home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1994 March / Internet Info CD-ROM (Walnut Creek) (March 1994).iso / answers / sci / ozone-depletion / intro < prev    next >
Text File  |  1994-03-24  |  51KB  |  1,020 lines

  1. Newsgroups: sci.environment,sci.answers,news.answers
  2. Path: bloom-beacon.mit.edu!news.media.mit.edu!uhog.mit.edu!MathWorks.Com!panix!news.intercon.com!howland.reston.ans.net!agate!boulder!cnsnews!rintintin.Colorado.EDU!rparson
  3. From: rparson@rintintin.Colorado.EDU (Robert Parson)
  4. Subject: Ozone Depletion FAQ Part I: Introduction to the Ozone Layer
  5. Message-ID: <Cn7D1L.4n4@cnsnews.Colorado.EDU>
  6. Followup-To: sci.environment
  7. Summary: This is the first of four files dealing with stratospheric
  8.          ozone depletion. It provides scientific background for
  9.          the more detailed questions in the other three parts.
  10. Originator: rparson@rintintin.Colorado.EDU
  11. Keywords: ozone layer cfc stratosphere depletion
  12. Sender: usenet@cnsnews.Colorado.EDU (Net News Administrator)
  13. Nntp-Posting-Host: rintintin.colorado.edu
  14. Reply-To: rparson@rintintin.colorado.edu
  15. Organization: University of Colorado, Boulder
  16. Date: Fri, 25 Mar 1994 04:12:57 GMT
  17. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  18. Lines: 1001
  19. Xref: bloom-beacon.mit.edu sci.environment:18027 sci.answers:1008 news.answers:16820
  20.  
  21. Archive-name: ozone-depletion/intro
  22. Last-modified: 25 March 1994
  23. Version: 4.2
  24.  
  25. These files are posted monthly, usually in the third week of the month.
  26. They may be obtained by anonymous ftp from rtfm.mit.edu (18.70.0.209)
  27. in the directory:
  28.  
  29.     /pub/usenet/news.answers/ozone-depletion
  30.  
  31.  which contains the four files intro, stratcl, antarctic, and uv.
  32.  
  33.  They may also be obtained by sending the following message
  34.  to mail-server@rtfm.mit.edu:
  35.  
  36.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/intro
  37.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/stratcl
  38.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/antarctic
  39.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/uv
  40.  
  41.  Leave the subject line blank.
  42.  If you want to find out more about the mail server, send a
  43.  message to it containing the word "help".
  44.  
  45. ***********************************************************************
  46. * Copyright 1994 Robert Parson                                        *
  47. *                                                                     *
  48. * This file may be distributed, copied, and archived. All copies      *
  49. * must include this notice and the paragraph below entitled "Caveat". *
  50. * Reproduction and distribution for profit is NOT permitted.          *
  51. * If this document is transmitted to other networks or stored         *
  52. * on an electronic archive, I ask that you inform me. I also request  *
  53. * that you inform me before including any of this information         *
  54. * in any publications of your own. Students should note that this     *
  55. * is _not_ a peer-reviewed publication and may not be acceptable as   *
  56. * a reference for school projects; it should instead be used as a     *
  57. * pointer to the published literature. In particular, all scientific  *
  58. * data, numerical estimates, etc. should be accompanied by a citation *
  59. * to the original published source, not to this document.             *
  60. ***********************************************************************
  61.  
  62.  
  63. This is the first of four FAQ files dealing with stratospheric ozone 
  64. depletion. This part deals with basic scientific questions about the 
  65. ozone layer, and serves as an introduction to the remaining parts which 
  66. are more specialized. Part II deals with sources of stratospheric 
  67. chlorine and bromine, part III with the Antarctic Ozone Hole, and Part 
  68. IV with the properties and effects of ultraviolet radiation. The later
  69. parts are mostly independent of each other, but they all refer back.
  70. to Part I.  I emphasize physical and chemical mechanisms 
  71. rather than biological effects,  although I make a few remarks about
  72. the latter in part IV. I have little to say about policy matters 
  73. other than a very brief summary at the end of part I.
  74.  
  75. The overall approach I take is conservative. I concentrate on what
  76. is known and on most probable, rather than worst-case, scenarios.
  77. For  example, I have relatively little to say about the effects
  78. of UV radiation on terrestrial plants - this does not mean that the
  79. effects are small, it  means that they are as yet not well
  80. quantified (and moreover, I am not well qualified to interpret the
  81. literature.)  Policy decisions must take into account not only the
  82. most probable scenario, but also a range of less probable ones.
  83. There have been surprises, mostly unpleasant, in this field in the
  84. past, and there are sure to be more in the future.
  85.  
  86. | _Caveat_: I am not a specialist. In fact, I am not an atmospheric
  87. | chemist at all - I am a physical chemist studying gas-phase
  88. | reactions who talks to atmospheric chemists. These files are an
  89. | outgrowth of my own efforts to educate myself about this subject
  90. | I have discussed some of these issues with specialists but I am
  91. | solely responsible for everything written here, including all errors.
  92. | This document should not be cited in publications off the net;
  93. | rather, it should be used as a pointer to the published literature.
  94.  
  95. *** Corrections and comments are welcomed. 
  96.  
  97. - Robert Parson
  98.   Associate Professor
  99.   Department of Chemistry and Biochemistry
  100.   University of Colorado (for which I do not speak)
  101.  
  102.   rparson@rintintin.colorado.edu
  103.  
  104.  
  105. CONTENTS
  106.  
  107. 1.  THE STRATOSPHERE
  108.  
  109.  1.1) What is the stratosphere?
  110.  1.2) How is the composition of air described?
  111.  1.3) How does the composition of the atmosphere change with altitude?
  112.      (Or, how can CFC's get up to the stratosphere when they are heavier 
  113.       than air?) 
  114.  
  115. 2.  THE OZONE LAYER
  116.                 
  117.  2.1) How is ozone created?
  118.  2.2) How much ozone is in the layer, and what is a "Dobson Unit"?
  119.  2.3) How is ozone distributed in the stratosphere?
  120.  2.4) How does the ozone layer work?
  121.  2.5) What sorts of natural variations does the ozone layer show? 
  122.  2.6) What are CFC's?  [See Part II for more detail]
  123.  2.7) How do CFC's destroy ozone? 
  124.  2.8) What about HCFC's and HFCs? Do they destroy ozone?
  125.  2.9) *IS* the ozone layer getting thinner (outside antarctica)? 
  126.  2.10) Is middle-latitude ozone loss due to CFC emissions?
  127.  2.11)  If the ozone is lost, won't the UV light just penetrate 
  128.         deeper into the atmosphere and make more ozone?
  129.  2.12) Do Space Shuttle launches damage the ozone layer?
  130.  2.13) Will commercial supersonic aircraft damage the ozone layer?
  131.  2.14) What is being done about ozone depletion, and what can we  
  132.        expect to see?
  133.  
  134. 3. REFERENCES 
  135. _________________________________________________________________
  136.  
  137.  
  138. 1.  THE STRATOSPHERE
  139.  
  140. 1.1) What is the stratosphere?
  141.  
