Das globale Klimasystem

Aktive Lernformen passen hier, weil Schülerinnen und Schüler die komplexen Wechselwirkungen im Klimasystem nur verstehen, wenn sie Energie- und Stoffflüsse selbst nachvollziehen. Durch Handlungsorientierung wird abstraktes Systemdenken greifbar und nachhaltig verankert.

• Klasse 12
• Globale Herausforderungen und Zukunftsfähige Gestaltung der Erde
• 4 Aktivitäten
• 25 Min.–45 Min.

Lernziele

1. Analysieren Sie die Energiebilanz der Erde und erklären Sie die Rolle von Treibhausgasen bei der Veränderung dieser Bilanz.
2. Erklären Sie die Mechanismen des Wärmetransports in Ozeanen und Atmosphäre und wie diese das globale Klima beeinflussen.
3. Bewerten Sie die Auswirkungen von Eis-Albedo-Rückkopplungsschleifen auf die globale Durchschnittstemperatur anhand von Klimamodell-Daten.
4. Vergleichen Sie die CO2-Aufnahmekapazität von Ozeanen unter verschiedenen Bedingungen und erläutern Sie die Grenzen dieser Senkenfunktion.

Lernen an Stationen

⏱ 45 Min.·Kleingruppen

Lernen an Stationen: Klimasystem-Komponenten

Richten Sie Stationen für Atmosphäre (Luftströmung mit Färbemitteln), Ozeane (CO2-Aufnahme mit Soda und pH-Messung) und Kryosphäre (Eismodell mit Lampe) ein. Gruppen rotieren alle 10 Minuten, notieren Beobachtungen und diskutieren Rückkopplungen. Abschließende Plenumvorstellung.

Vorbereitung & Details

Wie beeinflussen Rückkopplungseffekte (z.B. Eis-Albedo-Rückkopplung) die globale Erwärmung?

Moderationstipp: Stellen Sie beim Stationenlernen sicher, dass jede Station eine klare Frage oder Aufgabe hat, die zur nächsten führt, damit der rote Faden im Systemgedanken erhalten bleibt.

Setup: Im Raum verteilte Tische/Stationen

Materials: Stationskarten mit Arbeitsanweisungen, Unterschiedliche Materialien je Station, Timer für die Rotation

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Planspiel

⏱ 30 Min.·Partnerarbeit

Planspiel: Eis-Albedo-Rückkopplung

Verwenden Sie weiße und dunkle Oberflächen unter einer Lampe mit Thermometern. Schüler messen Erwärmung, entfernen weiße Flächen schrittweise und prognostizieren Effekte. Grafische Auswertung zeigt Verstärkung.

Vorbereitung & Details

Erklären Sie die Rolle der Ozeane als CO2-Senken und deren Grenzen im Klimasystem.

Moderationstipp: Bei der Simulation zur Eis-Albedo-Rückkopplung lassen Sie die Schüler Hypothesen vorab formulieren und diese nach der Simulation mit den Ergebnissen vergleichen.

Setup: Flexibler Raum für verschiedene Gruppenstationen

Materials: Rollenkarten mit Zielen und Ressourcen, Spielwährung oder Token, Rundenprotokoll

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Sozialbewusstsein
• Entscheidungsfähigkeit

Forschungskreis

⏱ 35 Min.·Partnerarbeit

Kartenanalyse: Regionale Klimadifferenzen

Teilen Sie Weltkarten aus mit Temperaturdaten. Paare markieren Hotspots, recherchieren Ursachen wie Ozeanströmungen und präsentieren Erklärungen. Gruppendiskussion zu Implikationen.

Vorbereitung & Details

Analysieren Sie, warum bestimmte Regionen der Erde stärker vom Klimawandel betroffen sind als andere.

Moderationstipp: Händigen Sie bei der Kartenanalyse eine Legende mit Fachbegriffen aus, damit die Schüler die regionalen Unterschiede gezielt herausarbeiten können.

Setup: Gruppentische mit Zugang zu Quellenmaterialien

Materials: Quellensammlung, Arbeitsblatt zum Forschungszyklus, Leitfaden zur Fragestellung, Vorlage für die Ergebnispräsentation

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Selbstwahrnehmung

Rollenspiel

⏱ 25 Min.·Kleingruppen

Rollenspiel: Ozeane als CO2-Senke

Schüler verkörpern Moleküle (CO2, Wasser) in einer Kette. Simulieren Sie Sättigung durch zunehmende CO2-Zufuhr und diskutieren Grenzen. Reflexion in Kleingruppen.

Vorbereitung & Details

Wie beeinflussen Rückkopplungseffekte (z.B. Eis-Albedo-Rückkopplung) die globale Erwärmung?

Moderationstipp: Im Rollenspiel als CO2-Senke fordern Sie die Schüler auf, ihre Argumente mit konkreten Daten aus den vorherigen Aktivitäten zu untermauern.

