home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / ozone-depletion / intro < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1997-12-30  |  67.3 KB

  1. Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!boulder!spot.colorado.edu!rparson
  2. From: rparson@spot.colorado.edu (Robert Parson)
  3. Newsgroups: sci.environment,sci.answers,news.answers
  4. Subject: Ozone Depletion FAQ Part I: Introduction to the Ozone Layer
  5. Followup-To: poster
  6. Date: 24 Dec 1997 20:49:01 GMT
  7. Organization: University of Colorado, Boulder
  8. Lines: 1411
  9. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  10. Expires: Sun, 1 Feb 1998 00:00:00 GMT
  11. Message-ID: <67rsft$2ue@peabody.colorado.edu>
  12. Reply-To: rparson@spot.colorado.edu
  13. NNTP-Posting-Host: spot.colorado.edu
  14. NNTP-Posting-User: rparson
  15. Summary: This is the first of four files dealing with stratospheric
  16.          ozone depletion. It provides scientific background for
  17.          the more detailed questions in the other three parts.
  18. Keywords: ozone layer cfc stratosphere depletion
  19. Originator: rparson@spot.colorado.edu
  20. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.environment:158517 sci.answers:7559 news.answers:119775
  21.  
  22. Archive-name: ozone-depletion/intro
  23. Last-modified: 20 Dec 1997
  24. Version: 5.9
  25.  
  26. -----------------------------
  27.  
  28. Subject: How to get this FAQ
  29.  
  30. These files are posted to the newsgroups sci.environment, sci.answers,
  31. and news.answers. They are also archived at a variety of sites. These
  32. archives work by automatically downloading the faqs from the newsgroups
  33. and reformatting them in site-specific ways. They usually update to
  34. the latest version within a few days of its being posted, although in
  35. the past there have been some lapses; if the "Last-Modified" date in
  36. the FAQ seems old, you may want to see if there is a more recent version
  37. in a different archive. 
  38.  
  39. Many individuals have archived copies on their own servers, but these
  40. are often seriously out of date and in general are not recommended.
  41.  
  42. A. World-Wide Web
  43. (Limited) hypertext versions, with embedded links to some of the on-line
  44. resources cited in the faqs, can be found at:
  45.  
  46. http://www.faqs.org/faqs/ozone-depletion/ 
  47. http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/faq/usenet/ozone-depletion/top.html
  48. http://www.lib.ox.ac.uk/internet/news/faq/sci.environment.html 
  49. http://www.cs.ruu.nl/wais/html/na-dir/ozone-depletion/.html
  50.  
  51. Plaintext versions can be found at:
  52.  
  53. ftp://rtfm.mit.edu/pub/usenet/news.answers/ozone-depletion/
  54. ftp://ftp.uu.net/usenet/news.answers/ozone-depletion/
  55.  
  56. ----
  57. B. Anonymous ftp
  58.  
  59. To rtfm.mit.edu, in the directory  /pub/usenet/news.answers/ozone-depletion
  60. To ftp.uu.net, in the directory /usenet/news.answers/ozone-depletion
  61. Look for the four files named intro, stratcl, antarctic, and uv.
  62.  
  63. ----
  64. C. Regular email
  65.    Send the following messages to mail-server@rtfm.mit.edu:
  66.  
  67.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/intro
  68.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/stratcl
  69.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/antarctic
  70.    send usenet/news.answers/ozone-depletion/uv
  71.  
  72.  Leave the subject line blank.
  73.  If you want to find out more about the mail server, send a
  74.  message to it containing the word "help". 
  75.  
  76. -----------------------------
  77.  
  78. Subject: Copyright Statement
  79.  
  80. ***********************************************************************
  81. * Copyright 1997 Robert Parson                                        *
  82. *                                                                     *
  83. * This file may be distributed, copied, and archived. All such copies *        
  84. * must include this notice, the preceding instructions on how         *
  85. * to obtain a current version, and the paragraph below entitled       *
  86. * "Caveat."  If this document is transmitted to other networks or     *
  87. * stored on an electronic archive, I ask that you inform me. I also   *
  88. * ask you to keep your archive up to date; in the case of world-wide  *
  89. * web pages, this is most easily done by linking to one of the        *
  90. * archives listed above instead of storing local copies. Finally, I   *        
  91. * request that you inform me before including any of this information *
  92. * in any publications of your own. Students should note that this     *
  93. * is _not_ a peer-reviewed publication and may not be acceptable as   *
  94. * a reference for school projects; it should instead be used as a     *
  95. * pointer to the published literature. In particular, all scientific  *
  96. * data, numerical estimates, etc. should be accompanied by a citation *
  97. * to the original published source, not to this document.             *
  98. ***********************************************************************
  99.  
  100.  
  101. -----------------------------
  102.  
  103. Subject: General remarks
  104.  
  105. This is the first of four FAQ files dealing with stratospheric ozone 
  106. depletion. This part deals with basic scientific questions about the 
  107. ozone layer, and serves as an introduction to the remaining parts which 
  108. are more specialized. Part II deals with sources of stratospheric 
  109. chlorine and bromine, part III with the Antarctic Ozone Hole, and Part 
  110. IV with the properties and effects of ultraviolet radiation. The later
  111. parts are mostly independent of each other, but they all refer back.
  112. to Part I.  I emphasize physical and chemical mechanisms 
  113. rather than biological effects,  although I make a few remarks about
  114. the latter in part IV. I have little to say about legal and policy
  115. issues other than a very brief summary at the end of part I.
  116.  
  117. The overall approach I take is conservative. I concentrate on what
  118. is known and on most probable, rather than worst-case, scenarios.
  119. For  example, I have relatively little to say about the effects
  120. of UV radiation on terrestrial plants - this does not mean that the
  121. effects are small, it  means that they are as yet not well
  122. quantified (and moreover, I am not well qualified to interpret the
  123. literature.)  Policy decisions must take into account not only the
  124. most probable scenario, but also a range of less probable ones.
  125. There have been surprises, mostly unpleasant, in this field in the
  126. past, and there are sure to be more in the future.
  127.  
  128. -----------------------------
  129.  
  130. Subject: Caveats, Disclaimers, and Contact Information
  131.  
  132. | _Caveat_: I am not a specialist. In fact, I am not an atmospheric
  133. | chemist at all - I am a physical chemist studying gas-phase
  134. | reactions who talks to atmospheric chemists. These files are an
  135. | outgrowth of my own efforts to educate myself about this subject
  136. | I have discussed some of these issues with specialists but I am
  137. | solely responsible for everything written here, including all errors.
  138. | On the other hand, if you find this document in an online archive 
  139. | somewhere, I am not responsible for any *other* information that 
  140. | may happen to reside in that archive. This document should not be 
  141. | cited in publications off the net; rather, it should be used as a 
  142. | pointer to the published literature.
  143.  
  144. *** Corrections and comments are welcomed. 
  145.  
  146. - Robert Parson
  147.   Associate Professor
  148.   Department of Chemistry and Biochemistry
  149.   University of Colorado (for which I do not speak)
  150.  
  151.   rparson@spot.colorado.edu
  152.   Robert.Parson@colorado.edu
  153.  
  154. -----------------------------
  155.  
  156. Subject: Dedication
  157.  
  158. This FAQ is dedicated to the memory of Carl J. Lydick, who was one of
  159. the first people to read it through carefully and who helped me to clarify
  160. my presentation. Carl was not a scientist, but he had a profound 
  161. understanding of and love for science and an outstanding talent for
  162. presenting scientific results in non-technical language.
  163.  
  164. -----------------------------
  165.  
  166. Subject: TABLE OF CONTENTS
  167.  
  168.  How to get this FAQ
  169.  Copyright Statement
  170.  General remarks
  171.  Caveats, Disclaimers, and Contact Information
  172.  TABLE OF CONTENTS
  173.  
  174.  1.  THE STRATOSPHERE
  175.  1.1) What is the stratosphere?
  176.  1.2) How is the composition of air described? 
  177.  1.3) How does the composition of the atmosphere change with
  178.  
  179.  2. THE OZONE LAYER
  180.  2.1) How is ozone created?
  181.  2.2) How much ozone is in the layer, and what is a
  182.  2.3) How is ozone distributed in the stratosphere?
  183.  2.4) How does the ozone layer work?
  184.  2.5) What sorts of natural variations does the ozone layer show?
  185.  2.5.a) Regional and Seasonal Variation
  186.  2.5.b) Year-to-year variations.
  187.  2.6) What are CFC's?
  188.  2.7) How do CFC's destroy ozone?
  189.  2.8) What is an "Ozone Depletion Potential?"
  190.  2.9) What about HCFC's and HFC's? Do they destroy ozone?
  191.  2.10) *IS* the ozone layer getting thinner?
  192.  2.11) Is the middle-latitude ozone loss due to CFC emissions?
  193.  2.12) If the ozone is lost, won't the UV light just penetrate 
  194.  2.13) Do Space Shuttle launches damage the ozone layer?
  195.  2.14) Will commercial supersonic aircraft damage the ozone layer?
  196.  2.15) What is being done about ozone depletion?
  197.  
  198.  3.  REFERENCES FOR PART I
  199.      Introductory Reading
  200.      Books and Review Articles
  201.      More Specialized References
  202.      Internet Resources
  203.  
  204. -----------------------------
  205.  
  206. Subject: 1.  THE STRATOSPHERE
  207.  
  208. -----------------------------
  209.  
  210. Subject: 1.1) What is the stratosphere?
  211.  
  212. The stratosphere extends from about 15 km to 50 km. In the
  213. stratosphere temperature _increases_ with altitude, due to the
  214. absorption of UV light by oxygen and ozone.  This creates a global
  215. "inversion layer"  which impedes vertical motion into and within 
  216. the stratosphere - since warmer air lies above colder air, convection
  217. is inhibited.  The word "stratosphere" is related to the word
  218. "stratification" or layering.
  219.  
  220. The stratosphere is often compared to the "troposphere", which is
  221. the atmosphere below about 15 km.  The boundary - called the 
  222. "tropopause" - between these regions is quite sharp, but its
  223. precise location varies between ~9 and ~18 km, depending upon 
  224. latitude and season. The prefix "tropo" refers to change:  the 
  225. troposphere is the part of the atmosphere in which weather occurs.  
  226. This results in rapid mixing of tropospheric air. 
  227. [Wayne] [Wallace and Hobbs]
  228.  
  229. Above the stratosphere lie the "mesosphere", ranging from ~50 to
  230. ~100 km, in which temperature decreases with altitude; the 
  231. "thermosphere", ~100-400 km, in which temperature increases
  232. with altitude again, and the "exosphere", beyond ~400 km, which
  233. fades into the background of interplanetary space. In the upper
  234. mesosphere and thermosphere electrons and ions are abundant, so
  235. these regions are also referred to as the "ionosphere". In technical
  236. literature the term "lower atmosphere" is synonymous with the
  237. troposphere, "middle atmosphere" refers to the stratosphere
  238. and mesosphere, while "upper atmosphere" is usually reserved for the
  239. thermosphere and exosphere. This usage is not universal, however,
  240. and one occasionally sees the term "upper atmosphere" used to
  241. describe everything above the troposphere (for example, in NASA's
  242. Upper Atmosphere Research Satellite, UARS.)
  243.  
  244. -----------------------------
  245.  
  246. Subject: 1.2) How is the composition of air described? 
  247.               (Or, what is a 'mixing ratio'?)
  248.  
  249. The density of the air in the atmosphere depends upon altitude, and
  250. in a complicated way because the temperature also varies with
  251. altitude.  It is therefore awkward to report concentrations of
  252. atmospheric species in units like g/cc or molecules/cc.  Instead,
  253. it is convenient to report the "mole fraction", the relative
  254. number of molecules of a given type in an air sample. Atmospheric
  255. scientists usually call a mole fraction a "mixing ratio". Typical
  256. units for mixing ratios are parts-per-million, billion, or
  257. trillion by volume, designated as "ppmv", "ppbv", and "pptv"
  258. respectively. (The expression "by volume" reflects Avogadro's Law - 
  259. for an ideal gas mixture, equal volumes contain equal numbers of 
  260. molecules - and serves to distinguish mixing ratios from "mass 
  261. fractions" which are given as parts-per-million by weight.)  Thus
  262. when someone says the mixing ratio of hydrogen chloride at 3 km
  263. is 0.1 ppbv, he means that 1 out of every 10 billion molecules in
  264. an air sample collected at that altitude will be an HCl molecule.
  265. [Wayne] [Graedel and Crutzen]
  266.  
  267. -----------------------------
  268.  
  269. Subject: 1.3) How does the composition of the atmosphere change with
  270.                altitude? (Or, how can CFC's get up to the stratosphere 
  271.                when they are heavier than air?) 
  272.  
  273. In the earth's troposphere and stratosphere, most _stable_ chemical
  274. species are "well-mixed" - their mixing ratios are independent of
  275. altitude.  If a species' mixing ratio changes with altitude, some
  276. kind of physical or chemical transformation is taking place. That 
  277. last statement may seem surprising - one might expect the heavier 
  278. molecules to dominate at lower altitudes.  The mixing ratio of 
  279. Krypton (mass 84), then, would decrease with altitude, while that 
  280. of Helium (mass 4) would increase.  In reality, however, molecules 
  281. do not segregate by weight in the troposphere or stratosphere.  
  282. The relative proportions of Helium, Nitrogen, and Krypton are 
  283. unchanged up to about 100 km.  
  284.  
  285. Why is this? Vertical transport in the troposphere takes place by
  286. convection and turbulent mixing.  In the stratosphere and in the
  287. mesosphere, it takes place by "eddy diffusion" - the gradual mechanical 
  288. mixing of gas by motions on small scales. These mechanisms do not 
  289. distinguish molecular masses.  Only at much higher altitudes do mean 
  290. free paths become so large that _molecular_ diffusion dominates and 
  291. gravity is able to separate the different species, bringing hydrogen 
  292. and helium atoms to the top. The lower and middle atmosphere are thus
  293. said to be "well mixed."
  294. [Chamberlain and Hunten] [Wayne] [Wallace and Hobbs]
  295.  
  296. Experimental measurements of the fluorocarbon CF4 demonstrate this
  297. homogeneous mixing.  CF4 has an extremely long lifetime in the
  298. stratosphere - probably many thousands of years.  The mixing ratio
  299. of CF4 in the stratosphere  was found to be 0.056-0.060 ppbv 
  300. from 10-50 km, with no overall trend.  [Zander et al. 1992]
  301.  
  302. An important trace gas that is *not* well-mixed is water vapor. The
  303. lower troposphere contains a great deal of water - as much as 30,000
  304. ppmv in humid tropical latitudes. High in the troposphere, however,
  305. the water condenses and falls to the earth as rain or snow, so that
  306. the stratosphere is extremely dry, typical mixing ratios being about
  307. 5 ppmv. Indeed, the transport of water vapor from troposphere to 
  308. stratosphere is even less efficient than this would suggest, since 
  309. much of the small amount of water in the stratosphere is actually
  310. produced _in situ_ by the oxidation of stratospheric methane. [SAGE II]
  311.  
  312. Sometimes that part of the atmosphere in which the chemical
  313. composition of stable species does not change with altitude is
  314. called the "homosphere". The homosphere includes the troposphere,
  315. stratosphere, and mesosphere. The upper regions of the atmosphere 
  316. - the "thermosphere" and the "exosphere" - are then referred to as 
  317. the "heterosphere". [Wayne] [Wallace and Hobbs]
  318.  
  319. -----------------------------
  320.  
  321. Subject: 2. THE OZONE LAYER
  322.  
  323. ----------------------------- 
  324.  
  325. Subject: 2.1) How is ozone created?
  326.  
  327. Ozone is formed naturally in the upper stratosphere by short
  328. wavelength ultraviolet radiation. Wavelengths less than ~240
  329. nanometers are absorbed by oxygen molecules (O2), which dissociate to
  330. give O atoms. The O atoms combine with other oxygen molecules to 
  331. make ozone: 
  332.  
  333.  O2 + hv -> O + O  (wavelength < 240 nm)
  334.  O + O2 -> O3
  335.  
  336. -----------------------------
  337.  
  338. Subject: 2.2) How much ozone is in the layer, and what is a
  339.              "Dobson Unit" ?
  340.  
  341. A Dobson Unit (DU) is a convenient scale for measuring the total
  342. amount of ozone occupying a column overhead.  If the ozone layer
  343. over the US were compressed to 0 degrees Celsius and 1 atmosphere
  344. pressure, it would be about 3 mm thick. So, 0.01 mm thickness at 
  345. 0 C and 1 at is defined to be 1 DU; this makes the average thickness
  346. of the ozone layer over the US come out to be about 300 DU. 
  347. In absolute terms, 1 DU is about 2.7 x 10^16 molecules/cm^2. 
  348.  
  349. The unit is named after G.M.B. Dobson, who carried out pioneering 
  350. studies of atmospheric ozone between ~1920-1960. Dobson designed
  351. the standard instrument used to measure ozone from the ground. The
  352. Dobson spectrophotometer measures the intensity solar UV radiation at
  353. four wavelengths, two of which are absorbed by ozone and two of
  354. which are not [Dobson 1968b].  These instruments are still in use
  355. in many places, although they are gradually being replaced by the more 
  356. elaborate Brewer spectrophotometers. Today ozone is measured in many 
  357. ways, from aircraft, balloons, satellites, and space shuttle missions,
  358. but the worldwide Dobson network is the only source of long-term data.
  359. A station at Arosa in Switzerland has been measuring ozone since the
  360. 1920's (see http://www.umnw.ethz.ch/LAPETH/doc/totozon.html)
  361. and some other stations have records that go back nearly as
  362. long, although many were interrupted during World War II. The 
  363. present worldwide network went into operation in 1956-57.
  364.  
  365. -----------------------------
  366.  
  367. Subject: 2.3) How is ozone distributed in the stratosphere?
  368.  
  369. In absolute terms: about 10^12 molecules/cm^3 at 15 km, rising to
  370. nearly 10^13 at 25 km, then falling to 10^11 at 45 km.
  371.  
  372. In relative terms: ~0.5 parts per million by volume (ppmv) at 15 km, 
  373. rising to ~8 ppmv at ~35 km, falling to ~3 ppmv at 45 km.
  374.  
  375. Even in the thickest part of the layer, ozone is a trace gas. In all, 
  376. there are about 3 billion metric tons, or 3x10^15 grams, of ozone in 
  377. the earth's atmosphere; about 90% of this is in the stratosphere.
  378.  
  379. -----------------------------
  380.  
  381. Subject: 2.4) How does the ozone layer work?
  382.  
  383. UV light with wavelengths between 240 and 320 nm is absorbed by
  384. ozone, which then falls apart to give an O atom and an O2 molecule. 
  385. The O atom soon encounters another O2 molecule, however (at all times,
  386. the concentration of O2 far exceeds that of O3), and recreates O3:
  387.  
  388.  O3 + hv -> O2 + O
  389.  O + O2 -> O3
  390.  
  391. Thus _ozone absorbs UV radiation without itself being consumed_; 
  392. the net result is to convert UV light into heat. Indeed, this is
  393. what causes the temperature of the  stratosphere to increase with
  394. altitude, giving rise to the inversion layer that traps molecules in
  395. the troposphere. The ozone layer isn't just _in_ the stratosphere; the 
  396. ozone layer actually determines the form of the stratosphere.
  397.  
  398. Ozone _is_ destroyed if an O atom and an O3 molecule meet:
  399.  
  400.  O + O3 -> 2 O2  ("recombination").
  401.  
