Spørg Scientariet: Noget om Marianergraven, del 1

Egon Jørgensen skriver: Forleden hørte jeg, at temperaturen i Marianergraven 11 km nede var 2 grader celsius. Jordens indre er jo meget varmere, og temperaturen falder, jo nærmere man kommer Jordens overflade. Omvendt er Jordens overflade varmere end de dybereliggende lag på grund af Solens opvarmning. Kan man beregne, i hvilken dybde den er lavest? Kan man beregne de 2 grader i Marianergraven?

Claus Ditlefsen, seniorrådgiver, geolog, ph.d., Afdeling for grundvands- og kvartærgeologisk kortlægning, Geus, svarer:

Lidt om Jordens overfladenære temperaturforhold:

Temperaturudviklingen ned gennem de øvre jordlag afgøres dels af temperaturforholdene på overfladen/havbunden, dels af varmestrømning fra Jordens indre. Størstedelen af varmestrømmen genereres ved henfald af radioaktive isotoper af kalium, uran og thorium, mens et mindre bidrag menes at stamme fra restvarme fra Jordens dannelse.

Varmestrømningen giver sig udslag i, at temperaturen stiger med dybden ned gennem Jorden. Størrelsen af temperaturstigningen kaldes for den geotermiske gradient (målt i grader/meter). Denne varierer dels med dybden ned gennem Jordens skorpe, kappe og kerne, dels efter hvor man befinder sig på Jorden. Der er således typisk en større geotermisk gradient langs randene af lithosfærepladerne, hvor der er øget geologisk aktivitet. Læs mere her. I Danmark, der ligger i et geologisk roligt område inde på en lithosfæreplade, er den geotermiske gradient på 1-3 °C per 100 m, mens den til sammenligning på Island stedvis kan være oppe over 20 °C per 100 m.

På land vil temperaturen lige under overfladen følge de daglige og årlige svingninger i lufttemperatur. Herfra forplanter temperatursvingningerne sig ned gennem Jorden, samtidig med at de dæmpes afhængig af jordarternes termiske egenskaber. Temperaturen vil derved typisk inden for de øverste 5-15 m tangere den årlige middeltemperatur på stedet, der i Danmark ligger omkring 8,5 °C

Det betyder, at grundvand fra vandværksboringer normalt pumpes op med en temperatur på 8-10 °C. Man skal således være forsigtig, hvis man får faldbudt ’frisk, koldt kildevand’ tappet ved 4 °C, som med stor sandsynlighed er overfladenært kildevand påvirket af vintertemperaturer og måske også af uønskede stoffer fra overfladen.

I større dybde vil det i praksis være den geotermiske gradient på stedet, der afgør den underliggende temperaturudvikling. Dog kendes til spor efter ældre klimapåvirkninger, f.eks. i områder, hvor der i forbindelse med forrige istid har været udbredt permafrost, og hvor man kan påvise en lavere temperatur i forhold til det forventede billede.

Det forhold, at der fra ca. 10 meters dybde findes en vedvarende ressource af varme (i Danmark over 8 °C), udnytter man i disse år i stigende grad ved jordvarmeboringer til rumopvarmning m.m., se mere her.

Det stillede spørgsmål gik imidlertid mere præcist på, om man kan beregne den dybde, hvor det (på et givet tidspunkt) er koldest. På land er det ofte enklest at bestemme denne dybde ved at måle de uforstyrrede temperaturforhold direkte i en boring. Hvis man ikke har måledata, kan man dog også tilnærmelsesvis beregne de årlige temperatursvingninger i en given dybde ud fra antagelser om jordlagenes termiske egenskaber og temperaturvariationerne umiddelbart under overfladen m.m., se mere her. Heraf kan man bestemme, i hvilken dybde det er koldest i en bestemt måned, samt under hvilken dybde temperaturen ikke længere falder. Et illustrativt eksempel ses på figur 2 her.

Læs mere om Marianergraven i Spørg Scientariet i næste uge.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Da jeg gik i skole var temperaturen på bunden af verdenshavene 4 grader celsius. Det skyldtes, at vands vægtfylde er størst ved 4 grader. Væsker lagdeler sig nemlig efter vægtfylde, sådan at det med højest vægfylde lægge sig nederst. Det gælder åbenbart ikke mere. Hvorfor ikke ?

  • 0
  • 0

Så må du have gået i skole før der blev udvasket salt i verdenhavene ;-)

Jeg tror du forveksler det med ferskvand. Her er densiteten er størst ved 4 grader celsius, hvilket medfører at bundvand i dybe søer altid har en temperatur på 4 C.

  • 0
  • 0

Egon spørger: "Kan man beregne de 2 grader i Marianergraven?"

Det er et fornuftigt spørgsmål til de der laver klimamodeller, for det handler om store varmemængder. Jeg har ikke den beregning.

Kvalitativt er jeg dog nogenlunde sikker på, at fri og tvungen konvektion sammen med fordampning og is har afgørende betydning for en lav temperatur i havdybet.

Dengang vi lavede store varmepumper, målte vi vandtemperaturer i større søer og fandt 0,5<t<1,5 C på bunden efter islægning. Lige inden islægning var temperaturen ved bunden lavere, så man fik frysning i varmepumpens vandvarmer. En maskinmester på vandkraftværket ved Glan's udløb kunne meddele, når søen var helt islagt, for så steg vandtemperatuen i udløbet momentant.

De 4 C på bunden er måske teoretisk på mindre søer helt uden konvektion.

Mvh Tyge

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten