sne og is. På land drejer vegetationen fjernes, som ved intensiv skov- på kloden. det sig om gletsjere og iskapper og på havet drift, vil temperaturen derfor stige endnu mere om havis. Jorden opvarmes af det sollys, der om dagen, og for et afskovet område kan det Oceanernes puls kommer gennem atmosfæren, og som ikke for- betyde, at klimaet bliver for varmt og tørt til, at Også oceanerne har en cirkulation, der drives svinder ud igen. Is og sne reflekterer en stor ny skov kan dannes. Vegetation, dyr, menne- af temperaturforskelle. Koldt vand synker til del af solindstrålingen tilbage til rummet, og sker, iskapper osv. påvirker på den måde kli- bunds fordi det har en højere massefylde end på grund af atmosfærens og oceanernes for- maet, ligesom klimaet påvirker os. Se også varmt vand. I stedet strømmer varmt vand til i deling af varme, køler iskapperne hele kloden boksene på de næste to sider. .................................. NR. 4 2011 9 Jorden har været gennem en række istider, hvor gletsjere har dækket store dele af bl.a. Nordeuropa. I 1941 fremlagde Milutin Mi- Nutid 10 000 115 000 130 000 lankovitch en teori, der forklarede istidernes opståen og forsvinden: Jorden bevæger sig i en svagt elliptisk bane om Solen, så den i nogle perioder er tættere på Solen end i andre. Desuden er der slinger i Jordens rotationsakse, ligesom en snurretop, samtidigt med, at Jord- Istid Mel og lem istid År Peri o de En ny istid Holocæn Weichel Eem Saale ens rotationsakse hælder i forhold til Jordens bane om Solen. Tilsammen bestemmer de tre bevægelsesmønstre, at istider gennem de 400 000 sidste ca. 2,5 mio. år har vekslet med mellemistider. Istiderne varer ca. 100.000 år og mellemistiderne (den tilstand vi har nu) har typisk varet 10.000–30.000 år. Vi har allerede overskredet tidspunktet for, hvornår Jorden måtte forventes at få en ny istid – nogle for- 600 000 skere mener sågar, at den globale opvarmning har medvirket til at udsætte en istid der ellers ville have været en realitet i dag. Omvendt kan et varmere klima også udløse en istid: hvis havet omkring Østgrønland bliver varmere, vil cirPleistocæn Kilde: http://wikipedia.org. europa. Det kan betyde at en ny istid udløses i Nordeuropa. 800 000 KVARTÆR kulationen i Atlanten svækkes, og der vil komme mindre varmt havvand fra Caribien op forbi Nordvest- 1 mio. Forårsjævndøgn Sommersolhverv Pliocæn Pliocæn 2.4 mio. 2.6 mio. 3.3 mio Illustration: Carsten Egestal Thuesen, GEUS. Efterårsjævndøgn 2 mio. NEOGEN NEOGEN Vintersolhverv Illustration: Carsten Egestal Thuesen, GEUS. 1.8 mio. El Niño og La Niña I Stillehavet omkring ækvator blæser vestgående passatvinde varmt ~ El Nino overfladevand fra Sydamerikas vestkyst over mod Indonesien og Australien. Ved Sydamerika presses efterfølgende køligere og nærings- Passat holdigt vand fra dybden op mod overfladen; processen kaldes upwelling. Det varme vand ved Indonesien giver nedbør til området, mens det kolde vand ved Sydamerika nærer dyrelivet i havet. Sommetider vandrer tilbage til Sydamerikas kyst, hvor det giver kraftig nedbør, Indonesien Sydamerika samtidigt med at den normale upwelling ophører. Den øgede nedbør skaber oversvømmelser i Sydamerika, mens fraværet af upwelling har negative konsekvenser for fiskeriet i regionen. Tilsvarende får Indo- Svag passat nesien og Australien ofte tørke, med fejlslagen høst og skovbrande som følge. Andre regioner i verden påvirkes også, fx er der øget sandsynlighed for en mild vinter så langt borte som i Alaska og Canada. Hele klimafænomenet kaldes El Niño. Det sker omkring juletid, og navnet henviser således til Jesusbarnet. Det opstår tilfældigt med 2–7 års mellemrum, men nyere forskning antyder, at det kan blive hyppigere som følge af global opvarmning. Efter et El Niño-år følger ofte et år med La Niña: en tilstand hvor havet ved Sydamerikas vestkyst køles længere ned end normalen. La Niña medfører også udsving i det regionale vejr, fx skyldes den udbredte tørke på Afrikas Horn i 2011 delvist La Niña. ................................ 10 NR. 4 2011 Indonesien Sydamerika Den normale og El Niño-tilstanden i Stillehavet. Fænomenet har været kendt af fiskere i Sydamerika gennem århundreder, men de involverede klimaparametre er først blevet beskrevet inden for de seneste 30 år. Illustration Stefan Sølberg, GEUS. Rentegnet efter A. Nielsen, Geol. Nyt 3/98. svækkes passatvindene, hvilket medfører at en bølge af varmt vand Det regionale vejr: Grønland og Etiopien Det herskende regionale vejr bestemmes af, hvilke overflader vindene har bevæget sig over, før de når regionen. Det afgørende er, om vindene er fugtige eller tørre, og om de er varme eller kolde. To eksempler kan illustrere dette: Kangerlussuaq, Grønlands vestkyst, vejret den 12. juli, 2011: Let skydække, ingen nedbør og lav luftfugtighed. Solen skinner døgnet rundt, temperaturen når op på rekordhøje 22°C. Vinden blæser svagt fra øst. Fra Kangerlussuaq kan man se ind til Indlandsisen, så afstanden er kort. Sædvanligvis søger luftmasser fra Indlandsisen ud mod kysten, fordi isen køler luften ned. Kold luft har en højere massefylde end varm luft, og synker derfor nedad. Samtidigt er klimaet tørt i Kangerlussuaq fordi den kolde luft kan indeholde mindre vand end hvis den havde været varm. Den 12. juli er atmosfæren over Indlandsisen imidlertid usædvanligt varm, og vejret derfor lidt atypisk: der opstår i stedet en svag vestenvind fra havet ind mod Kangerlussuaq. Luften fra havet er lidt fugtigere, så der skabes et tyndt skydække. Samtidig er luften varmere, og fordi den ikke fortrænges af kold luft fra Indlandsisen, får Solen og vinden mulighed for at varme Kangerlussuaq op til 22°C – den næsthøjeste temperatur målt i byen. Fik-regionen, centralt i Etiopien, vejret den 20. juli, 2011: Klar himmel, ingen nedbør og lav luftfugtighed. Solen er oppe mellem ca. 06:10 og 18:50, temperaturen er flere steder 30°C. Svag vind fra nord. Størstedelen af nedbøren i Etiopien falder i juli og august. Sommeren 2011 var en undtagelse, hvor hele Afrikas Horn oplevede en omfattende tørke. Forklaringen skal delvist findes i globale klimafænomener: omkring ækvator blæser passatvinde mod sydvest på den nordlige side og mod nordvest på den sydlige side. Det område, hvor passaterne mødes, kaldes den intertropiske konvergenszone (ITK). Når ITK er over havet dannes en fugtig opadstigende luftmasse, der bringer store mængder nedbør med sig. I juli befinder den sig normalt over Etiopien, men en kraftig La Niña fra 2010 påvirkede ITK-zonen så den ikke bevægede sig over Etiopien, og nedbøren udeblev. Tørkens omfang blev samtidigt forværret af høje temperaturer i regionen, og kombinationen har medført en fejlslagen høst med efterfølgende hungersnød for millioner af mennesker. Nedsynkende kold, tør luft Nordlige vendekreds Subtropiske højtryk Nordøstpassaten Opstigende varm, fugtig luft Intertropiske konvergenszone - Ækvatoriale lavtryk Ækvator Sydøstpassaten Subtropiske højtryk Den intertropiske konvergenszone ses her over Afrika. På grund af Jordens rotation om sin egen akse, vil både Nordøstpassaten og Sydøstpassaten blæse mod vest. Kilde: Bjarne Siewertsen, 2008. Sydlige vendekreds .................................. NR. 4 2011 11 MODELLERING AF GRUNDVANDSSTRØMME B åde samfundet og naturen i Danmark er stærkt afhængig af grundvand. Det er derfor vigtigt at sikre, at der dels er tilstrækkeligt med grundvand til både mennesker og natur, dels at grundvandet er rent nok til at kunne bruges både som drikkevand og til dyr og planter. For at vurdere, hvordan grundvandet strømmer, er det nødvendigt at anvende modeller, der kan beskrive hvordan og hvor meget grundvand der dannes og hvilke strømningsveje grundvandet følger i undergrunden. Ved anvendelse af grundvandsmodeller er det muligt at opnå forståelse for, hvordan samfundets aktiviteter påvirker mængden og kvaliteten af grundvandet. Lad os først se på hvad grundvandsstrømning er. Grundvandsstrømning kan beskrives med en ligning, der kan sammenlignes med Ohms lov. Hastigheden, hvormed vandet strømmer, q, er proportional med