  142. The stratosphere extends from about 15 km to 50 km. In the
  143. stratosphere temperature _increases_ with altitude, due to the
  144. absorption of UV light by oxygen and ozone.  This creates a global
  145. "inversion layer"  which impedes vertical motion into and within 
  146. the stratosphere - since warmer air lies above colder air, convection
  147. is inhibited.  The word "stratosphere" is related to the word
  148. "stratification" or layering.
  149.  
  150. The stratosphere is often compared to the "troposphere", which is
  151. the atmosphere below about 15 km.  The boundary - called the 
  152. "tropopause" - between these regions is quite sharp, but its
  153. precise location varies between ~10 and ~17 km, depending upon 
  154. latitude and season. The prefix "tropo" refers to change:  the 
  155. troposphere is the part of the atmosphere in which weather occurs.  
  156. This results in relatively rapid mixing of tropospheric air. 
  157. [Wayne] [Wallace and Hobbs]
  158.  
  159. Above the stratosphere lie the "mesosphere", ranging from ~50 to
  160. ~100 km, in which temperature decreases with altitude; the 
  161. "thermosphere", ~100-400 km, in which temperature increases
  162. with altitude again, and the "exosphere", beyond ~400 km, which
  163. fades into the background of interplanetary space. In the upper
  164. mesosphere and thermosphere electrons and ions are abundant, so
  165. these regions are also referred to as the "ionosphere". In technical
  166. literature the term "lower atmosphere" is synonymous with the
  167. troposphere, "middle atmosphere" refers to the stratosphere
  168. and mesosphere, while "upper atmosphere" is usually reserved for the
  169. thermosphere and exosphere. This usage is not universal, however,
  170. and one occasionally sees the term "upper atmosphere" used to
  171. describe everything above the troposphere (for example, in NASA's
  172. Upper Atmosphere Research Satellite, UARS.)
  173.  
  174. 1.2) sition of air described? 
  175.     (What is a 'mixing ratio'?)
  176.  
  177. The density of the air in the atmosphere depends upon altitude, and
  178. in a complicated way because the temperature also varies with
  179. altitude.  It is therefore awkward to report concentrations of
  180. atmospheric species in units like g/cc or molecules/cc.  Instead,
  181. it is convenient to report the "mole fraction", the relative
  182. number of molecules of a given type in an air sample. Atmospheric
  183. scientists usually call a mole fraction a "mixing ratio". Typical
  184. units for mixing ratios are parts-per-million, billion, or
  185. trillion by volume, designated as "ppmv", "ppbv", and "pptv"
  186. respectively. (The expression "by volume" reflects Avogadro's Law - 
  187. for an ideal gas mixture, equal volumes contain equal numbers of 
  188. molecules - and serves to distinguish mixing ratios from "mass 
  189. fractions" which are given as parts-per-million by weight.)  Thus
  190. when it is said that the mixing ratio of hydrogen chloride at 3 km
  191. is 0.1 ppbv, it means that 1 out of every 10 billion molecules in
  192. an air sample collected at that altitude will be an HCl molecule.
  193. [Wayne] [Graedel and Crutzen]
  194.  
  195. 1.3) How does the composition of the atmosphere change with altitude?
  196.      (Or, how can CFC's get up to the stratosphere when they are
  197.         heavier than air?) 
  198.  
  199. In the earth's troposphere and stratosphere, most _stable_ chemical
  200. species are "well-mixed" - their mixing ratios are independent of
  201. altitude.  If a species' mixing ratio changes with altitude, some
  202. kind of physical or chemical transformation is taking place. That 
  203. last statement may seem surprising - one might expect the heavier 
  204. molecules to dominate at lower altitudes.  The mixing ratio of 
  205. Krypton (mass 84), then, would decrease with altitude, while that 
  206. of Helium (mass 4) would increase.  In reality, however, molecules 
  207. do not segregate by weight in the troposphere or stratosphere.  
  208. The relative proportions of Helium, Nitrogen, and Krypton are 
  209. unchanged up to about 100 km.  
  210.  
  211. Why is this? Vertical transport in the troposphere takes place by
  212. convection and turbulent mixing.  In the stratosphere and in the
  213. mesosphere, it takes place by "eddy diffusion" - the gradual mechanical 
  214. mixing of gas by motions on small scales. These mechanisms do not 
  215. distinguish molecular masses.  Only at much higher altitudes do mean 
  216. free paths become so large that _molecular_ diffusion dominates and 
  217. gravity is able to separate the different species, bringing hydrogen and 
  218. helium atoms to the top. [Wayne] [Wallace and Hobbs]
  219.  
  220. Experimental measurements of the fluorocarbon CF4 verify this
  221. homogeneous mixing.  CF4 has an extremely long lifetime in the
  222. stratosphere - probably many thousands of years.  The mixing ratio
  223. of CF4 in the stratosphere  was found to be 0.056-0.060 ppbv 
  224. from 10-50 km, with no overall trend.  [Zander et al. 1992]
  225.  
  226. An important trace gas that is *not* well-mixed is water vapor. The
  227. lower troposphere contains a great deal of water - as much as 30,000
  228. ppmv in humid tropical latitudes. High in the troposphere, however,
  229. the water condenses and falls to the earth as rain or snow, so that
  230. the stratosphere is extremely dry, typical mixing ratios being about
  231. 4 ppmv. Indeed, the transport of water vapor from troposphere to 
  232. stratosphere is even more inefficient than this would suggest, since 
  233. much of the small amount of water in the stratosphere is actually
  234. produced _in situ_ by the oxidation of methane.
  235.  
  236. Sometimes that part of the atmosphere in which the chemical
  237. composition of stable species does not change with altitude is
  238. called the "homosphere". The homosphere includes the troposphere,
  239. stratosphere, and mesosphere. The upper regions of the atmosphere 
  240. - the "thermosphere" and the "exosphere" - are then referred to as 
  241. the "heterosphere". [Wayne] [Wallace and Hobbs]
  242.  
  243.  
  244. 2. THE OZONE LAYER
  245.  
  246. 2.1) How is ozone created?
  247.  
  248. Ozone is formed naturally in the upper stratosphere by short
  249. wavelength ultraviolet radiation. Wavelengths less than ~240
  250. nanometers are absorbed by oxygen molecules (O2), which dissociate to
  251. give O atoms. The O atoms combine with other oxygen molecules to 
  252. make ozone: 
  253.  
  254.  O2 + hv -> O + O  (wavelength < 240 nm)
  255.  O + O2 -> O3
  256.  
  257. 2.2) How much ozone is in the layer, and what is a "Dobson Unit" ?
  258.  
  259. A Dobson Unit (DU) is a convenient scale for measuring the total
  260. amount of ozone occupying a column overhead.  If the ozone layer
  261. over the US were compressed to 0 degrees Celsius and 1 atmosphere
  262. pressure, it would be about 3 mm thick. So, 0.01 mm thickness at 
  263. 0 C and 1 at is defined to be 1 DU; this makes the ozone layer over
  264. the US come out to ~300 DU. In absolute terms, 1 DU is about 
  265. 2.7 x 10^16 molecules/cm^2. 
