kriat beynaim38-39

<קריאתביניים גיליון מס' 39-38 ■ תמוז תשפ"ג, יוני 2023 ביטאון למורי מדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים 39-38 התמודדות עם שינוי האקלים

2>> קריאת קריאתביניים ביניים ■■ גיליון גיליון 38-39 38-39 ■■ יוני יוני 2023 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 >דבר המפמ"ר גיליון מס' 39-38 ■ תמוז תשפ"ג, יוני 2023 ביטאון למורי מדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים מינהלת מל”מ המרכז הישראלי לחינוך מדעי טכנולוגי על–שם עמוס דה-שליט משרד החינוך המזכירות הפדגוגית אגף מדעים הפיקוח על הוראת מדע וטכנולוגיה עורכת: ליאורה ביאלר מערכת )בסדר א"ב(: אכרם איברהים, גיורא אלכסנדרון, תמי יחיאלי, ענת ירדן, דיויד פורטוס, ארנה פליק, בילי פרידמן, יעל שוורץ, זהבה שרץ עריכה לשונית: ענבל גיל עיצוב גרפי ועיצוב כריכה: מור מוריה-שיפוני עימוד ועריכה: אבי טל עיצוב שם העיתון: אביגיל הורוביץ - לתיאום הסדרי נגישות, ניתן לפנות במייל או בטלפון - דוא"ל: [email protected] טלפון: 9378372-08 תמונה בשער הקדמי: הֶ דְ בֵּ ק )קולאז'( של תמונות ממצעד האקלים 2022 ילדים נוטים להשתמש בשפת יומיום במקום בשפה המדעית כפי שנראה בשלט "הקרחונים נמסים". מתפקידנו ללמדם את המונחים המדעיים של הפשרה או התכת קרחונים ולא המסה. תמונה בשער האחורי: הפעלה בנושא נדידת עופות והשפעת שינוי האקלים עליה במצעד האקלים 2022 הפניות לפיתוחים טכנולוגים עדכניים בנושא התמודדות עם שינוי האקלים - עמ' 100 איורים ותמונות המשולבים בעיתון זה הם באישור הכותבים או נלקחו באישור מאתר com.Shutterstock © כל הזכויות שמורות למשרד החינוך ויצמן למדע עבור משרד החינוך במסגרת מכרז מס' 2020.11/22 :מרכז המורים מופעל על ידי המחלקה להוראת המדעים, מכון הקמה והפעלה של מרכזי המורים ארציים במקצועות הבאים: מדעים, טכנולוגיה ומתמטיקה <קריאתביניים שלום רב, מסענו החינוכי בלימודי מדע וטכנולוגיה הוא אינסופי, מפליא ברבגוניותו ובעל חשיבות ערכית, כלכלית וחברתית למדינת ישראל. השנה, לאחר שלוש שנים שהכנסים העירוניים והמחוזיים והכנס הארצי התקיימו ברובם בזום, חזרנו לכנסים פיזיים, שבהם שמענו את חדוות הלמידה והגילוי וראינו את החשיבה המדעית והחשיבה היצירתית המתפתחת בעבודות התלמידים ובהנחיית המורים. חיזוק הזהות המדעית בקרב הנוער יחזק בהם את ההבנה כמה חשוב להעמיק בלמידת המקצועות המדעיים גם בהמשך, ויסייע למדינת ישראל להגדיל את מספר חברות ההזנק )סטרטאפים( במגוון רחב של תחומים, כגון: שינוי אקלים, חקלאות, בריאות, חלל וביטחון, לצמצם את הפערים בחברה הישראלית ולייצר מוביליות חברתית. תחום הדעת שלנו מעודד את גילוי יופיו וכוחו של הטבע, מעורר בנו את ההתפעלות ואת הסקרנות, ומעודד אותנו לחשוב על מגוון דרכים שיסייעו לנו להתמודד עם סוגיות מהעולם האמיתי. בשנתיים האחרונות הוכנס תחום שינוי האקלים לתוכנית הלימודים וליוזמות חינוכיות )תחבורת העתיד, תצלום בעין העדשה, חדרי בריחה, חוקר צעיר, ”מאה שיא C )”שבאמצעותן אפשר לקדם את גישת ה-STEM ,להטמיע ידע מדעי, לטפח מגוון מיומנויות מתפיסת הלמידה המתחדשת ואף לקיים הערכה חלופית )ראו הערכה חלופית באתר מפמ“ר(. אין זו הפעם הראשונה שעלון קריאת ביניים מוקדש לסוגיית שינוי האקלים, אולם הפעם בחרנו במאמרים מ“חזית המדע“ המאפשרים להבין כיצד הסביבה הקרובה אלינו, העירונית או הכפרית עשויה להית מושפעת משינויי האקלים וכיצד יש להיערך לכך. מידע זה עשוי לסייע בחשיבה על רעיונות לחקר עם תלמידים, וכן הזדמנות לחבר בין הידע המדעי לבין מגוון של ישומים שמוצגים בפרק ”הוראת המדעים“ כמו סימולציות ומודלים ובפרק ”משדה ההוראה“. אני מבקשת להודות למרכז המורים למדע וטכנולוגיה בחטיבות הביניים, לצוותי הפיקוח וההדרכה – על תרומתם בשנת הלימודים תשפ“ג לקידום יעדי המקצוע, וכן לכם, המורים והמורות, שרוח ההתחדשות, הלמידה והרצון לעורר עניין וסקרנות בקרב התלמידים לא מש מכם. הניצוץ בעיני התלמידים שנוטלים חלק במגוון היוזמות במדע וטכנולוגיה מעיד על התרומה הרבה שלכם לחיזוק הזהות המדעית בקרב הדור הבא של אזרחי מדינת ישראל. חופשה נעימה, בילי פרידמן, מפמ"ר מדע וטכנולוגיה 39-38 דבר המפמ"ר

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 3 בפתח הגיליון בשנת 1992 פרסם האו“ם את יעדי פיתוח בר קיימה SDG (Goals Development Sustainable (ומאז שב וחיזק את מחויבות כל המדינות לפתח תוכניות להשגת יעדים אלה )2030 Agenda Development Sustainable for .)יעדים אלה מתווים חזון להמשך פיתוח האנושות, שגשוגה ודאגה לאיכות החיים שלה, תוך שמירה על משאבי הטבע ועל יציבות המערכות בכדור הארץ. בין יעדים 1 העוסק בשינוי אקלים, אלה אפשר למצוא את יעד מספר 13 בדגש על היערכות וביצוע פעולות להתמודדות עם שינוי האקלים והשלכותיו. בדומה לכל אחד מיעדי SDG ,גם ליעד 13 ,העוסק בשינוי אקלים, נוסחו מטרות, ובהן: )1 )חיזוק החוסן האקלימי; )2 ) פיתוח אסטרטגיות להתמודדות עם שינוי האקלים; ו-)3 )קידום חינוך ומודעות לשינוי האקלים ולפעולות שהציבור יכול לבצע כדי לתרום לאסטרטגיות האִ פחות וההסתגלות: . אִ פחות )הפחתה / מיטיגציה( – בעיקר הפחתת כמות הפחמן הדו-חמצני וגזי חממה נוספים באטמוספרה, אם על ידי צמצום פליטות גזי חממה ואם על ידי הגדלת קיבוע ולכידת הפחמן הדו-חמצני. . הסתגלות )אדפטציה( – הדרכים שנוקטת )או יכולה לנקוט( האנושות על מנת להתמודד עם ההשפעות הקיימות של שינוי האקלים. לאור כל אלה והצורך בפעולות להשגת מטרה 3 של יעד 13 באג‘נדת האו"ם, בחרנו, בעיתון ”קריאת ביניים“, לתת ביטוי לסוגיות רלבנטיות הן בגיליונות קודמים והן בגיליון הנוכחי. בגיליון 34–35 של ”קריאת ביניים“ עסקנו בשינוי האקלים והתמקדנו בחקר העדויות לשינוי בריכוזי פחמן דו-חמצני והקשר של שינוי זה לשינוי הטמפרטורה. עסקנו גם בהשפעה ההדדית בין החקלאות ושינוי האקלים. מגוון מאמרים באותו גיליון הציף את הצורך בפעולה לחינוך חקרני מוטה עתיד בנושא שינוי האקלים והגברת האקטיביזם של הלומדים בנושא. בגיליון 36–37 ,שעסק בחדשנות במזון ובתזונה, שבנו והדגשנו את המחיר הסביבתי הטמון בייצור המזון מחד גיסא, והצגנו אאת המחקר ופיתוח של בשר מתורבת כאחת הדרכים לאפחות גזי חממה שמקורום בגידול בעלי חיים גיסא. בגיליון הנוכחי אנו ממשיכים את העיסוק בנושא ומתמקדים בהתמודדות הנדרשת עם הבעיות הנובעות משינוי האקלים, פיתוח פתרונות והיערכות ליישומם. הכתבות בגיליון זה מתייחסות לשתי האסטרטגיות להתמודדות של האנושות עם שינוי האקלים: . אפחות – הפחתת פליטות פחמן דו-חמצני וגזי חממה אחרים הדרכים השונות לצמצום פליטות פחמן דו-חמצני וגזי חממה נוספים מּונָ עות מאידיאולוגיות ותפיסות עולם שונות. נביא לדוגמה 1 ; שלוש תפיסות רווחות הראשונה היא הגישה הקפיטליסטית, הדוגלת בשוק חופשי שמה את הדגש על היתכנות כלכלית של פתרונות טכנולוגיים שונים להפחתת פליטות גזי חממה למשל: שימוש באנרגיות ”נקיות“, ייצור מלט ובטון שסופחים פחמן דו-חמצני, ייצור דלקים סינתטיים ואנרגיה נקייה, ייצור בשר מלאכותי להקטנת פליטות מתאן מבקר וצאן, ועוד. פיתוח הטכנולוגיות החדישות הוא הוא שיביא לצמצום פליטות גזי חממה. אומנם, פיתוח הטכנולוגיות החדשות הוא מהלך כלל-עולמי, למשל, פיתוח מכוניות מונעות מימן )ראו מאמר של הילה הוניג, בגיליון זה( או פיתוח טכנולוגיות לספיחת פחמן דו-חמצני )ראו כתבתה של שרית ברנד-קליבנסקי בגיליון זה(, אך היישומים השונים יכולים גם להיות מותאמים למקום – כך למשל הפקת אנרגיה ירוקה ממשאבי רוח מתאימה לאזורים סחופי רוחות, והפקת אנרגיה מהשמש מתאימה לאזורים שבהם מספר רב של ימי שמש בשנה. דבר המערכת 1 אפשר להוריד מצגת בעברית בנושא באתר SDG בעברית

4> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 הגישה השנייה יוצאת כנגד עקרון היסוד של הקפיטליזם, שהוא צמיחה אינסופית וגידול מתמיד בתוצר מקומי גולמי )תמ״ג(. גישה זו אינה תואמת עוד את מצבם של משאבי כדור הארץ. כדי לייצר עוד ועוד מוצרי צריכה צריך לקחת עוד ועוד משאבים מכדור הארץ, כמו מתכות, מינרלים, מים, דלקי מאובנים, אוויר נקי ועוד. צמיחה מתמדת מוציאה את המערכות הטבעיות מאיזון וגורמת נזקים בלתי-הפיכים. הפתרון לפי גישה זו הוא מעבר לשיטה כלכלית חדשה, המקדמת את רווחת האדם והמערכות הטבעיות יחד. בעוד שהגישה הראשונה ממשיכה את קו המחשבה התעשייתי-טכנולוגי הנוכחי, הגישה השנייה מציעה שינויים בכלכלת העולם ובאורח החיים האנושי, בייחוד בעולם המערבי. למשל, צמצום בזבוז מזון, עידוד צריכה מקומית והפסקת שינוע פירות וירקות טריים בכל רחבי הגלובוס, צמצום גידול ואכילת בשר, או נקיטת גישת אפס פסולת בצריכה ביתית ובארגונים, על כל הוויתורים המשתמעים מכך. הגישה השלישית משליכה את יהבה על יכולת ההתאוששות המופלאה של עולם הטבע. לפי גישה זו, שיקום הטבע והמערכות האקולוגיות הוא הדרך המרכזית להתמודדות עם משבר האקלים, שתוביל לספיחת גזי חממה ולמיתון השלכות משבר האקלים. לפי גישה זו, יש להשקיע את המשאבים הכלכליים בפרויקטים לשיקום מערכות אקולוגיות, כמו ייעור מחדש של אזורים שנכרתו, ולא בפיתוח טכנולוגיות מעשה ידי אדם. באימוץ גישה זו יש להביא בחשבון כי מחקרים מראים שתהליכים טבעיים הקולטים פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה פועלים לאט בהשוואה לתהליכים המוסיפים אותו כעת לאטמוספרה. לפיכך, פחמן דו חמצני המוכנס לאטמוספרה כיום עשוי להישאר בה במשך מאה שנה או יותר. גזי חממה אחרים, כולל גזים שנוצרו על ידי בני אדם, עשויים להישאר באטמוספרה במשך אלפי שנים. . התמודדות עם שינוי האקלים והסתגלות להשלכותיו חשוב להדגיש בפני התלמידים כי כל אחת מתפיסות העולם מאפשרת מגוון רב של דרכי התמודדות, וכי מה שקורה היום בעולם, ויקרה בוודאי בעתיד, הוא קידום תמהיל רחב של פתרונות מסוגים שונים. חלק מהפתרונות יפותחו על ידי העולם העסקי, חלקם פתרונות שמדינות יכולות לקדם על ידי חקיקה מתאימה, וחלקם פתרונות שעל החברה והפרט לקבל על עצמם, אם ברצונם להתמודד באופן פעיל עם שינוי האקלים. עוד כדאי לציין כי בעוד הפחתת פליטות הפחמן הדו-חמצני היא יעד מוגדר שאפשר למדוד באופן דומה בכל העולם, הרי שההתמודדות עם השינוי וההסתגלות לחיים עם השלכותיו הם אתגר מקומי )לוקלי( מאוד. במקומות שונים בעולם חווים השפעות שונות – ההתמודדות באזור שבו יש ריבוי אירועי גשם קיצוניים והצפות אינה דומה להתמודדות עם יובש, מִ דבור ושריפות, ולכן חשוב להבין כי היערכות לאומית ואזורית היא המפתח להתמודדות מוצלחת עם שינוי האקלים, והגישה כי ישראל היא מדינה קטנה ולא משפיעה עלולה להוביל למצב שבו אדישות ציבורית וחוסר מעש של הרשויות יובילו להתמודדות 2 . לקויה עם השפעות מקומיות של שינוי האקלים בהקשר זה חשוב לציין כי דו"ח מחקר שפרסם השירות 3 על אודות שינוי האקלים בישראל המטאורולוגי עוד ב-2019 חוזה ארבע מגמות: חם יותר )עלייה בטמפרטורה הממוצעת, עלייה במספר הלילות החמים וירידה במספר הלילות הקרים( יבש יותר )ירידה בממוצע כמות המשקעים, ירידה במספר ימי הגשם ועלייה בתקופות היובש בין ימי הגשם( קיצוני יותר )עלייה בתופעות קיצוניות של מזג אוויר כמו גלי חום ממושכים או פרצי גשם עזים( גבוה יותר )שינויים במספר מדדים בים התיכון, כמו טמפרטורה, מליחות, חומציות או עלייה במפלס מי הים( לכל אחת מן המגמות הללו השלכות על הסביבה, על הבריאות ועל הכלכלה, ולבעיות הנובעות מהשלכות אלה יש למצוא פתרונות מסוגים שונים ולהיערך כמדינה, כיישוב וכפרט. השינוי בטמפרטורה ישפיע על החקלאות )ראו מאמר של פרופ' אמנון ארז בגיליון זה( ויגרום לאיי חום בערים )ראו מאמר של ד"ר עודד פוצ'טר בגיליון זה(. תופעות קיצוניות כמו פרצי גשם מובילים כבר היום להצפות בנחלים ובערים וגורמות נזקים לרכוש ואף גובות חיי אדם )ראו מאמרו של ד"ר עמיר גבעתי בגיליון זה(. השינוי בטמפרטורה ועלייה באירועי קיצון יגרמו אף לבעיות 4 ובהן תחלואה ותמותה בגלי חום קיצוניים, עקב מכת חום בריאות והתייבשות, במיוחד באוכלוסיות רגישות, וכן צמצום השעות הנוחות לפעילות גופנית או פנאי מחוץ לבית. השינוי בטמפרטורה מוביל אף להתפשטותם של אורגניזמים הגורמים או מעבירים מחלות לאזורים חדשים ומגביר את הסיכוי להתפרצות מחלות זיהומיות. הירידה בכמות המשקעים והשינוי בטמפרטורה עשויים לפגוע 5 ,6 וגם בייצור המזון בחקלאות, במערכות אקולוגיות טבעיות

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 5 דרכי התתמודדות עם שינוי האקלים דוגמאות שונות דוגמאות שונות הצללה בערים תשתיות ניקוז תכנון חלופות מגורים למבנים השוכנים בקרבת החוף חקלאות מותאמת לתנאי טמפרטורה ומשק מים תשתיות להבטחת ביטחון אנרגטי ובריאותי לכלל צמצום צריכת בשר ומעבר למקורות חלופיים לחלבון ולבשר תאים סולריים ושילובם עם תחומים אחרים צמצום צריכת אנרגיה למאור, חימום ותחבורה הגדלת שטחים קיבוע פחמן מיוערים בטכנולוגיות שונות אִ פְ חוּת (הפחתה, מיטיגציה) מתייחס לדרכים שונות להפחתת כמות גזי החממה באטמוספרה מושפע מתפיסות עולם כלכליות שונות מאפשר פעולה ברמות שונות: פיתוח מדעי-טכנולוגי, החלטות כלל עולמיות, לאומיות, קהילתיות ואישיות מחקר מדעי יביא להבנה מדעית טובה יותר של התופעה יאפשר ניבוי וחיזוי שישמשו לקבלת החלטות הסתגלות (אדפטציה) מתייחסת לדרכים השונות שיש לנקוט על מנת להתמודד עם השפעות שינוי האקלים באופן מיטבי מקומי (לוקלי) - נובע מההשפעות הספציפיות של שינוי האקלים על כל אזור בעולם ולהקשות על השגת ביטחון תזונתי ואף באספקת מי שתייה. השינוי במפלס מי הים יגרום להתקרבות קו החוף אל המבנים, להצרת החופים ולפגיעה במצוק החופי ואף לחדירת מי ים לשפכי נהרות. לכל ההשלכות והבעיות הנ“ל יש למצוא פתרונות, ולנקוט פעולות ליישומם ולכך יש עלויות והשלכות כלכליות. כדי להתמודד עם הבעיות והפתרונות הנדרשים הוקמה מִ נהלת שתעסוק בהיערכות ישראל להסתגלות לשינוי האקלים. המנהלת תפתח אסטרטגיה ותוכנית פעולה לאומית, תמליץ המלצות לממשלה ותוביל ליישום ההמלצות )החלטה 4079 מיום 18.7.29.) בין ההחלטות שקיבלה המנהלת המצריכות מדיניות, חקיקה ותקציבים ייעודיים היו: יצירת מפת חום שממנה תיגזרנה פעולות נחוצות בטווח הקצר. מיצוב השלטון המקומי כמרכזי במימוש תוכנית ההיערכות בהתאמה לסיכונים החברתיים והגאוגרפיים המאפיינים כל רשות. חיזוק עמידות המערכות האקולוגיות. פיתוח חקלאות מותאמת לשינוי האקלים. השקעה בתשתיות. גישור על פערי ידע. הכללת משבר האקלים כחלק מתרחישי הייחוס של מפת האיום על ישראל ויצירת חוסן אקלימי )יישום אסטרטגיית – Reduction Risk Disaster DRR.) ייזום פעולות חינוך והסברה ברמה הלאומית ובכל מערכת החינוך. מבקר המדינה בדק את פעולות הממשלה והיערכותה למשבר האקלים והגיש דו"ח באוקטובר 2021 שממנו עולה כי בתחומים רבים לא הושגו היעדים שהוצבו באותה העת. מסקנות הדו"ח ותרחישי הייחוס לאירועי מזג אוויר קיצוניים בישראל שתוארו על ידי השירות המטאורולוגי מחייבים את משרדי הממשלה השונים והרשויות המקומיות להגביר את קצב הפעולות להיערכות עם הבעיות שאנו חווים כיום והשלכותיהן והעלולים לגבור בשנים הבאות. . חינוך אקלימי ופיתוח חוסן אקלימי מטרה מספר 3 ביעד SDG ה-13( שינוי אקלים( עוסקת בקידום חינוך ומודעות לשינוי האקלים ולפעולות שהציבור יכול לבצע. עם זאת, וכדי להימנע מתחושות של חרדה אקלימית או ייאוש אקלימי

6> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מקורות 1 בכר, ג. )2022 .)מהו הפתרון למשבר האקלים? זווית. סוכנות ידיעות למדע וסביבה. Administration Atmospheric and Oceanic National 2 (2023) (NOAA( 3 יוסף, י., בהר"ד, ע., אוזן, ל., אוסטינסקי-צידקי, א., כרמונה, י., חלפון, נ., פורשפן, א., לוי, י. וסתיו, נ. )2019 .)שינוי האקלים בישראל מגמות עבר ומגמות חזויות במשטר הטמפרטורות והמשקעים - דו"ח מחקר מס' 4000-0804-2019-0000075 . השירות המטאורולוגי בישראל. 4 פז, ש., נגב, מ., ודוידוביץ, נ. )2019 .)השפעות שינוי האקלים על בריאות הציבור בישראל – מדע ומדיניות. אקולוגיה וסביבה, 10( 4 ,)72–78. 5 שחק, מ. שינויי אקלים והשפעתם על מערכות אקולוגיות מדבריות. פודקאסט "דעת מדבר" מתאריך 2020.12.15. 6 קנט, ר., ושורק, מ. )2019 .)השלכות שינוי האקלים על מערכות אקולוגיות בישראל ודרכי הערכות לקראתן. אקולוגיה וסביבה, 10( 4 ,)24–30. anxiety climate s’people Young). 2021. (T, Thompson 7 .605, 597, Nature. survey landmark in revealed קריאה מעניינת ומהנה! ד"ר ליאורה ביאלר, עורכת הגיליון וחברי המערכת* * תודה מיוחדת לד"ר יעל שוורץ על סיועה בכתיבת פתח הדבר 7 ,העלולות להתפתח אצל צעירים העוסקים (anxiety climate) בנושא, יש לפתח חוסן ואמונה ביכולת להתמודד עם השפעות השינויים שאנו חווים. חוסן כזה ומידת אופטימיות יתפתחו תוך הדגשת העובדה כי האנושות יכולה לפעול בדרכים רבות ומגוונות כדי להאט את ההתחממות ולהיערך להתמודדות עם התופעות הנובעות ממנה. מלבד פיתוח ההבנה ביחס לאסטרטגיות הפעולה והגישות השונות שלהן שתוארו לעיל, נדרש טיפול מעמיק בנושא במערכת החינוך, ולשם כך פותחו תוכנית חינוך אקלימי וחומרי למידה שיעסקו בשינוי האקלים, סיבותיו, השלכותיו והדרכים להתמודדות עימו. כמו כן, נפתח מרכז מורים ארצי לחינוך סביבתי ולקיימות, מרכז "בידנו", הפועל לפיתוח מקצועי של מורים בתחום הסביבה והקיימות ומפתח משאבי הוראה ולמידה בנושא. רבים מחומרי ההוראה והלמידה שאנו נחשפים אליהם בשנים האחרונות בנושא עוסקים בהבנת התופעה המדעית של ההתחממת הגלובלית, בסיבות לה, ובהשפעתה העכשווית והעתידית על מערכות אקולוגיות שונות בכדור הארץ ועל המין האנושי. קיימת יחידה הממוענת לחטיבה העליונה העוסקת בפתרונות לשינוי האקלים אך מתמקדת באפחות פחמן דו-חמצני ולא בהסתגלות. למאמרים מן המדור "בחזית המדע" כבר התייחסנו במאמר פתיחה זה. במדור ״הוראת המדעים" תמצאו את מאמרו של ד"ר תום ביאליק המציג שימוש במודלים ובנייתם הן ככלי לפיתוח אוריינות מדעית והן ככלי מקובל בחקר שינוי האקלים וההשפעות עליו. כמו כן תמצאו את מאמרן של פרופ' רון בלונדר וד"ר שלי רפ שיציג את הסביבה הלימודית "דברו אליי במספרים", המשלבת היבטים מתמטיים וניתוח מסדי נתונים בלמידה בנושא שינוי האקלים. במדור "משדה ההוראה" שלושה מאמרים. בראשון שבהם מציגים שלושה מורים מחט"ב טביב בראשון לציון: רקפת הרשקוביץ, ענת אמסטרדמר ומשה אשכנזי את הפעילות החינוכית בבית הספר בתשפ"ב, בהקשר של תחרות "בתי ספר מאופסי אנרגיה". רודי בוקסנבאום, מנהלת אשכול הפיס ברעננה, מתארת את המיזם "רעננה מובילה אנרגיה חכמה", המלמד על נושא האנרגיה והצורך בשינויים בצריכת האנרגיה בחטיבות הביניים. במסגרת המיזם, קבוצות לומדים עסקו בפתרון בעיות בנושא והציעו פתרונות טכנולוגיים אפשריים להתייעלות אנרגטית, ואלה הוצגו במסגרת הקאתון עירוני. מאמר נוסף מתאר את מיזם "תחבורת העתיד", שהוא יוזמה של הפיקוח על הוראת מדע וטכנולוגיה ומשרד האנרגיה בשיתוף עם מרכזי המורים הארציים למדע וטכנולוגיה בבתי הספר היסודיים )למדע( ובחטיבות הביניים. במאמר זה מתוארת גם נקודת מבטם של מורים שנטלו חלק במיזם ושביעות רצון התלמידים מן ההאקתון שהווה חלק מן המיזם. הערה: בגיליון זה אנו מציגים את ההפניות למקורות שעליהם מבוססים המאמרים לא בסגנון APA( שם משפחה של מחבר ושנת פרסום(, אלא באמצעות Endnotes .המקורות ממוספרים על פי מיקומם לאורך המאמרים וכך הם מוצגים גם ברשימת המקורות.

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 7 תוכן עניינים גיליון 39-38 >תוכן העניינים בפתח הגיליון דבר המפמ"ר. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 מאת בילי פרידמן דבר המערכת . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 מאת ליאורה ביאלר בחזית המדע מימן, הדרך הקלה לכלכלת אנרגיה ירוקה. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 מאת הילה קלרה הוניג המאמר מציג את השימוש במימן ובתאי דלק מימניים כדרך להפקת אנרגיה שלא ממקורות דלק מחצביים. יישום השימוש במימן מתייחס לשורת תהליכים מייצור המימן, דרך אחסונו והפצתו, ועד להפקת אנרגיה חשמלית בתא דלק. תפיסה, שימוש והטמנת פחמן דו-חמצני ככלי לאיפוס פליטות. . . .18 מאת שרית ברנד-קליבנסקי CO2 במערכות טבעיות ובמערכות טכנולוגיות המאמר עוסק בתפיסת CO2 בתעשייה או הטמנה גיאולוגית שלו. וכן בשימוש ב השפעות שינויי האקלים על מדינת ישראל . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 מאת עמיר גבעתי המאמר עוסק בשינויי האקלים באזורנו כמו שינוי במשטר המשקעים המשפיע על הצפות עירוניות ושיטפונות בנחלים הגורמים לנזקים ברכוש ואף בנפש. המאמר מתייחס להתאמות הנדרשות בתשתיות ואף לפתרונות הנדסיים רלבנטיים. התמודדות עם התחממות אורבנית ואיי חום עירוניים בעידן של שינויי אקלים . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 מאת עודד פוצ'טר המאמר עוסק בתופעת ”אי החום העירוני“ שגורמת לעומס חום ותנאי מיקרו-אקלים לא נוחים לאדם. מוצג ניתוח של הסיבות לתופעה ומגוון דרכים להתמודדות עם התופעה. השפעת ההתחממות הגלובלית על תרדמת עצי פרי נשירים ודרכים להתמודד איתה . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 מאת אמנון ארז המאמר מציג את הצורך במכסות צינון של עצי פרי נשירים על מנת לאפשר להם לצאת מתרדמת החורף, לפרוח וליצר פירות. שינוי בטמפרטורות עקב ההתחממות הגלובלית פוגע ביכולת הפקעים להשיג את מכסות הצינון הנדרשות. המאמר מציג שיטות שונות שפותחו להתגבר על החוסר במכסות הצינון. הוראת מדעים שימוש בסימולציות ובמודלים להוראת נושא שינוי האקלים. . . . . . .59 מאת תום ביאליק המאמר מציג את המודל המדעי ככלי חשיבתי המשמש את העולם המדעי ומסייע למקבלי ההחלטות להפעיל שיקול דעת בניסיון להתמודד עם שינוי האקלים. המאמר מדגיש את הצורך בפיתוח הבנה של תלמידים את תפקיד המודלים בחשיבה המדעית, ומציע התנסות בבנייתם כך שיאפשרו לבחון היבטים הקשורים בהתחממות הגלובלית. "דברו אליי במספרים", מלמידה להשפעה: אקטיביזם של תלמידים בנושא שינוי האקלים . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 מאת שלי רפ ורון בלונדר המאמר מציג מודולה העוסקת בשינוי האקלים מתוך סביבת הלמידה ”דברו אלי במספרים“. הסביבה עוסקת ומשלבת שיח מתמטי ומדעי מבוסס נתונים. בכל מודולה יש עידוד להפיכת הלומדים לפעילים המאמצים הרגלי התנהגות התורמים להתמודדות עם שינוי האקלים. משדה ההוראה מחפשים פתרונות: תחבורת העתיד –תחבורה ירוקה. . . . . . . . . . . . .73 מאת ליאורה ביאלר, יהבית לוריא ויעקב קיבה המאמר מציג את המיזם החינוכי ”תחבורת העתיד- תחבורה ירוקה“ בו תלמידים לקחו חלק בפיתוח פתרונות לתחבורה בת-קיימה CO2 לאטמוספרה. שמצמצמת את פליטת "מאפסים אנרגיה – משקיעים בעתיד" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83 מאת רקפת הרשקוביץ, ענת אמסטרדמר ומשה אשכנזי המאמר מציג את התוכנית שהופעלה בחט“ב טביב בראשון לציון במסגרת התחרות של בתי ספר מאופסי אנרגיה של משרד האנרגיה. בתוכנית פעלו להעמקת הידע בנושא שינוי האקלים והתייעלות אנרגטית בכל הכיתות ופעלו להטמעת הרגלי התנהגות המפחיתים את צריכת האנרגיה בבית הספר ובקהילה. האקתון רעננה 2023 רעננה מובילה אנרגיה חכמה . . . . . . . . . . . . . .94 מאת רודי בוקסנבאום המאמר מציג את המיזם ”רעננה מובילה אנרגיה חכמה“. עיקר המיזם הוא התנסות בפתרון בעיות הנוגע לצמצום צריכת אנרגיה או התייעלות אנרגטית. שיא התהליך התרחש בהאקתון עירוני באשכול הפיס בו שִ כללו הלומדים את פתרונותיהם.

8 בחזית המדע <קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 למימן ולאנרגיה יש היסטוריה משותפת ארוכה. בראשית המאה ה-19 התגלתה האלקטרוליזה, תהליך שבו מזרימים חשמל דרך מים, ואלו מתפרקים למימן וחמצן. כמה שנים לאחר מכן הומצא תא הדלק, טכנולוגיה שמטרתה לעשות את הפעולה ההפוכה לאלקטרוליזה-, כלומר, ליצור תגובה בין מימן וחמצן תוך יצירת 1 חשמל. 0 += + → 23V.1 E ; O) g (2H O 2H) g(2 2) l (2 תמונה 1 .מערכת אלקטרוליזה של מים: תהליך שבו מפרקים מים על ידי חשמל ליצירת חמצן ומימן 1 .תלמידת מחקר לתואר שלישי בהנחיית פרופ' ליאור אלבז, המחלקה לכימיה, הפקולטה למדעים מדוייקים, אוניברסיטת בר-אילן. 2 Agency Energy International לאורך השנים הפך מימן לחלק בלתי-נפרד מהתעשייה – החל NH3 )לצורך הכנת בחקלאות, שם משתמשים במימן לייצור אמוניה ) דשנים; דרך תעשיית הפלדה, שבה נעשה שימוש במימן לחיזור הברזל; וכלה בתעשיית האנרגיה, שם נעשה שימוש רב במימן בתהליכי זיקוק הנפט, בשלב הטיהור מגופרית לצורך ייצור דלקים כמו בנזין ודיזל. ב-1960 נעשה השימוש המסחרי הראשון בתא דלק מימני. בסוכנות החלל האמריקאית נאס"א השתמשו בתא דלק מימני כמקור אנרגיה חשמלית ראשוני עבור החלליות אפולו וג'מיני. עשור לאחר מכן, בכנס של חברת גנרל מוטורס, עלה לכותרות המושג "כלכלת מימן"; כלכלה אנרגטית ירוקה שמטרתה להתמודד עם התנודתיות במחירי הנפט ועם רמות זיהום האוויר העולות. מדובר בנקודת מפנה עבור המימן; מלבד השימוש הנרחב שנעשה בו כחומר גלם, למימן יש פוטנציאל לשמש אבן דרך בכלכלת אנרגיה ירוקה. ואכן, במהלך שנות ה-70 ,סוכנות האנרגיה 2 )השיקה תוכנית לביסוס השימוש במימן ובתאי הבינלאומית )IEA דלק מימניים, אשר תרמה משמעותית להרחבת המחקר סביב 2 המימן וטכנולוגיות הקשורות בו ברחבי העולם. במהלך שנות ה-90 עלתה המודעות למשבר האקלים והאנרגיה, המורכב מההתחממות הגלובלית וזיהום אוויר העולה בעקבות צריכה אנרגטית גוברת – אנרגיה שמקורה בדלקים מחצביים )נפט, פחם( מימן, הדרך הקלה לכלכלת אנרגיה ירוקה 1 הילה קלרה הוניג אחת הדרכים להפחתת פליטות של פחמן דו-חמצני היא המעבר לאנרגיות חלופיות, ובהן השימוש במימן ובתאי דלק מימניים כדרך להפקת אנרגיה שלא ממקורות דלק מחצביים. יישום השימוש במימן מתייחס לשורת תהליכים: מייצור המימן, דרך אחסונו והפצתו, ועד להפיכת המימן לאנרגיה חשמלית על ידי תא דלק. אחד האתגרים בתהליך הוא ייצור מימן "ירוק" שהפקתו אינה מערבת שימוש באנרגיות מתכלות. מוצע להפעיל מעגל של שימוש בחשמל העודף המופק מאנרגיות מתחדשות לביצוע אלקטרוליזה של מים, שאחד מתוצריה הוא מימן; המימן נאגר עד לשימוש בו בתאי דלק לייצור חשמל, והפליטה היחידה בתהליך היא מים. מעגל זה מְ מַ צֵּ ב את המימן כבעל תפקיד מפתח בעתיד אנרגיה נקי, בטוח וכלכלי.

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 9 שהשימוש בהם מעלה את פליטות גזי החממה. בעקבות כך כינס האו"ם את ועידת האקלים, ובה נדרשו מדינות העולם המפותחות 3 ,4 להציג את יעדיהן ואת מדיניותן להורדת פליטות הפחמן. מלבד הצורך בהורדת פליטות הפחמן על מנת להאט את ההתחממות הגלובלית, השימוש בדלקים מחצביים יוצר תלות במדינות העשירות במחצבים אלו, ובכך הנחיצות בדלקים משפיעה גם על החופש והשלום בעולם, כפי שאפשר ללמוד מהמלחמה באוקראינה והשפעתה של רוסיה על מחירי הגז הטבעי. כיום, בהתחשב בכל הגורמים, מספר רב של מדינות משקיעות מאמצים ומשאבים רבים בטכנולוגיות אנרגיה מתחדשת, כמו אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגיה גיאותרמית, אנרגית רוח 5 ,6 ,7 .אך הבעיה הנשקפת משימוש נרחב באנרגיות ושמש מתחדשות היא הזמינות שלהן. הרוח אינה נושבת תמיד, ובלילות השמש אינה זורחת, ומכאן שעודף אנרגיה נוצר בשעות מסוימות וחסר בשעות אחרות. כדי ליצור כלכלה אנרגטית רציפה, 8 המבוססת על אנרגיות אלו, יש לחשוב על פתרונות אגירת אנרגיה. ארצות הברית, יפן ומדינות האיחוד האירופי סקרו את הטכנולוגיות הזמינות לאגירת אנרגיה, וממצאיהן הצביעו על הטכנולוגיה היעילה, הנקייה והחסכונית ביותר אלקטרוליזה של מים לייצור מימן. מדובר במעגל של שימוש בחשמל העודף שהופק מאנרגיות מתחדשות לביצוע אלקטרוליזה והפקת מימן. המימן נאגר, עד לשימוש בו בתאי דלק לייצור חשמל, כאשר הפליטה היחידה בתהליך היא מים. מעגל זה מְ מַ צֵּ ב את המימן כבעל תפקיד מפתח 9 בעתיד אנרגיה נקי, בטוח וכלכלי. אלקטרוליזה מימן תמונה 2 .כלכלת מימן ירוקה. עודף חשמל שנוצר ממקורות אנרגיה מתחדשים משמש לייצור מימן על ידי אלקטרוליזה 3 כמות האנרגיה האצורה ליחידת נפח. מדוע המימן נקרא נשא אנרגיה ולא דלק מימני? נשא אנרגיה מוגדר כחומר או מערכת המשמשים מקור יעיל של אנרגיה )להבדיל מחום, הנחשב לצורה לא די יעילה(. במילים ״צורה יעילה של אנרגיה״ מתכוונים להפקה מהירה של האנרגיה מהחומר או המערכת, בליווי אובדן אנרגיה כחום מופחת ככל האפשר. בכך נשא אנרגיה שונה מ״דלק״, שאותו לרוב שורפים לְ חום ומשתמשים בחום על ידי המרה לצורות אנרגיה אחרות, למשל חשמל. מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר בכדור הארץ, אך לא בצורתו הגזית, אלא כחלק מתרכובות )מים, אמוניה, גז טבעי(. בצורתו הגזית, אפשר להפיק ממנו אנרגיה רבה פי שלושה מזו המיוצרת מדיזל ומדלקים פחמימניים עבור יחידת מסה. מנגד, מימן הוא הגז הקל ביותר )מה שהופך אותו לדרך הקלה, תרתי משמע, לייצר אנרגיה 3 שלו בעבור יחידת נפח היא נמוכה ירוקה(, אך צפיפות האנרגיה מאוד.10 פרמטר נוסף שיש להביא בחשבון הוא הבטיחות. בניגוד לחומרי דלק אחרים, מימן אינו גז רעיל. בדומה לחומרי דלק, קיים במימן ממד של סכנה בכל הנוגע להצתה. טווח ההצתה הרחב של מימן ואנרגיית הצתה נמוכה הופכים אותו לדליק מאוד, אך בניגוד לחומרי דלק אחרים, הוא עובר דיפוזיה מהר )פי 14 קל יותר מאוויר( ולכן הפיזור שלו מהיר יותר מדלקים אחרים במקרה של דליפה. כאמור, למימן שימושים רבים בתעשייה, ולכן קיים בשוק מגוון רכיבי בטיחות, כמו גלאים, וכללים ברורים המותאמים לעבודה עם מימן. שימוש נרחב יותר במימן יגדיל גם את הפיתוח בכל הנוגע לבטיחות העבודה עימו. חשוב להבין כי מימן אינו מקור אנרגיה, אלא נשא אנרגיה. בניגוד לחשמל, מימן הוא נשא אנרגיה כימית, המורכב ממולקולות ולא רק מאלקטרונים. אנרגיה כימית היא אטרקטיבית מכיוון שאפשר לאחסן ולהוביל בצורה יציבה חומרים שנפיק מהם את האנרגיה, כפי שנעשה היום עם נפט, פחם וגז טבעי. מכאן שעל מנת להרכיב את הפאזל של כלכלת מימן, יש לבחון כל חלק, החל מייצור המימן, דרך אחסונו והפצתו, ועד לשימוש הקצה – הפיכת המימן לאנרגיה חשמלית על ידי תא דלק.

10> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 קשת הצבעים לייצור מימן כידוע, מימן הוא גז חסר צבע, אך תהליך ההפקה שלו מסווג לשלוש אפשרויות עיקריות: מימן אפור, מימן כחול ומימן ירוק. כיום, הפקת מימן אפור היא הדרך הנפוצה ביותר לייצר מימן בתעשייה. מדובר בתהליך של פירוק גז מתאן )methane steam 4 .בשיטות אלו נוצרים גם פחמן reforming )או גזיפיקציה של פחם דו-חמצני ופחמן חד-חמצני, מה שהופך את התהליך למזהם.11 בתהליך של הפקת מימן כחול, "לוכדים" את הפחמן הדו- חמצני ואת הפחמן החד-חמצני לתהליכי המשך בתעשייה )capturing CO2 ,)ובכך הופכים את תהליך הייצור לידידותי יותר לסביבה. הפקת מימן ירוק היא השאיפה והבסיס לכלכלת מימן אידיאלית. המימן מיוצר על ידי אלקטרוליזה, פירוק של מים על ידי חשמל, באמצעות טכנולוגיה הנקראת אלקטרולייזר – כאשר החשמל מגיע מאנרגיות מתחדשות. בזמן שיא בייצור אנרגיה מתחדשת, למשל בשעה שתיים בצהריים, עודף האנרגיה מהלוחות הסולריים ינותב אל האלקטרולייזר שיפרק מים ויאגור את המימן שנוצר.12 בתהליכי הפקת מימן ירוק ישנן שיטות שנמצאות עדיין תחת מחקר, כמו ייצור מימן בתהליכים פוטו-ביולוגיים. במערכות פוטו- אנזימטיות, כמו אצות וחיידקים, נעשה שימוש באנרגית השמש לפיצול מים לחמצן ומימן. לאחרונה נעשה שימוש נרחב בחיידקים כחוליים )cyanobacteria )בהרכבת פאנלים סולריים לייצור חשמל. 4 תהליך מבוקר של הפיכת פחם לגזים דליקים על ידי בקרת הטמפרטורה, הלחץ, כמות החמצן ושימוש בקיטור. בשנת 2021 ,משרד האנרגיה האמריקאי יצא בפרויקט לעידוד פריצות דרך בתחום האנרגיות הירוקות )earthshot energy .) במסגרתו הושקה התוכנית "1 1 1 ,"אשר מטרתה להוזיל את מחירו של מימן נקי לדולר 1 ,עבור 1 קילוגרם בעשור 1.13 אחסון מימן אמצעי האחסון המתאים ביותר תלוי בנפח שיש לאחסן, במשך זמן האחסון, במהירות הפריקה הנדרשת ובזמינות הגאוגרפית של אפשרויות שונות. כיום המימן מאוחסן בקנה מידה קטן, לרוב כגז דחוס או נוזל במכלים בעבור יישומים ניידים ונייחים. לאחסון בקנה מידה גדול ולטווח ארוך אפשר להשתמש במערות מלח קיימות )המשמשות כיום בעיקר לאחסון גז טבעי(.14 אחסון גאולוגי הוא האפשרות הטובה ביותר כשמדובר בקנה מידה גדול ולטווח ארוך, בעוד שמכלים הם האפשרות המבטיחה ביותר כשמדובר בקנה מידה קטן ולטווח קצר. מחקרים רבים נעשים במטרה להקטין את המכלים ולשפר את עמידותם בלחצים גבוהים יותר, וכך לאפשר דחיסה גדולה יותר של מימן. פתרון נוסף, המצוי בשלבי מחקר ופיתוח, הוא אחסון מימן בחומרים במצב מוצק, כמו מתכות )הידרידים(. חומרים אלה עשויים לאפשר צפיפות גדולה יותר של מימן מאוחסן בלחץ אטמוספרי.15 מימן - בדרך לאפס פליטות פחמן מימן ירוק הפקה ממים תוך שימוש בחשמל ללא פליטת פחמן הפקה מגז טבעי ולכידת פחמן ואגירתו מימן כחול הפקה מגז טבעי מימן אפור לכידת פחמן ואחסונו תמונה 3 .שלוש דרכים לייצור מימן. מימן אפור - reforming Steam, הדרך המזהמת. מימן כחול - זהה לייצור מימן אפור תוך לכידת הפחמן הדו-חמצני שנפלט. מימן ירוק - ייצור על ידי חשמל מאנרגיות מתחדשות תמונה 4 .אחסון מימן במכלים עשויי סיבי פחמן

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 11 שינוע והפצת המימן שינוע מימן נעשה כיום על ידי משאיות וספינות. בעתיד הכוונה היא ליצור מערכת צינורות, או להשתמש בתשתית הצינורות לשינוע גז טבעי על מנת להפיץ את המימן.16 האנרגיה הנדרשת להזרמתו של המימן תהיה גבוהה פי 5.4 מהאנרגיה הדרושה לשינוע גז טבעי. הובלה של מימן נוזלי היא אפשרות שתגדיל את הצפיפות האנרגטית בעבור יחידת נפח, אך תהליך הניזול צורך אף הוא אנרגיה. לכן אפשרות השינוע של מימן דחוס היא הכלכלית ביותר כיום, ולצד הביקוש העולה, צופים שתחול ירידה בעלויות ההובלה לקילוגרם מימן. תא דלק – ממיר אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית על מנת להמיר את האנרגיה הגלומה במימן לאנרגיה חשמלית יש צורך בתאי דלק. תא דלק מורכב משתי אלקטרודות )אנודה וקטודה( וביניהן ממברנה שיש עליה שכבת זרז. המימן מוזרק לאנודה, שם הוא עובר תגובת חמצון ומתפרק לפרוטונים )+H ) ואלקטרונים. האלקטרונים עוברים דרך מעגל חיצוני אל הצרכן, והפרוטונים עוברים דרך הממברנה אל הקטודה, שם החמצן מהאוויר עובר חיזור, ונוצרים לנו מים. עיקר העלות של תא הדלק טמון בשכבת הזרז. כדי שהתגובה תתרחש ביעילות ובמהירות, יש צורך בזרז בתגובה הקטודית )תגובת חיזור החמצן(. כיום הזרז הנפוץ בתא דלק הוא סגסוגת של פלטינה, אך מדובר במתכת יקרה וכתוצאה מכך הטכנולוגיה מתייקרת.17 תיאור סכמתי של תא דלק מימני. סרטון מפורט אפשר למצוא באתר מכון דוידסון קטודה אנודה קטודה ממברנה מצופה בזרז אנודה תא דלק מימני + חום

12> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 בתחום תאי הדלק נעשה מחקר ופיתוח רב, בעיקר סביב חיפוש זרזים חלופיים לתגובת חיזור החמצן. בטבע, תגובת חיזור החמצן מתרחשת על ידי אנזימים מבוססים מתכות נפוצות, כמו ברזל ונחושת, והם משמשים השראה )biomimicking )ליצירת זרזים חלופיים בתאי דלק.18 קיימים מספר סוגים של תאי דלק, הנבדלים בחומר הדלק )מימן, מתאנול( ובתווך שבין האלקטרודות )ממברנה חומצית/בסיסית(; השכיחים ביותר שבהם הינם תאי דלק מימניים בטמפרטורה נמוכה )כ-80 מעלות צלזיוס(, המתאימים למגוון רחב של יישומים בתחבורה, כמו רחפנים, ואף משמשים מקור בלעדי לאספקת אנרגיה .19 יונדאי ויצרניות רכב מובילות אחרות מפתחות את מכוניות העתיד שלהן על בסיס תאי דלק. מכוניות אלו יפחיתו משמעותית את הזיהום בתעשייה זו, מאחר שהפליטה היחידה שלהן היא מים. בוועידת האנרגיה של כלכליסט הכריזה חברת סונול שתקים 5 חברת TEVVA ,שהוקמה על ידי הישראלי אשר בנט, מייצרת משאיות היברידיות המשלבות סוללות ותאי דלק מימניים כדי להאריך את משך הנסיעה ובכך לאפשר נסיעות למרחקים ארוכים יותר. בשנה הקרובה תחנת תדלוק במימן, במטרה לעודד ייבוא מכוניות הפועלות בעזרת תאי דלק ושימוש בהן.20 כך מצטרפת גם מדינת ישראל למהפכת המימן. ראוי לציין כי קיים שימוש נוסף של מימן כמקור דלק על ידי שריפתו במנועי בעירה פנימית. בשריפה של המימן עלולים להיווצר גזים מזהמים בעקבות הימצאות של פחמן דו-חמצני באוויר, ובחרנו שלא להרחיב על אודות שימוש זה במאמר. מלבד ישראל, מימן מקבל רוח גבית חזקה ממדינות העולם התמיכה בשימוש במימן מגיעה מממשלות המייבאות ומייצאות אנרגיה, כמו גם מגורמים כמו ספקי חשמל מאנרגיות מתחדשות, חברות נפט, חברות חשמל, יצרניות רכב וערים. השקעות במימן יכולות לסייע בפיתוח טכנולוגי ותעשייתי חדש בכלכלות העולם 5 וליצור מקומות עבודה נוספים. תמונה 5 .רכבים המונעים על ידי תאי דלק מימניים: משאית של חברת ”Hyundai( ”ימין(, מכונית של “BMW( "שמאל( תמונה 6 .יפן מקדמת כלכלת מימן: שימוש באוטובוסים מונעי תאי דלק מימנים )ימין(, הלפיד האולמיפי בטוקיו 2020ּ דָ לק על ידי מימן שהופק מאנרגיות מתחדשות )שמאל(

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 13 בראש צועדת יפן, שאחרי אסון הגרעין בפוקושימה משקיעה משאבים רבים לביסוס כלכלתה האנרגטית על מימן.21 ב-2021 , כינתה יפן את המשחקים האולמיפיים שאירחה "אולימפיאדת המימן", מכיוון שהכפר האולימפי ומרבית האוטובוסים התבססו על אנרגיה מתאי דלק מימניים.22 גרמניה, שבשנים האחרונות מבססת את עצמה כמעצמת אנרגיות מתחדשות ומבינה את החשיבות של אגירת אנרגיה ירוקה. לכן השימוש במימן משמר את הקו הירוק, ובימים אלו פועלות בגרמניה רכבות המּונעות על ידי תאי דלק מימניים. רכבות אלו יכולות לנסוע מרחק של כ-1000 קילומטר במהירות של כ-110 קמ"ש, על מכל מימן בודד. במקביל, החל מחקר סוציו-מחקרי )HyTrust )בנושא ההשפעה .23 ,24 של מימן ותאי דלק על התחבורה כאמור לעיל, משרד האנרגיה האמריקאי פועל במגוון רחב של תחומים כדי לפתח ולהנחיל את השימוש במימן ובתאי דלק – הן על ידי בניית תוכניות לימוד לבתי הספר, והן על ידי קידום ומימון חברות הזנק בתעשייה וקבוצות מחקר באוניברסיטאות.25פעולות כמו קביעת יום המימן )8 באוקטובר, המסה המולרית של מימן , 008.1 גרם/מול(, ושימוש של הצבא האמריקאי ברכבים מונעי מימן תורמים לחשיפה והטמעה של רעיון כלכלת המימן בקרב האוכלוסייה.26 ראינו כי היו גלי סרק להתעניינות במימן. הפעם יכול להיות אחרת. לצד ההתקדמות הגוברת בפיתוח טכנולוגיות אנרגיה דלות-פחמן ושימוש בהן, השתפרה ההבנה בנוגע לנחיצותו של המימן. ככל שעלות פיתוח הטכנולוגיות לייצור אנרגיות מתחדשות יורדת, והמודעות לצורך להתמודד עם שינוי האקלים וזיהום האוויר עולה, המימן מקבל תפקיד משמעותי יותר. מדובר בחלון הזדמנויות אמיתי להטמעת מדיניות ולנקיטת פעולות במגזר הפרטי והציבורי בדרך אל כלכלת מימן. תמונה 8 .רכבת חשמלית בגרמניה מונעת מימן תמונה 9 .תחנת תדלוק של חברת ”Shell ”המאפשרת תדלוק במימן לרכבים המונעים על ידי תאי דלק בקליפורניה תמונה 7 .השקת משאית המימן הראשונה בישראל המימן הראשונה בישראל

14> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מקורות .2588-2579, 6, 38 Energy ofHydrogen InternationalJournal. history Its: economy hydrogen The). 2013. (M’ O., J, Bockris 1 structures and Origins: 1 Volume. years twenty first the: Agency Energy International the of history The). 1994. (R, Scott 2 .IEA ofthe Materials Legal International. development and environment on conference Nations United). 1992. (E, Weiss Brown 3 .817-814. p. 4.31 Framework Nations United the Partiesto the of Conference the of Report In. agreement Paris). December, 2015. (UNFCC 4 .(Paris: 2015, Session 21st (Change Climate on Convention .Ifri: France, Paris. implications geopolitical and economic its and strategy hydrogen s’Japan). 2018. (M, Nagashima 5 .Updates Country), 2019) (Economy the in Cells Fuel and Hydrogen for Partnership International (IPHE 6 .440–436, 456, Nature. future the up Charging: industry Car). 2008., (J, Tollefson 7 .440–436, 456, Nature. future the up Charging: industry Car). 2008., (J, Tollefson 8 analysis An: economy hydrogen on research the of analysis Bibliometric). 2022. (B. Roy and.s, Harichandan., K., S, Kar 9 .10824-10803, 20,47. Energy Hydrogen of Journal International. ahead roadmap and findings current of .Japan, Terra Office. Hydrogen of Properties chemical and Physical) 2007. (I, Abe 10 .Paris, IEA, Investment Energy World), 2018) (Agency Energy International (IEA 11 energy an as hydrogen of potential economic and Technical: Scale@H2), 2017. (B, Pivovar and. P, Jadun., F.M, Ruth 12 .2017, November 9, CA, Beach Long, Exposition Energy and Seminar Cell Fuel the at presentation. intermediate .shot Hydrogen –Earthshots Energy). 2021), (Energy of Department States United (DOE US 13 carrier energy for analyses characteristic and evaluation Economical). 2019) (Energy Applied of Institute (IAE 14 on analysis Economic). 2019., (al et Mizuno. Y: in presented Also. 2019 in updated, Japan. 2016 Report Final, systems .11.pp, 3, 38, Resources and Energy of Society ofJapan Journal. Chains Supply Carrier Energy Hydrogen International Applied. model chain supply hydrogen flexible A: carriers alternative and storage Seasonal). 2017. (al et. M, Reuß 15 .302–290. pp, 200, Energy analysis an: fuel domestic a as gas natural enriched-Hydrogen). 2018. (W. C, Dunnill and. A. W, Masryb-Al., R. D, Jones 16 & Energy Sustainable. UK the within appliances gas natural domestic for limits off-blow and back-flash on based .23–710. pp, 2, Fuels .Center Data Fuels Alternative. Emissions Vehicle Electric Cell Fuel). NA. (Energy of Department US 17 metallocorroles of activity electrocatalytic reaction reduction oxygen the of Enhancement). 2020. (al et., C., H, Honig 18 Chemical. support carbon area surface high a in incorporated corrole-3 CF) iii (cobalt contracted using .8630-8627. p, 61,56, Communications DOE (Evaluation Peer and Review Merit Annual: Program Cells Fuel and Hydrogen) DOE (Energy of Department US 19 .(2019 through 2009, Program Cells Fuel and Hydrogen 20 ברויטמן, ד. )2021 .)סונול תקים תחנת דלוק מימן ראשונה במפרץ חיפה במהלך 2022 .כלכליסט 21.11.29 .(2019 April, Economy the in Cells Fuel and Hydrogen for Partnership International,” (Japan for Update Country “21 .future free-carbon a of promise shows hydrogen, 2020 Tokyo At). 2020, (Committee Olympic International 22

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 15 .(2019, 2 August, Bloomberg”, (Economy Energy Clean for Quest in Hydrogen to Turns Germany, “Dezem Vanessa 23 of introduction the from resulting society on effects the of research Project). NA (reseach Socioscientific - HyTrust 24 .sector mobility the in technology cell fuel and hydrogen .roadmap and strategy Hydrogen clean National S.U). 2023 (energy renewable and efficiency energy of Office 25 Office Technologies Cell Fuel and Hydrogen - Scale@H2). NA (energy od department US 26

16> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מן המאמר אל שדה ההוראה המאמר עוסק בשימוש במימן כאחד הפתרונות להפחתת פליטות פחמן דו-חמצני מתהליכי הפקת אנרגיה לייצור חשמל, לתחבורה או לתעשייה, ובהקשר זה כדאי ללמדו בחטיבות הביניים. הנושא של השפעת השימוש באנרגיה על הפרט, על החברה ועל הסביבה מוגדר אומנם בתוכנית הלימודים כהרחבה, אך בימים אלה הוא חיוני בהתייחס לקשר בין הפקת אנרגיה ושימוש באנרגיה לשינוי האקלים. הנושא מתאים לכיתות ח' ו-ט' בהקשר של הפקת אנרגיה חשמלית או תחליף דלק כמקור אנרגיה בכלי תחבורה ובתעשייה. הבנת הנושא של הפקת המימן ושימוש במימן בתאי דלק מצריכה ידע והבנה של מושגים ותהליכים הנלמדים בנושאים הכימיים ובנושא האנרגיה, כמו: מבנה האטום, יסודות, תגובות כימיות, תהליך יצירת יונים, אלקטרוליזה וזרזים. כיצד משלבים בהוראה את נושא הפקת האנרגיה ממימן, הצעות: . לימוד הנושא כהרחבה לנושא תגובות כימיות: תגובות כימיות )התרכבות ופירוק כימי( שמעורבים בהן יונים. נהוג להציג את האלקטרוליזה כאחת הדרכים לפירוק כימי. לימוד התהליך מלווה בדרך כלל בהתנסות מסוג הדגמה של פירוק מים לחמצן ומימן. להדגמה אף נלווים: )1 )הסבר למה שמתרחש ברמה החלקיקית )משיכה חשמלית, הפיכת יונים לאטומים או תגובות המשך(; )2 )התייחסות ליישומים התעשייתים של תהליך האלקטרוליזה להפקת גזים כמימן או חמצן ולציפוי גופים במתכות. הקשר הכימי הנוצר בקתודה של תא הדלק בין יוני המימן לחמצן מן האוויר אינו פשוט, שכן אינו קשר יוני ולא קוולנטי אלא קוטבי. עם זאת, אפשר להתייחס אליו בהקשר של התרכבות. . כחלק מלימוד נושא האנרגיה בכיתה ח׳ – בהקשר של הפקת אנרגיה חשמלית או דלק מימני כמקורות אנרגיה חלופיים בכלי תחבורה ובתעשייה. . חשוב לציין שאצל חלק מן החברות המספקות ציוד מעבדתי לבתי הספר אפשר למצוא מערכת מדגימה של תא דלק מימני הכוללת ”אלקטרולייזר“ )מערכת שמתבצעת בה אלקטרוליזה( ומופקים בה המימן והחמצן המוזרמים לתא דלק שפעולתו מניבה זרם חשמלי המפעיל מנוע או נורה. מומלץ להצטייד במערכת כזו ולהדגים בעזרתה את אופן הפקת המימן והשימוש בו ליצור חשמל . קיימת גם משימת אוריינות בנושא ”תא דלק“, שאותה תוכלו להפעיל ולהתאים לתלמידיכם. . בהקשר של שילוב נושא השימוש במימן במהלך למידת נושא האנרגיה כדאי לדון בשאלות כמו: היתרונות והחסרונות של שימוש במימן להפקת אנרגיה בהשוואה לתהליכים אחרים. מדוע מימן נחשב נשא אנרגיה ופתרון טוב ל“אגירת אנרגיה“? כיצד השימוש במימן יכול להיות פתרון למצב של הפסקת חשמל ממושכת שמקורה בהפקת חשמל על ידי חברת חשמל? מה נדרש לשם כך מבחינת תכנון, הקמת תשתיות והיבטים נוספים? מה מגביל את הפצת השימוש במימן לייצור חשמל?

