Bomb pulse (original) (raw)
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.
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| dbo:abstract | 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, 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-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 über die räumliche Homogenität des 14C in der Atmosphäre bestätigt. Diese Gleichverteilung ist eine wichtige Voraussetzung für die Kalibrierung und Anwendung der Radiokarbonmethode. (de) The bomb pulse is the sudden increase of carbon-14 (14C) in the Earth's atmosphere due to the hundreds of aboveground nuclear bombs tests that started in 1945 and intensified after 1950 until 1963, when the Limited Test Ban Treaty was signed by the United States, the Soviet Union and the United Kingdom. These hundreds of blasts were followed by a doubling of the relative concentration of 14C in the atmosphere. We discuss “relative concentration”, because measurements of 14C levels by mass spectrometers are most accurately made by comparison to another carbon isotope, often the common isotope 12C. Isotope abundance ratios are not only more easily measured, they are what 14C carbon daters want, since it is the fraction of carbon in a sample that is 14C, not the absolute concentration, that is of interest in dating measurements. The figure shows how the fraction of carbon in the atmosphere that is 14C, of order only a part per trillion, has changed over the past several decades following the bomb tests. Because 12C concentration has increased by about 30% over the past fifty years, the fact that “pMC”, measuring the isotope ratio, has returned (almost) to its 1955 value, means that 14C concentration in the atmosphere remains some 30% higher than it once was. Carbon-14, the radioisotope of carbon, is naturally developed in trace amounts in the atmosphere and it can be detected in all living organisms. Carbon of all types is continually used to form the molecules of the cells of organisms. Doubling of the concentration of 14C in the atmosphere is reflected in the tissues and cells of all organisms that lived around the period of nuclear testing. This property has many applications in the fields of biology and forensics. (en) |
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