  402. This reaction is slow, however, and if it were the only mechanism 
  403. for ozone loss, the ozone layer would be about twice as thick
  404. as it is. Certain trace species, such as the oxides of Nitrogen (NO
  405. and NO2), Hydrogen (H, OH, and HO2) and chlorine (Cl, ClO and ClO2)
  406. can catalyze the recombination.  The present ozone layer is a
  407. result of a competition between photolysis and recombination;
  408. increasing the recombination rate, by increasing the
  409. concentration of catalysts, results in a thinner ozone layer.
  410.  
  411. Putting the pieces together, we have the set of reactions proposed
  412. in the 1930's by Sidney Chapman:
  413.  
  414.  O2 + hv -> O + O  (wavelength < 240 nm)  : creation of oxygen atoms
  415.  O + O2 -> O3                             : formation of ozone
  416.  O3 + hv -> O2 + O (wavelength < 320 nm)  : absorption of UV by ozone
  417.  O + O3 -> 2 O2                           : recombination .
  418.   
  419. Since the photolysis of O2 requires UV radiation while
  420. recombination does not, one might guess that ozone should increase
  421. during the day and decrease at night. This has led some people to
  422. suggest that the "antarctic ozone hole" is merely a result of the
  423. long antarctic winter nights. This inference is incorrect, because
  424. the recombination reaction requires oxygen atoms which are also
  425. produced by photolysis. Throughout the stratosphere the concentration 
  426. of O atoms is orders of magnitude smaller than the concentration of 
  427. O3 molecules, so both the production and the destruction of ozone by 
  428. the above mechanisms shut down at night. In fact, the thickness of the 
  429. ozone layer varies very little from day to night, and above 70 km 
  430. ozone concentrations actually _increase_ at night. 
  431.  
  432. (The unusual catalytic cycles that operate in the antarctic ozone 
  433. hole do not require O atoms; however, they still require light to
  434. operate because they also include photolytic steps. See Part III.)
  435.  
  436. -----------------------------
  437.  
  438. Subject: 2.5) What sorts of natural variations does the ozone layer show?
  439.  
  440. There are substantial variations from place to place, and from
  441. season to season. There are smaller variations on time scales of
  442. years and more. [Wayne] [Rowland 1991] We discuss these in turn.
  443.  
  444. -----------------------------
  445.  
  446. Subject: 2.5.a) Regional and Seasonal Variation
  447.  
  448. Since solar radiation makes ozone, one expects to see the
  449. thickness of the ozone layer vary during the year. This is so,
  450. although the details do not depend simply upon the amount of solar
  451. radiation received at a given latitude and season - one must also
  452. take atmospheric motions into account. (Remember that
  453. both production and destruction of ozone require solar radiation.)
  454.  
  455. The ozone layer is thinnest in the tropics, about 260 DU, almost
  456. independent of season. Away from the tropics seasonal variations
  457. become important. For example:
  458.  
  459.     Location                          Column thickness, Dobson Units
  460.  
  461.                                         Jan     Apr     Jul     Oct
  462.  
  463.  Huancayo, Peru (12 degrees S) :        255     255     260     260
  464.  Aspendale, Australia (38 deg. S):      300     280     335     360
  465.  Arosa, Switzerland  (47 deg. N):       335     375     320     280
  466.  St. Petersburg, Russia (60 deg. N):    360     425     345     300
  467.  
  468. These are monthly averages. Interannual standard deviations amount
  469. to ~5 DU for Huancayo, 25 DU for St. Petersburg. [Rowland 1991].
  470. Day-to-day fluctuations can be quite large (as much as 60 DU at high
  471. latitudes). Notice that the highest ozone levels are found in the 
  472. _spring_, not, as one might guess, in summer, and the lowest in the
  473. fall, not winter. Indeed, at high latitudes in the Northern Hemisphere
  474. there is more ozone in January than in July! Most of the ozone is 
  475. created over the tropics, and then is carried to higher latitudes 
  476. by prevailing winds (the general circulation of the stratosphere.)
  477. [Dobson 1968a] [Garcia] [Salby and Garcia] [Brasseur and Solomon]
  478.  
  479. The antarctic ozone hole, discussed in detail in Part III, falls
  480. far outside this range of natural variation. Mean October ozone
  481. at Halley Bay on the Antarctic coast was 117 DU in 1993, down 
  482. from 321 DU in 1956.
  483.  
  484. -----------------------------
  485.  
  486. Subject: 2.5.b) Year-to-year variations.
  487.  
  488. Since ozone is created by solar UV radiation, one expects to see
  489. some correlation with the 11-year solar sunspot cycle. Higher
  490. sunspot activity corresponds to more solar UV and hence more rapid
  491. ozone production. This correlation has been verified, although
  492. its effect is small, about 2% from peak to trough averaged over the
  493. earth, about 4% in polar regions. [Stolarski et al.]
  494.  
  495. Another natural cycle is connected with the "quasibiennial 
  496. oscillation", in which tropical winds in the lower stratosphere
  497. switch from easterly to westerly with a period of about two years. 
  498. This leads to variations of the order of 3% at a given latitude,
  499. although the effect tends to cancel when one averages over the 
  500. entire globe.
  501.  
  502. Episodes of unusual solar activity ("solar proton events") can also
  503. influence ozone levels, by producing nitrogen oxides in the upper
  504. stratosphere and mesosphere. This can have a marked, though
  505. short-lived, effect on ozone _concentrations_ at very high altitudes,
  506. but the effect on total column ozone is usually small since most of
  507. the ozone is found in the lower and middle stratosphere.  Ozone can
  508. also be depleted by a major volcanic eruption, such as El Chichon in 
  509. 1982 or Pinatubo in 1991. The principal mechanism for this is _not_
  510. injection of chlorine into the stratosphere, as discussed in Part II,
  511. but rather the injection of sulfate aerosols which change the
  512. radiation balance in the stratosphere by scattering light, and which
  513. convert inactive chlorine compounds to active, ozone-destroying forms.
  514. [McCormick et al. 1995]. This too is a transient effect, lasting 2-3 years.
  515.  
  516. -----------------------------
  517.  
  518. Subject: 2.6) What are CFC's?
  519.  
  520. CFC's - ChloroFluoroCarbons - are a class of volatile organic compounds 
  521. that have been used as refrigerants, aerosol propellants, foam blowing 
  522. agents, and as solvents in the electronic industry. They are chemically 
  523. very unreactive, and hence safe to work with. In fact, they are so inert 
  524. that the natural reagents that remove most atmospheric pollutants do not 
  525. react with them, so after many years they drift up to the stratosphere 
  526. where short-wave UV light dissociates them. CFC's were invented in 1928, 
  527. but only came into large-scale production after ~1950. Since that year,
  528. the total amount of chlorine in the stratosphere has increased by
  529. a factor of 4. [Solomon]
  530.  
  531. The most important CFC's for ozone depletion are:
  532.  
  533. Trichlorofluoromethane, CFCl3 (usually called CFC-11 or R-11);
  534. Dichlorodifluoromethane,  CF2Cl2 (CFC-12 or R-12); and
  535. 1,1,2 Trichlorotrifluoroethane, CF2ClCFCl2 (CFC-113 or R-113).
  536.  
  537. "R" stands for "refrigerant". One occasionally sees CFC-12 referred 
  538. to as "F-12", and so forth; the"F" stands for "Freon", DuPont's trade
  539. name for these compounds. 
  540.  
  541. In discussing ozone depletion, "CFC" is occasionally used to 
  542. describe a somewhat broader class of chlorine-containing organic
  543. compounds that have similar properties - unreactive in the
  544. troposphere, but readily  photolyzed in the stratosphere. These include:
  545.  
  546.  HydroChloroFluoroCarbons such as CHClF2 (HCFC-22, R-22);
  547.  Carbon Tetrachloride (tetrachloromethane), CCl4;
  548.  Methyl Chloroform (1,1,1 trichloroethane), CH3CCl3 (R-140a);
  549.  and Methyl Chloride (chloromethane), CH3Cl.
  550.  
  551. (The more careful publications always use phrases like "CFC's and
  552. related compounds", but this gets tedious.)
  553.  
  554. Only methyl chloride has a large natural source; it is produced 
  555. biologically in the oceans and chemically from biomass burning. 
  556. The CFC's and CCl4 are nearly inert in the troposphere, and have
  557. lifetimes of 50-200+ years.  Their major "sink" is photolysis by UV
  558. radiation. [Rowland 1989, 1991] The hydrogen-containing halocarbons
  559. are more reactive, and are removed in the troposphere by reactions
  560. with OH radicals. This process is slow, however, and they live long
  561. enough (1-20 years) for a substantia fraction to reach the stratosphere.
  562.  
  563. Most of Part II is devoted to stratospheric chlorine chemistry;
  564. look there for more detail.
  565.  
  566. -----------------------------
  567.  
  568. Subject: 2.7) How do CFC's destroy ozone?
  569.  
  570. CFC's themselves do not destroy ozone; certain of their decay products 
  571. do.  After CFC's are photolyzed, most of the chlorine eventually ends 
  572. up as Hydrogen Chloride, HCl, or Chlorine Nitrate, ClONO2. These are 
  573. called "reservoir species" - they do not themselves react with ozone. 
  574. However, they do decompose to some extent, giving, among other things, 
  575. a small amount of atomic chlorine, Cl, and Chlorine Monoxide, ClO, 
  576. which can catalyze the destruction of ozone by a number of mechanisms. 
  577. The simplest is:
  578.  
  579.   Cl + O3 -> ClO + O2  
  580.  
  581.   ClO + O -> Cl + O2 
  582.  
  583.  Net effect: O3 + O -> 2 O2  
  584.  
  585. Note that the Cl atom is a _catalyst_ - it is not consumed by the 
  586. reaction. Each Cl atom introduced into the stratosphere can
  587. destroy thousands of ozone molecules before it is removed.
  588. The process is even more dramatic for Bromine - it has no stable
  589. "reservoirs", so the Br atom is always available to destroy ozone.
