Kernwaffen-Effekt

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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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Daten aus Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A:
  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, Pages 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. Abgerufen am 7. April 2013.
  6. Anderson, E.C., W.F. Libby,.: Worldwide distribution of natural radiocarbon. Physical Review, 1951, 8164-69 (englisch)