Kernwaffen-Effekt

Als Kernwaffen-Effekt bezeichnet man den Einfluss von oberirdischen Kernwaffen-Explosionen 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. 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, die im Mittel alle 3–5 Jahre vollständig ausgetauscht werden, 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.

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.

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 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
• Low-background steel

Quellen