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 17 . שיעור מקשר: ״מה בין כימיה לפיזיקה ולסביבה״ – השיעור יכול לכלול לימוד על מימן כדלק, ממקורות מידע שונים, תוך הדגשת ההיבטים בכימיה ובפיזיקה שהוצעו בהצעות הקודמות, לרבות ניתוח של השלכות סביבתיות אפשריות )חיוביות ושליליות( כתוצאה משימוש במימן כדלק. בשיעור זה אפשר לעשות שימוש ב״מפת ההשלכות״ ולחשוב על השלכות אפשריות מסדרים ראשון, שני ושלישי של המעבר לכלכלת מימן. שימוש במימן כמקור אנרגיה ראו דוגמה למפת השלכות על סוגיה סביבתית מקורות נוספים למורה: בהרצאתו של פרופ‘ ליאור אלבז מאוניברסיטת בר אילן אפשר ללמוד על המחקר והפיתוח בתחום תאי הדלק בישראל. הרחבה על השימוש במימן בתאי דלק באתר ”אנרגיה בהיבט רב תחומי“ מאת ד“ר רמי אריאלי. להעמקה )באנגלית( – קיימים כמה סוגים של תאי דלק; במקביל ללימוד על תגובות חמצון-חיזור, אפשר לסקור את הסוגים השונים של תאי דלק )תא דלק המורכבים ממברנות שונות, חומצית או בסיסית, תא דלק קרמי, תא דלק המשתמש במתאנול כחומר דלק(. באתר משרד האנרגיה האמריקאי )באנגלית( אפשר למצוא מגוון חומרי לימוד והסבר על אנרגיות מתחדשות באופן כללי, ובתוכו על אודות המימן בפרט. מפת השלכות מפת השלכות יתרון חיסרון חסר מידע קבלת החלטה

18 בחזית המדע <קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 תפיסה, שימוש והטמנת פחמן דו-חמצני ככלי לאיפוס פליטות 1 שרית ברנד-קליבנסקי CO2 מסתמנות כטכנולוגיות הכרחיות במסגרת CO2 במערכות טבעיות ויישום של טכנולוגיות תפיסה, שימוש והטמנת תפיסת האסטרטגיה הכוללת לאיפוס פליטות CO2 ועמידה ביעדי האקלים כמו גם הגברת תהליכים טבעיים הקולטים CO2 .תפיסת CO2 נעשית ממקורות נקודתיים או מן האוויר הפתוח והוא עובר הטמנה גיאולוגית או נשלח לשימוש בתעשייה המשתמשת ה- בו ליצור חומרים אחרים. אקוויפר תחתון )A1 )2700 Mt מבוא עמידה ביעדי האקלים של הסכם פריז להגבלת ההתחממות הגלובלית אל מתחת C°5.1 עד 2050 ,מחייבת איפוס פליטות הפחמן עד למחצית המאה. כלומר, את כמות הפחמן הנפלטת לאטמוספירה יש לקזז על-ידי כמות זהה של פחמן שיוסר מהאטמוספירה. התייעלות אנרגטית ומעבר גובר לאנרגיות מתחדשות מביאים להפחתה משמעותית בפליטות CO2( גז CO2 באטמוספירה 1 אולם, ריכוזי ה- החממה הדומיננטי ביותר(. עדיין גבוהים: בתחילת 2022 עמדו על 420 מ“ג/ליטר, ובכדי CO2 ל-350 מ“ג/ לעמוד ביעדי האקלים יש להפחית את ריכוז ה- ליטר. יתרה מכך, לפי התחזיות, השימוש בדלקי מאובנים להפקת 2 ,ועל- אנרגיה יוותר משמעותי לפחות בחמישים השנים הבאות כן מתחייב טיפול בפליטות. מקור משמעותי נוסף של CO2 הינו פליטות מתהליכים בתעשיות, שמיצו את כל אפשרויות הפחתת הפליטות שלהן בייעול תהליכי הייצור וייעול הצריכה האנרגטית שלהן, כגון תעשיית המלט, הפלדה והברזל. ייצור מימן מגז טבעי CO2 .מכאן, שלצד וייצור ביו-דלקים הם מקור משמעותי נוסף של המעבר הגובר לאנרגיות מתחדשות, נדרשות פעולות מיידיות CO2. ומשמעותיות נוספות להפחתת פליטות פחמן דו-חמצני מּוסַ ר מן האטמוספירה על-ידי מערכות טבעיות, CO2 ,כגון יערות, קרקעות וגופי מים. אולם, המשמשות מִ בְ לָ עים ל- 3 . CO2 הנפלט מקובע על-ידי המערכות הטבעיות רק %30 מה- CO2 על-ידי מערכות אלו הינו לזמן מוגבל יתרה מכך, קיבוע ה- CO2 בגלל תהליכי נשימה ופירוק, שבסופו וכתלות בתנאים, ה- עלול לשוב לאטמוספירה. רמה זו איננה מספיקה לאיפוס הפליטות הנדרש לעמידה ביעדי האקלים, ועל-כן מתחייבות CO2. פעולות אקטיביות לתפיסת את הפעולות להסרת CO2 ניתן לסווג לשתי קבוצות עיקריות )איור 1( :)1 )הגברה מלאכותית של התהליכים הטבעיים ו-)2 )שימוש בתהליכים תעשייתיים לתפיסת CO2 והרחקתו מהאטמוספירה. הגברה מלאכותית של תהליכים טבעיים להסרת CO2 מהאטמוספירה בשנים האחרונות נבחנות שיטות להגברה מלאכותית של CO2 מהאטמוספירה1 ,4 התהליכים הטבעיים המסירים . שימור יערות ונטיעת יערות חדשים. . שיטות חקלאיות משמרות, שמשפרות את קיבוע הפחמן ביבול ובקרקע. פיתוח צמחים מהונדסים גנטית לצריכה 5 ,הפחתת שיעורי מוגברת של CO2 בתהליך הפוטוסינתיזה CO2 בצמחים. נשימה בצמחים והגברת יעילות המרת ה- . שימור ויצירת אגנים ירוקים בהם פחמן עובר קיבוע בצמחייה ובחומר האורגני השוקע באגן. . קיבוע בים על-ידי דישון לצורך הגברת גידול אצות או על-ידי CO2 . העלאת האלקליניות להגברת המסת 1 .ד"ר שרית ברנד-קליבנסקי, יחידת המדען הראשי, משרד האנרגיה והתשתיות

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 19 על אף היתרון הגדול שבשימוש בתהליכים טבעיים להסרת פחמן מהאטמוספירה, להגברת תהליכים אלו מספר חסרונות שחשוב לתת עליהם את הדעת. ראשית, הפחמן במערכות הטבעיות אגור לזמן מוגבל, בסופו וכתלות בתנאים הוא עלול להשתחרר חזרה לאטמוספירה. שנית, מרבית השיטות נדרשות לשטח רב, בפרט כשרוצים להבטיח קיבוע כמויות משמעותיות של פחמן. לבסוף, שימוש גובר בשיטות אלו מחייב בחינה מעמיקה של ההשפעות האקולוגיות הצפויות מההתערבות בתהליכים הטבעיים. למשל, סביר ששינוי מאזן הנוטריינטים בים, זמינות הפחמן והאלקליניות ישפיעו על המערכת האקולוגית הימית. CO2 מהאטמוספירה תהליכים תעשייתיים להסרת CO2 מהאטמוספירה כולל טכנולוגיות התהליך התעשייתי להסרת לתפיסת CO2 הנפלט מהתעשייה ממקורות פליטה תעשייתיים נקודתיים )כגון, מפעלים, תחנות כח ובתי זיקוק( וסילוקו מהאטמוספירה לצמיתות. התהליך כולל מספר שלבים הכרחיים, המוצגים באיור 2 .בשלב ראשון ה-CO2 מזרם הגז הנפלט מהמקור מופרד ונתפס באמצעות טכנולוגיות ייעודיות. לאחר CO2( שלב 3 )אל אתר CO2( שלב 2 ,)מובל ה- ניקוי ודחיסת זרם ה- הטמנה גיאולוגי או למפעל המשתמש בו כחומר גלם לייצור מגוון מוצרים בעלי ערך )שלב 4.) הסרת 2fiff הגברת תהליכים טבעיים תהליכים תעשייתיים ימים וגופי מים אגנים ירוקים דישון לגידול אצות הגברת אלקליניות ייעור חקלאות משמרת בחומר אורגני בקרקע תפיסה ממקורות בקרקעות תפיסה ישירה מהאוויר פליטה נקודתיים CO2 מהאטמוספרה איור 1 :התהליכים המרכזיים להסרת תפיסת 2 fiffוהפרדתו מזרם הגז • תגובה עם ממסים נוזליים (ffiffflffifflfffi) • ספיחת 2 (ffiflffifflfi) למוצקים • ממברנות • תהליכי חימצון-חיזור (ffiffi ) ניקוי ודחיסה • הסרת 2   • יבוש • דחיסה וריכוז (2%< 5.95, לחץ> 110 בר) הובלה • צנרת • משאיות • רכבות • אניות הטמנה גיאולוגית או שימוש בתעשייה • הטמנה גיאולוגית • שימוש - יצור דלקים - הפקת כימיקלים - חומרי בניה - הגברת יבולים CO2 מהאטמוספרה איור 2 :השלבים המרכזיים בהסרה תעשייתית של

20> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 CO2 ממקורות נקודתיים טכנולוגיות תפיסת טכנולוגיות תעשייתיות לתפיסת CO2 ישירות מזרם הגז הנפלט מתהליכי שריפה וייצור תעשייתיים )מקורות נקודתיים( כוללות CO2 מזרם הגז תגובות כימיות או פיסיקליות, שמסירות את ה- CO2 . הנפלט במקום פליטתו )למשל ארובה( לקבלת זרם נקי של 6 ,7 הן כוללות ארבע קטגוריות מרכזיות 2 . CO תגובה עם ממסים נוזליים )absorbtion :)תפיסת ה- מתבצעת על-ידי הגבת זרם הגז הנפלט עם ממסים נוזליים, בעיקר תרכובות אמיניות. התהליך מבוסס על הזרמת הגז CO2 ליצירת הנפלט דרך עמודה המכילה ממס, שמגיב עם ה- קומפלקס כימי של CO2 עם הממס. כאשר הממס בעמודה CO2 ,מועבר הקומפלקס דרך עמודה נוספת בה חימום רווי ב- לטמפרטורה של C°120-100 מביא לשבירת הקשר בין CO2 .תגובה עם ממסים CO2 והממס ולקבלת זרם נקי של ה- נוזליים היא הטכנולוגיה הבשלה ביותר, שפועלת כיום באופן CO2 גם בלחץ מסחרי, ומאפשרת תפיסת כמויות גדולות של CO2 .אולם, לתהליך זה נדרשות כמויות גדולות חלקי נמוך של של ממס והשקעה של אנרגיה רבה בשל הטמפרטורה CO2 והממס. הגבוהה הנדרשת לשבירת הקשר הכימי בין ה- על-כן, מדובר בטכנולוגיה, שעל אף בשלותה, היא עדיין יקרה למדי. המחקר והפיתוח מתמקד כיום בפיתוח ממסים יעילים, CO2 במקביל לייעול הצריכה זולים ובעלי קיבולת גבוהה ל- האנרגטית של התהליכים. חלק מן הממסים מוחזרים לתהליך וחלקם מטופלים באופן מבוקר כפסולת כימית. 2 . CO ספיחת CO2( adsorption )למוצקים: בתהליך זה ה- מזרם הגז נספח אל פני השטח של מוצקים, כגון תחמוצות נתרן ואשלגן, זאוליט, קרבונטים או תרכובות מתכתיות ואורגניות. בשימוש בסופחים מוצקים האנרגיה הנדרשת נמוכה יותר בהשוואה לאנרגיה הנדרשת בתהליכים המשתמשים בממסים נוזליים. המחקר כיום מתמקד בפיתוח סופחים זולים, עמידים, בעלי סלקטיביות גבוהה, קיבולת ספיחת CO2 גבוהה ויכולת לעבור מַ חזורי השבה מרובים. CO2 למשל כחומר בניה פיתוח השימוש בסופח המוצק עם ה נמצא בראשיתו. 2 . CO מתבצעת באמצעות ממברנה חדירה ממברנות: תפיסת או חדירה למחצה, תוך הפעלת כוח מניע, כגון הפרשי לחצים, הפרשי טמפרטורות או פוטנציאל חשמלי, משני צדי CO2 מזרם הגז הנפלט, כך הממברנה, שמביא להפרדת ה- שגז אחד חודר את הממברנה מהר יותר מהאחר. הממברנות הנפוצות כיום הן אורגניות, והן מגוונות ביותר במבנה הפיסיקלי 8 בממברנות הקיימות כיום שלהן ובחומרים מהם הן עשויות. CO2 עדיין איננה יעילה מספיק, ונחוץ מחקר הסלקטיביות ל- CO2 . נרחב להפיכתן לטכנולוגיה שימושית וכלכלית לתפיסת . תהליכי חימצון-חיזור )looping Chemical :)שיטה זו משמשת להפקת אנרגיה על-ידי שריפת דלק בנוכחות חמצן נקי במקום אוויר, המביאה לפליטת זרם מרוכז ונקי של CO2%( 95 )ומים שעוברים עיבוי. חמצן מוכנס למערכת באמצעות מעגלי חיזור-חימצון של נָ שָ א חמצן שהוא תחמוצת מתכת שעוברת בין שני ראקטורים: ראקטור אחד מכיל אוויר )Oxidiser ,)והשני מכיל את הדלק )reducer .) נשא החמצן מעביר חמצן מראקטור האוויר לראקטור הדלק שם הוא עובר חיזור וחוזר לראקטור האוויר למעגל נוסף. למשל, עבור שריפת מתאן )Me מסמל מתכת( 5 בשיטה זו ניתן גם CH4. CO2"4MeO + 2H2 + 4Me + O CaCO3 ,אותו CO2 עם CaO ליצירת סידן פחמתי, להגיב את ה- ניתן להפריד בקלות מזרם הגז. הסידן הפחמתי יכול לשמש בתעשיית חומרי הבנייה, או למחזר אותו על-ידי הגבתו עם חמצן בראקטור בטמפרטורות גבוהות )מעל C°800 ,(וכך 5( איור 3) CO2 נוסף. לאפשר תפיסת הטכנולוגיות, שפורטו לעיל, משמשות לתפיסת CO2 מזרם גז הנפלט ממקורות פליטה נקודתיים. בשנים האחרונות שוקדות מספר חברות על התאמת טכנולוגיות אלו לתפיסת CO2 ישירות מהאוויר הפתוח ללא תלות במקור ובזמן פליטת ה- CO2 .תפיסת ה- CO2 מתבצעת ישירות מהאטמוספירה על-ידי סחרור אוויר דרך פילטרים תוך שימוש בכימיקלים או מוצקים הקושרים אליהם את ה-CO2 , )למשל תגובה עם ממסים או ספיחה פיסיקלית למוצקים(7 ,9 CO2 באוויר הפתוח נמוכים )פחות מ-%1 ,)ולכן אולם, ריכוזי ה- מחייבים השקעת אנרגיה רבה ושימוש בכמויות גדולות של מים, . 4 ,9 אשר מייקרים מאוד את תהליך התפיסה CO2 ,שמתקבל באחת מהטכנולוגיות לעיל, עובר ניקוי, זרם ה- ייבוש ודחיסה למצב נוזלי, המאפשר הובלתו אל אתרי הטמנה

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 21 CO2 בטכנולוגיית Looping Chemical( תהליכי חימצון חיזור( איור 3 :תיאור תהליך לכידת ריאקטור דלק ריאקטור אוויר (חיזור מתכת) (חמצון מתכת) 2fiff לדחיסה הובלה ואחסון (גז, נוזל או מוצק) דלק אוויר נשא חמצן (מחומצן) תחמוצת מתכת נשא חמצן (מחוזר) אטומי מתכת אוויר לוהט דל חמצן מנוצל להפעלת טורבינה לייצור חשמל ff2ffl שעוברים עיבוי שימוש נוסף באנרגיה גיאולוגיים או למפעלים בהם הוא משמש חומר גלם לייצור מוצרים. ההובלה מתבצעת באמצעות צנרת, משאיות או אניות, כתלות במרחק הנסיעה מהאתר בו נתפס ה-CO2 אל אתר ההטמנה או המפעל. CO2 הטמנה גיאולוגית של הטמנה גיאולוגית של CO2 מהווה מרכיב הכרחי בהרחקתו מן האטמוספירה לצמיתות. אתרים פוטנציאליים להטמנה גיאולוגית של CO2 נמצאים באקוויפרים עמוקים )מעל 800 מ‘(, בעלי נקבוביות וחדירות מתאימים, ללא סדקים או העתקים המבטיחים CO2 יישאר במצבו הדחוס, ומעל שכבת סלע או שכבה שה- 9 . CO2 מתת-הקרקע אל האטמוספירה אוטמת למניעת בריחת ה- CO2 אינו דולף מאתר ההטמנה וששלמות ומבנה בכדי לוודא שה- האתר לא נפגעים, יש צורך בניטור מתמיד של ה-CO2 ושל 7( איור 4) המאפיינים הגיאולוגיים של אתר ההטמנה. עד היום, הוטמנו בהצלחה ברחבי העולם כ-200 מיליון טון CO2 . CO2 למאגרי גז ונפט מרּוקנים מתבצעת מתחילת שנות החדרת השבעים של המאה הקודמת לצורך הגברת כמות הנפט המופקת מהמאגר. על פי הערכות, קיימים בעולם מעל 000,12 מיליארד CO2 ,אשר יכולים לענות על טון של מאגרי הטמנה פוטנציאליים ל- CO2 הנחוצות לעמידה ביעדי האקלים, דרישות תפיסת והטמנת ה- 9על פי ההערכות של הפאנל מרביתם )%98 )באקוויפרים מלוחים. הבינלאומי לשינויי אקלים מ-2018 ,בכדי לעמוד ביעדי האקלים נדרש להטמין עד שנת 2100 1200 CO2 Gt.

22> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 CO2 טכנולוגיות שימוש ב- כחלופה להטמנה גיאולוגית של CO2 בתת הקרקע, ניתן CO2 כחומר גלם לייצור מגוון רחב של מוצרים, אשר להשתמש ב- ימשיכו להזדקק לפחמן: 2 . CO בשילוב מימן יכול לשמש לייצור ייצור דלקים: הפחמן ב- פחממנים המשמשים לייצור דלקים, כגון מתאן, מתנול, בנזין ודלק מטוסים. דלקים מבוססי CO2 חשובים במיוחד עבור יישומים בהם השימוש במקורות אנרגיה דלי פחמן אחרים )כגון חשמל או מימן( הוא מאתגר מאוד )כגון דלקי מטוסים(. CO2 מהווים אמצעי הפתחה זמניים עם זאת, דלקים מבוססי בלבד, ועלויות הייצור שלהם גבוהות בהשוואה לדלקים. 10 כימיקלים: הפחמן ב-2 . CO יכול לשמש כחלופה לדלקי- מאובנים בייצור כימיקלים, פולימרים, קרבונטים, פלסטיק וגומי. למשל, את המתנול המיוצר מה-CO2 ניתן להמיר לכימיקלים, כגון אַ לקֵ נים שמשמשים לייצור פלסטיק, או לחומרים ארומתיים, המשמשים בתעשיית ההגיינה ובייצור ועיבוד מזון. בייצור פולימרים ניתן להטמיע CO2 בכמות שעשויה להגיע עד %50 ממסת הפולימר. למשל, פולימר המכיל %20 CO2 משקלית מביא להפחתת של %15 בפליטות CO2 בהשוואה לתהליך הייצור הקונבנציונלי. בנוסף, ייצור CO2 יכול להיות תחרותי בשל האנרגיה הנמוכה פולימרים מ- יחסית הנחוצה לייצורו וערך השוק הגבוה של הפולימרים. חומרי בנייה מ- CO2 :2 . CO יכול לשמש כחלופה למים המשמשים בייצור המלט או ליצירת קרבונט שמרכיב את CO2 עם סידן או מגנזיום(. טכנולוגיות המלט )על-ידי הגבת ה- ְ אלו בשלות ומבטיחות. חומרים אלה מהווים מִ בלע משמעותי CO2 שמקובע CO2 היות והם מיוצרים מכמויות גדולות של ל- למשך זמן רב. אולם, ייצורם עדיין יקר באופן משמעותי בהשוואה לייצור הקונבנציונלי )מסלעים או מחול(. 10 יתר- CO2 על-כן, רגולציות ותקנים של מוצרי בנייה המיוצרים מ- מעכבים את היישום, היות ועדכון התקנים עשוי לקחת זמן רב, ונדרשים ניסויים רבי שנים בכדי להוכיח ביצועים בטוחים וידידותיים לסביבה. 10 2fiffלכוד סלע נקבובי שכבה אטומה בראש הסלע מפעל ללכידה והטמנת 2fiff גדול מ1 ק"מ אתר אחסון 2fiff 0 500 מטר 1 ק“מ CO2 איור 4 :המחשה של אתר הטמנה גיאולוגית של

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 23 מקורות Assessment Sixth the to I Group Working of Contribution. Basis Science Physical The: 2021 Change Climate): 2021, (IPCC 1 ,Péan. C, Connors. L.S, Pirani. A, Zhai. P., V, Delmotte-Masson. Change Climate on Panel Intergovernmental the of Report .T, Maycock. K.T, Matthews. R.B.J, Lonnoy. E, Leitzell. K, Huang. M, Gomis. I.M, Goldfarb. L, Chen. Y, Caud. N, Berger. S New and Kingdom United, Cambridge, Press University Cambridge.). eds (Zhou. B and, Yu. R, Yelekçi. O, Waterfield .9781009157896/1017.10:doi, press In, USA, NY, York .0.4 BY CC: License, Paris, IEA, 2021 Outlook Energy World), 2021 (IEA 2 ,43. Resources and Environment of Review Annual. Sink Carbon Terrestrial The). 2018, (Williams. A. C and. F.T, Keenam 3 .243-219 2 . CO משמש לייצור דשנים, כגון אוריאה. בנוסף, הגברת יבולים: CO2 לצורך הגברת תהליכים ביולוגיים, כגון ניתן להשתמש ב- CO2 בחממות גידול אצות או יבולים בחממות. לשימוש ב- תעשייתיות יתרון רב בהעלאת היבולים )ב-%30%-25 .)נוסף על כך, האצות או הצמחייה עשויה לשמש להפקת אנרגיה או ייצור דלקים ביולוגיים, ובכך להוות מקור אנרגיה חלופי לדלקי-מאובנים, ובלבד שהתהליכים משולבים עם תפיסת הפחמן. כיום, הצריכה השנתית הגלובלית של CO2 קטנה יחסית, והיא CO2 בשנה. הצרכן הגדול ביותר כיום עומדת על כ-230 מיליון טון CO2 Mt 130 משמשים לייצור CO2 הוא תעשיית הדשנים, שבה של CO2 צפוי 7 , 10 על פי ההערכות, עד שנת 2060 השימוש ב- אוריאה. לעלות ל-250 MtCO2 לשנה.10 מכאן, שנכון לעכשיו, השימוש ב-CO2 אינו יכול לשמש לבדו כאמצעי להפחתת הפליטות CO2 ,אלא מהווה השלמה להטמנת CO2 , המשמעותיות של ה- CO2 מוגבלת. עם זאת, ניתן בפרט במקומות בהם הטמנת ה- CO2 כחומר גלם במיוחד לייצור לפתח את השוק העתידי ל- דלקים בשל השוק הגדול שלהם, ולחומרי בנייה בשל דרישות CO2 במוצר.01 האנרגיה הנמוכות והקיבוע לתמיד של ה- CO2 יכול למלא תפקיד מרכזי בקיום בטווח הארוך, שימוש גובר ב- כלכלה מעגלית ומאופסת פליטות – ככל שימצאו שימושים רבים CO2 הדבר יניע ויצדיק כלכלית יישום נרחב יותר וכלכליים יותר ל- יותר של טכנולוגיות תפיסת CO2 .העניין הגלובלי הרב בשימוש CO2 לייצור דלקים, כימיקלים וחומרי בניה משתקף בהעלאת ב- התמיכה של מדינות, תעשייה ומשקיעים המתבטאת בהשקעת CO2 בסך של 1 מילארד הון פרטי בסטרטאפים המשתמשים ב- דולר בקירוב במהלך העשור האחרון. 10 לסיכום CO2 מסתמנות כטכנולוגיות טכנולוגיות תפיסה, שימוש והטמנת הכרחיות במסגרת האסטרטגיה הכוללת לאיפוס פליטות CO2 ועמידה ביעדי האקלים. תפקידן המרכזי הוא בקיזוז חריגות מיעדי ההפחתה שנקבעו, בפרט בתעשיות עבורן אין פתרונות אחרים. טכנולוגיות תפיסת פחמן קיימות עשורים כחלק מובנה מתהליכי CO2( כגון ייצור תעשייתיים, שמחייבים הפרדה והסרה של ה- עיבוד גז טבעי וייצור דשני אוריאה(. אולם, על אף ההתקדמות הרבה בפיתוח טכנולוגיות תפיסת ה-CO2 ,יישום נרחב יותר שלהן עדיין מוגבל בשל העלויות הגבוהות. ההתקדמות במאמצי CO2 והאופטימיזציה של הטכנולוגיות באמצעות לימוד תפיסת ה- וניסיון צפויים להוביל להוזלת העלויות, וכפועל יוצא מכך להרחיב את יישום טכנולוגיות התפיסה. אולם, בכדי להרחיב את היישום נחוצים גם תמריצים פיננסיים משמעותיים, רווחים ממכירת CO2 לשימושים תעשייתיים ומדיניות שתצדיק השקעות אלו ה- CO2 ומס פחמן(. )כגון, קביעת יעדי פליטת

24> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 global the strengthening of context the in, pathways emission gas greenhouse global related and levels industrialpre above C°5.1 of warming global of impacts the on Report Special - IPCC An.C°5.1 of Warming Global): 2018, (IPCC 4 ,Pidcock. R, Péan. C, Okia-Moufouma. W, Pirani. A, Shukla. R.P, Skea. J, Roberts. D, Pörtner. O.-H, Zhai. P., V, DelmotteMasson. poverty eradicate to efforts and, development sustainable, change climate of threat the to response .(.eds (Waterfield. T and, Tignor. M, Maycock. T, Lonnoy. E, Gomis. I.M, Zhou. X, Chen. Y, Matthews. R.B.J, Connors. S .pp 616, USA, NY, York New and UK, Cambridge, Press University Cambridge and capture CO2 for technologies intensification Process). 2020. (Boodhoo. K and Abegao-Russo. f., A, Adamu 5 .2, 2. Engineering Chemical BMC. review a – conversion capture CO2 of analysis Technical). 2022. (Garcia-Paz. M. J and, Maroto-Rodriguez. M. J, Guzman-Villen, M., A.J, Garcia 6 .17-1, 10. Engineering Chemical Environmental of Journal. technologies and pathways :Storage and, Utilization, Capture Carbon). 2018). (Commissioners Utility Regulatory of Association National (NARUC 7 .p 92. Opportunities and Status Policy and Technology storage and, utilization, capture carbon of status Current). 2023. (Andersson. K and, Krzyzynska. R., B, Dziejarski 8 .37-1, 342. Fuel. assessment technical of survey A: economy global the in technology .Australia. 2020: CCS of Status Global). 2020, (Institute CCS Global 9 .emissions from value Creating: use to CO2 Putting). 2019), (Agency Energy International (IEA 10

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 25 מן המאמר אל שדה ההוראה מן המאמר אל שדה ההוראה המאמר עוסק בחשיבות ההפחתה של פליטת CO2 ,לרבות הדרכים והטכנולוגיות שבאמצעותן אפשר ללכוד את הגז ולהפחית את ריכוזו באטמוספרה. אִ פחות זה יסייע בהאטת תהליכי ההתחממות כחלק מהמאמץ לאפס את הפליטה ולעצור את ההתחממות. CO2 : יש כמה הזדמנויות לטפל בתהליכי ספיחה וקליטה של . בכל שכבות הגיל, בעת העיסוק בבתי הספר בנושא שינוי האקלים. . בשילוב נושאי הלימוד הבאים בשיעורי מדע וטכנולוגיה: כיתה ז‘ – הרכב האוויר ותכונות הגזים המרכזיים שבו )במסגרת נושא ”חומרים“(, מאפייני חיים וצרכים חיוניים של יצורים חיים )בנושא הביולוגי(. כיתה ח‘ – יחסי גומלין בין יצורים חיים )ביולוגיה(. כיתה ט‘ – תהליכים כימיים המלווים בשינוי אנרגיה )כימיה(, תהליכים בתא והזנה בצמחים )ביולוגיה(. אבחון מוקדם של ידע הלומדים התלמידים מגיעים לכיתה לאחר ששמעו על שינוי האקלים בלימודים קודמים, בבית ובתקשורת. לפיכך חשוב תחילה לבדוק את המּודָ עּות של התלמידים לקשר שבין ריכוז הגז CO2 באטמוספרה לבין תופעת ההתחממות הגלובלית ושינוי האקלים, ולבצע אבחון מוקדם של היקף הידע של הלומדים. אפשר לעשות זאת באמצעות לוח שיתופי, כמו פדלט, שבו אפשר: . לקיים סיעור מוחות סביב שם הגז. למיין את המילים או הרעיונות שיעלו בסיעור המוחות ולקבץ אותם לפי קטגוריות. אחר כך, לבקש מהתלמידים לנסח שאלות שהתשובות להן אינן ידועות להם ביחס לכל אחת מן הקטגוריות ולצאת לחקירה כדי לענות יחד או בקבוצות על השאלות. 2 . CO לאטמוספרה; לחשוף ידע באמצעות מענה למספר שאלות בנושאים רלבנטיים, כמו: התהליכים שבהם נפלט CO2 מן האטמוספרה; הגורמים הקולטים או הסופחים CO2 ;תהליכים שבהם נקלט המקורות המרכזיים לפליטת CO2 להתחממות כדור הארץ; השינויים שקורים והסכנות הצפויות מהתחממות CO2 מהאטמוספרה; הקשר בין האטמוספרה; דרכי הפעולה לעצירת ההתחממות ועוד. את האבחון המוקדם אפשר לבצע גם באמצעות טופס שיתופי או בעזרת הפעילות ”מושג בפינה“.

26> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 CO2 למידה אודות איפוס פליטות נטו של דיון בשאלה ”למה הכוונה באיפוס הפליטות נטו של 2 . CO כדי לפעול לעצירת ההתחממות הגלובלית“; הבהרת ה“משוואה“: CO2 שנפלטת = כמות ה CO2 שנקלטת כמות ה CO2 .לפיכך חשוב להבהיר שיש מערכות תפיסה שגויה של תלמידים היא כי אפשר לעצור לחלוטין את פליטת ה- בתעשייה שתמשכנה לפעול באמצעות שריפת דלקים ושישנם תהליכים טבעיים, כמו נשימה תאית, תהליכי פירוק של חומר אורגני על ידי מיקרואורגניזמים, שריפות והרי געש שפולטים גז זה. 2 . CO לאטמוספרה דרכים להפחתת פליטת ה- 2 . CO ,באמצעות הסרטון של המשרד להגנת הסביבה הציפו עם התלמידים את הדרכים להפחתת פליטת ה- וכן נתונים ומידע מתוך מאמריהם של ד“ר חיים חביב וד“ר ליאורה ביאלר בגיליון 37–36 של ”קריאת ביניים“. . בררו עם התלמידים אילו הרגלי התנהגות הם יכולים לאמץ כדי להפחית את תרומתם האישית בחיי היומיום לפליטת CO2 ,ועודדו אותם לפַ תֵ ּח תוכנית לאימוץ התנהגויות אלו. תוכלו להיעזר בתרשים שבמאמר ”דברו איתי במספרים“ בגיליון זה. כדאי להיעזר בעקרונות שינוי התנהגות של הפסיכולוגיה הקוגניטיבית ההתנהגותית, ולפעול לפי השלבים הבאים: בירור הפער בין הרצוי למצוי מבחינת ההתנהגות האישית הרלבנטית לנושא הצגת יעד בר השגה לצמצום הפער הנ“ל מאמץ משותף במקביל של תלמידים לשינוי התנהגות מוסיף ממד תחרותי ומשפר את סיכויי ההתמדה ביצוע מלווה בבקרה ומשוב חיובי של פעולות להשגת היעד עד לאימוץ הרגל התנהגות חדש 2 . CO מהאטמוספרה תהליכים הקולטים CO2 – היעזרו באיור 1 במאמר זה. לצורך לימוד תהליכים טבעיים לקליטת CO2 חשיבות תהליך הפוטוסינתזה לקליטת ה- CO2 .ביצוע מספר ניסויים תלמידים שמעו פעמים רבות על הקשר שבין תהליך הפוטוסינתזה לבין קליטת ה- בנושא הפוטוסינתזה בעת לימוד נושא ”ההזנה“ בכיתה ט‘ יסייע לבסס הבנה זו: 2 . CO על הצטברות עמילן בעלה. הורידו עותק של הנחיות למעבדה ובחרו בחלק שבו בודקים את השפעת היעדר ה-

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 27 מים רותחים מבער כיבוי המבער אתנול עלה בדיקת עמילן עם תמיסת יוד 2 . CO במכל אטום שבו גדל צמח. יש להקפיד CO2 באמצעות חיישן בצעו יחד עם התלמידים בדיקה של ריכוז על איטום טוב ועל תאורה מתמדת. תהליכים כימיים וביוגניים של קיבוע פחמן בים ובסלעי משקע CaCO3 ,) תלמידים פחות מכירים תהליכים אלה, ואפשר ללמד אותם על יצירת שלד גירני ּבְ פלנקטון ובְ רכיכות ) ושקיעתם של יצורים אלה לקרקעית ליצירת סלע גיר כסוג של תגובה כימית: H2 + CO2 +H " O CO3 + -2 CO3+ Ca2 CaCO3- " 2 CO2 נָ שּוף והבחנה בעכירות. אפשר להדגים תופעה זו על ידי תגובה בין מי סיד צלולים ל- חשוב לדון עם התלמידים בשאלות הבאות: CO2 מהאטמוספרה, מדוע ריכוז הגז באטמוספרה ממשיך לעלות? אם ישנם תהליכים טבעיים המסלקים CO2 בתהליכים טבעיים? מה אפשר לעשות כדי להגביר את קליטת ה- אילו פרויקטים של פירוא )Rewilding ,שיקום הטבע במקומות שבהם הוא נפגע בעקבות פיתוח, חקלאות או זיהום( מפותחים בישראל? תהליכים טכנולוגיים חלק גדול מן המאמר עוסק בתהליכים הטכנולוגיים לסילוק CO2 ממקומות פליטתו או מן האוויר החופשי. היעזרו באיור 2 כדי להכיר את השלבים המרכזיים בתהליך זה. היעזרו בסרטונים הבאים )באנגלית( כדי להכיר את תהליך לכידת הפחמן ואחסונו: . פליטת גזי חממה )התרגום לעברית באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי( . Explained Technology Capture Carbon – ביל גייטס . ?work Storage & Capture Carbon does How . Explained Technology Capture Carbon - בקולומביה הבריטית . חברת HumberZero? – work it does How- capture Carbon . מידע נוסף תמצאו במאמר בעיתון אאוריקה.

28 בחזית המדע <קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 אקלים כדור הארץ מוגדר כסך כל תופעת מזג האוויר במקום מסוים בזמן מסוים. את כדור הארץ עוטפת אטמוספרה שהיא שכבה של גזים אשר מורכבת בעיקר מגז חנקן )%78 )ומחמצן )%21 ,)והאחוז הנותר הוא גזים אשר נקראים "גזי חממה". עובייה של האטמוספרה הוא כ-100 ק"מ והיא מחולקת למספר שכבות בעלות הרכב גזים שונה ותכונות שונות )איור 1 .)השכבה התחתונה של האטמוספרה נקראת טְ רוּפוסְ פֵ רָ ה, עובייה כ-10–15 ק"מ ובה מתקיימות כל תופעות מזג האוויר. בטרופוספרה נמצאים כאמור גזי החממה נוסף על חנקן וחמצן. גזי החממה נמצאים בשכבה זו באופן טבעי, והנפוץ ביותר הוא אדי מים. גזי חממה נוספים הנמצאים באופן טבעי באטמוספרה הם פחמן דו-חמצני ומתאן. לגזי החממה תכונה כימית בולטת: הם מאפשרים לקרינת השמש קצרת אורך הגל לחדור לכדור הארץ ובו בזמן מונעים מהקרינה ארוכת אורך הגל להיפלט חזרה מכדור הארץ אל מחוץ לאטמוספרה. שריפת דלקים מואצת בעשורים האחרונים, בעיקר בתעשייה ובתחבורה, שחררה לאטמוספרה עוד ועוד גזי חממה מעבר לריכוזם הטבעי, ובכך הגדילה את ריכוזם. בשנת 2022 עבר ריכוז גזי החממה באטמוספרה את הערך של 400 חלקיקים למיליון. התוצאה הישירה של התהליך הזה הייתה עלייה מתמשכת בטמפרטורה הגלובלית, כ-2.1 מעלות יותר ב-30 השנים האחרונות. באזורי הקטבים, באזורים היבשתיים בכדור הארץ, ובכללם באגן הים התיכון ובישראל, נרשם קצב התחממות גבוה יותר, של כ-2 מעלות ויותר. השפעות שינויי האקלים על מדינת ישראל 1 עמיר גבעתי 1 ד״ר עמיר גבעתי - החוג ללימודי סביבה ומדעי כדור הארץ, אוניברסיטת ת“א. המנהל המדעי בחברת ניהול משאבי סביבה. שינויי האקלים במזרח הים התיכון שנגרמים בעקבות ההתחממות הגלובלית גורמים בין היתר לירידה בכמות המשקעים השנתית, בעיקר בצפון מזרח הארץ ובהרים, מחד גיסא, ולעלייה חדה בעוצמות המשקעים לאורך מישור החוף והשפלה שיורדים בפרקי זמן קצרים, מאידך גיסא. משטר גשמים זה מוביל להתגברות של תופעת ההצפות העירוניות והשיטפונות בנחלים, ואלה גורמים לנזקים ברכוש ואף בנפש. המצב מחייב התאמה של התשתיות העירוניות לניהול הנגר העילי וּויסות יעיל של הזרימה בנחלים. חלק מדרכי ההתמודדות עם בעיה זו הן הנדסיות ומטרתן לאפשר תפיסה של מי שיטפונות ומי הנגר והקמת תשתיות המאפשרות חלחול והשהיה של המים. יש צורך בהקמת גוף ממלכתי אשר יהיה אחראי על הטיפול בנגר העילי ועל ניקוז הנחלים גם יחד. אקסוספרה תרמוספרה מזוספרה סטרטוספרה טרופוספרה איור 1 :מבנה האטמוספרה

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 29 על פי חישובים גאולוגיים, כדור הארץ קיים מספר מיליארדי שנים וכבר ידע ריכוזים גבוהים יותר של גזי חממה ותקופות חמות וקרות הרבה יותר ממה שאנחנו חווים בעשורים האחרונים. עם זאת, שינויי האקלים הללו היו תוצאה של פליטות גזי חממה בעקבות התפרצויות וולקניות או בעקבות שינויים במסלול כדור הארץ ביחס לשמש או בנטייה שלו ביחס לצירו כך שפחות קרינה 2 , הגיעה אליו. שינויים אלה, אשר נקראים "מחזורי מילנקוביץ" אורכים עשרות אלפי שנים, וקצב השינויים האקלימיים כתוצאה משינויים אלה הוא הדרגתי ואיטי. לא כך קורה בעשרות השנים האחרונות, שבמהלכן עלתה הטמפרטורה הממוצעת בכדור הארץ ביותר ממעלה אחת. מעולם לא נרשם בהיסטוריה של כדור הארץ קצב התחממות כה מהיר כפי שאנו חווים בשנים האחרונות. עובדה זו היא התשובה לאלה שסוברים שהתחממות כדור הארץ היא תופעה מחזורית ולא מעשה ידי אדם. שינויי אקלים תמיד היו בכדור הארץ, אולם פליטת גזי החממה על ידי האדם מאיצה אותם ומשנה תהליכים טבעיים. בשנים האחרונות חוו אזורים רבים בכדור הארץ תופעות אקלימיות קיצוניות והרסניות אשר גרמו לנזקים בנפש וברכוש: גלי חום חסרי תקדים שבמהלכם נשברו שיאי טמפרטורות בצפון אמריקה ובאירופה והתפתחו שריפות ענק; ומנגד סופות חמורות ושיטפונות ענק. מדעני האקלים חלוקים עדיין בדעתם אם עברנו כבר את נקודת האל-חזור או שעדיין אפשר לעצור את מגמת ההתחממות המואצת. קשה להכריע בסוגיה זו, אולם כן אפשר לומר שקצב ההתחממות שאנו עדים לו בשנים האחרונות הוא גבוה ממה שחזו המודלים. גם בתרחישים הפסימיים לא צפו טמפרטורות של מעל C °40 בבריטניה ו-C °50 בדרום אירופה כפי שנמדדו בשנתיים האחרונות. הסיבה לכך היא שריכוז גזי החממה באטמוספרה לא רק שאינו מצטמצם, כפי שקיוו מדינות העולם שיקרה, אלא שהוא אף הולך וגדל. התוצאה היא התחממות מואצת מהחזוי. מגמה זו מגבירה את החשש שנקודת האל-חזור האקלימית כבר נחצתה או שאנו מתקרבים אליה במהירות. כיום כבר ברור שללא נקיטת פעולות אגרסיביות לצמצום דרסטי של פליטות גזי החממה מצד מדינות העולם, בעיקר אלה אשר פולטות את מרב הגזים )ארצות הברית, סין והודו(, נאבד שליטה על קצב ההתחממות, ואקלים כדור 2 קראו עוד על מחזורי מילנקוביץ בויקיפדיה או באתר נאס“א. 3 להעמקת ההבנה קראו את הערך תא הדלי באתר ויקיפדיה. הארץ ישתנה ללא היכר. על מנת להאט את קצב ההתחממות יש צורך בפעולות מיידיות שמשמען שינוי הרכב הדלקים ומאזן האנרגיה בכדור הארץ. החברה האנושית צריכה לזנוח את השימוש בדלקים פוסיליים )נפט, פחם ואף גז טבעי( ולעבור לשימוש באנרגיות נקיות אשר שימוש בהן אינו מוביל לפליטות גזי חממה לאטמוספרה. במקביל לאיפוס הפליטות, יש להגדיל ככל האפשר את קצב קליטת גזי החממה, וזאת על ידי עצירת התהליך של כריתת היערות )בעיקר באפריקה ובדרום אמריקה( ואף הגדלת שטחי האזורים המיוערים. עצים קולטים פחמן דו-חמצני ופולטים חזרה חמצן לאטמוספרה, ועל כן תפקידם של היערות במאזן הפחמן של האטמוספרה הוא קריטי. חוסר ההסכמה בין מדינות העולם להתחייב להפחתה דרסטית של פליטות גזי החממה לאטמוספרה מוביל לכך שריכוזם של גזים אלה מוסיף לעלות. המדענים החברים בפאנל הבין- ממשלתי לשינוי האקלים )IPCC )סבורים שעלייה של 5.1–2 מעלות עד שנת 2050 היא כבר בלתי-נמנעת. רק איפוס גלובלי של פליטות הפחמן בעשורים הקרובים תמנע עלייה חדה הרבה יותר, של 4–5 מעלות, עד סוף המאה. עלייה כה חדה של הטמפרטורה הגלובלית תגרום לשינויי אקלים חריפים ביותר, אשר נושאים בחובם תוצאות הרסניות: עלייה של עשרות ס"מ במפלס מי הים והצפת שטחים שחיים בהם עשרות מיליוני בני אדם, התייבשות והתגברות תופעת הבצורת באזורים נרחבים בעולם, התעצמות הסופות וגלי חום בלתי-נסבלים. המודלים האקלימיים והתחזיות האקלימיות מצביעים על כך שבעשורים הקרובים המגמות הללו של שינוי האקלים וההקצנה בתופעות האקלים רק ילכו ויתגברו. ישראל נמצאת על הגבול בין שני אזורי אקלים: המדברי )כמחצית משטח המדינה( והים תיכוני. הסיבוב המחזורי )סירקולציה( 3 שבו עולה אוויר הדומיננטי המשפיע על אזורנו הוא "תא הדלי" חם ולח באזורי קו המשווה ואז יורד באזורנו, בקו רוחב 30 ,כאשר הוא חם יותר ויבש )איור 2 .)עובדה זו הופכת את ישראל לרגישה במיוחד לשינויי האקלים. כל שינוי קטן באזורי האקלים בעולם,

30> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 לרבות שינויים במשטר הרוחות ולחצי האוויר, משפיע על אזורנו בצורה משמעותית. שינויי האקלים מציבים אתגרים עצומים לכל מדינה, בטח ובטח למדינה באזור כה רגיש לשינויים אלה כמו במזרח הים התיכון. כאשר בוחנים את המגמות האקלימיות אשר כבר נצפות באזורנו אפשר להצביע על כמה תופעות עיקריות: עלייה של הטמפרטורה השנתית הממוצעת בכ-5.1 מעלות, ויותר מכך בחודשי הקיץ; ירידה בכמויות המשקעים השנתיות, בעיקר בצפון מזרח הארץ )אגן ההיקוות של הכנרת( ובאזורי ההרים; עלייה בתדירות, משך ועוצמת הבצורות, שוב, בעיקר באזור הכנרת; עלייה חדה בעוצמות המשקעים לאורך מישור החוף והשפלה, מפרקי זמן קצרים )שברי ענן( ועד גשם יומי )עוצמות המשקעים התגברו במישור בחוף בכ-%50 בשנים האחרונות. ראו תרשימים 1–2 המציגים את מגמת עוצמות הגשם לפרקי 1 זמן של 60 ו-10 דקות בגוש דן(. עלייה בהתאדות ויובש הקרקע אשר כבר פוגעת בחקלאות בישראל )ראו תרשימים 3 ו-4 אשר מציגים את מגמת ההתאדות והירידה ביבולי החיטה בנגב המערבי כתוצאה 2 ממיעוט הגשמים והעלייה בטמפרטורות(. מגמות אלה באו לידי ביטוי בשנים האחרונות בצורה חריפה בכמה מובנים: התייבשות של מקורות מים כמו נחלים ומעיינות, פגיעה באיכות המים, פגיעה במגוון הביולוגי, עלייה ביובש הקרקע, התארכות עונת היובש אל תוך הסתיו והאביב. מדינת ישראל, כמדינה שהעונה היבשה בה ממושכת ביותר, צפויה להתמודד בעיקר עם עלייה בתופעת גלי החום, ובשל כך ניאלץ להתמודד עם עלייה בתדירות ובעוצמה של השריפות בשטחים הפתוחים, בעיקר שריפות ענק בחורש וביער. האיום המרכזי יהיה התפתחות שריפות ענק אשר יתפשטו בקצב מהיר בשל יובש הצמחייה והאוויר )כפי שקרה בהרי ירושלים באוגוסט 2021.) מנגד, בעונות המעבר ובחודשי החורף התגברה מאוד תופעת ההצפות העירוניות במדינה, במיוחד במישור החוף והשפלה, וכן עוצמת השיטפונות בנחלים – כל זאת בשל העלייה בעוצמות הגשם לפרקי זמן קצרים של דקות עד שעה בכ-%50 1 .בשנים האחרונות אירעו מספר אירועי הצפות חמורים בערי החוף בישראל. הצפות אלה גרמו לנזקים ברכוש ואף בנפש. ההצפות, כמו אלה שפקדו את ערי גוש דן )תל אביב(, השפלה )נס ציונה( והשרון )הוד השרון( בינואר ושוב בנובמבר 2020 ,מצאו את מדינת ישראל ללא מוכנות מספקת להיקף ולעוצמה של האירועים שהיא נאלצה להתמודד עימם )איור 3 .)בפועל היו הצפות אלה "הפתעה מבצעית" לציבור, לרשויות ואף לכוחות החירום וההצלה, אשר לא נערכו מראש תא קוטב תא קוטב תא הדלי תא הדלי תא הדלי תא הדלי תא פרל תא פרל תא פרל תא פרל איור 2 :סירקולציה אטמוספרית גלובלית איור 3 :הצפה בשדרות בן גוריון בתל אביב

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 31 2000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 שנים עובי גשם מֵ רבי ל-10 דקות (מ“מ) 3.15 1.9 9.10 9.8 9.7 6.8 8.8 5.12 4.10 12 2.8 3.7 6.14 1.15 9 5.9 4.18 1.22 16 24 12 4.14 8 תרשים 2 :מגמת עוצמות גשם ל-10 דקות בערי גוש דן 2000 0.0 0.5 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.060 0.65 0.70 0.75 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 5.31 1.19 4.20 0.37 3.17 0.36 4.33 6.14 4.17 8.21 0.15 8.40 5.15 3.19 6.26 0.70 0.21 0.19 0.34 0.68 0.59 0.45 0.38 שנים עובי גשם מֵ רבי ל-60 דקות (מ“מ) תרשים 1 :מגמת עוצמות גשם ל-60 דקות בערי גוש דן. עובי גשם היא הכמות הנמדדת במד גשם במ"מ

32> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 2000 0.3 1.3 2.3 3.3 4.3 5.3 6.3 7.3 8.3 9.3 0.4 1.4 2.4 3.4 4.4 5.4 6.4 7.4 8.4 9.4 0.5 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 שנים כמות המים שאבדה בדיות (מ"מ) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2069 2067 2064 2061 2058 2055 2052 2049 2046 2043 2040 2037 2034 2031 2028 2025 2022 2019 2016 2013 2010 שנים תפוקות חיטה (בק"ג לדונם) הדמיה באופקים (ק"ג לדונם) אופקים (ק"ג לדונם) תרשים 3 :מגמת ההתאדות בנגב המערבי תרשים 4 :תחזית לתפוקת גידולי חיטה בנגב המערבי כתוצאה משינויי אקלים

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 33 לאירועים בעוצמה כזו בפריסה ארצית. העלייה הדרמטית בעוצמות הגשם היא הסיבה העיקרית לגידול בעוצמה, בתדירות ובחומרה של ההצפות באזורים העירוניים. עם זאת, השינויים המהירים בשימושי הקרקע במדינה תורמים אף הם להתגברות התופעה: מעבר משטחים פתוחים ומחלחלים לשטחים בנויים אשר מונעים את חלחול המים למי התהום מגדיל את "מקדם הנֶ גֶ ר" )אחוז הגשם אשר הופך לנגר עילי( ומכאן את עוצמת ההצפות )איור 4 .) התשתיות בישראל אינן ערוכות לעמוד בעומס הכמויות והעוצמות של המשקעים אשר מתקבלים בשנים האחרונות עקב שינוי האקלים. הן תוכננו לפני עשרות שנים ועתה אנו צריכים להתמודד עם מצב חדש עקב האקלים המשתנה. הפתרון לבעיית ההצפות איננו פשוט, מהיר וזול אולם הוא הכרחי כבר עתה. ללא נקיטת פעולות עתה המחיר שנשלם בעתיד בגין נזקים יהיה גבוה הרבה יותר. נראה שמשרדי הממשלה, הרשויות המקומיות ואף הציבור במדינה לא השכילו עדיין להבין את גודל האיום שמציב בפנינו שינוי האקלים וכיצד יש להיערך אליו בצורה מיטבית. מחקרים של האיחוד האירופי מראים שכל יורו שמושקע כיום בהיערכות לשינויי 3 . אקלים שווה 400 יורו בנזקים שנמנעים בעתיד הפתרונות אשר יכולים להיות מיושמים בישראל צריכים לכלול את התאמת התשתיות העירוניות לעוצמות הגשם העתידיות וגם גישות חדשות של "ניהול הנגר": תפיסת הנגר, אגירתו, השהייתו או החדרתו באמצעות קידוחים למי התהום, וזאת במקום הגישה שהייתה נהוגה עד כה שלפיה יש לסלק את הנגר אשר נוצר בעיר בעת אירועי גשם אל הים באמצעות מערכת מובילי מים תת- קרקעיים. לא כל פתרון ישים בכל מקום. בערי מישור החוף למשל בהחלט אפשר להחדיר מי נגר למי התהום, עקב התשתית החולית המחלחלת של אקוויפר החוף, ואולם מהצד האחר, בניית מאגרים על-קרקעיים על קרקע צפופה ויקרה בגוש דן איננה ישימה. הפתרונות ההנדסיים לטיפול בנגר העילי ומניעת הצפות אשר אפשר ליישם בישראל יהיו שונים ממקום למקום ויצריכו משאבים שונים. הפתרונות המרכזיים שכבר מיושמים במקומות שונים הם: הקמת מאגרים לתפיסת מי שיטפונות במעלה הערים )למשל, מאגרי הגעתון במעלה העיר נהרייה והמאגרים בין ראשון לציון ובאר יעקב לנס ציונה ופארק אריאל שרון לתפיסת מי שיטפונות בנחל איילון והגנה על העיר תל אביב(. צריך להביא בחשבון שהקמת מאגרים מצריכה הקצאת קרקע, משאב המצוי במחסור תמידי בישראל ועלותו גבוהה מאוד, בעיקר במרכז הארץ. שטח עירוני סלול או מרוצף עם מעט חלחול מי גשמים וריבוי נגר עלי שטח טבעי וחקלאי המאפשר חלחול של מי גשמים וצמצום הנגר העלי איור 4 :הבדלים בזרימה וחלחול נגר עלי בשטח טבעי וחקלאי לעומת שטח עירוני

34> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 איור 5 :גג ירוק עם תשתית משהה מים המאפשרת חלחול וניקוז מבוקר תפיסת מי הנגר בגגות הבתים, הובלתם דרך מרזבים אל הקרקע והחדרתם למי התהום בעזרת קידוח. שיטה זו אפשרית רק באקוויפר חולי רדוד כמו אקוויפר החוף שלנו וכבר מיושמת בכמה פרויקטים בתל אביב )בעיקר ברבי-קומות(. החיסרון בשיטה מלבד העלות הוא הצורך בתחזוקת הקידוחים והכמות המוגבלת של נגר שאפשר להחדיר מהגגות. גגות ירוקים )איור 5 )יצירת תשתית מחלחלת או השהיית מים בגג על ידי שתילת צמחייה או פיזור חלוקים אשר משהים את מי הגשם שמצטברים בגג, כך שלא כל מי הגשמים יזרמו מהגגות באותו הזמן אל הרחוב. החיסרון של שיטה זו הוא שגגות ירוקים יכולים להשהות את הנגר אשר נוצר ממי הגשמים עד לעוצמות גשם מסוימות. כאשר יורדים משקעים בעוצמות גבוהות תתקבל זרימת נגר בכל מקרה. ביופילטרים )איור 6 :)הקמת ”מלכודות נגר“, מאגרים קטנים ברחבי העיר אשר יתפסו את מי הגשם ואף יטפלו במים על ידי צמחייה )פעולה ביולגית(. ביופילטר כזה הוקם על ידי הקרן הקיימת לישראל בצפונה של כפר סבא ופעיל גם בזמן גשמים וגם בקיץ ומטפל באיכות מי ההשקיה. החיסרון של מערכת כזאת הוא שבזמן עוצמות גשם חזקות והצפות, הביו פילטר לא יוכל לקלוט את כל מי הגשמים ולמנוע הצפה אלא אם נפחו יהיה די גדול, אך אז יהיה צורך להקצות שטחים עצומים בעיר וכלל לא בטוח שהדבר אפשרי במרבית ערי ישראל. הגדלת נפח רשת הניקוז העירונית: בחינה מחדש של תשתיות הניקוז העירוניות, ובמידת הצורך הגדלת כושר ההולכה של קולטני המים והמובילים התת-קרקעיים שמי הגשמים מתנקזים אליהם. צריך להביא בחשבון כי שדרוג כזה של מערכת הניקוז העירונית הוא פעולה יקרה שעלותה בעיר כמו תל אביב היא מיליארדים רבים לאורך שנים. החלפת התשתיות ברחובות לתשתיות קולטות נגר )איור 7 :)הקצאת שטחים בעיר לתפיסת מי נגר )פארקים, מגרשי ספורט(, החלפת התשתית של המדרכות בחומרים אשר יאפשרו את חלחול המים והשהיית הנגר. שיטות כאלה נפוצות במספר ערים באירופה, כגון קופנהגן בדנמרק ורוטרדם בהולנד, ובהחלט אפשר ליישמן גם בישראל. )איור 8.) בסופו של דבר, ניהול הנגר, בעיקר בסביבה עירונית צפופה ומורכבת, מצריך סל של פתרונות, ואין פתרון אחד שיאפשר להתמודד עם אתגר ההצפות. איור 6 :ביופילטר בכפר סבא )התמונה באדיבות קק"ל(

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 35 עוד קודם שניגשים להשקעות עתק בפתרונות הנדסיים, מדינת ישראל צריכה לשנות גישה בהתמודדות עם משבר האקלים ועם בעיית ההצפות. אין בישראל היום גוף ממלכתי אשר אחראי על הטיפול בנגר העילי, רואה את התמונה המלאה ויכול לקבוע כללים ואסדרה כפי שקיים בנושא אספקת המים והטיפול בביוב על ידי הרשות הממשלתית למים ולביוב. על הנחלים שמחוץ לערים אחראיות שתים-עשרה רשויות ניקוז אשר כפופות למשרד החקלאות. על הטיפול בנגר בתוך הערים אחראיות הרשויות המקומיות, כל אחת בתחומה. הדעה הרווחת בקהילה המדעית גורסת שאירועי אקלים קשים רק ילכו ויחריפו בשנים הקרובות עקב שינוי האקלים אשר גורם להקצנה באירועי מזג האוויר. משבר האקלים מעמיד בפני המדינה והרשויות השונות אתגרים חדשים ומורכבים. סוגיות כבדות משקל אחרות עדיין אינן מטופלות בצורה מספקת במדינה: הסתגלות משק האנרגיה לשינויי האקלים, מעבר נרחב לאנרגיות מתחדשות, התאמת סקטור החקלאות לאקלים המשתנה, והטיפול בניקוז, בעיקר בניקוז העירוני, שממשיך להיות מוזנח. מדינת ישראל חייבת לשנות גישה ולהכין תרחישי ייחוס מפורטים לשינויי אקלים לכל מגזר ותחום במדינה. תרחישים כאלה יאפשרו לתרגם את הנתונים האקלימיים ל"מודיעין מבצעי", להמלצות לפעולה, כמו הקמת מערכות התרעה והתגוננות יעילות מפני פגעי האקלים אשר כמעט ואינן קיימות במדינה כיום. גם אם לא נוכל כמדינה קטנה להשפיע על התנהלות שאר מדינות העולם ולסייע בבלימת קצב ההתחממות, עלינו להיערך לשינויים ולהסתגל אליהם. מוכנות נכונה יכולה למנוע נזקים. מעֵ בר להסתגלות לשינוי האקלים, ישראל צריכה ליישר קו עם שאר המדינות המתועשות בכל הנוגע למעבר לאנרגיות מתחדשות )בעיקר אנרגיה סולרית במקרה שלנו(, לא רק בהצהרות, אלא במעשים. 2 1 3 4 5 7 6 1 חניה עם ”פתיחוֹת“ באבן שפה 2 צמחיה לחה וחסכונית במים 3 15 ס“מ עומק השהיה מירבי 4 חיפוי קרקע בעובי 10-5 ס“מ (מומלץ בשבבי עץ) 45 ס“מ קרקע גננית להשהייה וחלחול נגר 5 (עפ“י מפרט של יועץ קרקע) צינור שרשורי בתוך שרוול חצץ מנוקז 6 (במידה ואין אפשרות לחלחל מקומית) 7 חלחול כאשר ניתן (ללא תנאי לביצוע הפרט) איור 7 :החלפת תשתיות למשטחים משהים של נגר עילי - חתך במבנה משהה נגר עילי

36> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 תפיסת מים בCity Saijo ביפן מבט על על בריכות להשהית נגר עלי שהוקמו בשכונה בדרום פלורידה 1 גבעתי, ע. )2021 .)מגמות בעוצמות הגשם בישראל - המונסון הים תיכוני, דו"ח מיוחד לעיריית תל אביב. .(2015. (J, Thielen and Richardson., D, Wetterhall., F, Parker., J Dennis, Cloke., L Hannah., F, Pappenberger 3 .291-278, 51, Policy & Science Environmental, Europe in warnings flood early of benefit monetary The מקורות איור 8 :תשתיות יוזומות לתפיסה, השהיה וחלחול של נגר עלי בערים תשתית מחלחלת בשולי כבישים ומדרכות על ידי הקמת גינות וחיפוי משהה ומחלחל

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 37 מן המאמר אל שדה ההוראה המאמר מצביע על תופעות שנצפות באזורנו ונובעות מן ההתחממות הגלובלית, כמו עלייה בטמפרטורה השנתית הממוצעת, ירידה בכמות המשקעים, שיטפונות מחד גיסא ועלייה בהתאדות מאידך גיסא. הגברת המעורבות הרגשית של הלומדים בהבנת תופעות אלה עשויה לתרום לקידום מוכנותם לפעול ולבצע שינויי התנהגות, גם אם אינם נוחים, שיתרמו להאטת התהליכים. כדי להוביל למעורבות רגשית זו חשוב לבחון את התופעות שתוארו במאמר ברמה המקומית של היישוב או האזור שבית הספר ממוקם בהם. לצורך כך יש לאסוף מידע: תיאור התופעות האקלימיות ברמה המקומית הדבר מחייב איסוף נתונים רב-שנתיים של טמפרטורה ממוצעת, מספר ימים קרים במיוחד ומספר ימים חמים במיוחד ואף כמות משקעים והתפרושת שלהם בלוח השנה באזור. את הנתונים אפשר לבקש מן הגורמים האחראים על איכות הסביבה ביישוב או ברשות המקומית או מנתוני השירות המטאורולוגי. או בארכיון הנתונים המטאורולוגים. שימו לב כי לכל גיליון נתונים יש קובץ הסבר המתאר מה משמעות כותרות העמודות בטבלאות הנתונים. מומלץ לעודד את התלמידים לבצע חקר נתונים והשוואות של סוג נתון מסוים בטווחי זמן ולענות על שאלות כמו: אילו שינויים חלו בטמפרטורה הממוצעת באזור שלנו בחמש או עשר השנים האחרונות? אילו שינויים חלו במספר ימי הגשם באזור שלנו בחמש או עשר השנים האחרונות? אילו שינויים חלו בכמות הגשם השנתית שירדה באזור שלנו בחמש או עשר השנים האחרונות? השוואה זו מחייבת הפעלה של מיומנויות חקר וחשיבה כמותית לצורך בחירת הנתונים המתאימים לשאלה מתוך המאגרים וארגונם בטבלה, עיבוד הנתונים כמו חישוב הפרשים וממוצעים בין השנים השונות וייצוג הנתונים בגרף מתאים. בסוף התהליך יש להסיק מסקנות כמענה לשאלה. אפשר לקיים למידה שיתופית שבה קבוצות שונות של תלמידים בוחנות שאלות שונות ולבסוף כלל התלמידים מסכמים את כלל השינויים האקלימיים שחלו באזור שלהם. אפשר אף לקיים למידה שיתופית של תלמידים בבתי ספר מאזורים שונים בארץ העונים על אותן שאלות ובאותן דרכים. לאחר הצגה הדדית של הממצאים יוכלו התלמידים להשוות את הממצאים האקלימיים בין אזורים שונים בארץ ולקיים קבוצות דיון בין-אזוריות על ההשלכות המקומיות של ממצאים אלו ביישובים והאזורים השונים.

38>> קריאת קריאתביניים ביניים ■■ גיליון גיליון 38-39 38-39 ■■ יוני יוני 2023 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מן המאמר אל שדה ההוראה זיהוי ההשלכות של שינויי האקלים על המתרחש ביישוב או ביישובים מיפוי האזורים שבהם התרחשו בשנים האחרונות הצפות ביישוב ובסביבתו )כולל עלייה בגובה פני המים בנחל סמוך או בכזה העובר ביישוב(. כדאי להיעזר במחלקה או אגף לאיכות הסביבה ומחלקת הנדסה ביישוב או ברשות המקומית. סיור במקומות המועדים להצפות כדי להבין מה בטופוגרפיה ובתשתיות של המקום מוביל להצפות. מפגש עם תושבים מן האזורים שהתרחשו בהם הצפות והתוודעות לקשיים שחוו וכיצד טופלה הבעיה מנקודת ראותם. בירור והעלאת רעיונות לדרכי התמודדות עם הצפות ביישוב ובסביבתו בירור עם גורמים בהנהלת היישוב כיצד טופלו הנזקים שנגרמו מן ההצפות וכיצד נערך היישוב להצפות עתידיות. העלאת רעיונות להתמודדות עם בעיית ההצפות באזור והצגתם בפני גורמים רלבנטיים ביישוב. נקיטת פעולות בחצר בית הספר להפחתת נגר, עילי על ידי טיפול במערכות הניקוז בבית הספר והקמת מערכת ללכידת נגר עילי שעל הגגות ובחצר כדי שהמים ייאספו ויחלחלו לקרקע.

