home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / bit / listserv / biosphl / 1247 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-22  |  9.0 KB  |  156 lines

  1. Comments: Gated by NETNEWS@AUVM.AMERICAN.EDU
  2. Path: sparky!uunet!gatech!paladin.american.edu!auvm!CUBLDR.COLORADO.EDU!PARSON_R
  3. X-VMS-To: IN::"biosph-l@ubvm.cc.buffalo.edu"
  4. MIME-version: 1.0
  5. Content-transfer-encoding: 7BIT
  6. Message-ID: <01GSKY4KEGKY8ZE6AW@CUBLDR.Colorado.EDU>
  7. Newsgroups: bit.listserv.biosph-l
  8. Date:         Mon, 21 Dec 1992 14:56:42 -0700
  9. Reply-To:     PARSON_R@CUBLDR.COLORADO.EDU
  10. Sender:       List Owner <davep@acsu.buffalo.edu>
  11. From:         PARSON_R@CUBLDR.COLORADO.EDU
  12. Subject:      Re: ozone layerSEND/EDIT
  13. Lines: 141
  14.  
  15.  First of all I would like to thank Jeremy Whitlock for pointing out the
  16.  statement in Van Nostrand's Scientific Encyclopedia (1989 edition,  article on
  17.  volcanoes) that Mt. St. Augustine  put 289 billion kg (289 Mt) into the
  18.  stratosphere. I've seen this impossible  figure (it's hundreds of times larger
  19.  than the total amount of HCl _in_ the  stratosphere!) quoted in several places
  20. (Dixy Lee Ray's book, for example)  but always without citation.
  21.  
  22.  This appears to be a horrible mistake on the part of the compilers of the
  23.  encyclopedia. The article gives an accurate summary of Johnston's
  24.  claim ("Volcanic Contribution of Chlorine to the Stratosphere: More Significant
  25.  to Ozone that Previously Estimated?", _Science_ _209_, 491, 1980) that
  26.  St. Augustine put *0.082-0.175* Mt of chlorine into the stratosphere (17-36%
  27.  of the 1975 world production of chlorine in fluorocarbons). As I said in
  28.  my previous post, these numbers are now considered to be too large. (In any
  29.  case, they are at most _comparable_ with CFC emissions, not far in excess of
  30.  them.)
  31.         In the next paragraph, however, the encyclopedia states the impossible
  32.  figure given above, apparently without seeing any discrepancy! I looked up
  33.  Johnston's paper again and found the following (p. 492):
  34.  
  35.  "eruption of the Bishop Tuff from Long Valley Caldera, 700,000 years ago,
  36.  generated 100 km^3 of air fall ash. If the magma degassed 0.25% chlorine
  37.  (equivalent to Augustine Volcano), this eruption may have injected 289x10^9
  38.  kg of HCl into the stratosphere..."
  39.  
  40.  Yup, there it is - it's for the Long Valley Caldera, _not_ for St. Augustine!
  41.  This was one of the so-called "giant caldera eruptions" that occur every
  42.  100,000 years or so. These are unimaginably violent events, probably the
  43.  most destructive weapons in Nature's arsenal (excepting asteroid collisions).
  44.  For example, the most recent such eruption, Lake Toba in Indonesia (~70,000
  45.  years ago) dumped ash on India and Madagascar and may have triggered an ice
  46.  age. Another example is Yellowstone Park, which blows out every 600,000 years
  47. or so (numbers from memory). If Long Valley were to erupt  today it would kill
  48. millions. 289 Mt HCl is quite conceivable for such an event (I have seen
  49. similar estimates for Toba).
  50.  
  51.  Conceivably, a typesetter accidentally substituted Augustine for Long Valley;
  52.  it's still an inexcusable mistake on the part of the Encyclopedia.
  53.  
  54.  More recently Jeremy Whitlock wrote:
  55.  
  56. >I disagree that the baseline is as important as the relative change.  It
  57. >may be a fact of nature that the ozone layer is thinner over the antarctic,
  58. >and indeed polar plantlife is adapted to a higher UV-B flux.  The relative
  59. >change, which is what will affect lifeforms, is on the same order as
  60. >relative changes with latitude and season elsewhere on the globe.
  61.  
  62.  Records going back to 1956 show a thick ozone layer over the antarctic
  63. (although the seasonal variation is somewhat different from that in  the arctic
  64. - the winter low of ~275 persisted until November, because  of the polar
  65. vortex. The ozone hole consists of a _decrease_ from this  naturally low
  66. springtime baseline).  UV-B levels in polar regions are always very low,
  67. because the sun is never high and light takes a long path through  the
  68. atmosphere. For this reason, the ozone hole is _not_ directly  dangerous to
  69. humans or other species that have evolved closer to the  equator. There were
  70. reports last year of blind sheep, etc. in Chile  and Patagonia, but it is very
  71. unlikely that this was due to the ozone  hole, since these same sheep do just
  72. fine in the Andean highlands where  they get much more UV-B.
