Kernwaffen-Effekt

¹⁴C in der Atmosphäre.^[1]

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

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

Quellen