  590. On a per-atom basis, Br is 10-100 times as destructive as Cl.
  591. On the other hand, chlorine and bromine concentrations in
  592. the stratosphere are very small in absolute terms. The mixing ratio
  593. of chlorine from all sources in the stratosphere is about 3 parts
  594. per billion, (most of which is in the form of CFC's that have not
  595. yet fully decomposed) whereas ozone mixing ratios are measured in
  596. parts per million.  Bromine concentrations are about 100 times
  597. smaller still. (See Part II.)
  598.  
  599. The complete chemistry is very complicated - more than 100
  600. distinct species are involved. The rate of ozone destruction at any 
  601. given time and place depends strongly upon how much Cl is present
  602. as Cl or ClO, and thus upon the rate at which Cl is released from
  603. its reservoirs.  This makes quantitative _predictions_ of future
  604. ozone depletion difficult. [Rowland 1989, 1991] [Wayne]
  605.  
  606. The catalytic destruction of ozone by Cl-containing radicals was first
  607. suggested by Richard Stolarski and Ralph Cicerone in 1973. However,
  608. they were not aware of any large sources of stratospheric chlorine. 
  609. In 1974 F. Sherwood Rowland and Mario Molina  realized that CFC's
  610. provided such a source. [Molina and Rowland 1974][Rowland and Molina 1975]
  611. For this and for their many subsequent contributions to stratospheric
  612. ozone chemistry Rowland and Molina shared the 1995 Nobel
  613. Prize in Chemistry, together with Paul Crutzen, discoverer of the NOx 
  614. cycle. (The official announcement from the Swedish Academy can be found
  615. on the web at http://www.nobel.se/announcement95-chemistry.html .)
  616.  
  617. -----------------------------
  618.  
  619. Subject: 2.8) What is an "Ozone Depletion Potential?"
  620.  
  621. The ozone depletion potential (ODP) of a compound is a simple measure of 
  622. its ability to destroy stratospheric ozone. It is a relative measure:
  623. the ODP of CFC-11 is defined to be 1.0, and the ODP's of other compounds
  624. are calculated with respect to this reference point. Thus a compound with
  625. an ODP of 0.2 is, roughly speaking, one-fifth as "bad" as CFC-11.
  626.  
  627. More precisely, the ODP of a compound "x" is defined as the ratio of
  628. the total amount of ozone destroyed by a fixed amount of compound x to
  629. the amount of ozone destroyed by the same mass of CFC-11:
  630.  
  631.                         Global loss of Ozone due to x
  632.         ODP(x) ==       ---------------------------------
  633.                         Global loss of ozone due to CFC-11.
  634.  
  635.  Thus the ODP of CFC-11 is 1.0 by definition. The right-hand side of 
  636.  the equation is calculated by combining information from laboratory 
  637.  and field measurements with atmospheric chemistry and tranport models.
  638.  Since the ODP is a relative measure, it is fairly "robust", not overly
  639.  sensitive to changes in the input data or to the details of the model
  640.  calculations. That is, there are many uncertainties in calculating the 
  641.  numerator or the denominator of the expression, but most of these 
  642.  cancel out when the ratio is calculated.
  643.  
  644.  The ODP of a compound will be affected by:
  645.  
  646.     The nature of the halogen (bromine-containing halocarbons usually 
  647.     have much higher ODPs than chlorocarbons, because atom for atom Br 
  648.     is a more effective ozone-destruction catalyst than Cl.)
  649.  
  650.     The number of chlorine or bromine atoms in a molecule. 
  651.  
  652.     Molecular Mass (since ODP is defined by comparing equal masses 
  653.     rather than equal numbers of moles.)
  654.  
  655.     Atmospheric lifetime (CH3CCl3 has a lower ODP than CFC-11, because
  656.     much of the CH3CCl3 is destroyed in the troposphere.)
  657.  
  658. The ODP as defined above is a steady-state or long-term property. As
  659. such it can be misleading when one considers the possible effects of CFC
  660. replacements. Many of the proposed replacements have short atmospheric
  661. lifetimes, which in general is good; however, if a compound has a short
  662. _stratospheric_ lifetime, it will release its chlorine or bromine atoms
  663. more quickly than a compound with a longer stratospheric lifetime.  Thus
  664. the short term effect of such a compound on the ozone layer is larger
  665. than would be predicted from the ODP alone (and the long-term effect
  666. correspondingly smaller.)(The ideal combination would be a short
  667. tropospheric lifetime, since those molecules which are destroyed in the
  668. troposphere don't get a chance to destroy any stratospheric ozone,
  669. combined with a long stratospheric lifetime.) To get around this, the
  670. concept of a Time-Dependent Ozone Depletion Potential has been
  671. introduced [Solomon and Albritton] [WMO 1991]:
  672.  
  673.  
  674.                  Loss of ozone due to X over time period T
  675.  ODP(x,T) ==     ----------------------------------------------
  676.                  Loss of ozone due to CFC-11 over time period T
  677.  
  678.  As T->infinity, this converges to the steady-state ODP defined previously.
  679.  
  680. The following table lists time-dependent and steady-state ODP's for
  681. a few halocarbons [Solomon and Albritton] [WMO 1991]
  682.  
  683. Compound               Formula         Ozone Depletion Potential  
  684.  
  685.                                      10 yr  30 yr   100 yr   Steady State
  686.  
  687. CFC-113               CF2ClCFCl2      0.56    0.62    0.78    1.10
  688. carbon tetrachloride  CCl4            1.25    1.22    1.14    1.08
  689. methyl chloroform     CH3CCl3         0.75    0.32    0.15    0.12
  690. HCFC-22               CHF2Cl          0.17    0.12    0.07    0.05
  691. Halon - 1301          CF3Br          10.4    10.7    11.5    12.5
  692.  
  693. -----------------------------
  694.  
  695. Subject: 2.9) What about HCFC's and HFC's? Do they destroy ozone?
  696.  
  697. HCFC's (hydrochlorofluorocarbons) differ from CFC's in that only
  698. some, rather than all, of the hydrogen in the parent hydrocarbon
  699. has been replaced by chlorine or fluorine. The most familiar
  700. example is CHClF2, known as "HCFC-22", used as a refrigerant and 
  701. in many home air conditioners (auto air conditioners use CFC-12). 
  702. The hydrogen atom makes the molecule susceptible to attack by the
  703. hydroxyl (OH) radical, so a large fraction of the HCFC's are
  704. destroyed before they reach the stratosphere. Molecule for
  705. molecule, then, HCFC's destroy much less ozone than CFC's, and 
  706. they were suggested as CFC substitutes as long ago as 1976. 
  707.  
  708. Most HCFC's have ozone depletion potentials around 0.01-0.1, so that
  709. during its lifetime a typical HCFC will have destroyed 1-10% as
  710. much ozone as the same amount of CFC-12. Since the HCFC's are more 
  711. reactive in the troposphere, fewer of them reach the stratosphere. 
  712. However, they are also more reactive in the stratosphere, so they 
  713. release chlorine more quickly. The short-term effects are therefore
  714. larger than one would predict from the steady-state ozone depletion
  715. potential. When evaluating substitutes for CFC's, the "time-dependent
  716. ozone depletion potential", discussed in the preceding section,
  717. is more useful than the steady-state ODP. [Solomon and Albritton]
  718.  
  719. HFC's, hydrofluorocarbons, contain no chlorine at all, and hence
  720. have an ozone depletion potential of zero. (In 1993 there were
  721. tentative reports that the fluorocarbon radicals produced by 
  722. photolysis of HFC's could catalyze ozone loss, but this has now
  723. been shown to be negligible [Ravishankara et al. 1994]) A familiar
  724. example is CF3CH2F, known as HFC-134a, which is being used in some
  725. automobile air conditioners and refrigerators. HFC-134a is more
  726. expensive and more difficult to work with than CFC's, and while it
  727. has no effect on stratospheric ozone it is a greenhouse gas (though
  728. somewhat less potent than the CFC's). Some engineers have argued 
  729. that non-CFC fluids, such as propane-isobutane mixtures, are better 
  730. substitutes for CFC-12 in auto air conditioners than HFC-134a.
  731.  
  732. -----------------------------
  733.  
  734. Subject: 2.10) *IS* the ozone layer getting thinner?
  735.  
  736. There is no question that the ozone layer over antarctica has thinned
  737. dramatically over the past 15 years (see part III). However, most of 
  738. us are more interested in whether this is also taking place at 
  739. middle latitudes. The answer seems to be yes, although so far the
  740. effect are small.
  741.  
  742. After carefully accounting for all of the known natural variations, 
  743. a net decrease of about 3% per decade for the period 1978-1991
  744. was found.  This is a global average over latitudes from 66 degrees
  745. S to 66 degrees N (i.e. the arctic and antarctic are excluded in
  746. calculating the average). The depletion increases with latitude,
  747. and is somewhat larger in the Southern Hemisphere. Over the US, Europe
  748. and Australia 4% per decade is typical; on the other hand there was
  749. no significant ozone loss in the tropics during this period. (See,
  750. however, [Hofmann et al. 1996] for more recent trends which appear to
  751. show a decline in some tropical stations.) The depletion is larger in 
  752. the winter months, smaller  in the summer. [Stolarski et al.] [WMO 1994]
  753.  
  754. The following table, extracted from a much more detailed one in
  755. [Herman et al. 1993], illustrates the seasonal and regional trends in
  756. _percent per decade_ for the period 1979-1990:
  757.  
  758.  Latitude      Jan     Apr     Jul     Oct      Example
  759.  
  760.   65 N        -3.0    -6.6    -3.8    -5.6      Iceland
  761.   55 N        -4.6    -6.7    -3.1    -4.4      Moscow, Russia
  762.   45 N        -7.0    -6.8    -2.4    -3.1      Minneapolis, USA
  763.   35 N        -7.3    -4.7    -1.9    -1.6      Tokyo
  764.   25 N        -4.2    -2.9    -1.0    -0.8      Miami, FL, USA
  765.    5 N        -0.1    +1.0    -0.1    +1.3      Somalia
  766.    