  266.  
  267. In all, there are about 3 billion metric tons, or 3x10^15 grams,
  268. of ozone in the earth's atmosphere; about 90% of this is in the 
  269. stratosphere.
  270.  
  271. The unit is named after G.M.B. Dobson, who carried out pioneering 
  272. studies of atmospheric ozone between ~1920-1960. Dobson designed
  273. the standard instrument used to measure ozone from the ground. The
  274. Dobson spectrometer measures the intensity solar UV radiation at
  275. four wavelengths, two of which are absorbed by ozone and two of
  276. which are not. These instruments are still in use in many places,
  277. although they are gradually being replaced by the more elaborate
  278. Brewer spectrometers. Today ozone is measured in many ways, from
  279. aircraft, balloons, satellites, and space shuttle missions, but the
  280. worldwide Dobson network is the only source of long-term data. A
  281. station at Arosa in Switzerland has been measuring ozone since the
  282. 1920's, and some other stations have records that go back nearly as
  283. long (although many were interrupted during World War II). The 
  284. present worldwide network went into operation in 1956-57.
  285.  
  286. 2.3) How is ozone distributed in the stratosphere?
  287.  
  288. In absolute terms: about 10^12 molecules/cm^3 at 15 km, rising to
  289. nearly 10^13 at 25 km, then falling to 10^11 at 45 km.
  290.  
  291. In relative terms: ~0.5 parts per million by volume (ppmv) at 15 km, 
  292. rising to ~8 ppmv at ~35 km, falling to ~3 ppmv at 45 km.
  293.  
  294. Even in the thickest part of the layer, ozone is a trace gas.
  295.  
  296. 2.4) How does the ozone layer work?
  297.  
  298. UV light with wavelengths between 240 and 320 nm is absorbed by
  299. ozone, which then falls apart to give an O atom and an O2 molecule. 
  300. The O atom soon encounters another O2 molecule, however (at all times,
  301. the concentration of O2 far exceeds that of O3), and recreates O3:
  302.  
  303.  O3 + hv -> O2 + O
  304.  O + O2 -> O3
  305.  
  306. Thus _ozone absorbs UV radiation without itself being consumed_; 
  307. the net result is to convert UV light into heat. Indeed, this is
  308. what causes the temperature of the  stratosphere to increase with
  309. altitude, giving rise to the inversion layer that traps molecules in
  310. the troposphere. The ozone layer isn't just _in_ the stratosphere; the 
  311. ozone layer is responsible for the _existence_ of the stratosphere.        
  312.  
  313. Ozone _is_ destroyed if an O atom and an O3 molecule meet:
  314.  
  315.  O + O3 -> 2 O2  ("recombination").
  316.  
  317. This reaction is slow, however, and if it were the only mechanism 
  318. for ozone loss, the ozone layer would be about twice as thick
  319. as it is. Certain trace species, such as the oxides of Nitrogen (NO
  320. and NO2), Hydrogen (H, OH, and HO2) and chlorine (Cl, ClO and ClO2)
  321. can catalyze the recombination.  The present ozone layer is a
  322. result of a competition between photolysis and recombination;
  323. increasing the recombination rate, by increasing the
  324. concentration of catalysts, results in a thinner ozone layer.
  325.  
  326. Putting the pieces together, we have the set of reactions proposed
  327. in the 1930's by Sidney Chapman:
  328.  
  329.  O2 + hv -> O + O  (wavelength < 240 nm)  : creation of oxygen atoms
  330.  O + O2 -> O3                             : formation of ozone
  331.  O3 + hv -> O2 + O (wavelength < 320 nm)  : absorption of UV by ozone
  332.  O + O3 -> 2 O2                           : recombination .
  333.   
  334. Since the photolysis of O2 requires UV radiation while
  335. recombination does not, one might guess that ozone should increase
  336. during the day and decrease at night. This has led some people to
  337. suggest that the "antarctic ozone hole" is merely a result of the
  338. long antarctic winter nights. This inference is incorrect, because
  339.  which are also
  340. produced by photolysis. Throughout the stratosphere the concentration 
  341. of O atoms is orders of magnitude smaller than the concentration of 
  342. O3 molecules, so both the production and the destruction of ozone by 
  343. the above mechanisms shut down at night. In fact, the thickness of the 
  344. ozone layer varies very little from day to night, and above 70 km 
  345. ozone concentrations actually _increase_ at night.
  346.  
  347. (The unusual catalytic cycles that operate in the antarctic ozone 
  348. hole do not require O atoms; however, they still require light to
  349. operate because they also include photolytic steps. See Part III.)
  350.  
  351. 2.5) What sorts of natural variations does the ozone layer show?
  352.  
  353. There are substantial variations from place to place, and from
  354. season to season. There are smaller variations on time scales of
  355. years and more. [Wayne] [Rowland 1991]
  356.  
  357.  a. Regional and Seasonal Variation
  358.  
  359. Since solar radiation makes ozone, one expects to see the
  360. thickness of the ozone layer vary during the year. This is so,
  361. although the details do not depend simply upon the amount of solar
  362. radiation received at a given latitude and season - one must also
  363. take atmospheric motions into account. (Remember that
  364. both production and destruction of ozone require solar radiation.)
  365.  
  366. The ozone layer is thinnest in the tropics, about 260 DU, almost
  367. independent of season. Away from the tropics seasonal variations
  368. become important, but in no case (outside the Antarctic ozone hole)
  369. does the layer become appreciably thinner than in the tropics. For
  370. example:
  371.  
  372.     Location                          Column thickness, Dobson Units
  373.  
  374.                                         Jan     Apr     Jul     Oct
  375.  
  376.  Huancayo, Peru (12 degrees S) :        255     255     260     260
  377.  Aspendale, Australia (38 deg. S):      300     280     335     360
  378.  Arosa, Switzerland  (47 deg. N):       335     375     320     280
  379.  St. Petersburg, Russia (60 deg. N):    360     425     345     300
  380.  
  381. These are monthly averages. Interannual standard deviations amount
  382. to ~5 DU for Huancayo, 25 DU for St. Petersburg. [Rowland 1991]. 
  383. Notice that the highest ozone levels are found in the _spring_, 
  384. not, as one might guess, in summer, and the lowest in the fall,
  385. not winter. Indeed, at high latitudes in the Northern Hemisphere
  386. there is more ozone in January than in July! Most of the ozone is 
  387. created over the tropics, and then is carried to higher latitudes 
  388. by prevailing winds (the general circulation of the stratosphere.)
  389. [Dobson] [Brasseur and Solomon]
  390.  
  391. The antarctic ozone hole, discussed in detail in Part III, falls
  392. *far outside* this range of natural variation. Mean October ozone
  393. at Halley Bay on the Antarctic coast was 117 DU in 1993, down 
  394. from 321 DU in 1956.
  395.  
  396. b. Year-to-year variations.
  397.  
  398. Since ozone is created by solar UV radiation, one expects to see
  399. some correlation with the 11-year solar sunspot cycle. Higher
  400. sunspot activity corresponds to more solar UV and hence more rapid
  401. ozone production. This correlation has been verified, although
  402. its effect is small, about 2% from peak to trough averaged over the
  403. earth, about 4% in polar regions. [Stolarski et al.]