hældningen på grundvandsspejlet J og givet ved grundvandsligningen (Darcy’s lov) q=- J Rs Nedbør Rs er en proportionalitetsfaktor, der udtrykker, Fordampning Fordampning direkte fra blade hvor stor modstanden for vandstrømningen er (her benævnt strømningsmodstanden). Hældningen på grundvandsspejlet J kan sammen- Snesmeltning lignes med hældningen på jordoverfladen, og grundvandet vil strømme i denne retning, ‘ned ad bakke’. Den højde, som grundvandsspejlet er beliggende i, er et udtryk for vandets energi- Model for overflade- og vandløbsafstrømning tilstand: jo højere beliggenhed, desto større funktion af højden. Hastighederne, hvormed grundvand strømmer, er normalt så små, at den kinetiske energi er ubetydelig sammenlignet med den potentielle energi. Derfor kan vandets energitilstand karakteriseres alene ud fra beliggenheden. Da vandet vil søge fra højt mod lavt energiniveau, vil vandet strøm- Rodzone model 1- dimensionel model for umættet zone 3- dimensionel model for mættet zone Stoftransport model ejl Grundvandssp Kilde: Århus Amtskommune. potentiel energi. Energimængden er en lineær me fra områder, hvor grundvandsspejlet ligger højt til steder, hvor det ligger lavt – det strømmer med andre ord ned ad bakke. Ved hjælp af ................................ 12 NR. 4 2011 Principskitse for opbygning af grundvandsmodeller, hvor undergrunden opdeles i en række kasser. Torben Obel Sonnenborg ...................................................... Seniorforsker, GEUS [email protected] grundvandsligningen kan vandets hastighed beregnes, hvis der er information om grundvandsspejlets beliggenhed og modstanden Rs. mm/år 30 Bæredygtig ressource 20 Strømningsmodstand Vandindvinding 10 Strømningsmodstanden Rs afhænger af den geologiske opbygning. I størstedelen af Dan- 0 Oplandsgrænser Udnyttelsesgrad (%) mark er undergrunden opbygget af grus, sand <30 og ler med variabel kornstørrelse. Grundvan- 30-50 det strømmer i hulrummene mellem kornene, 50-75 og des større hulrum des lavere vil strøm- 75-90 90-110 ningsmodstanden være. Hulrummenes stør- 150-250 geologiske aflejringer, og derfor kan strøm- > 250 ningsmodstanden variere ganske kraftigt afhængig af fordelingen af ler, sand og grus. I lerjord vil modstanden være meget stor, og det er derfor vanskeligt at få vandet til at flytte sig 0 50 km her. I modsætning hertil vil modstanden i grus være forholdsvis lille, og vandet bevæger sig derfor let gennem grusaflejringer. Dette udnyttes bl.a. når der indvindes vand fra undergrunden, hvor det altid er målet at finde aflejringer med grove korn, så det kan udnyttes som et såkaldt grundvandsmagasin. Når man udnyt- Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. 110-150 relse kan variere markant mellem forskellige Bæredygtig vandressource i Danmark. Specielt omkring de største byer (København, Odense, Århus) sker der en overudnyttelse af grundvandsressourcerne, svarende til en udnyttelsesgrad på over 100%. Det skal bemærkes, at grundvandsindvinding til vanding af landbrugsafgrøder, som specielt kan være stor i Vestjylland, ikke er inkluderet i opgørelsen. ter et grundvandsmagasin, kan man (næsten) ikke undgå at ændre grundvandsspejlets beliggenhed. Ved anvendelse af grundvandsmo- vandsstand vil blive påvirket af indvindingen. Forurening deller er det muligt at opnå forståelse for, Hvis grundvandsstanden falder for meget, vil En grundvandsmodel vil også kunne benyttes hvordan indvindingen påvirker grundvandet. eksempelvis vådområder blive tørlagt eller til at bestemme, hvor vandet, som pumpes op vandløbenes vandføring vil blive mindsket, fra en given grundvandsboring, stammer fra. På Grundvandsmodel hvilket begge normalt vil have uhensigtsmæs- grund af variationerne i jordmodstanden for for- Strømningsmodstandens rumlige variation sige konsekvenser for økosystemet. Ved an- skellige geologiske aflejringer, kan det være komplicerer beregninger af grundvandsstrøm- vendelse af en landsdækkende grundvands- næsten umuligt at bestemme vandets strøm- ning. For at kunne håndtere, at