Benutzerin:Franka Wulff/Nachhaltigkeit im Mathematikunterricht
Benutzerin:Franka Wulff/Nachhaltigkeit im Mathematikunterricht
Wilkommen im Forschungsteam Erde!
Der Klimawandel ist kein fernes Szenario mehr, sondern Teil unserer Gegenwart. Hitzerekorde, schmelzende Gletscher, Waldbrände, Überflutungen – all das sind Folgen menschlichen Handelns. Doch was genau steckt dahinter? Welche Prozesse treiben den Klimawandel an, und wie hängen sie miteinander zusammen? Wie verändern wir Menschen das Klima ? Und ist ein nachhaltiger Lebensstil in unserer heutigen Welt überhaupt möglich?
In diesem Forschungsteam gehen wir gemeinsam auf eine Spurensuche. Wir wollen nicht nur beobachten, was geschieht, sondern mithilfe der Mathematik verstehen, warum es geschieht und welche Rolle wir selbst dabei spielen. Dabei betrachten wir nicht nur naturwissenschaftliche Fakten, sondern auch gesellschaftliche Fragen:
- Wer verursacht die höchste Uweltbelastung?
- Wer trägt die Folgen?
- Und wie gerecht ist das alles verteilt?
- Welche Strukturen stecken dahinter?
- Können wir diese Probleme lösen?
In den nächsten Unterrichtsstunden nutzen wir bekannte und neue Werkzeuge der Stochastik, um diese und verbundene Fragen zu bearbeiten.
Forschungsstation 1: Der Klimawandel und seine Ursachen
Forschungsstation 2: Die Verteilung von Betroffenheit und Verantwortlichkeit
Forschungsstation 3: Gesellschaftliche Strukturen und die Externalisierungsgesellschaft
Forschungsstation 4: Löungsstrategien und deren Wirksamkeit
Einführung
Nachdem wir uns an der ersten Forschungsstation Ursachen für den Klimawandel angeschaut haben, sind wir an der zweiten Station unserer Forschung angekommen!
In den Nachrichten tauchen Umweltkatastrophen immer wieder auf – hier in Deutschland, aber auch in fernen Ländern wie Bangladesch oder Haiti. Auf den ersten Blick scheint es Zufall zu sein, wen es trifft.
Aber: Ist die Wahrscheinlichkeit, von einer Umweltkatastrophe betroffen zu sein, eigentlich für alle Menschen auf der Welt gleich hoch?
Oder hängt das vielleicht davon ab, wo auf der Welt man lebt?
Eure Aufgabe als Forschungsteam ist es heute, anhand realer Daten mit Methoden der Stochastik die heutige Forschungsfrage zu bearbeiten:
Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person von einer Umweltkatastrophe betroffen ist, bedingt durch ihren Wohnort auf der Welt?
Aufgabe 1: Daten Sammeln
Es gibt verschiedene Erhebnungen zu dem Risiko von (Umwelt-)Katstrophen betroffen zu sein, z.B. den Welt-Risiko-Index und den Klima-Risiko-Index. Beide rechnen mit vielen Einflussfaktoren wie der Infrastruktur, Bildung und medizinischer Versorgung. Uns interessiert aber erstmal die tatsächliche Betroffenheit vom Umweltkatastrophen.
Diese wird von EM-DAT jährlich dokumentiert und sortiert nach Jahren und Regionen zur Verfügung gestellt.
Da wir keine Daten über zukünftige Ereignisse nutzen können, beziehen wir uns auf die weltweiten Umweltkatastrophen des Jahres 2024, um eine möglichst aktuelle Berechnung der Wahrscheinlichkeit zu erreichen.
Erinnert euch an die letzten Unterrichtsstunden!
- Wie können wir bedingte Wahrscheinlichkeiten berechnen?
- Welche Daten brauchen wir für die Berechnung?
- Welche Ergeignisse müssen wir für unsere Berechnung festlegen?