  404.  
  405. Another natural cycle is connected with the "quasibiennial 
  406. oscillation", in which tropical winds in the lower stratosphere
  407. switch from easterly to westerly every 26 months. This leads to
  408. variations of the order of 3% at a given latitude, although the
  409. effect tends to cancel when one averages over the entire globe.
  410.  
  411. Episodes of unusual solar activity ("solar proton events") can
  412. also affect ozone levels, as can major volcanic eruptions such as
  413. Agung in 1963, El Chichon in 1982, and Pinatubo in 1991. (The
  414. principal mechanism for this is _not_ injection of chlorine into
  415. the stratosphere, as discussed in  Part II, but rather the
  416. injection of sulfate aerosols which change the radiation balance
  417. in the stratosphere by scattering light, and which convert
  418. inactive chlorine compounds to active, ozone-destroying forms.)
  419. These are all small effects, however, (a few % at most in a global
  420. average), and persist for short periods, 3 years or less.
  421.  
  422. 2.6) What are CFC's?
  423.  
  424. CFC's - ChloroFluoroCarbons - are a class of volatile organic compounds 
  425. that have been used as refrigerants, aerosol propellants, foam blowing 
  426. agents, and as solvents in the electronic industry. They are chemically 
  427. very unreactive, and hence safe to work with. In fact, they are so inert 
  428. that the natural reagents that remove most atmospheric pollutants do not 
  429. react with them, so after many years they drift up to the stratosphere 
  430. where short-wave UV light dissociates them. CFC's were invented in 1928, 
  431. but only came into large-scale production after ~1950. Since that year,
  432. the total amount of chlorine in the stratosphere has increased by
  433. a factor of 4. [Solomon]
  434.  
  435. The most important CFC's for ozone depletion are:
  436.  
  437.   CF2Cl2 (CFC-12),
  438.   CFCl3 (CFC-11), and
  439.   CF2ClCFCl2 (CFC-113).
  440.  
  441. In discussing ozone depletion, "CFC" is occasionally used to 
  442. refer to a somewhat broader class of chlorine-containing organic
  443. compounds that have similar properties - unreactive in the
  444. troposphere, but readily  photolyzed in the stratosphere. These
  445. include:
  446.  
  447.  HydroChloroFluoroCarbons such as CHClF2 (HCFC-22),
  448.  Carbon Tetrachloride, CCl4,
  449.  Methyl Chloroform, CH3CCl3,
  450.  and Methyl Chloride, CH3Cl.
  451.  
  452. (The more careful publications always use phrases like "CFC's and
  453. related compounds", but this gets tedious.)
  454.  
  455. Only methyl chloride has a large natural source; it is produced 
  456. biologically in the oceans and chemically from biomass burning. 
  457. The CFC's and CCl4 are nearly inert in the troposphere, and have
  458. lifetimes of 50-200+ years.  Their major "sink" is photolysis by UV
  459. radiation. [Rowland 1989, 1991] The hydrogen-containing halocarbons
  460. are more reactive, and are removed in the troposphere by reactions
  461. with OH radicals. This process is slow, however, and they live long
  462. enough (1-20 years) for a large fraction to reach the stratosphere.
  463.  
  464. Most of Part II is devoted to stratospheric chlorine chemistry;
  465. look there for more detail.
  466.  
  467. 2.7) How do CFC's destroy ozone?
  468.  
  469. CFC's themselves do not destroy ozone; certain of their decay products 
  470. do.  After CFC's are photolyzed, most of the chlorine eventually ends 
  471. up as Hydrogen Chloride, HCl, or Chlorine Nitrate, ClONO2. These are 
  472. called "reservoir species" - they do not themselves react with ozone. 
  473. However, they do decompose to some extent, giving, among other things, 
  474. a small amount of atomic chlorine, Cl, and Chlorine Monoxide, ClO, 
  475. which can catalyze the destruction of ozone by a number of mechanisms. 
  476. The simplest is:
  477.  
  478.   Cl + O3 -> ClO + O2  
  479.  
  480.   ClO + O -> Cl + O2 
  481.  
  482.  Net effect: O3 + O -> 2 O2  
  483.  
  484. Note that the Cl atom is a _catalyst_ - it is not consumed by the 
  485. reaction. Each Cl atom introduced into the stratosphere can
  486. destroy thousands of ozone molecules before it is removed.
  487. The process is even more dramatic for Bromine - it has no stable
  488. "reservoirs", so the Br atom is always available to destroy ozone.
  489. On a per-atom basis, Br is 10-100 times as destructive as Cl.
  490. On the other hand, chlorine and bromine concentrations in
  491. the stratosphere are very small in absolute terms. The mixing ratio
  492. of chlorine from all sources in the stratosphere is about 3 parts
  493. per billion, (most of which is in the form of CFC's that have not
  494. yet fully decomposed) whereas ozone mixing ratios are measured in
  495. parts per million.  Bromine concentrations are about 100 times
  496. smaller still. (See Part II.)
  497.  
  498. The complete chemistry is very complicated - more than 100
  499. distinct species are involved. The rate of ozone destruction at any 
  500. given time and place depends strongly upon how much Cl is present
  501. as Cl or ClO, and thus upon the rate at which Cl is released from
  502. its reservoirs.  This makes quantitative _predictions_ of future
  503. ozone depletion difficult. [Rowland 1989, 1991] [Wayne]
  504.  
  505. 2.8) What about HCFC's and HFC's? Do they destroy ozone?
  506.  
  507. HCFC's (hydrochlorofluorocarbons) differ from CFC's in that only
  508. some, rather than all, of the hydrogen in the parent hydrocarbon
  509. has been replaced by chlorine or fluorine. The most familiar
  510. example is CHClF2, known as "HCFC-22", used as a refrigerant and 
  511. uto air conditioners use CFC-12). 
  512. The hydrogen atom makes the molecule susceptible to attack by the
  513. hydroxyl (OH) radical, so a large fraction of the HCFC's are
  514. destroyed before they reach the stratosphere. Molecule for
  515. molecule, then, HCFC's destroy much less ozone than CFC's, and 
  516. they were suggested as CFC substitutes as long ago as 1976. 
  517.  
  518. The impact of a compound on stratospheric ozone is usually
  519. measured by its "ozone depletion potential", defined as the
  520. steady-state limit of the amount of ozone destroyed by the
  521. halocarbon, relative to the amount destroyed by CFC-12. HCFC's
  522. generally have ozone depletion potentials around 0.01-0.1, so that
  523. in the long time limit a typical HCFC will have destroyed 1-10% as
  524. much ozone as the same amount of CFC-12. This measure can sometimes 
  525. be misleading, however. Since the HCFC's are more reactive in the 
  526. troposphere, fewer of them reach the stratosphere. However, they are
  527. also more reactive in the stratosphere, so they release chlorine 
  528. more quickly. Just as short-lived radioisotopes are more intensely 
  529. radioactive than long-lived ones, those HCFC's that do reach the
  530. stratosphere deplete ozone more quickly than CFC's. The short-term 
  531. effects are therefore larger than one would predict from the ozone 
  532. depletion potential alone, and the long-term effects correspondingly 
  533. smaller. This must be taken into account when substituting HCFC's 
  534. for CFC's. [Solomon and Albritton]
  535.  