  767.    5 S        +0.2    +1.0    -0.2    +1.3      New Guinea
  768.   25 S        -2.1    -1.6    -1.6    -1.1      Pretoria, S. Africa
  769.   35 S        -3.6    -3.2    -4.5    -2.6      Buenos Aires 
  770.   45 S        -4.8    -4.2    -7.7    -4.4      New Zealand
  771.   55 S        -6.1    -5.6    -9.8    -9.7      Tierra del Fuego
  772.   65 S        -6.0    -8.6   -13.1   -19.5      Palmer Peninsula 
  773.  
  774. (These are longitudinally averaged satellite data, not individual
  775. measurements at the places listed in the right-hand column. There
  776. are longitudinal trends as well. A recent reanalysis of the
  777. TOMS data yields trends that differ in detail from the above,
  778. being somewhat smaller at the highest latitudes. [McPeters
  779. et al. 1996]. )
  780.  
  781. It should be noted that one high-latitude ground station (Tromso
  782. in Norway) has found no long-term change in total ozone change
  783. between 1939 and 1989. [Larsen and Henriksen][Henriksen et al. 1992]
  784. The reason for the discrepancy is not known. [WMO 1994]
  785.  
  786. Between 1991 and 1993 these trends accelerated. Satellite and
  787. ground-based measurements showed a remarkable decline for 1992 and
  788. early 1993, a full 4% below the average value for the preceding twelve
  789. years and 2-3% below the _lowest_ values observed in the earlier
  790. period. In Canada the spring ozone levels were 11-17% below normal
  791. [Kerr et al.].  By February 1994 ozone over the United States had
  792. recovered to levels similar to 1991, [Hofmann et al. 1994b] and in the
  793. spring of 1995 they were down again, to levels lower than any previous
  794. year other than 1993. [Bojkov et al. 1995] Sulfate aerosols from the
  795. July 1991 eruption of Mt. Pinatubo are the most likely cause of the
  796. exceptionally low ozone in 1993; these aerosols can convert inactive
  797. "reservoir" chlorine into active ozone-destroying forms, and can also
  798. interfere with the production and transport of ozone by changing the
  799. solar radiation balance in the stratosphere. [Brasseur and Granier]
  800. [Hofmann and Solomon] [Hofmann et al. 1994a] [McCormick et al. 1995]
  801. Another cause may be the unusually strong arctic polar vortex in
  802. 1992-93, which made the arctic stratosphere more like the antarctic
  803. than is usually the case. [Gleason et al.]  [Waters et al.] In any
  804. event, the rapid ozone loss in 1992 and 1993 was a transient phenomenon,
  805. superimposed upon the slower downward trend identified before 1991.
  806.  
  807. -----------------------------
  808.  
  809. Subject: 2.11) Is the middle-latitude ozone loss due to CFC emissions?
  810.  
  811. That's the majority opinion, although it's not a universal opinion.
  812. The present trends are too small and the atmospheric chemistry and 
  813. dynamics too complicated to allow a watertight case to be 
  814. made (as _has_ been made for the far larger, but localized, depletion 
  815. in the Antarctic Ozone hole; see Part III.). Other possible causes
  816. are being investigated. To quote from the 1991 Scientific Assessment
  817. published by the World Meteorological Organization, p. 4.1 [WMO 1991]:
  818.  
  819.  "The primary cause of the Antarctic ozone hole is firmly
  820. established to be halogen chemistry....There is not a full
  821. accounting of the observed downward trend in _global ozone_.
  822. Plausible mechanisms include heterogeneous chemistry on sulfate
  823. aerosols [which convert reservoir chlorine to active chlorine -
  824. R.P.] and the transport of chemically perturbed polar air to middle
  825. latitudes.  Although other mechanisms cannot be ruled out, those
  826. involving the catalytic destruction of ozone by chlorine and
  827. bromine appear to be largely responsible for the ozone loss and 
  828. _are the only ones for which direct evidence exists_." 
  829. (emphases mine - RP)
  830.  
  831. The Executive Summary of the subsequent 1994 scientific assessment 
  832. (available on the Web at http://www.al.noaa.gov/WWWHD/pubdocs/WMOUNEP94.html)
  833. states:
  834.  
  835. "Direct in-situ meaurements of radical species in the lower
  836. stratosphere, coupled with model calculations, have quantitatively shown
  837. that the in-situ photochemical loss of ozone due to (largely natural)
  838. reactive nitrogen (NOx) compounds is smaller than that predicted from
  839. gas-phase chemistry, while that due to (largely natural) HOx compounds
  840. and (largely anthropogenic) chlorine and bromine compounds is larger
  841. than that predicted by gas-phase chemistry. This confirms the key role
  842. of chemical reactions on sulfate aerosols in controlling the chemical
  843. balance of the lower stratosphere. These and other recent scientific
  844. findings strengthen the conclusion of the previous assessment that the
  845. weight of scientific evidence suggests that the observed middle- and
  846. high-latitude ozone losses are largely due to anthropogenic chlorine and
  847. bromine compounds." [WMO 1994] 
  848.  
  849. For a contrasting view, see [Henriksen and Roldugin].
  850.  
  851. A legal analogy might be useful here - the connection between
  852. _antarctic_ ozone depletion and CFC emissions has been proved beyond
  853. a reasonable doubt, while at _middle latitudes_ there is only 
  854. probable cause for such a connection.
  855.  
  856. One must remember that there is a natural 10-20 year time lag
  857. between CFC emissions and ozone depletion. Ozone depletion today is
  858. (probably) due to CFC emissions in the 1970's. Present
  859. controls on CFC emissions are designed to avoid possibly large
  860. amounts of ozone depletion 30 years from now, not to repair the
  861. depletion that has taken place up to now. [Prather et al. 1996]
  862.  
  863. -----------------------------
  864.  
  865. Subject: 2.12) If the ozone is lost, won't the UV light just penetrate 
  866.          deeper into the atmosphere and make more ozone?
  867.  
  868.  This does happen to some extent - it's called "self-healing" - and
  869. has the effect of moving ozone from the upper to the lower
  870. stratosphere. Recall that ozone is _created_ by UV with wavelengths
  871. less than 240 nm, but functions by _absorbing_ UV with wavelengths
  872. greater than 240 nm. The peak of the ozone absorption band is at ~250
  873. nm, and the cross-section falls off at shorter wavelengths.  The O2
  874. and O3 absorption bands do overlap, though, and UV radiation between
  875. 200 and 240 nm has a good chance of being absorbed by _either_ O2 or
  876. O3. [Rowland and Molina 1975] (Below 200 nm the O2 absorption
  877. cross-section increases dramatically, and O3 absorption is
  878. insignificant in comparison.) Since there is some overlap, a decrease
  879. in ozone does lead to a small increase in absorption by O2. This is a
  880. weak feedback, however, and it does not compensate for the ozone
  881. destroyed. Negative feedback need not imply stability, just as
  882. positive feedback need not imply instability.
  883.  
  884. Numerical calculations of ozone depletion take the "self-healing" 
  885. phenomenon into account, by letting the perturbed ozone layer come
  886. into equilibrium with the exciting radiation. 
  887.  
  888. -----------------------------
  889.  
  890. Subject: 2.13) Do Space Shuttle launches damage the ozone layer?
  891.  
  892. Very little. In the early 1970's, when  little was known about
  893. the role of chlorine radicals in ozone depletion, it was suggested
  894. that HCl from solid rocket motors might have a significant effect
  895. upon the ozone layer -  if not globally, perhaps in the immediate
  896. vicinity of the launch. It was immediately shown that the effect
  897. was negligible, and this has been repeatedly demonstrated since.
  898. Each shuttle launch produces about 200 metric tons of chlorine as
  899. HCl, of which about one-third, or 68 tons, is injected into the 
  900. stratosphere. Its residence time there is about three years. A
  901. full year's schedule of shuttle and solid rocket launches injects 
  902. 725 tons of chlorine into the stratosphere. This is negligible compared
  903. to chlorine emissions in the form of CFC's and related compounds 
  904. (~1 million tons/yr in the 1980's, of which ~0.3 Mt reach the 
  905. stratosphere each year). It is also small in comparison to natural 
  906. sources of stratospheric chlorine, which amount to about 75,000 tons 
  907. per year. [Prather et al. 1990] [WMO 1991] [Ko et al.]
  908.  
  909. See also the sci.space FAQ, Part 10, "Controversial Questions",
  910. available by anonymous ftp from rtfm.mit.edu in the directory
  911. pub/usenet/news.answers/space/controversy, and on the world-wide web at:
  912.  
  913. http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/faq/usenet/space/controversy/faq.html
  914.  
  915. -----------------------------
  916.  
  917. Subject: 2.14) Will commercial supersonic aircraft damage the ozone layer?
  918.  
  919. Short answer:  Probably not. This problem is very complicated,
  920. and a definitive answer will not be available for several years, 
  921. but present model calculations indicate that a fleet of high-speed 
  922. civil transports would deplete the ozone layer by < 2%. [WMO 1991, 1994]
  923.  
  924. Long answer (this is a tough one):
  925.  
  926. Supersonic aircraft fly in the stratosphere. Since vertical transport 
  927. in the stratosphere is slow, the exhaust gases from a supersonic jet 
  928. can stay there for two years or more. The most important exhaust gases 
  929. are the nitrogen oxides, NO and NO2, collectively referred to as "NOx". 
  930. NOx is produced from ordinary nitrogen and oxygen by electrical 
  931. discharges (e.g. lightning) and by high-temperature combustion (e.g. in 
  932. automobile and aircraft engines). 
  933.  
  934. The relationship between NOx and ozone is complicated. In the 
  935. troposphere, NOx _makes_ ozone, a phenomenon well known to residents 
  936. of Los Angeles and other cities beset by photochemical smog. At high 
  937. altitudes in the troposphere, similar chemical reactions produce ozone 
  938. as a byproduct of the oxidation of methane; for this reason ordinary 
  939. subsonic aircraft actually increase the thickness of the ozone layer 
  940. by a very small amount.  
  941.  
