home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Usenet 1994 January / usenetsourcesnewsgroupsinfomagicjanuary1994.iso / answers / ozone-depletion / uv < prev    next >
Text File  |  1993-12-20  |  30KB  |  632 lines

  1. Newsgroups: sci.environment,sci.answers,news.answers
  2. Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!gatech!swrinde!cs.utexas.edu!uunet!boulder!cnsnews!rintintin.Colorado.EDU!rparson
  3. From: rparson@rintintin.colorado.edu (Robert Parson)
  4. Subject: Ozone Depletion FAQ Part IV: UV Radiation and its Effects
  5. Message-ID: <rparson.756410904@rintintin.Colorado.EDU>
  6. Followup-To: sci.environment
  7. Summary: This is the fourth of four files dealing with stratospheric
  8.          ozone depletion. It describes the properties of solar UV
  9.          radiation and some of its biological effects.
  10. Originator: rparson@rintintin.Colorado.EDU
  11. Keywords: ozone layer depletion UVB UVA skin cancer phytoplankton
  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: Mon, 20 Dec 1993 18:08:24 GMT
  17. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  18. Lines: 611
  19. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.environment:38527 sci.answers:744 news.answers:16038
  20.  
  21. Archive-name: ozone-depletion/uv
  22. Last-modified: 20 December 1993
  23. Version: 3.21
  24.  
  25.  
  26.  This file is posted monthly, usually near the middle of the month.
  27.  It may be obtained by anonymous ftp from rtfm.mit.edu (18.70.0.209):
  28.  
  29.     /pub/usenet/news.answers/ozone-depletion/uv
  30.  
  31.  or from mail-server@rtfm.mit.edu by sending a
  32.  a mail message containing any or all of:
  33.  
  34.     send usenet/news.answers/ozone-depletion/uv
  35.  
  36.  If you want to find out more about the mail server, send a
  37.  message to it containing the word "help".
  38.  
  39.                                                                     
  40. ***********************************************************************
  41. * Copyright 1993 Robert Parson                                        *
  42. *                                                                     *
  43. * This file may be distributed, copied, and archived. All             *
  44. * copies must include this notice and the paragraph below entitled    *
  45. * "Caveat". Reproduction and distribution for personal profit is      *
  46. * not permitted. If this document is transmitted to other networks or *
  47. * stored on an electronic archive, I ask that you inform me. I also   *
  48. * request that you inform me before including any of this information *
  49. * in any publications of your own. Students should note that this     *
  50. * is _not_ a peer-reviewed publication and may not be acceptable as   *
  51. * a reference for school projects; it should instead be used as a     *
  52. * pointer to the published literature. In particular, all scientific  *
  53. * data, numerical estimates, etc. should be accompanied by a citation *
  54. * to the original published source, not to this document.             *
  55. ***********************************************************************
  56.  
  57.  
  58. This file deals with the physical properties of ultraviolet
  59. radiation and its biological consequences, emphasizing the
  60. possible effects of stratospheric ozone depletion. It frequently
  61. refers back to Part I, where the basic properties of the ozone
  62. layer are described; the reader should look over that file first.
  63.  
  64. The overall approach I take is conservative. I concentrate on what
  65. is known and on most probable, rather than worst-case, scenarios.
  66. For example, I have relatively little to say about the
  67. effects of UV radiation on plants - this does not mean that the
  68. effects are small, it means that they are as yet not well
  69. quantified (and moreover, I am not well qualified to interpret the
  70. literature.) Policy decisions must take into account not only the
  71. most probable scenario, but also  a range of less probable ones.
  72. will probably do, but also the worst that he could possibly do.
  73. There have been surprises, mostly unpleasant, in this field in the
  74. past, and there are sure to be more in the future. In general,
  75. _much_ less is known about biological effects of UV-B than about
  76. the physics and chemistry of the ozone layer.
  77.  
  78.  
  79. | _Caveat_: I am not a specialist. In fact, I am not an atmospheric
  80. | scientist at all - I am a physical chemist studying gas-phase
  81. | reactions who talks to atmospheric scientists. In this part in
  82. | particular I am well outside the range of my own expertise.
  83. | I have discussed some aspects of this subject with specialists, 
  84. | but I am solely responsible for everything written here, including 
  85. | any errors. This document should not be cited in publications off 
  86. | the net; rather, it should be used as a pointer to the published
  87. | literature. 
  88.  
  89. *** Corrections and comments are welcomed. 
  90.  
  91.  
  92. - Robert Parson
  93.   Associate Professor
  94.   Department of Chemistry and Biochemistry,
  95.   University of Colorado (for which I do not speak)
  96.  
  97.   rparson@rintintin.colorado.edu
  98.   parson_r@cubldr.colorado.edu
  99.  
  100.  
  101. CONTENTS 
  102.  
  103.  1. What is "UV-B"?
  104.  
  105.  2. How does UV-B vary from place to place?
  106.  
  107.  3. If the ozone layer is depleted, won't the UV light just     
  108.     penetrate deeper into the atmosphere and make more ozone?
