Kernwaffen-Effekt

Datei:Radiocarbon bomb spike.svg

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

Besonders die Tests der Wasserstoffbomben ab 1952 haben den Anteil des radioaktiven Kohlenstoff-Isotops ¹⁴C in der Atmosphäre vorübergehend verdoppelt und langfristig erhöht. Nach über 620 Testzündungen vereinbarten die USA, Großbritannien und die Sowjetunion 1963 ein Verbot von atmosphärischen Kernwaffen-Tests und das Phänomen der ¹⁴C-Zunahme in der Atmosphäre endete.

Seit dem Testverbot sinkt das ¹⁴C/¹²C-Verhältnis in der Atmosphäre wieder. Der Abbau der ¹⁴C-Konzentration verläuft schneller, als es dem normalen radioaktiven Zerfall dieses Isotops entspricht. In der Erdatmosphäre befinden sich 3.000 Gigatonnen CO₂,<ref>Mass of atmospheric carbon dioxide IGSS, Institute for green and sustainable Science</ref> die im Mittel alle 3–5 Jahre vollständig ausgetauscht werden,<ref>Global Turnover times and reservoires Department of Earth System Science, University of California</ref> 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.<ref>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, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}} (englisch)</ref>

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.<ref>{{#if:Vorlage:Cite book/URL|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:{{#if:

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Die ¹⁴C-Konzentrationen 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<ref name="Anderson1968">Anderson, E.C., W.F. Libby,.: Worldwide distribution of natural radiocarbon. Physical Review, 1951, 8164-69 (englisch)</ref> 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

Quellen