  536. HFC's, hydrofluorocarbons, contain no chlorine at all, and hence
  537. have an ozone depletion potential of zero. (In 1993 there were
  538. tentative reports that the fluorocarbon radicals produced by 
  539. photolysis of HFC's could catalyze ozone loss, but this has now
  540. been shown to be negligible [Ravishankara et al.]) A familiar
  541. example is CF3CH2F, known as HFC-134a, which is being used in some
  542. automobile air conditioners and refrigerators. HFC-134a is more
  543. expensive and more difficult to work with than CFC's, and while it
  544. has no effect on stratospheric ozone it is a greenhouse gas (though
  545. somewhat less potent than the CFC's). Some engineers have argued 
  546. that non-CFC fluids, such as propane-isobutane mixtures, are better 
  547. substitutes for CFC-12 in auto air conditioners than HFC-134a. 
  548.  
  549. 2.9) *IS* the ozone layer getting thinner (outside antarctica) ?
  550.  
  551. So it seems, although so far the effects are small. After
  552. carefully accounting for all of the known natural variations, a
  553. net decrease of about 3% per decade for the period 1978-1991
  554. remains.  This is a global average over latitudes from 66 degrees
  555. S to 66 degrees N (i.e. the arctic and antarctic are excluded in
  556. calculating the average). The depletion increases with latitude,
  557. being somewhat larger in the Southern Hemisphere. There is no
  558. significant depletion in the tropics; over the US, Europe, and
  559. Australia 4%/decade is typical. The depletion is larger in the
  560. winter months, smaller  in the summer. [Stolarski et al.] 
  561.  
  562. The following table, extracted from a much more detailed one in
  563. [Herman et al.], illustrates the seasonal and regional trends in
  564. _percent per decade_ for the period 1979-1990:
  565.  
  566.  Latitude      Jan     Apr     Jul     Oct      Example
  567.  
  568.   65 N        -3.0    -6.6    -3.8    -5.6      Iceland
  569.   55 N        -4.6    -6.7    -3.1    -4.4      Moscow, Russia
  570.   45 N        -7.0    -6.8    -2.4    -3.1      Minneapolis, USA
  571.   35 N        -7.3    -4.7    -1.9    -1.6      Tokyo
  572.   25 N        -4.2    -2.9    -1.0    -0.8      Miami, FL, USA
  573.    5 N        -0.1    +1.0    -0.1    +1.3      Somalia
  574.    
  575.    5 S        +0.2    +1.0    -0.2    +1.3      New Guinea
  576.   25 S        -2.1    -1.6    -1.6    -1.1      Pretoria, S.Africa
  577.   35 S        -3.6    -3.2    -4.5    -2.6      Buenos Aires 
  578.   45 S        -4.8    -4.2    -7.7    -4.4      New Zealand
  579.   55 S        -6.1    -5.6    -9.8    -9.7      Tierra del Fuego
  580.   65 S        -6.0    -8.6   -13.1   -19.5      Palmer Peninsula 
  581.  
  582. (These are longitudinally averaged satellite data, not individual
  583. measurements at the places listed in the right-hand column. There
  584. are longitudinal trends as well.)
  585.  
  586. Since 1991 these trends have accelerated. Satellite and
  587. ground-based measurements now show a remarkable decline for 1992
  588. and early 1993, a full 4% below the average value for the 
  589. preceding twelve years and 2-3% below the _lowest_ values observed
  590. in the earlier period. In Canada the spring ozone levels were 11-17% 
  591. below normal [Kerr et al.]. This decline overwhelms the
  592. effect of the solar cycle; 1991 was a solar maximum, while the 
  593. 1992 results are already below those for the 1986 solar minimum.
  594. Sulfate aerosols from the July 1991 eruption of Mt. Pinatubo may
  595. be the cause of this latest spike; these aerosols can convert 
  596. inactive "reservoir" chlorine into active ozone-destroying forms,
  597. and can also interfere with the production and transport of ozone
  598. by changing the solar radiation balance in the stratosphere.
  599. [Brasseur and Granier] [Hofmann and Solomon] [Hofmann et al. 1994]
  600. Another cause may be the unusually strong arctic polar vortex in
  601. 1992-93, which made the arctic stratosphere more like the antarctic
  602. than is usually the case. [Gleason et al.] [Waters et al.] 
  603. Most likely all of these mechanisms are working in concert.
  604.  
  605. 2.10) Is the middle-latitude ozone loss due to CFC emissions?
  606.  
  607. That's the majority opinion, although not everyone agrees. The
  608. present trends are too small to allow a watertight case to be made
  609. (as _has_ been made for the far larger, but localized, depletion 
  610. in the Antarctic Ozone hole; see Part III.). Other possible causes
  611. are being investigated. To quote from [WMO 1991], p. 4.1:
  612.  
  613.  "The primary cause of the _Antarctic ozone hole_ is firmly
  614. established to be halogen chemistry....There is not a full
  615. accounting of the observed downward trend in _global ozone_.
  616. Plausible mechanisms include heterogeneous chemistry on sulfate
  617. aerosols [which convert reservoir chlorine to active chlorine -
  618. R.P.] and the transport of chemically perturbed polar air to middle
  619. latitudes.  Although other mechanisms cannot be ruled out, those
  620. involving the catalytic destruction of ozone by chlorine and
  621. bromine appear to be largely responsible for the ozone loss and 
  622. _are the only ones for which direct evidence exists_."
  623.  
  624.  (emphases mine - RP)
  625.  
  626.  The recent UARS measurements of ozone and ClO in the Northern
  627. Hemisphere find a correlation between enhanced ClO and depleted
  628. ozone, which further supports this hypothesis. [Waters et al.]
  629. A legal analogy might be useful here - the connection between
  630. _antarctic_ ozone depletion and CFC emissions has been proved beyond
  631. a reasonable doubt, while at _middle latitudes_ there is only 
  632. probable cause for such a connection.
  633.  
  634. One must remember that there is a natural 10-20 year time lag
  635. between CFC emissions and ozone depletion. Ozone depletion today is
  636. (probably) due to CFC emissions in the '60's and '70's. Present
  637. controls on CFC emissions are designed to avoid possibly large
  638. amounts of ozone depletion 30 years from now, not to remediate the
  639. depletion that has taken place up to now.
  640.  
  641. 2.11) If the ozone is lost, won't the UV light just penetrate 
  642.       deeper into the atmosphere and make more ozone?
  643.  
  644.  This does happen to some extent - it's called "self-healing" - and
  645. has the effect of moving ozone from the upper to the lower
  646. stratosphere. It is not a very effective stabilizing mechanism,
  647. however. Recall that ozone is _created_ by UV with wavelengths 
  648. less than 240 nm, but functions by _absorbing_ UV with wavelengths
  649. greater than 240 nm. The peak of the ozone absorption band is at
  650. ~250 nm, and the cross-section falls off at shorter wavelengths.