modstanden model er det opgjort, hvor meget grundvand ningsveje til en boring, der går ned til fx 100 m varierer fra sted til sted, er det nødvendigt at der kan indvindes, uden at det får uhensigts- under jordoverfladen, hvis der ikke benyttes en anvende computermodeller (såkaldte grund- mæssige effekter på naturen. På figuren oven- model. Det er imidlertid vigtigt at vide, hvorfra vandsmodeller), hvor undergrunden inddeles i for ses en opgørelse af, hvor meget grundvand vandet stammer, pga. forureningstrusler. Grund- et ofte stort antal (tusindvis) kasser, hvor der der indvindes i Danmark, sammenlignet med, vandets kvalitet er truet primært fra to kilder: 1) kan regnes på grundvandsstrømning fra kasse hvor meget der er til rådighed/der gendannes, Landbrugets gødskning med specielt nitrat til kasse, se figuren på side 12. altså den bæredygtige ressource. Det ses, at samt anvendelsen af pesticider mod skadedyr Grundvandsligningen løses med andre ord der specielt på Sjælland indvindes mere end og ukrudt, og 2) lossepladser og deponier pri- for hver enkelt kasse. Grundvandsmodellen den bæredygtige vandmængde, dvs. udnyttel- mært i forbindelse med bysamfund og industri. kan ved passende værdi for strømningsmod- sesgraden er på over 100 %. I disse områder Mens landbrugets forurening benævnes som en stand for den enkelte kasse tilnærmes den vir- må det forventes, at grundvandsindvindingen diffus forurening, dvs. den finder sted over sto- kelige strømning i jorden. Ved at specificere i tager så meget vand fra vandløb, vådområder re arealer, sker forureningen fra lossepladser og modellen, hvorfra der pumpes grundvand op, og søer, at det kan få negative konsekvenser deponier fra nogle afgrænsede områder, hvor- kan det beregnes, hvor den naturlige grund- for plante- og dyrelivet. for de benævnes punktkilder. For begge typer af .................................. NR. 4 2011 13 Nedlagte boringer, sidste driftsår Antal Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. 300 200 100 0 1999 0,01–0,1 µg/l 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 >0,1µg/l Indvindingsboringer der er taget ud af drift i perioden 1999-2008 samt de målte pesticidkoncentrationer. Det er ikke oplyst, hvorfor de enkelte boringer er lukket, men det må formodes, at de fleste boringer, hvor pesticidkoncentrationen ligger over grænseværdien på 0,1 μg/l, er taget ud af drift netop pga. pesticider. (Grundvandsovervågning 2010). forurening gælder, at den transporteres med ske langsomt. Specielt pesticidforurening har Grundvandsbeskyttelse det nedsivende (infiltrerende) regnvand ned vist sig at give store problemer for grundvands- For at sikre sig, at der kan pumpes rent grund- gennem grundvandsmagasinerne. Undervejs indvindingen, som har medført, at et stort antal vand op også i fremtiden, benyttes grund- vil der ske en nedbrydning af forureningskom- grundvandsboringer er blevet lukket de seneste vandsmodeller i udpræget grad i Danmark til ponenterne, hvor den for nogle vil forløbe rela- årtier, se figuren ovenfor. at forudsige, hvilke arealer der skal beskyttes, tivt hurtigt, mens den for andre vil forløbe gan- for at der også fremover kan pumpes rent grundvand op. Ved hjælp af grundvandsmo- Infiltrationsområde Oppumpning deller kan det vurderes, hvorfra det vand, som pumpes op i indvindingsboringer, kommer. Det såkaldte infiltrationsområde, altså der hvor regnvandet siver ned og bliver til grundvand, kan ligge adskillige kilometer fra selve boringen, afhængig af den lokale topografi og de geologiske forhold. Hvis kvaliteten af det oppumpede vand skal sikres, er det nødvendigt at beskytte infiltrationsområdet. Frem til år 2015 gøres der i hele Danmark en stor ind- Oppumpning sats for at kortlægge, hvilke områder der er Infiltrationsområde Illustration: Carsten Egestal Thuesen, GEUS. sårbare overfor forurening fra jordoverfladen, Infiltrationsområde til indvindingsboring. Øverst ses infiltrationsområdet for et grundvandsmagasin, som kun består af sand, mens figuren nederst viser infiltrationsområdet for et grundvandsmagasin, der er placeret under et lerlag. ................................ 