  73.         The real danger is to organisms that have evolved in the normally  low
  74. UV-B, such as marine phytoplankton. These get exposed to springtime  UV-B
  75. levels that approach, and on occasion exceed, those characteristic of  an
  76. Antarctic midsummer (Frederick and Alberts, _Geophys. Res. Lett._ _18_,  1869,
  77. 1991.)  In other words, summer has suddenly become twice as long, as  far as
  78. UV-V goes. The effect is exacerbated because the antarctic sea ice is  much
  79. more transparent in spring than in summer. There is one recent study  (_Smith
  80. et al., _Science_ _255_, 952, 1992) which finds ~10% reduction in
  81. "phytoplankton productivity" upon passing into the hole - this is well  within
  82. natural year-to-year fluctuations (~25%) but could be serious if  it represents
  83. a cumulative effect. I will let the regular subscribers to  this list discuss
  84. the significance of this sort of effect since my knowledge  of biology (let
  85. alone ecology) is minimal.
  86.  
  87. >This tells me that ClO and ozone concentrations are anticorrelated.  I'd
  88. >still like to know if cause-and-effect has been demonstrated for man-made
  89. >sources.
  90.  
  91.  I addressed this in an earlier post, which appears not to have gotten out
  92.  (Jan Schloerer tells me he didn't see it). The observation of anticorrelation,
  93.  together with laboratory experiments that reproduce it, is convincing evidence
  94.  that the ozone hole is due to Cl (and Br) catalyzed reactions. It remains to
  95.  show that the chlorine is manmade. The evidence for this consists of
  96.  measurements of sources and sinks, a laborious task that has been going on
  97.  for ~20 years. The concentrations of the various source gases have been
  98.  measured _as a function of altitude_, and this provides us with a way to
  99.  estimate the flux of these gases into the stratosphere.
  100.  
  101.  The total amount of chlorine in the stratosphere has increased by a factor
  102.  of 4 since ~1950 (S. Solomon, _Nature_ _347_, 347, 1990). The major natural
  103.  source is CH3Cl; concentrations of CH3Cl in the troposphere have fluctuated
  104.  but have not shown any steady increase over this period. As discussed
  105.  previously, volanoes don't add up to enough - and in any case the frequency
  106.  of stratosphere-piercing eruptions (about 1 per year, most of which only
  107.  go a little way into the strat) has not increased. CFC emissions _did_
  108.  increase over this period, in about the right amounts.
  109.  To pin things down a little more firmly, consider the altitude dependence
  110.  of the CFC concentrations. These are typically constant all the way through
  111.  the troposphere (showing that there is no chemical sink for them in the
  112.  troposphere, just as the popular discussions say) and then drop off rapidly
  113.  starting at about 15 km, where there begins to be enough UV-C around to
  114.  break them up. For example, the concentration of CFCl3 in 1980-1983 was
  115.  measured at 0.2 parts per billion from 0-14 km, drops to 0.1 ppb by 20km,
  116.  and is down to 0.02 ppb at 25 km. (For comparison, total stratospheric
  117.  chlorine was about 2.0 ppb in 1980, and remember that each CFCl3 gives
  118.  3 Cl atoms, so that 0.1 ppb CFCl3 destroyed between 14 and 20km gives
  119.  0.3 ppb Cl, a sizable fraction of the total amount that had been accumulating
  120.  over 30 years - and that's just _one_ CFC (the second most widely-produced
  121.  one). The calculation is a good deal more complicated than this (the CFC's
  122.  don't decay all at once, UV-C pops off one Cl and the others come off
  123.  after subsequent reactions which can take years at the low concentrations
  124.  in the strat., - and all the time stuff is drifting up and down, north and
  125.  south) but that's the basic idea.
  126.  
  127.  Ref. for the CFCl3 data: R. P. Wayne, _Chemistry of Atmospheres_, 2nd
  128.  edition, Oxford, 1991, p. 162 - I'm sorry I don't have a _Science_ or
  129.  _Nature_ reference, but this book is pretty readable.)
  130.  
  131.  Additional evidence:
  132.  
  133.  1. _Fluorine_ concentrations in the strat. have also been rising - the
  134.  concentration of HF (the final destination for F in the strat) has increased
  135.  by a factor of 10 since 1978 (Zander et al., _J. Geophys. Res._ _95_,
  136.  20519, 1990.)
  137.  
  138.  2. Some of the decay products of CFC's (radicals like CF2O, formed when
  139.  the CF2Cl radical reacts with oxygen) have also been observed.
  140.  
  141.  
  142.  One final remark: it is important to distinguish between _ozone depletion_,
  143.  which so far is a small effect (5% for the US over the past decade, more
  144.  in southern Australia, much less (essentially none) in the tropics), from
  145.  the Antarctic ozone hole, which is a huge, but so far localized, effect.
  146.  Although there is a strong case linking CFC emissions to the Antarctic hole
  147.  (and to the much smaller springtime "dimple" over the north pole), there is
  148.  still argument about the causes of the depletion at mid-latitudes - there is
  149.  a substantial majority view, but I would not call it a consensus. As an
  150.  outsider, though, I reason as follows: ClO wipes out 3% of the world's
  151.  ozone every spring. Most of it comes back, but we see a small decrease -
  152.  ~3% _per decade_ - over the earth as a whole. Seems reasonable that effect #2
  153.  is linked to effect #1, although this is not proof.
  154.  
  155.  Robert
  156.