Die Bevölkerungszahlen der einzelnen Kontinente und der Anteil dieser an der Weltbevölkerung sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Um unsere Berechnung zur Forschungsfrage durchzuführen benötigen wir jedoch noch Daten zu der Betroffenheit von Umweltkatastrophen auf den jeweiligen Kontinenten.
a) Entnehmt die Daten dazu der jeweiligen Exeltabelle und tragt sie in die untere Tabelle ein!
| Bevölkerungsanzahl | Anteil an Weltbevölkerung(%) | |
|---|---|---|
| Afrika | 1,52 Mrd | 18,6% |
| Asien | 4,81 Mrd | 58,9% |
| Australien/Ozeanien | 0,05 Mrd | 0,6% |
| Nordamerika | 0,382 Mrd | 4,7% |
| Lateinamerika+Karibik | 0,663 Mrd | 8,1% |
| Europa | 0,75 Mrd | 9,1% |
Daten zur Betroffenheit: Em-Dat
| Bevölkerungszahl | Anteil an Weltbevölkerung(%) | Anzahl insgesamt Betroffene | Anteil an Weltbevölkerung (%) | |
|---|---|---|---|---|
| Afrika | 1,52 Mrd | 18,6% | 41270065() | 0,5() |
| Asien | 4,81 Mrd | 58,9% | 113436361() | 1,4() |
| Australien/Ozeanien | 0,05 Mrd | 0,6% | 138380() | 0,002() |
| Nordamerika | 0,382 Mrd | 4,7% | 17056() | 0,0002() |
| Lateinamerika+Karibik | 0,663 Mrd | 8,1% | 12254032() | 0,15() |
| Europa | 0,75 Mrd | 9,1% | 456805() | 0,006() |
Nun müssen wir noch die gesammelten Daten Ereignissen für unsere Berechnung zuordnen, um anschließend eine Formel zur Berechnung der bedingten Wahrscheinlichkeit benutzen zu können.
Ordne dazu den gesuchten Wahrscheinlichkeiten das passende Ereignis zu!
Aufagbe 2: Berechnung der totalen Wahrscheinlichkeit
Nachdem wir nun alle notwendigen Daten und Ereignisse gesammelt und zugeordnet haben, können wir unsere gesuchte Wahrscheinlichkeit berechnen!
Damit wir die Ergebnisse am Ende sinnvoll interpretieren können, berechnen wir aber zuerst die Wahrscheinlichkeit, dass eine beliebige Person (unabhängig von ihrem Wohnort auf der Erde) von einer Umweltkatastrophe betroffen ist:
a) Berechne die Wahrscheinlichkeit P(A) mit der geeigneten Formel!| P(A)= | 0,0207|0,021|2,07%|2,07|2,1%|2,1() |
Formel der totalen Wahrscheinlichkeit:
Dies ist also die Wahrscheinlickeit, weltweit von einer Umweltkatastrophe betroffen zu sein. Aber ist diese Wahrscheinlichkeit überall ähnlich?
Aufgabe 3: Berechnung der bedingten Wahrscheinlichkeit
Wir haben nun die notwendigen Daten gesammelt und sie den Ereignissen A und B zugeordnet.
In kleineren Forschungsgruppen sollt ihr nun jeweils die Daten von einem Kontinent betrachten.
a) Berechne die Wahrscheinlichkeit P(A∣B) für den jeweiligen Kontinent deiner Gruppe!
| P(A|Afrika)= | P(A|B1)= | 0,027|2,7|2,7%|0,0268|2,68|2,68%() |
| P(A|Asien)= | P(A|B2)= | 0,024|2,4|2,4%|0,0237|2,37|2,37%() |
| P(A|Australien)= | P(A|B3)= | 0,0033|0,33|0,33%|0,3|0,003|0,3%() |
| P(A|Nordamerika)= | P(A|B4)= | 0,000043|0,0043|0,0043%|0,000042|0,0042|0,0042%() |
| P(A|Lateinamerika)= | P(A|B5)= | 0,0185|1,85%|1,85() |
| P(A|Europa)= | P(A|B6)= | 0,00065|0,065|0,065%|0,06|0,06%|0,00066|0,066%|0,066() |
Tragt die Ergebnisse der einzelnen Forschungsgruppen im Plenum zusammen und trage sie in das jeweilige Textfeld ein, um deine Daten zu vervollständigen
Aufgabe 4: Interpretation der Ergebnisse
Ihr habt nun für jeden Kontinent berechnet, wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, von einer Umweltkatastrophe betroffen zu sein, unter der Bedingung, dass man dort lebt und kennt auch die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit, weltweit von einer Umweltkatastrophe betroffen zu sein.