14 NR. 4 2011 således at der kan træffes de nødvendige foranstaltninger for at opretholde en tilfredsstillende kvalitet af grundvandet. Landskabet Nord for Fårevejle. Foto: Peter Warna-Moors, GEUS. .................................. NR. 4 2011 15 JORDEN SOM VARMEKILDE D anmarks undergrund indeholder meget store geotermiske ressourcer i form af både dyb geotermi og overfladenær geotermi eller jordvarme. Ved dyb geotermi udnyttes meget varmt vand fra store dybder, mens jordvarmeanlæg benytter slanger i jorden eller grundvand til at optage varmen fra de øverste jordlag i kombination med varmepumpeteknologi. Udnyttelsen af ressourcen er endnu begrænset og for jordvarme mangler vi stadig viden og praktisk erfaring for at kunne udnytte ressourcen optimalt. brug af den dybe ressource i meget begrænset henfald af radioaktive isotoper i Jordens indre, omfang. Den overfladenære ressource, i form og som udgør en konstant varmekilde, der er af jordvarmeanlæg i kombination med varme- med til at nedbremse hastigheden af Jordens af- pumper, benyttes i et større, men stadig be- køling. Udover den varme, der strømmer ud grænset, omfang. Det øgede fokus på CO2-ud- mod jordoverfladen, opvarmes de øverste jord- ledning og klimaforandringer samt afhængig- lag også gennem optagelse af varme fra sol- heden af en begrænset mængde af fossile indstrålingen og når vi etablerer jordvarmean- brændsler har imidlertid styrket interessen for læg, stammer varmen primært fra solindstråling geotermi som en vedvarende energikilde, der og kun i meget lille grad fra varmeudstrålingen kan bidrage til opnåelse af Danmarks energi- fra Jordens indre, se figuren nedenfor. politiske målsætninger om reduktion af CO2udslip og øget forsyningssikkerhed. Overfladenær geotermi (jordvarme) Hvor kommer varmen fra Hvor den dybe geotermi udnytter varmen fra Temperaturen i Jordens indre, faste kerne er Jordens indre direkte gennem oppumpning af Danmarks undergrund indeholder meget store ekstremt høj, ca. 4300°C, men planeten afkøles meget varmt vand fra kilometer-dybe boringer, geotermiske ressourcer, som kan udnyttes i langsomt ved transport af varme fra kernen og udnytter den overfladenære geotermi den op- det meste af landet. Man skelner mellem dyb kappen og ud gennem skorpen, se figuren på si- lagrede varme i de øverste jordlag, baseret på og overfladenær geotermi og vi har de sidste de 4. Jorden, som er ca. 4,5 mia. år gammel, vil- en kombination af varmepumper og slanger i mere end 30 år gjort brug af begge ressourcer. le være afkølet på nogle få hundrede mio. år, jorden til at optage varmen, eller varmepum- Målt i antal af anlæg er der foreløbig kun gjort hvis ikke det var for den varme, der frigives ved per som optager varmen direkte fra oppumpet grundvand (se boksene). Opvarmning ved hjælp af jordvarme er en Atmosfærisk langbølget stråling Solindstråling i Danmark: 925-1000 kWh/m2/år Udstråling klima- og miljøvenlig energiform. Ved udnyt- Varmeoverførelse ved varmeledning, konvektion og fordampning telse af jordvarme produceres typisk 3–5 gange så meget energi, som der bruges i elektrici- Nettostråling i Danmark ca. 400 kWh/m2/år tet til varmepumpen. Endvidere har en britisk undersøgelse vist, at CO2-udledningen ved opvarmning baseret på jordvarme typisk er det Zone med sæsonmæssige temperaturSommer svingninger Vinter halve af CO2-udledningen ved opvarmning med fx naturgasfyr. Hvis den strøm, der anvendes til varmepumpen, yderligere er helt eller Temperatur °C/km . 10-30 nt = ca die isk gra Geoterm Gennemsnitlig årlig jordtemperatur Geotermisk varmestrøm (varmeflux) 0,25 til 0,50 kWh/m2/år i Danmark Illustration Eva Melskens, GEUS. Kilde: David Banks, 2008. delvist fremstillet af fx vindmøller ser CO2regnskabet endnu bedre ud. Anlæg til indvinding af den dybe geotermiske energi er typisk af en størrelse, hvor flere tusinde husstande forsynes med varme, og udnyttes mest hensigtsmæssigt i kombination med eksisterende fjernvarme-infrastruktur. I modsætning hertil er jordvarmeanlæg typisk designet til forsyning af alt fra en enkelt husstand til større enkeltbygninger/bygningskomplekser. Varmepumpeteknologi gør det muligt at dække behovet for både opvarmning og afkøling i fx større kontorbygninger, mens enfamiFordelingen af solindstråling og varmestrømning (varmeflux) fra Jordens indre; årstidsvariationer i temperaturen i de øverste 10–20 m af jorden og den generelle temperaturgradient. ................................ 16 NR. 4 2011 liehusstande typisk kun har behov for opvarmning. Jordvarme har således et stort potentiale både i forbindelse med fx skrotning af gamle Thomas Vangkilde-Pedersen ........................................................ Specialkonsulent, GEUS [email protected] Dyb og overfladenær geotermi Dyb geotermi udnytter høje temperaturer (ca. 40–100°C) på stor dybde (ca. 1–3 km). Ved at Sand og grus etablere en produktionsboring i porøse bjergarter med vandfyldte porerum, fx sandsten, kan Moræneler der oppumpes varmt vand; varmen udtrækkes gennem varmeveksling og ledes via det almindelige fjernvarmenet til forbrugerne. Det afkølede vand returneres herefter til de samme geologiske lag gennem en injektionsboring et stykke væk fra produktionsboringen, se figuren til venstre. Overfladenær geotermi, jordvarme, udnytter Kalk lavere temperaturer; typisk 8–11°C svarende til ca. 0–100 meters dybde. En frostsikret væske cirkuleres i jorden i slanger og optager derved noget af den oplagrede varme fra de øverste jordlag. Varmen afgives herefter i en varmepumpe, som hæver temperaturen til brugsniveauet i husets varmeanlæg (se også boks om varmepumpens funktion). Den afkølede væske ledes tilbage til slangerne i jorden og optager på ny varme fra jorden. Det er også muligt at benytte oppumpet grundvand direkte som varmekilde til varme- Lersten pumpen. Det afkølede eller opvarmede vand reinjiceres efterfølgende til de samme lag, ligesom det sker ved dyb geotermi. På grund af de relativt lave temperaturer i jorden, kan jordvarmeanlæg også benyttes til køling Sandsten 2,5 km dybde ca. 75°C Illustration: Carsten Lersten Egestal Thuesen, GEUS. Sandsten ved at ‘vende’ funktionaliteten i varmepumpen, så den fungerer ligesom et køleskab eller en fryser. Det kan udnyttes i forbindelse med bygninger, som kræver opvarmning om vinteren og afkøling om sommeren eller i bygninger/anlæg, som udelukkende kræver køling. For at udnytte den geotermiske varme, skal man bore to dybe huller på et sted hvor de geologiske forhold er optimale i form af porøse sandstenslag. Fra det ene hul pumpes varmt vand fra sandstenslaget op til overfladen, hvor man trækker varmen ud af vandet. Varmen overføres herefter ved hjælp af en varmeveksler til forbrugerne via fjernvarmenettet. For at sikre at trykket i sandstenslaget bevares uændret, pumpes det afkølede vand tilbage i sandstenslagene, ofte fra samme lokalitet på overfladen, men via en afbøjet injektionsboring, som ender et par km fra produktionsområdet. .................................. NR. 4 2011 17 S. n, GEU huese estal T B Illustration af forskellige typer jordvarmeanlæg. A) Lukket system med horisontale slanger ca. 1 m under terræn. B) Lukket system med vertikale slanger i jordvarmeboringer. Illustr atione r: Cars ten Eg A oliefyr i private centralvarmeanlæg, og i for- Anlæg med vertikale slanger installeret i bindelse med opvarmning/afkøling af større jordvarmeboringer kræver stort set ingen Jordens termiske egenskaber har betydning bygninger. plads og meget lidt genetablering, men kan for hvor meget energi, der kan indvindes i et være lidt dyrere i anlægsomkostninger. Til gen- lukket vertikalt jordvarmesystem. Det drejer gæld har de typisk en bedre udnyttelsesgrad i sig om parametre som varmeledningsevne, kraft af højere og ikke mindst konstant tempe- termisk diffusivitet, specifik varmekapacitet, A) Lukkede systemer med horisontale slanger ratur i jorden året igennem, se side 16. Man varmestrøm, temperaturgradient og