  942. Things are very different in the stratosphere. Here the principal
  943. source of NOx is nitrous oxide, N2O ("laughing gas"). Most of the
  944. N2O in the atmosphere comes from bacteriological decomposition of
  945. organic matter - reduction of nitrate ions or oxidation of ammonium
  946. ions. (It was once assumed that anthropogenic sources were negligible
  947. in comparison, but this is now known to be false. The total 
  948. anthropogenic contribution is estimated at 8 Tg (teragrams)/yr,
  949. compared to a natural source of 18 Tg/yr. [Khalil and Rasmussen].)
  950. N2O, unlike NOx, is very unreactive - it has an atmospheric lifetime 
  951. of more than 150 years - so it reaches the stratosphere, where most of
  952. it is converted to nitrogen and oxygen by UV photolysis.  However, a 
  953. small fraction of the N2O that reaches the stratosphere reacts instead 
  954. with oxygen atoms (to be precise, with the very rare electronically
  955. excited singlet-D oxygen atoms), and this is the major natural source 
  956. of NOx in the stratosphere; about 1.2 million tons are produced each 
  957. year in this way.  This source strength would be matched by 500 of the 
  958. SST's designed by Boeing in the late 1960's, each spending 5 hours per 
  959. day in the stratosphere. (Boeing was intending to sell 800 of these 
  960. aircraft.) The Concorde, a slower plane, produces less than half as
  961. much NOx and flies at a lower altitude; since the Concorde fleet is
  962. small, its contribution to stratospheric NOx is not significant. Before 
  963. sending large fleets of high-speed aircraft into the stratosphere, 
  964. however, one should certainly consider the possible effects of 
  965. increasing the rate of production of an important stratospheric trace 
  966. gas by as much as a factor of two. [CIC 1975]
  967.  
  968. In 1969, Paul Crutzen discovered that NOx could be an efficient 
  969. catalyst for the destruction of stratospheric ozone: [Crutzen 1970]
  970.       
  971.        NO + O3  -> NO2 + O2
  972.        NO2 + O -> NO + O2
  973. -------------------------------
  974.  net:  O3 + O -> 2 O2
  975.  
  976. (For this and other contributions to ozone research, Crutzen,
  977. together with Rowland and Molina, was awarded the 1995 Nobel Prize
  978. in Chemistry. The official announcement from the Swedish Academy is 
  979. available at http://www.nobel.se/announcement95-chemistry.html .)
  980. Two years later, Harold S. Johnston made the connection to SST
  981. emissions.  Until then it had been thought that the radicals H, OH,
  982. and HO2 (referred to collectively as "HOx") were the principal
  983. catalysts for ozone loss; thus, investigations of the impact of
  984. aircraft exhaust on stratospheric ozone had focussed on emissions of
  985. water vapor, a possible source for these radicals. (The importance of
  986. chlorine radicals, Cl, ClO, and ClO2, referred to as - you guessed it
  987. - "ClOx", was not discovered until 1973.) It had been argued -
  988. correctly, as it turns out - that water vapor injection was
  989. unimportant for determining the ozone balance.  The discovery of
  990. the NOx cycle threw the question open again.
  991.  
  992. Beginning in 1972, the U.S. National Academies of Science and
  993. Engineering and the Department of Transportation sponsored an
  994. intensive program of stratospheric research. [CIC 1975] It soon
  995. became clear that the relationship between NOx emissions and the
  996. ozone layer was very complicated.  The stratospheric lifetime of
  997. NOx is comparable to the timescale for transport from North to
  998. South, so its concentration depends strongly upon latitude.  Much
  999. of the NOx is injected near the tropopause, a region where
  1000. quantitative modelling is very difficult, and the results of
  1001. calculations depend sensitively upon how troposphere-stratosphere
  1002. exchange is treated. Stratospheric NOx chemistry is _extremely_
  1003. complicated, much worse than chlorine chemistry. Among other
  1004. things, NO2 reacts rapidly with ClO, forming the inactive chlorine
  1005. reservoir ClONO2 - so while on the one hand increasing NOx leads
  1006. directly to ozone loss, on the other it suppresses the action
  1007. of the more potent chlorine catalyst. And on top of all of this, the
  1008. SST's always spend part of their time in the troposphere, where NOx
  1009. emissions cause ozone increases. Estimates of long-term ozone
  1010. changes due to large-scale NOx emissions varied markedly from year
  1011. to year, going from -10% in 1974, to +2% (i.e. a net ozone _gain_)
  1012. in 1979, to -8% in 1982. (In contrast, while the estimates of the
  1013. effects of CFC emissions on ozone also varied a great deal in these
  1014. early years, they always gave a net loss of ozone.) [Wayne]
  1015.  
  1016. The discovery of the Antarctic ozone hole added a new piece to the
  1017. puzzle. As described in Part III, the ozone hole is caused by
  1018. heterogeneous chemistry on the surfaces of stratospheric cloud
  1019. particles. While these clouds are only found in polar regions,
  1020. similar chemical reactions take place on sulfate aerosols which are
  1021. found throughout the lower stratosphere. The most important of the
  1022. aerosol reactions is the conversion of N2O5 to nitric acid:
  1023.  
  1024.  N2O5 + H2O -> 2 HNO3 (catalyzed by aerosol surfaces)
  1025.  
  1026. N2O5 is in equilibrium with NOx, so removal of N2O5 by this
  1027. reaction lowers the NOx concentration.  The result is that in the
  1028. lower stratosphere the NOx catalytic cycle contributes much less to
  1029. overall ozone loss than the HOx and ClOx cycles. Ironically, the
  1030. same processes that makes chlorine-catalyzed ozone depletion so
  1031. much more important than was believed 10 years ago, also make
  1032. NOx-catalyzed ozone loss less important. 
  1033.  
  1034. In the meantime, there has been a great deal of progress in developing
  1035. jet engines that will produce much less NOx - up to a factor of 10 -
  1036. than the old Boeing SST. The most recent model calculations indicate
  1037. that a fleet of the new "high-speed civil transports" would deplete
  1038. the ozone layer by 0.3-1.8%. Caution is still required, since the
  1039. experiment has not been done - we have not yet tried adding large
  1040. amounts of NOx to the stratosphere. The forecasts, however, are
  1041. good. [WMO 1991, Ch. 10] [WMO 1994] Very recently, a new complication
  1042. has appeared: _in situ_ measurements in the exhaust plume of a
  1043. Concorde aircraft flying at supersonic speeds indicate that the
  1044.  ground-based estimates of NOx emissions are accurate, but that the
  1045. exhaust also contains large amounts of sulfate-based particulates
  1046. [Fahey et al. 1995].  Since reactions on sulfate aerosols are believed
  1047. to play an important role in halogen-catalyzed ozone depletion, it may
  1048. be advisable to concentrate on reducing the sulfur content of the
  1049. fuels that are to be used in new generations of supersonic aircraft,
  1050. rather than further reducing NOx emissions.
  1051.  
  1052. ..................................................................
  1053. _Aside_: One sometimes hears that the US government killed the SST
  1054. project in 1971 because of concerns raised by H. S. Johnston's work 
  1055. on NOx. This is not true. The US House of Representatives had already
  1056. voted to cut off Federal funding for the SST when Johnston began
  1057. his calculations. The House debate had centered around economics and 
  1058. the effects of noise, especially sonic booms, although there were 
  1059. some vague concerns about "pollution" and one physicist had testified
  1060. about the possible effects of water vapor on ozone. About 6 weeks 
  1061. after both houses had voted to cancel the SST, its supporters 
  1062. succeeded in reviving the project in the House. In the meantime, 
  1063. Johnston had sent a preliminary report to several professional 
  1064. colleagues and submitted a paper to _Science_. A preprint of 
  1065. Johnston's report leaked to a small California newspaper which 
  1066. published a highly sensationalized account. The story hit the press 
  1067. a few days before the Senate voted, 58-37, not to revive the SST.
  1068. (The previous Senate vote had been 51-46 to cancel the project. The 
  1069. reason for the larger majority in the second vote was probably the 
  1070. statement by Boeing's chairman that at least $500 million more would 
  1071. be needed to revive the program.)
  1072. ....................................................................
  1073.  
  1074. -----------------------------
  1075.  
  1076. Subject: 2.15) What is being done about ozone depletion?
  1077.  
  1078. The 1987 Montreal Protocol (full text available on the world-wide web at
  1079. http://www.unep.org/unep/secretar/ozone/treaties.htm) specified that
  1080. CFC emissions should be reduced by 50% by the year 2000 (they had 
  1081. been _increasing_ by 3% per year.)  This agreement was amended in
  1082. London in 1990, to state that production of CFC's, CCl4, and halons 
  1083. should cease entirely by the year 2000.  Restrictions were also applied
  1084. applied to other Cl sources such as methylchloroform. (The details of
  1085. the protocols are complicated, involving different schedules for different
  1086. compounds, delays for developing nations, etc.) The phase-out schedule
  1087. was accelerated by four years by the 1992 Copenhagen agreements. A great 
  1088. deal of effort has been devoted to recovering and recycling CFC's that are
  1089. currently being used in closed-cycle systems. 
  1090.  
  1091. For more information about legal and policy issues, see the books by
  1092. [Benedick] and [Litvin], and the following web sites:
  1093.  
  1094. http://www.unep.org/unep/secretar/ozone/home.htm 
  1095. http://www.unep.ch/ozone/ (European mirror site for above)
  1096. http://www.epa.gov/docs/ozone/index.html
  1097. http://www.ciesin.org/TG/OZ/ozpolic.html
  1098.  
  1099. Recent NOAA measurements [Elkins et al. 1993] [Montzka et al. 1996] 
  1100. show that the _rate of increase_ of halocarbon concentrations in the 
  1101. atmosphere has decreased markedly since 1987.  It appears that the
  1102. Protocols are being observed. Under these conditions total stratospheric 
  1103. chlorine is predicted to peak at 3.8 ppbv in the year 1998, 0.2 ppbv above 
  1104. 1994 levels, and to slowly decline thereafter. [WMO 1994] Extrapolation of 
  1105. current trends suggests that the maximum ozone losses will be [WMO 1994]:
  1106.  