  651. The O2 and O3 absorption bands do overlap, though, and UV radiation 
  652. between 200 and 240 nm has a good chance of being absorbed by
  653. _either_ O2 or O3. (Below 200 nm the O2 absorption cross-section 
  654. increases dramatically, and O3 absorption is insignificant in 
  655. comparison.) Since there is some overlap, a decrease in ozone does 
  656. lead to a small increase in absorption by O2. This is a weak feedback, 
  657. however, and it does not compensate for the ozone destroyed. Negative 
  658. feedback need not imply stability, just as positive feedback need not 
  659. imply instability.
  660.  
  661. Numertion take the "self-healing" 
  662. phenomenon into account, by letting the perturbed ozone layer come
  663. into equilibrium with the exciting radiation. Even the simple
  664. one-dimensional models used in the mid 1970's included this effect.
  665.  
  666. 2.12) Do Space Shuttle launches damage the ozone layer?
  667.  
  668. No. In the early 1970's, when very little was known about the role
  669. of chlorine radicals in ozone depletion, it was suggested that HCl
  670. from solid-fueled rocket motors might have a significant effect upon 
  671. the ozone layer - if not globally, perhaps in the immediate vicinity
  672. of the launch. It was quickly shown that the effect was negligible,
  673. and this has been repeatedly demonstrated since. Each shuttle
  674. launch produces about 68 metric tons of chlorine as HCl; a full
  675. year's worth of shuttle and solid-fueled rocket launches produces 
  676. about 725 tons. This is negligible compared to chlorine emissions in
  677. the form of CFC's and related compounds (1.2 million tons/yr in
  678. the 1980's, of which ~0.3 million tons reach the stratosphere each 
  679. year. It is also negligible in comparison to natural sources, which 
  680. produce about 75,000 tons per year. [Prather et al.] [WMO 1991].
  681.  
  682. See also the sci.space FAQ, Part 10, "Controversial Questions".
  683.  
  684. 2.13) Will commercial supersonic aircraft damage the ozone layer?
  685.  
  686. Short answer:  Probably not. This problem is very complicated,
  687. and a definite answer will not be available for several years, 
  688. but present model calculations indicate that a fleet of high-speed 
  689. civil transports would deplete the ozone layer by < 1%. [WMO 1991]
  690.  
  691. Long answer (this is a tough one):
  692.  
  693. Supersonic aircraft fly in the stratosphere. Since vertical transport 
  694. in the stratosphere is slow, the exhaust gases from a supersonic jet 
  695. can stay there for two years or more. The most important exhaust gases 
  696. are the nitrogen oxides, NO and NO2, collectively referred to as "NOx". 
  697. NOx is produced from ordinary nitrogen and oxygen by electrical 
  698. discharges (e.g. lightning) and by high-temperature combustion (e.g. in 
  699. automobile and aircraft engines). 
  700.  
  701. The relationship between NOx and ozone is complicated. In the 
  702. troposphere, NOx _makes_ ozone, a phenomenon well known to residents 
  703. of Los Angeles and other cities beset by photochemical smog. At high 
  704. altitudes in the troposphere, similar chemical reactions produce ozone 
  705. as a byproduct of the oxidation of methane; for this reason ordinary 
  706. subsonic aircraft actually increase the thickness of the ozone layer 
  707. by a very small amount.  
  708.  
  709. Things are very different in the stratosphere. Here the principal
  710. source of NOx is nitrous oxide, N2O ("laughing gas"). Most of the
  711. N2O in the atmosphere comes from bacteriological decomposition of
  712. organic matter - reduction of nitrate ions or oxidation of ammonium
  713. ions. (It was once assumed that anthropogenic sources were negligible
  714. in comparison, but this is now known to be false. The total 
  715. anthropogenic contribution is now estimated at 8 Tg (teragrams)/yr,
  716. compared to a natural source of 18 Tg/yr. [Khalil and Rasmussen].)
  717. N2O, unlike NOx, is very unreactive - it has an atmospheric lifetime 
  718. of more than 150 years - so it reaches the stratosphere, where most of
  719. it is converted to nitrogen and oxygen by UV photolysis.  However, a 
  720. small fraction of the N2O that reaches the stratosphere reacts instead 
  721. with oxygen atoms (to be precise, with the very rare electronically
  722. excited singlet-D oxygen atoms), and this is the major natural source 
  723. of NOx in the stratosphere. About 1.2 million tons are produced each 
  724. year in this way.  This source strength would be matched by 500 of the 
  725. SST's designed by Boeing in the late 1960's, each spending 5 hours per 
  726. day in the stratosphere. (Boeing was intending to sell 800 of these 
  727. aircraft.) The Concorde, a slower plane, produces less than half as
  728. much NOx and flies at a lower altitude; since the Concorde fleet is
  729. small, its contribution to stratospheric NOx is not significant. Before 
  730. sending large fleets of high-speed aircraft into the stratosphere, 
  731. however, one should certainly consider the possible effects of 
  732. increasing the rate of production of an important stratospheric trace 
  733. gas by as much as a factor of two. [CIC 1975]
  734.  
  735. (Aside: subsonic aircraft do sometimes enter the stratosphere; however 
  736. they stay very low and do not appreciably affect its chemistry.) 
  737.  
  738. In 1969, Paul Crutzen discovered that NOx could be an efficient 
  739. catalyst for the destruction of stratospheric ozone:
  740.       
  741.        NO + O3  -> NO2 + O2
  742.        NO2 + O -> NO + O2
  743. -------------------------------
  744.  net:  O3 + O -> 2 O2
  745.  
  746. This sequence was rediscovered two years later by H. S. Johnston, who
  747. made the connection to SST emissions.  Until then it had been thought 
  748. that the radicals H, OH, and HO2 (referred to collectively as "HOx")
  749. were the principal catalysts for ozone loss; thus, investigations of
  750. the impact of aircraft exhaust on stratospheric ozone had focussed on 
  751. emissions of water vapor, a possible source for these radicals. (The 
  752. importance of chlorine radicals, Cl, ClO, and ClO2, referred to as - 
  753. you guessed it - "ClOx", was not discovered until 1973.) It had been
  754. argued - correctly, as it turns out - that water vapor injection was
  755. unimportant for determining the ozone balance.  The discovery of 
  756. the NOx cycle threw the question open again.
  757.  
  758. Beginning in 1972, the U.S. National Academies of Science and
  759. Engineering and the Department of Transportation sponsored an
  760. intensive program of stratospheric research. [CIC 1975] It soon
  761. became clear that the relationship between NOx emissions and the
  762. ozone layer was very complicated.  The stratospheric lifetime of
  763. NOx is comparable to the timescale for transport from North to
  764. South, so its concentration depends strongly upon latitude.  Much
  765. of the NOx is injected near the tropopause, a region where
  766. quantitative modelling is very difficult, and the results of
  767. calculations depend sensitively upon how troposphere-stratosphere
  768. exchange is treated. Stratospheric NOx chemistry is _extremely_
  769. complicated, much worse than chlorine chemistry. Among other
  770. things, NO2 reacts rapidly with ClO, forming the inactive chlorine
  771. reservoir ClONO2 - so while on the one hand increasing NOx leads
  772. directly to ozone loss, on the other it suppresses the action
  773. of the more potent chlorine catalyst. And on top of all of this, the
  774. SST's always spend part of their time in the troposphere, where NOx
  775. emissions cause ozone increases. Estimates of long-term ozone
  776. changes due to large-scale NOx emissions varied markedly from year
  777. to year, going from -10% in 1974, to +2% (i.e. a net ozone _gain_)
  778. in 1979, to -8% in 1982. (In contrast, while the estimates of the
  779. effects of CFC emissions on ozone also varied a great deal in these
  780. early years, they always gave a net loss of ozone.) [Wayne]
  781.  