overflade- Det er relevant at skelne mellem 3 forskellige typer jordvarmeanlæg: Vigtige parametre ca. 1 m under terræn, se figuren ovenfor. skal dog være opmærksom på energibalancen temperatur m.m. Desuden har det betydning B) Lukkede systemer med vertikale slanger i systemet, da genopvarmningen af jordvolu- hvilke materialer der er brugt til slanger og for- monteret i jordvarmeboringer, se ovenfor. menet foregår væsentligt langsommere, når segling. Udover jordlag og materialers termi- C) Åbne systemer med en produktionsboring man er under den dybde, som er påvirket af års- ske egenskaber, betyder strømningshastighe- og en injektionsboring. I princippet som B, tidsvariationerne (typisk 10–20 m). Systemet den og viskositeten (sejheden) af væsken i men med separate boringer til hhv. produk- kan optimeres ved tilførsel af varme i sommer- jordkredsløbet også noget for, hvor megen tion og injektion. perioden, enten i forbindelse med køling i byg- varme der optages i slangerne. ninger eller fx via solfangerpaneler. I større måI de lukkede systemer optages varme fra jorden lestok har jordvarmeboringer imidlertid også et Geotermi er fremtiden af en væske, som cirkuleres i lukkede slanger. stort potentiale for lagring af energi som produ- Den danske undergrund har et stort potentiale Varmen afgives i en varmepumpe og den afkø- ceres på tidspunkter, hvor behovet er lille, eller som geotermisk ressource til såvel opvarmning lede væske ledes tilbage gennem slangerne og hvor der er overproduktion, som det typisk er som køleformål. Både dyb geotermi og jordvar- optager på ny varme fra jorden (se boks om dyb tilfældet med fx kraftvarmeværker i sommerpe- me er vedvarende energikilder, som kan bidra- og overfladenær geotermi, side 17). rioden, vindmøller og solvarmepaneler. ge væsentligt til at nedbringe udslippet af CO2 Anlæg med horisontale slanger kræver rela- I de åbne systemer afkøles oppumpet grund- til atmosfæren; men vi mangler stadig viden og tivt meget areal og genetablering efter installa- vand i varmepumpen og ledes tilbage i jorden praktisk erfaring for at kunne udnytte jordvar- tion. De horisontale anlæg er desuden påvirket i en injektionsboring. Der er relativt strenge men optimalt. af årstidsvariationer med lave temperaturer i krav om minimal påvirkning af de lokale hy- Dyb geotermi er dyr i anlægsomkostninger jorden i vinterhalvåret og høje temperaturer om drogeologiske forhold og temperaturer i grund- og kun relevant, hvor der allerede eksisterer et sommeren, se figuren side 16. De lave tempera- vandssystemet og der kan forekomme interes- fjernvarmenet til distribution af varmen. Ofte turer om vinteren giver selvfølgelig en dårligere sekonflikter med drikkevandsindvinding og har vi dog rigelig varme fra el-produktionen de drifts- økonomi, men til gengæld opvarmes jord- mellem naboanlæg. steder, hvor vi har fjernvarme, hvilket betyder, volumenet relativt hurtigt i løbet af sommeren. ................................ 18 NR. 4 2011 at etablering af geotermi-anlæg bliver uøkono- Hvordan virker en varmepumpe? 3 Centralvarme Jordslange Afkølet grundvand føres tilbage i jorden for at blive opvarmet Termoventil 1 Fordamper 1. Kølemidlet ledes i flydende form til fordamperen, hvor det fordamper (koger), og optager varmen fra det varmeoptagende kredsløb. P P= Pumpe 2. Dampen fra kølemidlet suges ind i kompressoren hvor den komprimeres. Temperaturen stiger fra ca. -5°C til ca. +100°C. 3. Den varme kølemiddelgas ledes til Opvarmning af boliger og bygninger 4 Kondensator kondensatoren, hvor den ved hjælp af en fortætningsproces afgiver sin varme til centralvarmeanlægget. 