  1107. Northern Mid-latitudes in winter/Spring: 12-13% below late 1960's levels, 
  1108.                                           ~2.5% below current levels.
  1109. Northern mid-latitudes in summer/fall:     6-7% below late 1960's levels,
  1110.                                           ~1.5% below current levels.
  1111. Southern mid-latitudes, year-round:       ~ 11% below late 1960's levels,
  1112.                                           ~2.5% below current levels.
  1113.  
  1114. Very little depletion has been seen in the tropics and little is
  1115. expected there. After the year 2000, the ozone layer will slowly 
  1116. recover over a period of 50 years or so. The antarctic ozone hole 
  1117. is expected to last until about 2045. [WMO 1991,1994] 
  1118. Some scientists are investigating ways to replenish stratospheric
  1119. ozone, either by removing CFC's from the troposphere or by tying up
  1120. the chlorine in inactive compounds. This is discussed in Part III.
  1121.  
  1122. -----------------------------
  1123.  
  1124. Subject: 3.  REFERENCES FOR PART I
  1125.  
  1126. A remark on references: they are neither representative nor
  1127. comprehensive. There are _hundreds_ of people working on these
  1128. problems. Where possible I have limited myself to articles that
  1129. are (1) available outside of University libraries (e.g. _Science_ 
  1130. or _Nature_ rather than archival journals such as _J. Geophys. Res._) 
  1131. and (2) directly related to the "frequently asked questions". 
  1132. I have not listed papers whose importance is primarily historical. 
  1133. (I make an exception for the Nobel-Prize winning work of Crutzen,
  1134. Molina and Rowland.) Readers who want to see "who did what" should
  1135. consult the review articles listed below, or, if they can get them,
  1136. the WMO reports which are extensively documented.
  1137.  
  1138. -----------------------------
  1139.  
  1140. Subject: Introductory Reading
  1141.  
  1142. [Garcia] R. R. Garcia, "Causes of Ozone Depletion", _Physics World_
  1143. April 1994 pp 49-55.
  1144.  
  1145. [Graedel and Crutzen] T. E. Graedel and P. J. Crutzen, 
  1146. _Atmospheric Change: an Earth System Perspective_, Freeman, NY 1993.
  1147.  
  1148. [Rowland 1989] F.S. Rowland, "Chlorofluorocarbons and the depletion
  1149. of stratospheric ozone", _American Scientist_ _77_, 36, 1989.
  1150.  
  1151. [Rowland and Molina 1994] F. S. Rowland and M. J. Molina, "Ozone 
  1152. depletion: 20 years after the alarm", _Chemical and Engineering 
  1153. News_, 15 Aug. 1994, pp. 8-13.
  1154.  
  1155. [Zurer] P. S. Zurer, "Ozone Depletion's Recurring Surprises
  1156. Challenge Atmospheric Scientists", _Chemical and Engineering News_,
  1157. 24 May 1993,  pp. 9-18.
  1158.  
  1159.  
  1160. -----------------------------
  1161.  
  1162. Subject: Books and Review Articles
  1163.  
  1164. [Benedick] R. Benedick, _Ozone Diplomacy_, Harvard, 1991.
  1165.  
  1166. [Brasseur and Solomon] G. Brasseur and S. Solomon, _Aeronomy of 
  1167. the Middle Atmosphere_, 2nd. Edition, D. Reidel, 1986
  1168.  
  1169. [Chamberlain and Hunten] J. W. Chamberlain and D. M. Hunten,
  1170. _Theory of Planetary Atmospheres_, 2nd Edition, Academic Press, 1987
  1171.  
  1172. [Dobson 1968a] G. M. B. Dobson, _Exploring the Atmosphere_, 
  1173. 2nd Edition, Oxford, 1968. 
  1174.  
  1175. [Dobson 1968b] G. M. B. Dobson, "Forty Years' research on atmospheric
  1176. ozone at Oxford", _Applied Optics_, _7_, 387, 1968.
  1177.  
  1178. [CIC 1975] Climate Impact Committee, National Research Council,
  1179. _Environmental Impact of Stratospheric Flight_, 
  1180.  National Academy of Sciences, 1975.
  1181.  
  1182. [Johnston 1992] H. S. Johnston, "Atmospheric Ozone", 
  1183. _Annu. Rev. Phys. Chem._ _43_, 1, 1992.
  1184.  
  1185. [Ko et al.] M. K. W. Ko, N.-D. Sze, and M. J. Prather, "Better
  1186. Protection of the Ozone Layer", _Nature_ _367_, 505, 1994.
  1187.  
  1188. [Litvin] K. T. Litvin, _Ozone Discourses_, Columbia 1994.
  1189.  
  1190. [McElroy and Salawich] M. McElroy and R. Salawich, 
  1191. "Changing Composition of the Global Stratosphere", 
  1192. _Science_ _243, 763, 1989.
  1193.  
  1194. [Rowland and Molina 1975] F. S. Rowland and M. J. Molina,
  1195. "Chlorofluoromethanes in the Environment", 
  1196. Rev. Geophys. & Space Phys. _13_, 1, 1975.
  1197.  
  1198. [Rowland 1991] F. S. Rowland, "Stratospheric Ozone Depletion", 
  1199. _Ann. Rev. Phys. Chem._ _42_, 731, 1991.
  1200.  
  1201. [Salby and Garcia] M. L. Salby and R. R. Garcia, "Dynamical Perturbations
  1202.  to the Ozone Layer", _Physics Today_ _43_, 38, March 1990.
  1203.  
  1204. [Solomon] S. Solomon, "Progress towards a quantitative understanding
  1205.  of Antarctic ozone depletion", _Nature_ _347_, 347, 1990.
  1206.  
  1207. [Wallace and Hobbs] J. M. Wallace and P. V. Hobbs,
  1208. _Atmospheric Science: an Introductory Survey_, Academic Press, 1977.
  1209.  
  1210. [Wayne] R. P. Wayne, _Chemistry of Atmospheres_, 
  1211.         2nd.  Ed., Oxford, 1991.
  1212.  
  1213. [WMO 1988] World Meteorological Organization, 
  1214. _Report of the International Ozone Trends Panel_, 
  1215.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #18.
  1216.  
  1217. [WMO 1989] World Meteorological Organization, 
  1218. _Scientific Assessment of Stratospheric Ozone: 1991_
  1219.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #20.
  1220.  
  1221. [WMO 1991] World Meteorological Organization, 
  1222. _Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1991_
  1223.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #25.
  1224.  
  1225. [WMO 1994] World Meteorological Organization, 
  1226. _Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1994_
  1227.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #37.
  1228. The Executive Summary of this report is available on the
  1229. World-Wide Web at http://www.al.noaa.gov/WWWHD/pubdocs/WMOUNEP94.html
  1230.  
  1231. -----------------------------
  1232.  
  1233. Subject: More Specialized References
  1234.  
  1235. [Bojkov et al. 1995] R. D. Bojkov, V. E. Fioletov, D. S. Balis,
  1236.  C. S. Zerefos, T. V. Kadygrova, and A. M. Shalamjansky, 
  1237.  "Further ozone decline during the northern hemisphere winter-spring
  1238.   of 1994-95 and the new record low ozone over Siberia",
  1239.   Geophys. Res. Lett. _22_, 2729, 1995.
  1240.  
  1241. [Brasseur and Granier] G. Brasseur and C. Granier, "Mt. Pinatubo
  1242.  aerosols, chlorofluorocarbons, and ozone depletion", _Science_
  1243.  _257_, 1239, 1992.
  1244.  
  1245. [Crutzen 1970] P. J. Crutzen, "The influence of nitrogen oxides on the
  1246. atmospheric ozone content", _Quart. J. R. Met. Soc._ _90_, 320, 1970.
  1247.  
  1248. [Elkins et al. 1993] J. W. Elkins, T. M. Thompson, T. H. Swanson,
  1249. J. H. Butler, B. D. Hall, S. O. Cummings, D. A. Fisher, and 
  1250. A. G. Raffo, "Decrease in Growth Rates of Atmospheric 
  1251. Chlorofluorocarbons 11 and 12", _Nature_ _364_, 780, 1993.
  1252.  
  1253. [Fahey et al. 1995] D. W. Fahey, E. R. Keim, K. A. Boering,
  1254. C. A. Brock, J. C. Wilson, H. H. Jonsson, S. Anthony, T. F. Hanisco,
  1255. P. O. Wennberg, R. C. Miake-Lye, R. J. Salawich, N. Louisnard, 
  1256. E. L. Woodbridge, R. S. Gao, S. G. Donnelly, R. C. Wamsley,
  1257. L. A. Del Negro, S. Solomon, B. C. Daube, S. C. Wofsy, C. R. Webster,
  1258. R. D. May, K. K. Kelly, M. Loewenstein, J. R. Podolske, and K. R. Chan,
  1259. "Emission Measurements of the Concorde Supersonic Aircraft in the
  1260. Lower Stratosphere", _Science_ _270_, 70, 1995.
  1261.  
  1262. [Gleason et al.] J. Gleason, P. Bhatia, J. Herman, R. McPeters, P.
  1263. Newman, R. Stolarski, L. Flynn, G. Labow, D. Larko, C. Seftor, C.
  1264. Wellemeyer, W. Komhyr, A. Miller, and W. Planet, "Record Low Global
  1265. Ozone in 1992", _Science_ _260_, 523, 1993.
  1266.  
  1267. [Henriksen and Roldugin] K. Henriksen and V. Roldugin, "Total ozone
  1268. variations in Middle Asia and dynamics meteorological processes
  1269. in the atmosphere", _Geophys. Res. Lett._ _22_, 3219, 1995.
  1270.  
  1271. [Henriksen et al. 1992] K. Henriksen, T. Svenoe, and S. H. H. Larsen,
  1272. "On the stability of the ozone layer at Tromso", J. Atmos. Terr. Phys.