Im nächsten Schritt wollen wir diese Ergebnisse interpretieren: Fällt euch im Vergleich der Ergebnisse schon etwas auf?
Durschnittlich liegt die Wahrscheinlichkeit, weltweit von einer Umweltkatastrophe betroffen zu sein bei 2,1 %
Am höchsten ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person von einer Umweltkatastrophe betroffen ist, wenn sie in Afrika lebt. Hier liegt die Wahrscheinlichkeit bei 2,7 %
Am niedrigsten ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person von einer Umweltkatastrophe betroffen ist, wenn sie in Nordamerika lebt. Hier liegt die Wahrscheinlichkeit bei 0,0043%
Die Wahrscheinlichkeit für eine Person in Asien ist 8 mal so hoch wie für eine Person in Australien, 36 mal so hoch wie in Europa und 558 mal so hoch wie die in Nordamerika.
Die Wahrscheinlichkeit in Afrika ist 9 mal so hoch wie für eine Person in Australien, 41 mal so hoch wie die in Europa und 627 mal so hoch wie die in Nordamerika.
Was könnten Gründe für diese großen Unterschiede in den Ergebnissen sein? Tragen die Bevölkerungen mit dem höchsten Risiko dann auch am meisten zum Klimawandel bei und sind selbst für die Umweltkatastrophen verantwortlich?
Überlegt kurz in eurer Gruppe, wodurch diese Ungleichheiten entstehen könnten und fasst eure Überlegungen im Plenum zusammen!Aufgabe 5: Verantwortlichkeit für Umweltverschmutzung und Klimawandel
Der ökologische Fußabdruck bietet eine Möglichkeit, die Auswirkungen des individuellen Handelns auf die Umwelt sichtbar, messbar und vergleichbar zu machen. Er bietet uns dadurch eine Möglichkeit, zu prüfen, wo mehr zu dem Klimawandel beigetragen wird.
Hast du schonmal etwas von einem ökologischen Fußabdruck gehört?
a) Lies den Folgenden Text und beschreibe kurz und in eigenen Worten, was der ökologische Fußabdruck ist, und wie er berechnet wird!
Über den ökologischen Fußabdruck
Das Global Footprint Network stellt eine Übersicht an Daten zu dem ökologischen Fußabdruck verschiedener Kontinente und Länder der einzelnen Jahre zwischen 1961 und 2022 zur Verfügung.
b) Sucht in den Daten nach dem aktuellsten Eintrag zu dem durchschnittlichen ökologischen Fußabdruck jedes Kontinents!
Global Foodprint Network: Daten
Vielleicht erkennt ihr in eurem Forschungsteam schon Unterschiede bei euren ökologischen Fußabdrücken. Aber wie sieht das im weltweiten Vergleich aus?
c) Tragt den durchschnittlichen ökologischen Fußabdruck jedes Kontinents auf der folgenden Weltkarte ein!
Hier kannst du deinen eigenen ökologischen Fußabdruck berechnen: Mein ökologischer Fußabdruck
d) Tragt die berechneten bedingten Wahrscheinlichkeiten auf der folgenden Weltkarte zu dem jeweiligen Kontinent ein!
Was wird in diesem direkten Vergleich sichtbar?
Der Unterschied zwischen den Werten der Betroffenheit von der Umweltzerströrung und dem ökologischen Fußabruck verschiedener Bevölkerungsgruppen wird mit dem Fußabdruck-Umweltzerstörungs-Paradoxon beschrieben.
Tauscht euch kurz über eure Eindrücke aus und überlegt, wie diese Ungleichheit der Werte entstehen könnte
Den Ursachen und Strukturen, die dieses Paradoxon ermöglichen, werden wir an unserer nächsten Forschungsstation 3: Gesellschaftliche Strukturen und die Externalisierungsgesellschaft auf den Grund gehen!