Setup: Spielfläche oder entsprechend angeordnete Tische für das Szenario

Materials: Rollenkarten mit Hintergrundinfos und Zielen, Szenario-Briefing

• Anwenden
• Analysieren
• Bewerten
• Sozialbewusstsein
• Selbstwahrnehmung

Dieses Thema unterrichten

Geben Sie den Lernenden zunächst eine klare Systemstruktur vor, die sie im Laufe der Einheiten selbst mit Leben füllen. Vermeiden Sie es, Rückkopplungseffekte nur theoretisch zu erklären: Lassen Sie die Schüler diese selbst entdecken und in Simulationen erleben. Wichtig ist, dass sie verstehen, warum manche Effekte verstärkend und andere abschwächend wirken – nicht nur, dass es sie gibt.

Was Sie erwartet

Am Ende können die Lernenden die drei Hauptkomponenten des Klimasystems benennen und ihre Wechselwirkungen erklären. Sie identifizieren Rückkopplungseffekte als zentrale Treiber des Klimawandels und begründen regionale Unterschiede mit physikalischen Prozessen.

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

Häufige Fehlvorstellung

Während des Stationenlernens zu Klimasystem-Komponenten hören einige Schülerinnen und Schüler, dass Rückkopplungseffekte immer die Erwärmung bremsen, und übernehmen diese Vorstellung unreflektiert.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Nutzen Sie die Station zur Kryosphäre, um gezielt nach der Eis-Albedo-Rückkopplung zu fragen. Lassen Sie die Schüler das Experiment durchführen und die Ergebnisse diskutieren, um die verstärkende Wirkung selbst zu erkennen. Halten Sie diese Erkenntnis schriftlich auf einem Plakat fest, das im Klassenraum sichtbar bleibt.

Häufige Fehlvorstellung

Manche Schüler gehen davon aus, dass Ozeane unbegrenzt CO2 aufnehmen können, weil sie in Rollenspielen oft als Lösung präsentiert werden.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Nutzen Sie die Materialien des Rollenspiels zur CO2-Senke, um die Grafik zur Übersättigung einzusetzen. Fordern Sie die Schüler auf, die Kurve zu interpretieren und zu erklären, warum die Senkenkapazität begrenzt ist – auch mit Bezug auf Temperatur und Versauerung.

Ideen zur Lernstandserhebung

Lernstandskontrolle

Nach der Simulation zur Eis-Albedo-Rückkopplung erhalten die Schüler einen kurzen Fragebogen mit der Aufgabe: 'Erklären Sie in drei Sätzen, warum schmelzendes Eis die Erwärmung verstärkt. Verwenden Sie dabei die Begriffe Albedo und Rückkopplungsschleife.' Bewerten Sie die Antworten auf Fachsprache und logische Struktur.

Kurze Überprüfung

Während des Stationenlernens zur Klimasystem-Komponenten erhalten die Schüler eine vereinfachte Grafik des globalen Klimasystems. Sie zeichnen Pfeile für Energie- und Stoffflüsse ein und kennzeichnen eine positive Rückkopplungsschleife. Sammeln Sie die Ergebnisse ein und prüfen Sie, ob die wichtigsten Verbindungen (z.B. Ozean-Atmosphäre-Austausch) korrekt dargestellt sind.

Diskussionsfrage

Nach der Kartenanalyse zu regionalen Klimadifferenzen leiten Sie eine Diskussion mit der Frage: 'Welche physikalischen Prozesse erklären die stärkere Erwärmung in der Arktis im Vergleich zu den Tropen?' Fordern Sie die Schüler auf, ihre Antworten mit konkreten Begriffen aus den Materialien (z.B. Albedo, Rückkopplung, Ozeanströmungen) zu begründen und achten Sie darauf, dass sie regionale Unterschiede nicht nur beschreiben, sondern erklären.

Erweiterungen & Unterstützung

• Fordern Sie schnelle Gruppen auf, die Simulation zur Eis-Albedo-Rückkopplung zu erweitern, indem sie verschiedene Klimaszenarien (z.B. 1,5°C vs. 3°C Erwärmung) testen und die Ergebnisse vergleichen.
• Für Schüler mit Schwierigkeiten erstellen Sie eine Vorlage mit Lückentexten zu den Stationen, die sie während des Lernens ausfüllen.
• Vertiefen Sie mit einer Rechercheaufgabe: Lassen Sie die Schüler nach aktuellen Studien suchen, die neue Rückkopplungseffekte des Klimasystems beschreiben, und diese im Plenum vorstellen.

Schlüsselvokabular

Albedo	Das Rückstrahlvermögen einer Oberfläche. Helle Oberflächen wie Eis haben eine hohe Albedo und reflektieren viel Sonnenlicht, dunkle Oberflächen wie Wasser oder Asphalt haben eine niedrige Albedo und absorbieren mehr Energie.
Thermokline	Eine Schicht im Ozean, in der die Temperatur mit zunehmender Tiefe schnell abnimmt. Sie spielt eine Rolle beim vertikalen Wärmetransport und der CO2-Aufnahme.
Kohlenstoffsenke	Ein Reservoir, das mehr Kohlenstoff aufnimmt, als es abgibt. Ozeane und Wälder sind wichtige natürliche Kohlenstoffsenken.
Positive Rückkopplung	Ein Prozess, bei dem die Wirkung eines Systems eine Veränderung hervorruft, die die ursprüngliche Veränderung verstärkt. Die Eis-Albedo-Rückkopplung ist ein Beispiel.