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 39 בחזית המדע מבוא העיר כגורם פיזי משנה את תנאי האקלים השוררים בסביבה הפתוחה. הבינוי העירוני גורם לסילוק גופי מים, לבירוא הצמחייה הטבעית, לניקוז משקעים ולכיסוי המשטח הטבעי של הסביבה באבן ואספלט שקיבולת החום שלהם גבוהה. הבנייה משנה את הטופוגרפיה של הסביבה הפתוחה ויוצרת טופוגרפיה חדשה. כתוצאה מכך גדל שטח הפנים של העיר ונוצרים אפקטים מקומיים הגורמים מחד גיסא לבליעת קרינה בקירות האבן ומשטחי האספלט ולהתחממותם, להחזרי קרינה וכליאת קרינה בתוך החלל העירוני ולהתחממותו, ומאידך גיסא לאוורור לקוי ולמניעת הסעת חום. נוסף על כך, בתוך העיר מתבצעת פליטת חום אנתרופוגני )מעשה ידי אדם( מתעשייה, מתחבורה וממערכות מיזוג וחימום ונוצר זיהום אוויר המגביר את אפקט החממה הטבעי. כתוצאה מכל אלה נגרמים שינויי אקלים בעיר הבאים לידי ביטוי בהפחתת הלחות באוויר, במיתון עוצמת הרוח ובעליית ערכי הטמפרטורה בתוך העיר בהשוואה לסביבה הפתוחה, תופעה הידועה בשם "אי החום העירוני", שהיא אחת 1 תופעת אי החום התופעות האקלימיות המאפיינות את העיר. העירוני מוגדרת ונמדדת על ידי ההפרש בין הטמפרטורה הנמדדת בתוך העיר לבין זו הנמדדת בסביבה הכפרית המקיפה 2 את העיר ואינה מושפעת ממנה. העוצמה של אי החום העירוני מושפעת מגורמים פיזיים ומגורמים 1 , 2 אקלימיים. הגורמים הפיזיים המשפיעים על עוצמת אי החום העירוני הם: )1 )המיקום הגאוגרפי בהתאם לקווי הרוחב – אי החום העירוני מתעצם ככל שקווי הרוחב עולים, כלומר, ככל שהאקלים קר יותר, אי החום העירוני מפותח יותר; )2 )איתור טופוגרפי – אי החום העירוני האינטנסיבי ביותר מתפתח על עיר מישורית. בעיר ההררית החשופה לרוחות אי החום קטן. קרבה לחוף ים גורמת למיתון אי החום העירוני בשל ההשפעה הממתנת של גוף המים; )3 )גודל העיר – ככל שהעיר גדולה יותר, אי החום מתעצם; )4 ) צפיפות המבנים – ככל שהעיר צפופה וגבוהה, כך אי החום מתעצם. הגורמים האקלימיים המשפיעים על אינטנסיביות אי החום העירוני הם: )1 )אזור אקלימי – ככל שהאזור קר יותר, אי החום העירוני מתעצם; )2 )עונות השנה – עוצמת אי החום העירוני בעונת החורף גדולה יותר מאשר בעונת הקיץ; )3 )שעת היום – אי החום העירוני מפותח מאוד בשעות הלילה בהשוואה לשעות היום, בשל פליטות חום מן המבנים כאשר הטמפרטורה יורדת והן בשל מערכות החימום, המיזוג וייצור האנרגיה, כשמנגד הסביבה הכפרית מתקררת במהירות; )4 )מהירות הרוח – ככל שמהירות הרוח גדלה, כך אי החום העירוני קטן בשל הסעת חום מהעיר לסביבה ומהספקה של אוויר קר מהסביבה הכפרית; )5 )המצב הסינופטי – ככל שמזג האוויר יציב יותר, כך אי החום מפותח יותר. בימי סערה וגשם לא מתפתחים איי חום. לפיכך אי החום הגדול ביותר מתפתח בערים גדולות וצפופות הממוקמות במישור, רחוק מגופי מים גדולים, בארצות קרות, בעונת החורף, בעת מצבי יציבות. יש לציין שכל התופעות הללו הוצגו בשנות ה-80 של המאה העשרים, כשהמחקר בנושא איי התמודדות עם התחממות אורבנית ואיי חום עירוניים בעידן של שינויי אקלים 1 עודד פוצ'טר הבינוי העירוני, המערכות הטכנולוגיות והתחבורה העירונית גורמים לשינויים סביבתיים המובילים לשינוי האקלים בעיר ולתופעת "אי החום העירוני". תופעה זו גורמת לעומס חום ויוצרת תנאי מיקרו-אקלים לא נוחים לאדם. מוצעות מגוון דרכים להתמודדות עם התופעה המתייחסות לתכנון בנייה מתאים, להצללה, לתוספת צמחייה ולחלוקה הוגנת של משאבי הציבור. 1 פרופ‘ עודד פוצ‘טר, המכללה האקדמית בית ברל והפקולטה למדעים מדויקים, אוניברסיטת תל אביב.

40> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 חום עירוניים התמקד בצפון מערב אירופה ובצפון אמריקה. עם התפתחות המחקר לאזורי אקלים אחרים נראה שלא תמיד כל ההנחות תקפות. עם התרחבות המחקר בנושא איי החום העירוניים והכללה של ארצות חמות בתוכו הסתבר שאחת ההשלכות החשובות ביותר של תופעת אי החום העירוני היא עלייה בערכי עומס החום במשך היום בעונת הקיץ, המחריפה את עומס החום בסביבה העירונית ויוצרת תנאי מיקרו-אקלים בלתי נוחים לאדם. מחקרים שבחנו את תופעת אי החום העירוני באזורים חמים הראו שבעונת הקיץ 3 ,4 , הוא יכול להיות אינטנסיבי מאוד ולהתפתח גם בשעות היום 5 ,6 יתרה מכך, תופעת אי החום העירוני מאריכה את משך גלי החום ואת עוצמתם במרחב העירוני וגורמת להעצמת עומס 7 החום בעיר. כיום %54 מאוכלוסיית העולם גרים באזורים עירוניים ולפי התחזיות של האו"ם והבנק העולמי בשנת 2050 יגורו בעיר %66 מאוכלוסיית העולם. שיעור העיור במדינת ישראל עומד 8 .תופעת אי החום העירוני על %92 והוא אחד הגבוהים בעולם וההתחממות האורבנית מתעצמות עקב השילוב שבין הגידול ,9 תופעה זו הניכר בגודל הערים ועקב ההתחממות הגלובלית .10 , 11 נצפתה בעוצמה גם במדינת ישראל תופעת אי החום העירוני בישראל עיר ישראלית טיפוסית היא עיר חדשה יחסית הממוקמת באקלים ים תיכוני, אקלים צחיח למחצה או אקלים צחיח. רוב הערים נבנו במאה ה-20 ,ובחלק מהערים ישנם גלעינים שנבנו לפני המאה ה-20 בבנייה מזרח תיכונית צפופה ומגובבת )ירושלים, חברון, צפת, טבריה, עכו, יפו ועוד(. מאפיינים אלה השפיעו במידה רבה על המורפולוגיה העירונית. בערים מסורתיות, כמו ערים ערביות, צפיפות הבנייה היא גבוהה מאוד, רחובותיהן צרים, הארגון המרחבי לא סדור ומגובב וצמחייה מעטה ביותר משולבת בשטחים הבנויים. בערים המודרניות הבנייה היא ברוטלית וחזרתית באופן הפוגע באיכות האסתטית של העיר. הרחובות רחבים יותר והבנייה פחות צפופה, לעיתים ללא התחשבות במהלך השמש בשמיים ובאוריינטציה של הרחובות בעיר הישראלית שאינה מותאמת דיה לתנאי מזג האוויר – לקיץ החם, או לימים קרים ולעיתים ריכוזים גבוהים של מזהמים בחורף. איור 1 :מהלך טמפרטורה יממתי בתאריך 21 ביוני 2019 בשכונות שונות בתל אביב לעומת תחנות תל אביב ושדות קיבוץ פלמחים

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 41 זיהומי אוויר ברמות גבהות נמדדים גם בעונות המעבר, עקב סופות חול המגיעות מהמדבריות המקיפים את ישראל. נוסף על כך, ערי ישראל סובלות מגודש תחבורתי גבוה במיוחד וממטרדי רעש וזיהום אוויר הנלווים אליו12 ,13 ,אשר תורמים לרמות גבוהות של עקה סביבתית כתוצאה מעומסי חום גבוהים בעונת הקיץ, לרבות חשיפה גבוהה לרעש ולמזהמי אוויר שונים. תופעת אי החום העירוני נחקרה ותועדה במספר ערים בישראל. ביתן ואחרים 6 חקרו את אי החום הקיצי של תל אביב על סמך תחנות מדידה שהוצבו על גגות בכמה מוקדים בעיר ומצאו שהוא עלול להגיע לכ-C°2 ביום ובלילה. חשיבותה של עבודה זו בכך שהיא הייתה אחת העבודות הראשונות שהראתה שאי החום העירוני באקלימים חמים נוכח גם בעונת הקיץ, ביום ובלילה. סערוני ואחרים 14 בחנו את אי החום העירוני של תל אביב בעונת החורף ומצאו שבעוד שעוצמתו כפי שנמדדה על ידי תחנות איור 2 :התפרוסת המרחבית של אי החום העירוני בבאר שבע באירועים שונים מוצגת בעזרת איזותרמות )קווים שווי טמפרטורות(, שעליהן רשומות הטמפרטורות של כל איזותרמה: )a )עונת החורף לפנות בוקר; )b )עונת הקיץ לפנות בוקר; )c )עונת הקיץ בצהריים; )d )עונת החורף בצהריים שהוצבו בגגות העיר הגיעה ל-C°2 ביום ובלילה, עוצמת אי החום שנמדדה בגובה 2 מטר מעל מפלס הרחוב עמדה על C°5 בלילה חורפי וכ-C°2 במשך היום. עבודה זו הראתה לראשונה בישראל את חשיבות המדידות במפלס הרחוב על מנת לכמת את העוצמה המקסימלית של אי החום העירוני. מנדלמילך ואחרים 5 בחנו את אי החום העירוני של תל אביב בעונת הקיץ, בעזרת תחנות מטאורולוגיות על פני הקרקע בשילוב עם חישה מרחוק, ומצאו שתל אביב מפתחת בעונת הקיץ אי חום עירוני של C°4 בלילה ו-C°6.3 ביום. דרום תל אביב חמה מצפון מערב העיר, בשל מיעוט שטחים ירוקים, ומוקד אי החום העירוני הוא בשכונת פלורנטין )רחובות וולפסון והרצל(. עוד נמצא שבעונת הקיץ, בכל אזור ברחבי העיר, רחובות בכיוון מזרח-מערב חמים במעלה עד שתיים לעומת רחובות בכיוון צפון-דרום, בשל העובדה שהם חשופים 5 ,15 שעות רבות יותר לקרינת שמש ישירה.

42> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מיפוי של אי החום העירוני בבאר שבע במהלך עונות הקיץ והחורף, שנמדד בעזרת מכשירים ניידים שהוסעו במסלולים קבועים, הראה שמיקום ואינטנסיביות אי החום העירוני יכולים להשתנות בין יום ולילה ובין קיץ וחורף. אי החום האינטנסיבי ביותר התפתח בעונת החורף. בשעות הלילה מרכזו היה בצפון העיר ועמד על C°7 ,בעוד שבשעות היום אי החום נצפה בדרום מערב העיר ועמד על כ-C°3 .בעונת הקיץ נצפה אי החום בשעות הלילה בצפון העיר ועמד על C°5 ואילו בשעות היום אי חום בעוצמה של C°3 נצפה בדרום העיר באזור התעשייה עמק שרה ובסמוך לעיר העתיקה.16 דרכים להתמודדות עם ההתחממות האורבנית ומניעת איי חום עירוניים הדרכים להתמודדות עם ההתחממות האורבנית נגזרות מזיהוי הגורמים לתופעה. להלן דרכים שאפשר לנקוט על מנת למתן את ההתחממות האורבנית. צבע: הצבע הוא אחד מגורמי החום העיקריים מכיוון שהוא קובע את מידת החזרת הקרינה מחומר הנקראת אַ לְ ּבֶ דו. ככל שגוף כהה יותר, הוא מחזיר פחות קרינה סולרית שפוגעת בו והוא מתחמם. לכן מומלץ שבאזורים חמים גגות וקירות הבתים ייצבעו בצבעים בהירים. עם זאת יש להימנע משימוש בצבע לבן בהיר ובוהק משום שהוא מחזיר קרינה רבה מדי לחלל הרחוב ועלול דווקא לגרום להתחממות. צל: יש להרבות צל במרחב העירוני. הן צל מּוטָ ל, כגון ממתקני הצללה, גגונים ובתים גבוהים והן צל מּוכָ ל, הנמצא בתוך המבנים ונוצר על ידי גאומטריית מבנים פתוחים למחצה – כגון רחובות המוצלים משדרה מקורה של עמודים )כמו אבן גבירול בתל אביב(. צורה: הצורה הגאומטרית של הבתים והרחובות משפיעה על ההצללה ועל קליטת הקרינה על ידי מבנים. יש עדיפות לחזיתות דרומיות משום שהן קולטות קרינה סולרית רבה בעונת החורף ומעטה בעונת הקיץ ואפשר להצל על חזיתות אלה ביעילות על ידי גגונים. חזיתות מזרחיות ומערביות קולטות קרינה רבה ולכן מומלץ להצל עליהן ולהמעיט באורכן. צורה גאומטרית נכונה של רחובות יכולה ליצור הצללה טובה בעונת הקיץ )ראו בהמשך בפסקה על אודות צפון תל אביב(. צמחייה: צמחייה היא אחד הכלים האופטימליים למניעת התחממות העיר.17 צמחייה קולטת קרינת שמש ומשתמשת בה לתהליכי הפוטוסינתזה ללא יצירת חום. צמחייה מטילה צל ולמעשה היא האמצעי הטוב ביותר להצללה ומשמשת גם מטהר אוויר. הצמחייה משמשת גם קולט חלקיקים ומזהמים. בתהליך CO2 שהוא אחד מגזי הפוטוסינתזה היא מייצרת חמצן וקולטת החממה העיקריים. לצמחייה יש גם חשיבות אסתטית רבה והיא יוצרת מרחבים עירוניים נעימים לרווחת הציבור.18 בשנים האחרונות התפתחה מגמה של בניית גגות ירוקים וקירות ירוקים המונעים התחממות ואף יוצרים אפקט קירור. צפיפות: הצפיפות העירונית המאפיינת את מרכזי הערים גורמת לפעילות אנושית אינטנסיבית, לגודש תחבורתי ולזיהום אוויר וכן מגבירה בצורה ניכרת את איי החום. אפשר להפחית צפיפות על ידי בניית מבנים גבוהים ולהשאיר מרחבים ציבוריים ירוקים במרכז העיר התורמים להורדת הטמפרטורות ויוצרים מסדרונות רוח. אוריינטציה: כפי שהראו המחקרים שצוטטו לעיל, רחובות צפון- דרום קרירים מאלו שכיוונם מזרח-מערב. לפיכך מומלץ לחשב את היחס הנכון שבין רחובות בכיוונים שונים. רצוי שהבתים הדרומיים ברחובות בכיוון מערב-מזרח יהיו גבוהים וייצרו הצללה, או לחלופין ליצור בהם מתקני הצללה או לטעת עצי רחוב מצילים. חומרי בנייה: חומרי הבנייה יכולים לאגור חום ולהחריף את ההתחממות האורבנית, לפיכך רצוי להשתמש באזורים חמים וצחיחים בחומרים בעלי קיבול חום גבוה שימתנו את שינויי הטמפרטורה החריפים בין יום לבין לילה, ואילו באזורים ים תיכוניים להקפיד על בנייה קלה יותר המאפשרת אוורור ומונעת התחממות של החזיתות. יש להימנע מזיגוג חזיתות בשמשות רפלקטיביות שאומנם מונעות התחממות של המבנה אך גורמות להתחממות של המרחב העירוני. צדק סביבתי: כפי שהוכח במקרה של תל אביב, הצפון, שבו הרמה הסוציואקונומית גבוהה, קריר יותר מדרום העיר, שבו הרמה 5 יש להפקיד על חלוקה הוגנת של משאבי הסוציואקונומית נמוכה. הציבור, כגון פארקים וגינות ציבוריות במרחב העירוני, חלוקה הוגנת של הצפיפות העירונית ושיקום אקלימי של אזורים שהרמה הסוציואקונומית בהם חלשה. הקפדה על ההמלצות הללו תוכל למתן את ההתחממות האורבנית וליצור אזורים עם איכות אקלימית טובה יותר לרווחת תושבי העיר.

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 43 איור 3 :דרכים להתמודדות עם ההתחממות האורבנית: למעלה מימין, הגג הירוק של הוסטל אברהם בתל אביב, עוצב ונבנה על ידי חברת Daisy Urban( תצלום: מייק יודין, אפריל 2023 . )למעלה משמאל, הצללה על ציר תנועה של הולכי רגל ברחוב סוקולוב ברמת השרון )צולם על ידי המחבר בתאריך 23/5/18 .)למטה, קיר ירוק בקפה ארומה ברמת השרון )צולם על ידי המחבר בתאריך 23/5/18.)

44> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מקורות .press Academic. climate urban The( .1981 .)E .H ,Landsberg 1 .Methuen: York New. ed 2nd, climates layer Boundary( .1987 .)R,.T ,Oke 2 case The :zone arid an in city a of island heat urban the of magnitude The( .2006 .)G ,Oren & ,.Y ,Yaacov ,.O ,Potchter 3 .453-450, Sweden ,Gothenburg ,Climate onUrban Conference International th ofthe6 Proceeding In .Israel ,Sheva Beer of Theoretical ,Israel ,Eilat of Case The :Zone Arid an in City a of Island Heat Urban The( ,.2006 .)O ,Potchter ,.M ,Sofer 4 .88-61): 2-1(85, Climatology Applied and in Exposure Heat and Patterns Spatial Urban( .2020 .)O ,Potchter & ,.N ,Mandelmilch ,.M ,Ferenz ,.M ,Mandelmilch 5 .963), 9(11, Atmosphere .Aviv Tel of City Mediterranean the the of reports Scientific .Aviv-Tel of climate the on seashore the of impact The( .1992 .)R ,Turk & ,.L ,Noy ,.A ,Bitan 6 .160-147, 16, University Karlsruhe the of Research Climate and Meteorology for Institute a–regions arid urbanizing rapidly in effect island heat urban induced environment built The( .2004 .)S .J ,Golden 7 .349-321), 4(1, Sciences Environmental .complexity engineering urban sustainable .UN: York New. Revision 2018 The – prospects urbanization World( .2019 .)Nation United 8 of Journal International .Japan in trends temperature air recent in warming urban of Detection .2009 .F Fujibe 9 , 29 :1822-1811.Climatology 10 יצחק בן שלום ח', סמואלס ר', פוצ'טר ע', אלפרט פ', )2019 .)תחזית השינוי הצפוי בטמפרטורת האוויר בארבע ערים בישראל, אקולוגיה וסביבה, 10( 3 )ע"ע 38–43. .122-113: 98, Environments Arid of Journal .Israel ,Sheva Beer of city desert the in comfortdis thermal on effect Combined :warming global and warming Urban( .2013 .)H Shalom-Ben Itzhak and ,.O ,Potchter 11 ,Pollution Environmental ,noise and pollutions air on Park Urban of Effect The( .2014 .)Y ,Schnell ,.P ,Potchter ,.P ,Cohen 12 .83-73: 195 Routines Life Daily Urban). 2012. (H, Hermesh., S, Brenner., Y, Epstein., Y, Yaakov., S, Brener., O ,Potchter ,Y ,Schnell 13 .590-575, 184, Assessment and Monitoring Environmental, Discomfort Environmental to Exposure Human and the of characteristics microscale and distribution Spatial( .2000 .)O ,Potchter & ,.A ,Bitan ,.E ,Dor-Ben ,.H ,Saaroni 14 .18-1), 2-1(48, planning urban and Landscape .Israel ,Aviv-Tel in island heat urban :Plan Geddes Aviv-Tel the of analysis comfort thermal and Climatic( .2015 .)A ,Matzarakis & ,.O ,Potchter ,.J.Y ,Balslev 15 .318–302: 93, Environment and Building. perspective historical a case The :zone arid an in city a of island heat urban the of magnitude The( .2006 .)G ,Oren & ,.Y ,Yaacov ,.O ,Potchter 16 .453-450, Sweden ,Gothenburg ,Climate onUrban Conference International th ofthe6 Proceeding In .Israel ,Sheva Beer of 17 פוצ'טר ע', יעקב י', בר-שעשוע ל', כהן ש', טנאי י', בר )קותיאל( פ', )2012 .)השימוש בצמחים ככלי למיתון עומס חום בערים מדבריות - מקרה המבחן של באר שבע, אקולוגיה וסביבה, 3(1 )ע"ע 33–42. 18 פוצ'טר ע' )2014 .)השפעת פארקים וגינות עירוניות על המיקרו אקלים ועל נוחות האדם: הניסיון המצטבר מאזורי אקלים שונים בישראל, בתוך: י' שנל, א' רוזנברג וג' רונן, שיקולי קיימות בעיצוב גנים בערים בישראל. ע"ע 151–174.