  782. The discovery of the Antarctic ozone hole added a new piece to the
  783. puzzle. As described in Part III, the ozone hole is caused by
  784. heterogeneous chemistry on the surfaces of stratospheric cloud
  785. particles. While these clouds are only found in polar regions,
  786. similar chemical reactions take place on sulfate aerosols which are
  787. found throughout the lower stratosphere. The most important of the
  788. aerosol reactions is the conversion of N2O5 to nitric acid:
  789.  
  790.  N2O5 + H2O -> 2 HNO3 (catalyzed by aerosol surfaces)
  791.  
  792. N2O5 is in equilibrium with NOx, so removal of N2O5 by this
  793. reaction lowers the NOx concentration.  The result is that in the
  794. lower stratosphere the NOx catalytic cycle contributes much less to
  795. overall ozone loss than the HOx and ClOx cycles. Ironically, the
  796. same processes that makes chlorine-catalyzed ozone depletion so
  797. much more important than was believed 10 years ago, also make
  798. NOx-catalyzed ozone loss less important. 
  799.  
  800. In the meantime, there has been a great deal of progress in
  801. developing jet engines that will produce much less NOx - up to a
  802. factor of 10 - than the old Boeing SST. The most recent model
  803. calculations indicate that a fleet of the new "high-speed civil
  804. transports" would deplete the ozone layer by less than 1%. Caution
  805. is still required, since the experiment has not been done - we have
  806. not yet tried adding large amounts of NOx to the stratosphere. The
  807. MO 1991, Ch. 10]
  808.  
  809. ..................................................................
  810. _Aside_: One sometimes hears that the US government killed the SST
  811. project in 1971 because of concerns raised by H. S. Johnston's work 
  812. on NOx. This is not true. The US House of Representatives had already
  813. voted to cut off Federal funding for the SST when Johnston began
  814. his calculations. The House debate had centered around economics and 
  815. the effects of noise, especially sonic booms, although there were 
  816. some vague remarks about "pollution" and one physicist had testified
  817. about the possible effects of water vapor on ozone. About 6 weeks 
  818. after both houses had voted to cancel the SST, its supporters 
  819. succeeded in reviving the project in the House. In the meantime, 
  820. Johnston had sent a preliminary report to several professional 
  821. colleagues and submitted a paper to _Science_. A preprint of 
  822. Johnston's report leaked to a small California newspaper which 
  823. published a highly sensationalized account. The story hit the press 
  824. a few days before the Senate voted, 58-37, not to revive the SST.
  825. (The previous Senate vote had been 51-46 to cancel the project. The 
  826. reason for the larger majority in the second vote was probably the 
  827. statement by Boeing's chairman that at least $500 million more would 
  828. be needed to revive the program.)
  829. ....................................................................
  830.  
  831.  
  832. 2.14) What is being done about ozone depletion?
  833.  
  834. The 1987 Montreal Protocol specified that CFC emissions should be
  835. reduced by 50% by the year 2000 (they had been _increasing_ by 3%
  836. per year.)  This agreement was amended in London in 1990, to state
  837. that production of CFC's, CCl4, and halons should cease entirely by
  838. the year 2000.  Restrictions have also been applied to other Cl
  839. sources such as methylchloroform. (The details of the protocols are
  840. complicated, involving different schedules for different compounds,
  841. delays for developing nations, etc. See the book by [Benedick].) 
  842. The phase-out schedule was accelerated by four years by the 1992 
  843. Copenhagen agreements. A great deal of effort has been devoted to 
  844. recovering and recycling CFC's that are currently being used in 
  845. closed-cycle systems.
  846.  
  847. Recent NOAA measurements [Elkins et al.] show that the _rate of 
  848. increase_ of halocarbon concentrations in the atmosphere has decreased
  849. markedly since 1987, by a factor of 4 for CFC-11 and a factor of 2
  850. for CFC-12. It appears that the Protocols are being observed. Under 
  851. these conditions total stratospheric chlorine is predicted to peak 
  852. in the first decade of the 21st century, and to slowly decline 
  853. thereafter.
  854.  
  855. Model calculations predict that ozone levels, averaged over the
  856. year and over the Northern hemisphere, will fall to about 4% below
  857. 1980 levels in the first decade of the 21st century if the
  858. protocols are obeyed. Very little depletion is expected in the
  859. tropics, so correspondingly larger losses - more than 6% - are
  860. expected at middle and high latitudes. These same models have
  861. systematically _underestimated_ ozone depletion in the past, so
  862. significantly larger losses are expected. In fact, 4% global
  863. year-averaged ozone depletion was _already_ measured in 1993 [
  864. Gleason et al.] although this may be a transient caused by 
  865. Mt. Pinatubo's eruption in July 1991. After 2010 the ozone layer 
  866. will slowly recover over a period of 20 years or so, although the 
  867. form of the recovery is strongly model-dependent. [WMO 1991]
  868. I have no results at hand for the southern hemisphere; if current
  869. trends continue ozone depletion will be more serious there. The
  870. antarctic ozone hole is expected to last until 2050 or so. This
  871. does not take into account the possibility of global warming,
  872. which by cooling the stratosphere could make ozone depletion more
  873. serious both at mid latitudes and in polar regions.
  874.  
  875. Some scientists are investigating ways to replenish stratospheric
  876. ozone, either by removing CFC's from the troposphere or by tying up
  877. the chlorine in inactive compounds. This is discussed in Part III.
  878.  
  879. ___________________________________________________________________
  880.  
  881. 3.  REFERENCES FOR PART I
  882.  
  883. A remark on references: they are neither representative nor
  884. comprehensive. There are _hundreds_ of people working on these
  885. problems. Where possible I have limited myself to papers that
  886. are (1) available outside of University libraries (e.g. _Science_ 
  887. or _Nature_ rather than archival journals such as _J. Geophys. Res._) 
  888. and (2) directly related to the "frequently asked questions". 
  889. I have not listed papers whose importance is primarily historical.
  890. Readers who want to see "who did what" should consult the review 
  891. articles listed below, or, if they can get them, the WMO reports 
  892. which are extensively documented.
  893.  
  894.  
  895. Introductory Reading:
  896.  
  897. [Graedel and Crutzen] T. E. Graedel and P. J. Crutzen, 
  898. _Atmospheric Change: an Earth System Perspective_, Freeman, NY 1993.
  899.  
