Kernwaffen-Effekt

¹⁴C in der Atmosphäre.^[1]

Als Kernwaffen-Effekt bezeichnet man ein Problem bei der Altersbestimmung mit Hilfe der Radiokohlenstoffmethode.

Oberirdische Tests mit Kernwaffen nach 1945 – besonders die Tests der Wasserstoffbomben ab 1953 – haben den ¹⁴C-Gehalt 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. Dabei spielt zum Beispiel der Austausch von CO₂ zwischen Atmosphäre und Ozeanen eine Rolle. Dieser schnelle Abfall des ¹⁴C/¹²C-Verhältnisses ermöglicht eine bessere Zeitauflösung bei der ¹⁴C-Datierung in der Zeit nach den atmosphärischen Kernwaffentests als davor.^[2]

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 Forschungresultat von E.C. Anderson^[3] über die räumliche Homogenität des ¹⁴C in der Atmosphäre bestätigt. Diese Gleichverteilung ist eine wichtige Voraussetzung für die Kalibrierung und Anwendung der ¹⁴C-Methode.

Durch das Beenden der Kernwaffentests wurde ein einmaliger Tracer für den Weg des Kohlenstoffs durch die Atmosphäre geschaffen, der für die Abschätzung der Verweildauer von wichtiger Bedeutung ist. Sie beläuft sich demnach auf 16 Jahre^[4]. Schätzungen aufgrund des Kohlenstoffaustauschs zwischen Atmosphäre und Biosphäre bzw. Ozeanen lassen eher 5 Jahre vermuten^[4]. Die Zeit für den Austausch zwischen nördlicher und südlicher Hemisphäre beläuft sich auf 2 Jahre^[4].

Quellen

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:
   • 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. ↑ 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)
3. ↑ Anderson, E.C., W.F. Libby,.: Worldwide distribution of natural radiocarbon. Physical Review, 1951, 8164-69 (englisch)
4. ↑ ^{a b c} Robert H. Essenhigh, "Potential Dependence of Global Warming on the Residence Time (RT) in the Atmosphere of Anthropogenically Sourced Carbon Dioxide", Energy & Fuels, Vol. 23, Pages 2773–2784, doi:10.1021/ef800581r

Siehe auch

• Altersbestimmung
• Dendrochronologie
• Vertrag zum Verbot von Nuklearwaffentests in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser