Kernwaffen-Effekt

Als Kernwaffen-Effekt bezeichnet man den Einfluss von oberirdischen Tests mit Kernwaffen nach 1945 auf die Isotopenzusammensetzung der Erdatmosphäre.

Besonders die Tests der Wasserstoffbomben ab 1953 haben den Anteil des radioaktiven Kohlenstoff-Isotops ¹⁴C in der Atmosphäre vorübergehend verdoppelt und langfristig erhöht. Der Vertrag zwischen den USA, Großbritannien und der Sowjetunion über ein umfassendes Verbot von atmosphärischen Kernwaffen-Tests beendete 1963 dieses Phänomen der ¹⁴C-Zunahme in der Atmosphäre.

Seit dem Verbot der oberirdischen Kernwaffentests nimmt das ¹⁴C/¹²C-Verhältnis in der Atmosphäre wieder ab. Dieser Abbau der ¹⁴C-Konzentration verläuft schneller, als es dem normalen radioaktiven Zerfall dieses Isotops entspricht. In der Erdatmosphäre befinden sich 3000 Gigatonnen CO₂,^[2] die im Mittel alle 3–5 Jahre vollständig ausgetauscht werden,^[3] wodurch die durch die Kernwaffenversuche eingebrachte Menge sehr schnell verdünnt wurde und deren Konzentration schnell abfiel. Der schnelle Abfall des ¹⁴C/¹²C-Verhältnisses ermöglicht eine bessere Zeitauflösung bei der ¹⁴C-Datierung von Proben aus der Zeit nach den atmosphärischen Kernwaffentests als davor.^[4]

Ein kleiner Teil des Konzentrationsabfalls ist auch auf den Süss-Effekt zurückzuführen, der dadurch zustande kommt, dass durch die Verbrennung fossiler Energieträger auch ein steter Strom ¹⁴C-abgereicherten Kohlenstoffdioxids in die Atmosphäre eingebracht wurde. Im Jahr 2012 wurden 35,6 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid durch Verbrennung fossiler Energieträger und durch die Zementherstellung freigesetzt.^[5]

Die ¹⁴C-Messungen zeigen in den Jahren nach 1963 saisonale Schwankungen. Das kann durch jahreszeitlich verstärkten Austausch zwischen Troposphäre und Stratosphäre erklärt werden. Die ¹⁴C-Konzentration auf der Südhalbkugel der Erde erreichte erst 1965 ihr Maximum, da die meisten Kernwaffentests auf der Nordhalbkugel stattgefunden haben. Die ¹⁴C-Werte der Nord- und Südhalbkugel hatten sich allerdings innerhalb weniger Jahre angeglichen. Damit wurde ein früheres Forschungsresultat von E.C. Anderson^[6] über die räumliche Homogenität des ¹⁴C in der Atmosphäre bestätigt. Diese Gleichverteilung ist eine wichtige Voraussetzung für die Kalibrierung und Anwendung der Radiokarbonmethode.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

• Altersbestimmung (Archäologie)
• Dendrochronologie
• Vertrag über das Verbot von Kernwaffenversuchen in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1. ↑ Daten aus Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center (Memento vom 8. Oktober 2006 im Internet Archive), Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A:
   • Manning, M.R., and W.H. Melhuish: Atmospheric δ¹⁴C record from Wellington, 1994. (englisch)
   • Levin, I., B. Kromer, H. Schoch-Fischer, M. Bruns, M. Münnich, D. Berdau, J.C. Vogel, and K.O. Münnich: δ¹⁴CO₂ record from Vermunt, 1994. (englisch)
2. ↑ Mass of atmospheric carbon dioxide IGSS, Institute for green and sustainable Science
3. ↑ Global Turnover times and reservoires Department of Earth System Science, University of California
4. ↑ Zum Beispiel: E. M. Wild et al.: ¹⁴C dating with the bomb peak: An application to forensic medicine, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Volume 172, Issues 1–4, October 2000, S. 944–950, doi:10.1016/S0168-583X(00)00227-5 (englisch)
5. ↑ Corinne Le Quéré, Glen Peters et al.: Global carbon budget 2012. (PDF; 2,6 MB) In: global carbon project. Tyndall Centre for Climate Change Research, 2. Dezember 2012, archiviert vom Original am 27. September 2013; abgerufen am 7. April 2013. 
6. ↑ Anderson, E.C., W.F. Libby,.: Worldwide distribution of natural radiocarbon. Physical Review, 1951, 8164-69 (englisch)