  900. [Rowland 1989] F.S. Rowland, "Chlorofluorocarbons and the depletion
  901. of stratospheric ozone", _American Scientist_ _77_, 36, 1989.
  902.  
  903. [Zurer] P. S. Zurer, "Ozone Depletion's Recurring Surprises
  904. Challenge Atmospheric Scientists", _Chemical and Engineering News_,
  905. 24 May 1993,  pp. 9-18.
  906.  
  907. ----------------------------
  908. Books and Review Articles:
  909.  
  910. [Benedick] R. Benedick, _Ozone Diplomacy_, Harvard, 1991.
  911.  
  912. [Brasseur and Solomon] G. Brasseur and S. Solomon, _Aeronomy of 
  913. the Middle Atmosphere_, 2nd. Edition, D. Reidel, 1986
  914.  
  915. [Dobson] G.M.B. Dobson, _Exploring the Atmosphere_, 2nd Edition,
  916.  Oxford, 1968. 
  917.  
  918. [CIC 1975] Climate Impact Committee, National Research Council,
  919. _Environmental Impact of Stratospheric Flight_, National Academy of
  920. Sciences, 1975.
  921.  
  922. [Johnston 1992] H. S. Johnston, "Atmospheric Ozone", 
  923. _Annu. Rev. Phys. Chem._ _43_, 1, 1992.
  924.  
  925. [McElroy and Salawich] M. McElroy and R. Salawich, 
  926. "Changing Composition of the Global Stratosphere", 
  927. _Science_ _243, 763, 1989.
  928.  
  929. [Rowland 1991] F. S. Rowland, "Stratospheric Ozone Depletion", 
  930. _Ann. Rev. Phys. Chem._ _42_, 731, 1991.
  931.  
  932. [Solomon] S. Solomon, "Progress towards a quantitative understanding
  933.  of Antarctic ozone depletion", _Nature_ _347_, 347, 1990.
  934.  
  935. [Wallace and Hobbs] J. M. Wallace and P. V. Hobbs,
  936. _Atmospheric Science: an Introductory Survey_, Academic Press, 1977.
  937.  
  938. [Wayne] R. P. Wayne, _Chemistry of Atmospheres_, 
  939.         2nd.  Ed., Oxford, 1991.
  940.  
  941. [WMO 1988] World Meteorological Organization, 
  942. _Report of the International Ozone Trends Panel_, 
  943.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #18.
  944.  
  945. [WMO 1989] World Meteorological Organization, 
  946. _Scientific Assessment of Stratospheric Ozone: 1991_
  947.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #20.
  948.  
  949. [WMO 1991] World Meteorological Organization, 
  950. _Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1991_
  951.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #25.
  952.  
  953. -----------------------------------
  954. More Specialized:
  955.  
  956. [Brasseur and Granier] G. Brasseur and C. Granier, "Mt. Pinatubo
  957.  aerosols, chlorofluorocarbons, and ozone depletion", _Science_
  958.  _257_, 1239,1992.
  959.  
  960. [Elkins et al.] J. W. Elkins, T. M. Thompson, T. H. Swanson,
  961. J. H. Butler, B. D. Hall, S. O. Cummings, D. A. Fisher, and 
  962. A. G. Raffo, "Decrease in Growth Rates of Atmospheric 
  963. Chlorofluorocarbons 11 and 12", _Nature_ _364_, 780, 1993.
  964.  
  965. [Gleason et al.] J. Gleason, P. Bhatia, J. Herman, R. McPeters, P.
  966. Newman, R. Stolarski, L. Flynn, G. Labow, D. Larko, C. Seftor, C.
  967. Wellemeyer, W. Komhyr, A. Miller, and W. Planet, "Record Low Global
  968. Ozone in 1992", _Science_ _260_, 523, 1993.
  969.  
  970. [Herman et al.] J. R. Herman, R. McPeters, and D. Larko,
  971.  "Ozone depletion at northern and southern latitudes derived
  972.  from January 1979 to December 1991 TOMS data",
  973.  J. Geophys. Res. _98_, 12783, 1993.
  974.  
  975. [Hofmann and Solomon] D. J. Hofmann and S. Solomon, "Ozone 
  976. destruction through heterogeneous chemistry following the 
  977. eruption of El Chichon", J. Geophys. Res. _94_, 5029, 1989.
  978.  
  979. [Hofmann et al. 1994] D. J. Hofmann, S. J. Oltmans, W. D. Komhyr, 
  980. J. M. Harris, J. A. Lathrop, A. O. Langford, T. Deshler, 
  981. B. J. Johnson, A. Torres, and W. A. Matthews,
  982. "Ozone Loss in the lower stratosphere over the United States in
  983. 1992-1993: Evidence for heterogeneous chemistry on the Pinatubo
  984. Kerr et al.] J. B. Kerr, D. I. Wardle, and P. W. Towsick,
  985. "Record low ozone values over Canada in early 1993",
  986. Geophys. Res. Lett. _20_, 1979, 1993.
  987.  
  988. [Khalil and Rasmussen] M.A.K. Khalil and R. Rasmussen, "The Global
  989.  Sources of Nitrous Oxide", _J. Geophys. Res._ _97_, 14651, 1992.
  990.  
  991. [Prather et al. ] M. J. Prather, M.M. Garcia, A.R. Douglass, C.H.
  992. Jackman, M.K.W. Ko, and N.D. Sze, "The Space Shuttle's impact on
  993. the stratosphere", J. Geophys. Res. _95_, 18583, 1990.
  994.  
  995. [Ravishankara et al.] A. R. Ravishankara, A. A. Turnipseed,
  996. N. R. Jensen, S. Barone, M. Mills, C. J. Howard, and S. Solomon,
  997. "Do Hydrofluorocarbons Destroy Stratospheric Ozone?",
  998.   _Science_ _263_, 71, 1994.
  999.  
  1000. [Solomon and Albritton] S. Solomon and D.L. Albritton,
  1001. "Time-dependent ozone depletion potentials for short- and long-term
  1002. forecasts", _Nature_ _357_, 33, 1992.
  1003.  
  1004. [Stolarski et al.]  R. Stolarski, R. Bojkov, L. Bishop, C. Zerefos,
  1005.  J. Staehelin, and J. Zawodny, "Measured Trends in Stratospheric
  1006. Ozone",  Science _256_, 342 (17 April 1992)
  1007.  
  1008. [Waters et al.] J. Waters, L. Froidevaux, W. Read, G. Manney, L.
  1009. Elson, D. Flower, R. Jarnot, and R. Harwood, "Stratospheric ClO and
  1010. ozone from the Microwave Limb Sounder on the Upper Atmosphere
  1011. Research Satellite", _Nature_ _362_, 597, 1993.
  1012.  
  1013. [Zander et al. 1992] R. Zander, M. R. Gunson, C. B. Farmer, C. P.
  1014. Rinsland, F. W. Irion, and E. Mahieu, "The 1985 chlorine and
  1015. fluorine inventories in the stratosphere based on ATMOS
  1016. observations at 30 degrees North latitude",  J. Atmos. Chem. _15_,
  1017. 171, 1992.
  1018.  
  1019.  
  1020.