  1273. _55_, 1113, 1992.
  1274.  
  1275. [Herman et al.] J. R. Herman, R. McPeters, and D. Larko,
  1276.  "Ozone depletion at northern and southern latitudes derived
  1277.  from January 1979 to December 1991 TOMS data",
  1278.  J. Geophys. Res. _98_, 12783, 1993.
  1279.  
  1280. [Hofmann and Solomon] D. J. Hofmann and S. Solomon, "Ozone 
  1281. destruction through heterogeneous chemistry following the 
  1282. eruption of El Chichon", J. Geophys. Res. _94_, 5029, 1989.
  1283.  
  1284. [Hofmann et al. 1994a] D. J. Hofmann, S. J. Oltmans, W. D. Komhyr, 
  1285. J. M. Harris, J. A. Lathrop, A. O. Langford, T. Deshler, 
  1286. B. J. Johnson, A. Torres, and W. A. Matthews,
  1287. "Ozone Loss in the lower stratosphere over the United States in
  1288. 1992-1993: Evidence for heterogeneous chemistry on the Pinatubo
  1289. aerosol", Geophys. Res. Lett. _21_, 65, 1994.
  1290.  
  1291. [Hofmann et al. 1994b] D. J. Hofmann, S. J. Oltmans, J. M. Harris,
  1292. J. A. Lathrop, G. L. Koenig, W. D. Komhyr, R. D. Evans, D. M. Quincy,
  1293.  T. Deshler, and B. J. Johnson,
  1294. "Recovery of stratospheric ozone over the United States in the winter
  1295. of 1993-94", Geophys. Res. Lett. _21_, 1779, 1994.
  1296.  
  1297. [Hofmann et al. 1996] D. J. Hofmann, S. J. Oltmans, G. L. Koenig,
  1298.  B. A. Bodhaine, J. M. Harris, J. A. Lathrop, R. C. Schnell, J. Barnes,
  1299.  J. Chin, D. Kuniyuki, S. Ryan, R. Uchida, A. Yoshinaga, P. J. Neale,
  1300.  D. R. Hayes, Jr., V. R. Goodrich, W. D. Komhyr, R. D. Evans, B. J. Johnson,
  1301.  D. M. Quincy, and M. Clark, "Record low ozone at Mauna Loa Observatory
  1302.  during winter 1994-95: A consequence of chemical and dynamical
  1303.  synergism?", Geophys. Res. Lett. _23_, 1533, 1996.
  1304.  
  1305. [Kerr et al.] J. B. Kerr, D. I. Wardle, and P. W. Towsick,
  1306. "Record low ozone values over Canada in early 1993",
  1307. Geophys. Res. Lett. _20_, 1979, 1993.
  1308.  
  1309. [Khalil and Rasmussen] M. A. K. Khalil and R. Rasmussen, "The Global
  1310.  Sources of Nitrous Oxide", _J. Geophys. Res._ _97_, 14651, 1992.
  1311.  
  1312. [Larsen and Henriksen] S. H. H. Larsen and T. Henriksen, 
  1313. "Persistent Arctic ozone layer", _Nature_ _343_, 134, 1990.
  1314.  
  1315. [McCormick et al. 1995] M. P. McCormick, L. W. Thomason, and 
  1316. C. R. Trepte, "Atmospheric effects of the Mt Pinatubo eruption",
  1317. _Nature_ _373_, 399, 1995.
  1318.  
  1319. [McPeters et al. 1996] R. D. McPeters, S. M. Hollandsworth, and
  1320. C. J. Seftor,  "Long-term ozone trends derived from the 16-year combined
  1321. Nimbus 7/Meteor 3 TOMS Version 7 record", Geophys. Res. Lett. _23_,
  1322. 3699, 1996.
  1323.  
  1324. [Molina and Rowland 1974] M. J. Molina and F. S. Rowland,
  1325. "Stratospheric sink for chlorofluoromethanes: chlorine
  1326. atom-catalyzed destruction of ozone", _Nature_ _249_, 810, 1974.
  1327.  
  1328. [Montzka et al. 1996] S. A. Montzka,  J. H. Butler, R. C. Myers,
  1329. T. M. Thompson, T. H. Swanson, A. D. Clarke, L. T. Lock, and 
  1330. J. W. Elkins, "Decline in the Tropospheric Abundance of Halogen
  1331. from Halocarbons: Implications for Stratospheric Ozone Depletion",
  1332. _Science_ _272_, 1318, 1996.
  1333.  
  1334. [Prather et al. 1990] M. J. Prather, M.M. Garcia, A.R. Douglass, C.H.
  1335. Jackman, M.K.W. Ko, and N.D. Sze, "The Space Shuttle's impact on
  1336. the stratosphere", J. Geophys. Res. _95_, 18583, 1990.
  1337.  
  1338. [Prather et al. 1996] M. J. Prather, P. Midgley, F. S. Rowland,
  1339. and R. Stolarski, "The ozone layer: the road not taken",
  1340. _Nature_ _381_, 551, 1996.
  1341.  
  1342. [Ravishankara et al. 1994] A. R. Ravishankara, A. A. Turnipseed,
  1343. N. R. Jensen, S. Barone, M. Mills, C. J. Howard, and S. Solomon,
  1344. "Do Hydrofluorocarbons Destroy Stratospheric Ozone?",
  1345.   _Science_ _263_, 71, 1994.
  1346.  
  1347. [SAGE II] Special Section on the Stratospheric Aerosol and Gas 
  1348. Experiment II, _J. Geophys. Res._ _98_, 4835-4897, 1993.
  1349.  
  1350. [Solomon and Albritton] S. Solomon and D.L. Albritton,
  1351. "Time-dependent ozone depletion potentials for short- and long-term
  1352. forecasts", _Nature_ _357_, 33, 1992.
  1353.  
  1354. [Stolarski et al.]  R. Stolarski, R. Bojkov, L. Bishop, C. Zerefos,
  1355.  J. Staehelin, and J. Zawodny, "Measured Trends in Stratospheric
  1356. Ozone",  Science _256_, 342 (17 April 1992)
  1357.  
  1358. [Waters et al.] J. Waters, L. Froidevaux, W. Read, G. Manney, L.
  1359. Elson, D. Flower, R. Jarnot, and R. Harwood, "Stratospheric ClO and
  1360. ozone from the Microwave Limb Sounder on the Upper Atmosphere
  1361. Research Satellite", _Nature_ _362_, 597, 1993.
  1362.  
  1363. [Zander et al. 1992] R. Zander, M. R. Gunson, C. B. Farmer, C. P.
  1364. Rinsland, F. W. Irion, and E. Mahieu, "The 1985 chlorine and
  1365. fluorine inventories in the stratosphere based on ATMOS
  1366. observations at 30 degrees North latitude",  J. Atmos. Chem. _15_,
  1367. 171, 1992.
  1368.  
  1369. -----------------------------
  1370.  
  1371. Subject: Internet Resources
  1372.  
  1373. This list is preliminary and by no means comprehensive; it includes a 
  1374. few sites that I have found particularly useful and which provide
  1375. good starting points for further exploration.
  1376.  
  1377. Probably the most extensive collection of online resources is that provided
  1378. by the Consortium for International Earth Science Information Network:
  1379. http://sedac.ciesin.org/ozone/
  1380. It includes links to many other documents, including on-line versions
  1381. of some of the original research papers. At the present time portions
  1382. of the site are very much under construction. 
  1383.  
  1384. Lenticular Press publishes a multimedia CD-ROM (for Apple Macintosh)
  1385. containing ozone data and images, as well as a hypertext document similar
  1386. to this FAQ. For sample images and information about ordering the CD,
  1387. see http://www.lenticular.com/ Note that these samples are copyrighted
  1388. and may not be further distributed.
  1389.  
  1390. The NOAA Aeronomy Lab:  http://www.al.noaa.gov/ , 
  1391. has the text of the Executive Summary of the 1994 WMO Scientific
  1392. Assessment, http://www.al.noaa.gov/WWWHD/pubdocs/WMOUNEP94.html
  1393.  
  1394. The United Nations Environmental Program (UNEP) Ozone Secretariat:
  1395. Main page http://www.unep.org/unep/secretar/ozone/home.htm (Nairobi, Kenya).
  1396. Mirror site http://www.unep.ch/ozone/ (Geneva, Switzerland).
  1397.  
  1398. The US Environmental Protection Agency has an ozone page that includes
  1399. links to both science and policy resources:
  1400. http://www.epa.gov/docs/ozone/index.html
  1401.  
  1402. Some of the more interesting scientific web pages include:
  1403.  
  1404. The Centre for Antarctic Information and Research (ICAIR) in New Zealand:
  1405. http://icair.iac.org.nz/ozone/index.html 
  1406.  
  1407. Environment Canada: http://www.doe.ca/ozone/index.htm
  1408.  
  1409. The TOMS home page:  http://jwocky.gsfc.nasa.gov/
  1410.  
  1411. The EASOE home page:  http://www.atm.ch.cam.ac.uk/images/easoe/
  1412.  
  1413. The UARS Project Definition page:
  1414. http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/UARS_project.html
  1415.  
  1416. The HALOE home page:  http://haloedata.larc.nasa.gov/home.html
  1417.  
  1418. The British Antarctic Survey:
  1419. http://www.nbs.ac.uk/public/icd/jds/ozone/
  1420.  
  1421. The ETH Zuerich Institute for Atmospheric Science
  1422. http://www.umnw.ethz.ch/LAPETH/lapeth.html
  1423.  
  1424. The Institute for Meteorology at the Free University of Berlin:
  1425. http://strat-www.met.fu-berlin.de/
  1426.  
  1427. The Climate Prediction Center's TOVS Total Ozone Analysis page:
  1428. http://nic.fb4.noaa.gov:80/products/stratosphere/tovsto/
  1429.  
  1430. The USDA UV-B Radiation Monitoring Program Climate Network,
  1431. http://uvb.nrel.colostate.edu/UVB/uvb_climate_network.html
  1432.  
  1433.