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 45 מן המאמר אל שדה ההוראה המאמר מצביע על תופעת ”אי החום העירוני“ המועצמת בעקבות ההתחממות הגלובלית. רבים מן הלומדים הגרים בערים חווים תופעה זו ימים רבים בשנה. בדומה להצעות בעקבות מאמרו של ד"ר עמיר גבעתי, גם כאן חשוב להשתמש בחוויות של הלומדים ולהגביר את המעורבות הרגשית של הלומדים בהבנת תופעות אלה. מעורבות זו תסייע לקדם את מוכנות הלומדים לפעול בנושא ולבצע שינויי התנהגות, גם אם אינם נוחים, שיתרמו להאטת תהליכים הקשורים לשינוי האקלים. לשם כך חשוב לבחון את התופעות שתוארו במאמר ברמה המקומית של העיר או האזור שבית הספר ממוקם בהם. פעולות אלו יסייעו בטיפוח מיומנויות חקר וחשיבה כמותית של הלומדים. תלמידים ינסחו שאלה שמעניינת אותם בהקשר השכונתי או העירוני ובהתבסס על מה שלמדו מן המאמר, הם יצטרכו להחליט אילו נתונים יש לאסוף כדי לענות לשאלה וכיצד. הם יאספו נתונים תוך הקפדה על חזרות ויארגנו אותם בטבלה, הם יבחרו נתונים להשוואה ולעיבוד, כמו חישוב הפרשים בין טמפרטורות שנמדדו בתחנות עירוניות לבין טמפרטורות שנמדדו בסביבה המקיפה את העיר. כמו למשל בין רחובות בפתח תקוה, לרחובות במושב מזור הסמוך או בין רמלה לכפר חב"ד. הלומדים ייצגו את הנתונים המעובדים בגרף מתאים ובסוף התהליך יסיקו מסקנות במענה לשאלה. לצורך כך יש לאסוף מידע: . תיאור תופעת "אי החום העירוני" ברמה המקומית, על ידי: . איסוף נתוני טמפרטורה בתאריכים שונים ובשעות שונות ביממה ברחובות שונים בשכונה או בעיר. כדאי לבצע מדידות במפנים שונים של הבניינים ולציין את כיוון המבנה שבוצעה בו המדידה. את הנתונים יכולים התלמידים למדוד בעצמם או לבקש אותם מגורמים שאוספים נתוני טמפרטורה באופן שוטף. אפשר לפנות לאחראים על איכות הסביבה ברשות המקומית או במועצה האזורית ואף לגורמים ממשלתיים. יש להדגיש כי נתוני הטמפרטורה נאספים במקומות שונים על ידי גופים שונים כמו השירות המטאורולוגי, משרד החקלאות או המשרד להגנת הסביבה )יש לבחור סוג נתון "מזג אוויר- טמפרטורה"(. דוגמא לטבלת איסוף נתונים )הורידו עותק טבלת הדוגמא והתאימו לצרכיכם(

46> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 בתי ספר השוכנים בשכונות שונות של העיר יכולים לבצע מדידות אלה באזורים שלהם, וכך יתקבל מסד נתונים רחב יותר של תנאי טמפרטורה באזורים שונים בעיר. על מנת להסיק מסקנות יש לבצע מדידות באותם מקומות במשך מספר ימים בכל עונה. יש להקפיד שהנתונים הנאספים יהיו ברי השוואה, כלומר מרחק דומה מהים וגובה טופוגרפי דומה, אחרת ההשוואה לא תהיה תקפה. . שיתוף פעולה עם תלמידים מבית ספר השוכן ביישוב אחר, לא עירוני, הנמצא בסביבה כפרית מחוץ לעיר. תלמידי בית הספר שבסביבה הכפרית יבצעו אף הם מדידות טמפרטורה באותם ימים, באותן השעות ובאותם מִ פנים. . הצבת הנתונים על מפה של השכונה או העיר ויצירת "מפת טמפרטורה שכונתית או עירונית" על ידי התלמידים. . ארגון הנתונים בגיליון אלקטרוני שיתופי, שיאפשר להשוות את הטמפרטורה בעיר ובסביבה הכפרית באותם ימים ושעות ולבחון את קיומו של "אי החום העירוני" ואת עוצמתו. . ניתוח הממצאים שייאספו יאפשר לבצע חקר נתונים והשוואות כדי לענות על שאלות כמו: אילו הבדלים בטמפרטורה נמצאו בין הסביבה העירונית לסביבה הכפרית בימי קיץ / חורף? אילו הבדלים בטמפרטורה נמצאו בין הסביבה העירונית לסביבה הכפרית באותו היום ובאותו טווח שעות? אילו הבדלים בטמפרטורה נמצאו בין רחובות שכיוונם מזרח-מערב לעומת רחובות שכיוונם צפון-דרום בסביבה העירונית ובסביבה הכפרית? אילו הבדלים בטמפרטורה נמצאו בין רחובות מוצלים, עם צמחייה רבה, לרחובות חשופים, דלי צמחייה? 1. . זיהוי הצעדים הנדרשים בדרך להפחתה של תופעת "אי החום העירוני" בשכונה או בעיר בחינת מפת השכונה מבחינת כיווני הרחובות והעלאת השערה בהתבסס על המאמר בנושא השפעת הכיווניות על הטמפרטורה ברחובות השונים. אפשר להשוות את ההשערה לתוצאות המדידות שנאספו באפשרות 1 כדי להסיק מסקנה על אודות השכונה. סיור בשכונה ומיפוי סוגי המבנים )נמוכים / גבוהים, כהים / בהירים(, כמות הצמחייה ומידת ההצללה )אפשר למדוד את עצמת האור באמצעות חיישן ולקבוע סולם ערכים של אור או צל בשכונה(. קבוצות לומדים שונות יכולות לבחון משתנים אחרים. כל קבוצה תעלה השערה בהתבסס על המאמר בנושא השפעת המשתנה שבדקה על הטמפרטורה ברחובות השונים. אפשר להשוות את ההשערה לתוצאות המדידות שנאספו באפשרות 1 כדי להסיק מסקנה על אודות השכונה. 1 עיינו בתוכנית הפעולה להיערכות העיר תל אביב-יפו.

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 47 . בירור והעלאה של רעיונות לדרכי התמודדות עם תופעת "אי החום העירוני" בעיר ובסביבתה בירור עם גורמים בהנהלת העיר או היישוב ועם גורמי התכנון על אודות שיקולים שלהם באישור בניית מבנים חדשים, כדי לבחון באיזו מידה שיקולים הנוגעים לצמצום "אי החום העירוני" מובאים בחשבון בעת מתן האישורים. העלאת רעיונות להתמודדות עם בעיית "אי החום העירוני" והצגתם בפני גורמים רלבנטיים בעיר . נקיטת פעולות בחצר בית הספר כגון הצללה והוספת צמחייה, בהתחשב בכיוונים השונים שמבני בית הספר ניצבים בהם. הפיכת בית הספר ל"מקלט אקלים" לאוכלוסייה השכנה תוך שיתוף פעולה בתכנון והיישום עם הרשות המקומית. ראו מידע מברצלונה אודות מקלטי אקלים ועל פרוייקטים בבתי הספר במיוחד. . ביצוע ניסויים הבוחנים את הקשר בין מאפייני תשתית הרחוב ו/או או מאפייני בניין לטמפרטורה בסביבה או בבניין. בכיתה ז', אפשר לקשר את הנושא של תכונות חומרים ובמיוחד הולכת חום ובידוד לתופעת "אי החום העירוני" ולתכנן אם התלמידים ניסויים הבודקים הולכת חום מקרינת שמש בחומרים שונים שמאפיינים מדרכות, כבישים או חיפויי בניין. למשל, להצמיד קיסמים בפלסטלינה למשטחים העשויים מחומרים רלבנטים שונים מצידם העליון והתחתון. לחשוף לשמש את המשטחים מצד אחד ולמדוד את משך הזמן עד להתרככות הפלסטלינה ונפילת הקיסם בשני הצדדים. מסקנות הניסוי תסייענה בכתיבת המלצה לחומרי חיפוי שהם מוליכי חום גרועים שכדאי להשתמש בהם. חומר א' חומר ב'

48 בחזית המדע <קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 מקור עצי הפרי הנשירים הוא האזורים הממוזגים בעולם המצטיינים בחורף קר. הבעיה הראשונית של הצמח הרב-שנתי באזורים ממוזגים היא התמודדות עם הטמפרטורות הנמוכות בחורף. בניגוד לבעלי חיים, צמחים אינם יכולים לשנות מקום, ועליהם להתמודד עם הקור במקום הימצאם. עצי פרי נשירים מצאו את הדרך: על ידי השרת החלקים הרגישים לקור, העלים, ולאט-לאט התפתחה עם השנים עמידות לקור בחלקים הנותרים. הבעיות העיקריות שעמדו בפני עצים אלה היו: איך ”לדעת“ שהחורף מתקרב ושיש להיערך לקראתו? איך לשרוד לאורך התקופה הקרה? איך ”לדעת“ שהחורף עבר ושאפשר לחדש את הצמיחה וההתפתחות? הגורמים הסביבתיים הנקלטים על ידי הצמח והמסמנים לו שהעונה הקרה מתקרבת הם היום המתקצר והטמפרטורות היורדות. גורמים אלה מובילים לארבעה תהליכים: )1 )עצירת הצמיחה בקצות הענפים; )2 )נשירת העלים; )3 )שינויים תאיים המובילים להתפתחות עמידות לקור בפקעים ובענפים; )4 ) השראת מצב של תרדמה בפקעים. עמידות זו לקור מאפשרת לעץ לשרוד גם בטמפרטורות נמוכות מאוד. איך ידעו פקעי העץ מתי ניתן לחדש את הצמיחה ללא פגיעה? לצורך זה התפתחה באבולוציה תופעת התרדמה בצמחים. 1 .פרופ‘ אמנון ארז נהל את המחלקה לעצי פרי ואת המכון למטעים במכון וולקני למחקר חקלאי והרצה בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית. מקים חברת פריטק לייעוץ לדרכי התמודדות מפני התחממות יתר והגנה מפני חרקים בצמחים. עצי פרי נשירים זקוקים לחשיפה לטמפרטורות נמוכות )מכסות צינון( על מנת לצאת מתרדמת החורף ולאפשר התעוררות של פקעי הפרחים שלאחריה יתקיימו האבקה, הפריה וחנטה של פירות. שינוי בטמפרטורות המינימום והמקסימום עקב ההתחממות הגלובלית פוגע ביכולת הפקעים להיחשף למכסות הצינון הנדרשות ולהתעורר כהלכה. עקב כך צפויה פגיעה ביבולי הפרי. שיטות שונות שפיתחו מדענים, כמו שימוש באמצעים גינוניים )הורְ טיקוּלְ טוּריים(, פיזיקליים, כימיים או שיטות למניעת תרדמה מאפשרות להתגבר על אתגר זה. תרדמה היא כלל התהליכים שיוצרים מצב של אי יכולת צמיחה ברקמות עובריות צמחיות בתנאים סביבתיים אשר בדרך כלל 1 .רק הרקמות העובריות בצמח, כלומר מאפשרים צמיחה פקעי פרחים ופקעי עלים וקמביום )הרקמה המייצרת עֵ צה ואת קליפת העץ( נכנסים למצב תרדמה. תרדמת הקמביום נובעת מתרדמת הפקעים, ואין תרדמה לשורשים. האברים הרדומים קולטים גרויים מן הסביבה ומגיבים בהתאם. בתרדמה מתנתק הקשר בין איברי העץ; כל פקע מגיב עצמאית לתנאים שאליהם הוא נחשף. התעוררות פקעי פרחים טובה מצטיינת בשלושה היבטים: )1 )התעוררות מלאה )אחוז גבוה של פקעים מתעוררים מכלל הפקעים(; )2 )התעוררות פקעים אחידה; )3 )התעוררות פקעים מוקדמת. לעומת זאת, בהתעוררות פקעים לקויה המצב הפוך: מעט פקעים מתעוררים, וגם לאלה המלבלבים ופורחים נדרשת תקופה ארוכה לשם כך, ונוסף על כך יש דחייה במועד ההתעוררות. )תמונה 1 ) תקופת התרדמה המקדימה את ההתעוררות מחולקת לפי 1 לשלוש תקופות: )1 (Paradormancy – הפקעים לאנג וחובריו מעוכבים על ידי הפקע הקודקודי. בתקופה זו אפשר לחדש צמיחה לאחר סילוק הקודקוד; )2 )Endodormancy – התרדמה העמוקה שאפשר להתגבר עליה בטבע על ידי קור; ו-)3( Ecodormancy – תרדמה מושרית סביבה, שהיא מצב של אי התפתחות בשל תנאי סביבה שאינם מתאימים לצימוח, בדרך השפעת ההתחממות הגלובלית על תרדמת עצי פרי נשירים ודרכים להתמודד איתה 1 אמנון ארז

<קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 49 כלל קור. יש לציין כי במונח ”קור“ בהקשר של התעוררות מתרדמה של פקעים הכוונה לטמפרטורות בטווח של 2 -עד 2 חוקרים חילקו את ה-Endodormancy לשתי תקופות: C °13. האחת, תרדמה עמוקה: Endodormancy-D ,שאי אפשר להפסיקה על ידי התערבות אנושית, והשנייה, תרדמה שטחית: Endodormancy-S ,שאפשר להפסיקה באמצעים לשבירת תרדמה שיתוארו בהמשך. פקעים רדומים עשויים לעמוד בתנאי טמפרטורות נמוכות מאוד, אך כשהפקע מתעורר ומתחיל את צמיחתו – העמידות לקרה נעלמת ולכן חשוב שהפקע לא יתעורר בטרם זמן. תהליך חידוש הצמיחה הוא חד-כיווני, כך שחשיפה לקרה לאחר חידוש הצמיחה עשויה להוביל למות כל הפקעים ואיתם העץ כולו, שכן אלה אינם עמידים עוד לטמפרטורות הנמוכות. בטבע, במהלך האבולוציה, התפתח מנגנון של דרישת קור, המאפשר לצמח )למדוד( את כמות הקור המצטבר ואת משכו, ובכך ”לחזות“ מתי סכנת הקרה חלפה. לכל מין וזן מעצי הפרי הנשירים יש דרישת קור הספציפית לו. רק לאחר שדרישת קור זו מושגת יתחילו הפקעים להגיב לתנאי הסביבה ויחדשו את צמיחתם בתנאי סביבה המתאימים 3 .במהלך לצמיחה, כמו טמפרטורה, אור ולחות מספקת בקרקע האבולוציה התפתחה התאמה בין דרישת הקור של כל זן ומין ובין תנאי הקור הקיימים באזורי הגידול שלהם. ”קור“ בהקשר של דרישת קור הוא צירוף ייחודי של רמת טמפרטורה ומשך חשיפה, כפי שיתואר להלן. השפעת טמפרטורות שונות על שבירת התרדמה ועל פוטנציאל חידוש הצמיחה בדיקת התגובה לטמפרטורות השונות נעשתה על ידינו במחקר 4 ,5 ,6 ,7 .על בסיס עבודות אלה בעצי אפרסק בתנאים מבוקרים אפשר לסכם את השפעות הטמפרטורה כלהלן: דרישה לקור בעלת מאפיינים מסוימים היא תכונה גנטית של כל מין וזן. רק כאשר מולאה דרישת הקור יוכל הפקע להתעורר, לפרוח או ללבלב. קור אפקטיבי לשבירת תרדמה בעצי אפרסק הוא טמפרטורות שבין -2 ל- C °13 שחשיפה להן מובילה לשבירת תרדמה. היעילות הגבוהה ביותר לשבירת תרדמה בעצי אפרסק היא בטמפרטורות שבין 4 ל-C °8 ,עם ירידת היעילות בטמפרטורות נמוכות או גבוהות יותר. טמפרטורות ”ממוצעות“, שבין 13 ל-C °16 אינן מובילות לשבירת תרדמה בפני עצמן, אך כאשר הן באות בצמוד לקור )2 -עד C °13 ) ובמחזור יומי, הן מחזקות את השפעת הקור על שבירת התרדמה. זה קורה כשבלילה הטמפרטורות נמוכות וביום הן מגיעות עד C °16–15 .לעומת זאת, טמפרטורות גבוהות מ-C °18 יבטלו את השפעת הקור. ההשפעה השלילית על שבירת התרדמה מתחזקת ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר ומִ שכה ארוך יותר, אך רק במחזור היומי; לעומת זאת במחזורים הארוכים מיממה יש קיבוע של השפעת הקור ואין ביטול שלו על ידי חום. 8 ,9 .המודל הדינמי על סמך תוצאות אלה פיתחנו את המודל הדינמי מסביר ומסכם את כלל השפעות הטמפרטורות על שבירת תרדמה )ראו תרשים 1 .) תמונה 1 :ימין- עצי אפרסק מעוצבים בצורת V בתרדמת חורף, שמאל: עצי אפרסק בפריחה. מקור עיצוב הגביע )V )באוסטרליה בתחנת הנסיונות טטורה. יתרונותיו באחידות טובה יותר של פיזור האור בנופי העצים. בה בעת, הפרי נישא בחלק הפונה לקרקע ומוגן מפני מכות שמש.היבולים גבוהים וכיון שהעץ איננו גבוה ניתן לקטוף את מרבית הפרי מגובה פני הקרקע .

50> קריאתביניים ■ גיליון 38-39 ■ יוני 2023 הוא מתבסס על שתי ריאקציות כימיות שטיבן טרם ידוע בפקעים הרדומים: הריאקציה הראשונה מייצרת בהשפעת הקור ”מוצר ביניים“. ריאקציה זו היא הפיכה, וטמפרטורה גבוהה תגרום להורדת רמת ”מוצר הביניים“. הריאקציה השנייה הופכת את ”מוצר הביניים“ כאשר זה מגיע לרמה קריטית ל“מוצר סופי קבוע“. במצב זה אפשר לומר שהפקע צבר ”מכסת צינון“ אחת. כאשר ”מוצר הביניים“ הפך ל“מוצר סופי“, רמתו מתאפסת והוא מוכן לצבירת קור נוספת. לדוגמה, חשיפה של פקעי אפרסק לטמפרטורה של C °6 במשך 28 שעות תהפוך את מוצר הביניים למוצר הסופי ותגרום לצבירה של ”מכסת צינון“ אחת. הפקעים של כל מין או זן של עצי פרי נשירים זקוקים למספר מסוים של מכסות צינון בזיקה לאפיון הגנטי שלהם. מודל זה התקבל כמודל הטוב ביותר המתאר עד כה את דרישת הקור 10 .בדיקת תגובת עצי תפוח לטמפרטורות שונות הראתה פעילות שבירת תרדמה בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר . באפרסק 11 ההתחממות הגלובלית משפיעה על צבירת מכסות הצינון בשתי דרכים; האחת, בעליית טמפרטורות המינימום בחורף וכתוצאה מכך צבירה פחותה של ”קור“. והשנייה, בעליית טמפרטורת המקסימום בחורף ועקב כך חשיפה לטמפרטורות גבוהות יותר המבטלות השפעת קור קודם על הפסקת התרדמה ולבלוב הפקעים. בארץ ההַ עֲ רָ כֹות הן לשינויי טמפרטורה גדולים מהממוצע העולמי12 ולכן יש להיערך להתמודד עם מצב זה בעתיד. לודלינג13 הציג תחזית צבירת מכסות צינון שחושבו על פי המודל הדינמי בשישה אתרים בכדור הארץ לאמצע המאה ה-21 ולסופה, כמו גם נתוני מכסות צינון ל-1975 ולשנת 2000 . את התחזיות הוא ערך גם בהתייחס למודלים אקלימיים שונים הנבדלים במידת מעורבות האדם לצמצום פליטת גזי חממה. בנתוני 1975 לעומת 2000 וכן בכל התחזיות צפויה ירידה במספר מכסות הצינון הצפויות, ובמיוחד באזורים מסוימים, כמו דרום אפריקה, מרוקו, דרום מערב אוסטרליה וצ‘ילה. )תרשים 2) כדי להתמודד עם האתגר של משטר טמפרטורות שאינו מאפשר צבירת די מכסות צינון להפסקת התרדמה, יכולים החקלאים לפעול בכמה אמצעים לשיפור התעוררות הפקעים. קיימות ארבע דרכים שבהן אפשר לפעול על מנת למתן את עוצמת השינויים האקלימיים הצפויים 14: . אמצעים גינוניים )הורטיקולטוריים(. . אמצעים פיזיקליים. . אמצעים כימיים. . מניעת תרדמה. המודל הדינמי מכסות צינון מוצר ביניים מוצר מקור תהליך קיבוע תהליך הפיך טמפרטורות נמוכות קור - טמפרטורות בין C°2 - ל-C°13 וכן טמפרטורות בין C°13 - ל-C°16 במחזור יומי לאחר הקור טמפרטורות גבוהות מעל C°18 במחזור יומי תרשים 1