Geofysica Zeespiegelstijging door opwarming oceaanwater

Jean stelde deze vraag op 25 mei 2021 om 21:43.

 Hallo, ik ben dus bezig met een project op school en ik kom maar niet uit op deze vraag zouden jullie mij kunnen helpen?
Uitleg:
De tweede belangrijke oorzaak van de zeespiegelstijging wereldwijd is de uitzetting van water als het warmer wordt. Puur zoet water heeft zijn grootste dichtheid bij 4 graden C. Wordt het warmer dan neemt de dichtheid af, het water zet uit.Zeewater bevat echter opgeloste zouten, gemiddeld 3,5%, waardoor het vriespunt lager dan 0 graden C ligt. De maximale dichtheid van zeewater ligt wel bij het vriespunt, in tegenstelling tot schoon zoetwater. In figuur 6 is de dichtheid van zeewater af te lezen als functie van de temperatuur en het zoutgehalte.


Vraag:
De Deltacommissie gaat in zijn somberste scenario uit van een wereldwijde opwarming van 6° C tot aan het jaar 2100 ten opzichte van 2008. Neem aan dat in dat scenario ook al het zeewater op aarde 6° C warmer is geworden.  Laat met een berekening zien hoe groot volgens dat somberste scenario de zeespiegel in het jaar 2100 zal zijn gestegen. 

Antwoord:

Reacties

Theo de Klerk op 25 mei 2021 om 22:26
Wat is de dichtheid ρ nu?   Daarbij hoort dan een volume V = m/ρ  (waarden hoef je niet te kennen)
Wat is de dichtheid bij 6° warmer? Met welke factor is de dichtheid afgenomen? Dat betekent dat volume V ∝ 1/ρ met een zelfde factor is toegenomen.

Aannemend dat dat oppervlak hetzelfde blijft, zal het volume dus alleen omhoog kunnen toenemen.
Oorspronkelijk: V1 = A h1
Na opwarming: V2 = A h2 = A(h1 + Δh)
Jan van de Velde op 25 mei 2021 om 23:00
Dag Jean,

Met alleen deze gegevens kom ik ook niet uit die vraag :( 

1) de dichtheidsdaling (beschouw dat maar als het omgekeerde van volumetoename) bij een temperatuur stijging van 6oC hangt volgens deze grafiek af van de begintemperatuur:


Ik heb er twee pijltjes in getekend met een lengte van 6oC . 
Startend vanaf 4oC zie ik een dichtheidsafname van 1027,5 naar ongeveer 1026,5 g/cm³
Startend vanaf 18oC zie ik een dichtheidsafname van 1025 naar 1023 g/cm³. En dat is dus het dubbele. Zonder gegevens over hoeveel oceaanwater aanvankelijk welke temperatuur heeft komen we dus nergens.

2) de volumetoename is niet 1 op 1 gerelateerd aan niveaustijging. 
als 1 m³ 1 promille in volume toeneemt komt er 0,001 m³ bij, dat is 1 L . Heb ik een bak met een grondvlak van 1 m² en een hoogte van 1 m, dan stijgt het water in die bak dus met 1 mm. 
De Noordzee is gemiddeld maar enkele tientallen meters diep, alleen de Noordzee zou dus maar enkele tientallen millimeters stijgen. Maar bijvoorbeeld in de Marianentrog is dat water 10 km diep en daar zou het water dan dus 10 000 mm = 10 m stijgen....
Zonder gegevens van gemiddelde diepte van wat wij de oceaan noemen komen we dus nergens.

Dat is allemaal wel te googlen hoor, direct of indirect, al ga je vooral voor dat eerste punt niet uitkomen op eenduidige tabelletjes. Maar van opzoeken lijkt deze oefening niet uit te gaan. 

Je geofysicaboek gaat uit van wilde versimpelingen, of ik zie het niet.

Dus ik pas...

Groet, Jan
Gert op 26 mei 2021 om 10:56
Hoewel je hier te maken hebt met enorme aannames (hoe diep is het water op aarde gemiddeld, wat is het oppervlak aan water, wat is de temperatuur en de dichtheid op verschillende dieptes, en nog veel meer), kun je op twee manieren een oplossing krijgen:
1) via de dichtheidsverandering van het zeewater bij hogere temperaturen
2) via de kubieke uitzetting

1) Dichtheidsverandering. Neem aan dat het deel van de aardoppervlakte aan water gelijk blijft (overstromingen nemen we niet mee). Dan kun je de verhouding van de twee hoogtes van de zeespiegel (hnu en htoekomst ) uit de verschillende dichtheden halen: htoekomst / hnu = ρnu / ρtoekomst (omgekeerd evenredig) uit de standaard formule voor dichtheid, m blijft hetzelfde.
De huidige gemiddelde diepte kun je op verschillende plaatsen vinden.
De ρ's haal je uit de grafiek (een beter afleesbare is hier: WaterDensitySalinity.png ). Welke temperatuur gebruik je dan? Aan het oppervlak varieert de temperatuur van 0 tot 25 oC. Maar dit geldt slechts voor de bovenste paar meter. In de diepste diepten heeft het (zoute) water een temperatuur die vrijwel constant 0-2 oC is. (Zeewater met de grootste dichtheid). Hier moet je dus iets aannemen. Houd het maar aan de lage kant. Lees de dichtheden af bij 35 g/kg voor 6 graden verschil. Maar het maakt uiteindelijk ook niet zoveel verschil uit.

Je komt dan op een verontrustend getal uit (enkele meters). Zou iemand dit getal willen gebruiken als richtlijn dan is hij/zij geheel verkeerd bezig. De aanname dat de hele watermassa op aarde met 6 graden stijgt is geheel onmogelijk in een kort tijdsbestek van enkele eeuwen. Warmte dringt maar zeer langzaam van boven naar beneden door. Het warmste water blijft immers altijd bovenaan. De aardwarmte van de onderkant levert waarschijnlijk meer.

Meer realistisch zou zijn dat alleen de bovenste 200 meter wordt verwarmd. En dan valt de stijging "best wel mee".

2) De kubieke uitzetting. De formule is ΔV = γ ΔT V, met γ de kubieke uitzettingscoëfficient van water/zeewater. Deze γ is echter temperatuursafhankelijk. Bij 20 oC is deze 0,21 K-1 en bij 10 oC 0,090 K-1 en bij 0 oC (zeewater) zelfs 0.
De formule (aannemende dat het wateroppervlak gelijk blijft) is ook te schrijven als:
Δh = γ ΔT hgem.
Je komt dan op dezelfde orde van grootte uit als bij methode 1.

 


Jean op 27 mei 2021 om 20:52
Bedankt voor de reacties, mijn leraar heeft wel veel foute vragen gesteld
Jan van de Velde op 27 mei 2021 om 21:19
Geen idee of dit foute vragen zijn, misschien staat er wel heel veel ondersteunende basisinformatie (tabellen, grafieken) in het bijbehorende tekstboek. Maar wij lezen hier niet mee. 
Het is misschien ook wel een nieuw boek, want we hebben dit soort vragen hier nog niet eerder gehad de afgelopen 17 jaar.

Met de juiste gegevens, en goed de informatie in de vraagtekst lezend,  zijn dit allemaal niet zo heel moeilijke berekeningen met  verhoudingen en zo.

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft acht appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)