1.1 Hva er geofag?
Geofag handler om å forstå jordsystemene, både hvordan de virker sammen og hver for seg, og hvordan de former jorda over tid. Geofaglige undersøkelser i faget skal bidra til at elevene utvikler en helhetlig forståelse av jorda som system og menneskets plass i jordsystemene. Videre skal faget bidra til kunnskap om hvordan menneskene kan påvirke og leve med klimaendringer og naturfarer, og bidra til en mer bærekraftig ressursutnyttelse. Fordypning i geofaglige problemstillinger forbereder elevene til videre studier og deltakelse i arbeids- og samfunnsliv. (Læreplan i geofag (GFG01-03), 2024)
I geofag jobber vi med jordsystemene geosfæren, atmosfæren, hydrosfæren, kryosfæren og biosfæren. Geofag 2 går i dybden på atmosfæren, havet og kryosfæren. I tillegg ser vi på hvordan disse jordsystemene vekselvirker med, og ikke minst hvordan geosfæren, den resterende hydrosfæren og biosfæren påvirker atmosfæren, havet og deler av kryosfæren. Jordens energibalanse er også påvirket av strålingsbalansen ved toppen av atmosfæren.
1.2 Atmosfærens historie
Atmosfærens historie er fascinerende, og strekker seg over milliarder av år. Helt siden jorden ble dannet for omtrent 4,6 milliarder år siden har atmosfæren gjennomgått store endringer.
I begynnelsen var atmosfæren svært forskjellig fra det vi kjenner i dag, hovedsakelig bestående av hydrogen og helium. Etter hvert som jorden ble kaldere, ble tyngre gasser som karbondioksid og vanndamp mer fremtredende. I løpet av de neste hundrevis av millioner år, førte intens vulkansk aktivitet til at vi fikk en atmosfære som i stor grad bestod av karbondioksid, nitrogen og vanndamp. Denne sammensetningen var avgjørende for å opprettholde en drivhuseffekt som hindret jorden i å fryse, til tross for at solen var svakere enn i dag.
Et vendepunkt i atmosfærens historie skjedde for omtrent 2,4 milliarder år siden. Da fikk vi en stor fremvekst av cyanobakterier (blågrønnalger) som via fotosyntese produserte oksygen fra karbondioksid og vann. Over tid førte dette til en betydelig økning i atmosfærens oksygeninnhold, en hendelse man senere har kalt “den store oksygenkatastrofen”. Økningen i oksygen gjorde det mulig for mer komplekse livsformer å oppstå, inkludert flercellede organismer. Samtidig fjernet oksygenet mye av metanet i atmosfæren, som førte til en nedkjøling av jorden og muligens bidro til den huronianske istiden for omkring 2,4 til 2,1 milliarder år siden.
I løpet av de siste hundre millioner årene har atmosfæren nådd en relativt stabil tilstand, med en sammensetning som ligner dagens: 78% nitrogen, 21% oksygen og små mengder andre gasser som argon og karbondioksid. Denne balansen har vært avgjørende for utviklingen og opprettholdelsen av livet på jorden slik vi kjenner det. Likevel har menneskelige aktiviteter i den industrielle tidsalder ført til betydelige endringer i atmosfærens sammensetning, spesielt når det gjelder drivhusgasser som karbondioksid, noe som har konsekvenser for jordens klima.
I Geofag 2 skal du lære om prosesser i atmosfæren som er viktige for oss i dag, og hvordan atmosfæren er i endring grunnet både naturlige og menneskapte prosesser.
1.3 Havets historie
Da jorden ble dannet, var overflaten dekket av en smeltet magmasjø. Etter hvert som jordoverflaten ble avkjølt, begynte vanndamp fra jordens indre å sive ut fra vulkaner og geotermiske kilder. Vanndampen kondenserte, falt ned som regn, og over millioner av år dannet dette de første verdenshavene.
Gjennom tidene har havnivået variert betydelig, hovedsakelig på grunn av endringer i jordens klima. Under istider har store mengder vann vært bundet opp i isbreer og innlandsis, noe som har ført til lavere havnivå. I mellomistidene, som den vi lever i nå, smelter isen og havnivået stiger. Disse syklusene har hatt stor innvirkning på utformingen av kystlinjer og kontinentalsokler.
Havet har i milliarder av år vært svært viktig for utviklingen av liv på jorden. De første livsformene oppsto sannsynligvis i havet for over 3,5 milliarder år siden. Gjennom evolusjonen har marine organismer tilpasset seg et bredt spekter av habitater, fra grunne kystområder til dype havgroper. Havets biologiske mangfold har gjennomgått flere store endringer, inkludert masseutryddelser og perioder med rask evolusjon.
Verdenshavene har vært viktige for transport, handel, matproduksjon og rekreasjon. I nyere tid har vi begynt å forstå havets avgjørende rolle i jordens klimasystem og de potensielle konsekvensene av menneskeskapte påvirkninger som forurensning og overfiske. I Geofag 2 vil vi se på dynamiske prosesser i havet, og forstå hvordan disse vekselvirker med de andre jordsystemene og ikke minst hvordan menneskene påvirker og blir påvirket av de dynamiske prosessene i havet.
1.4 En kort introduksjon til kryosfæren
Kryosfæren, som omfatter alle former for frossent vann på jordoverflaten, har en lang og fascinerende historie på planeten vår. Gjennom millioner av år har kryosfæren gjennomgått betydelige endringer, ofte i takt med skiftende klimaforhold. Studier av kryosfærens historie gir oss verdifull innsikt i jordens klimafortid og hvordan den kan påvirke fremtiden vår.
I løpet av jordens historie har det vært flere perioder med omfattende nedising, kjent som istider. Den siste istiden, kjent som Weichsel-istiden, begynte for omtrent 115 000 år siden og nådde sitt maksimum for rundt 20 000 år siden. I denne perioden var store deler av den nordlige halvkule dekket av tykke lag med is, og havnivået var betydelig lavere enn i dag. Etter hvert som klimaet ble varmere, begynte isen å smelte, og for omtrent 11 700 år siden markerte dette starten på den nåværende mellomistiden, Holocen.
Studier av kryosfærens historie avslører også hvordan endringer i blant annet jordens bane rundt solen, kjent som Milankovitch-sykluser, har påvirket klimaet og utbredelsen av is på jorden. Disse syklusene, sammen med andre faktorer som drivhusgasskonsentrasjoner og endringer i havstrømmer, har bidratt til de vekslende periodene med istider og mellomistider gjennom jordens historie. I Geofag 2 skal vi prøve å forstå kryosfærens fortid og dens samspill med klimasystemet, for å bedre forberede oss på fremtidige endringer og tilpasse oss et klima i endring.