4. Varmeafgivelsen gør, at kølemiddelgassen igen bliver flydende, hvorefter den under tryk ledes til termoventilen. Herefter reduceres tryk og temperatur, og processen og begynder forfra. Illustration Eva Melskens, GEUS. Kilde: David Banks, 2008 og www.volundvt.dk 2 Kompressor Grundvand fra ressourceboring Skitse over princippet og elementerne i en varmepumpe. En varmepumpe udnytter temperaturændringer som følge af komprimering og ekspansion og faseskift fra væske til gasform og tilbage til væskeform. Teknikken er analog til den teknik der anvendes i frysere og køleskabe, bare omvendt. Eksisterende anlæg Udnyttelse af jordvarme i Danmark har indtil nu primært været baseret på lukkede anlæg med horisontale slanger, men lukkede anlæg med vertikale slanger i jordvarme-boringer begynder at blive mere udbredt og i fx Tyskland og især Sverige er antallet af denne type anlæg meget højt. Antallet af jordvarmeanlæg baseret på åbne systemer i Danmark er relativt begrænset, og de fleste har været designet til køling. Der findes ingen formel registrering af jordvarmeanlæg i Danmark, men det samlede antal blev i 2008 af Miljøstyrelsen skønnet til at være ca. 25.000. I Sverige var der i 2004 230.000 jordvarmeanlæg. 80 % af disse skønnedes at være lukkede systemer med vertikale slanger i boringer. misk. Men hvis en øget del af el-produktionen i fremtiden vil komme fra vindkraft, vil det give Her kan du læse mere: plads til både mere dyb geotermi og jordvarme, samtidig med at CO2-gevinsten fordobles. Der- • Vurdering af det geotermiske potentiale i Danmark. til kommer at jordvarmeboringer kan benyttes Mathiesen, A., Kristensen, L., Bidstrup, T. & Nielsen, L.H., 2009. som energilager i kombination med både solfangeranlæg og overskudsvarmen fra kraftværkerne i sommerperioden. Med den stærkt øgede fokus på klima- og energiområdet tyder meget på, at vi i Danmark vil kunne få en væsentlig del af vores energi til GEUS Rapport 2009/59. • Jordvarmeboringer – problemstillinger og perspektiver. Inga Sørensen. Vand og Jord, nr. 3, 2010. • Introduktion til jordvarme og varmepumpens velsignelser. Inga Sørensen, 2011 i: Samlet rapport 69 ATV Jord og Grundvand, s. 15–26. opvarmning (og afkøling) fra jorden, og aktivite- • Undergrunden som geotermisk ressource. ten bliver næppe mindre efter politikerne har Thomas Vangkilde-Pedersen m.fl., 2011 i: vedtaget, at private oliefyr skal udfases alle- Samlet rapport 69 – ATV Jord og Grundvand, s. 1–14. rede fra 2012. ................................. NR. 4 2011 19 Magasinpost UMM ID-nr. 46439 Foto: Inga Sørensen, VIAUC. Montering af rør i jordvarmeboring, efter at der er boret 100 meter ned. Geocenter Danmark Er et formaliseret samarbejde mellem de fire selvstændige institutioner De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS), Geologisk Institut ved Aarhus Universitet samt Institut for Geografi og Geologi og Geologisk Museum begge ved Københavns Universitet. Geocenter Danmark er et center for geovidenskabelig forskning, uddannelse, rådgivning, innovation og formidling på højt internationalt niveau. Udgiver Geocenter Danmark. Redaktion De Nationale Geologiske Undersøgelser Geoviden – Geologi og Geografi redigeres af Senior- for Danmark og Grønland (GEUS) forsker Merete Binderup (ansvarshavende) fra GEUS Øster Voldgade 10 i samarbejde med en redaktionsgruppe. 1350 København K Geoviden – Geologi og Geografi udkommer fire gange Tlf: 38 14 20 00 om året og abonnement er gratis. Det kan bestilles E-mail: [email protected] ved henvendelse til Finn Preben Johansen, tlf.: 38 14 29 31, e-mail: [email protected] og på Institut for Geografi og Geologi www.geocenter.dk, hvor man også kan læse Øster Voldgade 10 den elektroniske udgave af bladet. 1350 København K Tlf: 35 32 25 00 Geologisk Museum ISSN 1604-8172 (elektronisk) Øster Voldgade 5-7 1350 København K Tlf: 35 32 23 45 Produktion: Annabeth Andersen, GEUS. E-mail: [email protected] Tryk: Rosendahls - Schultz Grafisk A/S. Forsidebillede: Bygning kollapset efter jordskælv, Institut for Geoscience Port-au-Prince, Haiti. Aarhus Universitet Kilde: POLFOTO / Reynold Mainse. Høegh-Guldbergs Gade 2, B.1670 Reprografisk arbejde: Benny Schark, GEUS. 8000 Århus C Illustrationer: Forfattere og Grafisk, GEUS. Tlf: 89 42 94 00 Eftertryk er tilladt med kildeangivelse. E-mail: [email protected] AU PortoService, Postboks 9490, 9490 Pandrup E-mail: [email protected] ISSN 1604-6935 (papir)
© Copyright 2024