  109.  
  110.  4. *Is* UV-B increasing?
  111.  
  112.  5. What is the relationship between UV radiation and skin cancer?
  113.  
  114.  6. Is ozone loss responsible for the melanoma upsurge?
  115.  
  116.  7. Does UV Radiation cause cataracts?
  117.  
  118.  8. Are sheep going blind in Chile?
  119.  
  120.  9. What effects does increased UV have on agriculture?
  121.  
  122.  10. What effects does increased UV have on marine life?
  123.  
  124.  References 
  125.  
  126.  
  127.  
  128. 1. What is "UV-B"?
  129.  
  130.  "UV-B" refers to UV light having a wavelength between 280 and 
  131. 320 nm. These wavelengths are on the lower edge of ozone's UV
  132. absorption band, in the so-called "Huggins bands". They are 
  133. absorbed by ozone, but less efficiently than shorter wavelengths
  134. ("UV-C").  (The absorption cross-section of ozone increases by more
  135. than 2 orders of magnitude between 320 nm and the peak value at
  136. ~250 nm.)  Depletion of the ozone layer would first of all result
  137. in increased UV-B. In principle UV-C would also increase, but it is
  138. absorbed so efficiently that a very large depletion would have to
  139. take place in order for significant amounts to reach the earth's
  140. surface. UV-B and UV-C are absorbed by DNA and other biological
  141. macromolecules, inducing photochemical reactions. UV radiation with
  142. a wavelength longer than 320 nm is called "UV-A".  It is not
  143. absorbed by ozone, but it is not believed to be especially
  144. dangerous. (See, however, question #6.)
  145.  
  146.  
  147. 2. How does UV-B vary from place to place?
  148.  
  149.  A great deal.  It is strongest at low latitudes and high altitudes. 
  150. At higher latitudes, the sun is always low in the sky so that it takes
  151. a longer path through the atmosphere and more of the UV-B is absorbed.
  152. For this reason, ozone depletion is
  153. likely to have a greater impact on _local_ ecosystems, such as the
  154. Antarctic marine phytoplankton, than on humans or livestock. UV
  155. also varies with altitude and local cloud cover. These trends can
  156. be seen in the following list of annually-averaged UV indices for
  157. several US cities  [Roach] (units are arbitrary - I don't know 
  158. precisely how this index is defined though I assume it is
  159. proportional to some integral over the UV-b region of the spectrum)
  160.  
  161.  Minneapolis, Minnesota         570
  162.  Chicago, Illinois              637
  163.  Washington, DC                 683
  164.  San Francisco, California      715
  165.  Los Angeles, California        824
  166.  Denver, Colorado               951
  167.  Miami, Florida                 1028
  168.  Honolulu, Hawaii               1147
  169.  
  170.  It should be noted that skin cancer rates show a similar trend.
  171.  
  172. 3. If the ozone is lost, won't the UV light just penetrate 
  173.    deeper into the atmosphere and make more ozone?
  174.  
  175.  This does happen to some extent - it's called "self-healing" - and
  176. has the effect of moving ozone from the upper to the lower
  177. stratosphere. It is not a very effective stabilizing mechanism,
  178. however. Recall that ozone is _created_ by UV with wavelengths 
  179. less than 240 nm, but functions by _absorbing_ UV with wavelengths
  180. greater than 240 nm. The peak of the ozone absorption band is at
  181. ~250 nm, and the cross-section falls off at shorter wavelengths.
  182. The O2 and O3 absorption bands do overlap, though, and UV
  183. radiation between 200 and 240 nm has a good chance of being
  184. absorbed by _either_ O2 or O3. (Below 200 nm the O2 absorption
  185. cross-section increases dramatically, and O3 absorption is
  186. insignificant in comparison.) Since there is some overlap, a
  187. decrease in ozone does lead to a small increase in absorption by
  188. O2. This is a weak feedback, however, and it does not compensate
  189. for the ozone destroyed. Negative feedback need not imply
  190. stability, just as positive feedback need not imply instability.
  191.  
  192. Numerical calculations of ozone depletion take the "self-healing" 
  193. phenomenon into account, by letting the perturbed ozone layer come
  194. into equilibrium with the exciting radiation. Even the simple
  195. one-dimensional models used in the mid 1970's included this
  196. rather obvious effect.
  197.  
  198.  
  199. 4. Is UV-B at the earth's surface increasing?
  200.  
  201. Yes, in some places; no, in others. 
  202.  
  203. Very large increases - up to a factor of 2 - have been seen even
  204. in the outer portions of the Antarctic hole. [Frederick and
  205. Alberts] 
  206.  
  207. Small increases, of order 1% per  year, have been measured in the
  208. Swiss Alps. [Blumthaler and Ambach] These _net_ increases are small
  209. compared to natural day-to-day fluctuations, but they are actually
  210. a little larger than would be expected from the amount of ozone
  211. depletion over the same period. 
  212.  
  213. In urban areas of the US, UV-B
  214. levels showed no significant increase (and in most cases actually
  215. decreased a little)  between 1974 and 1985. [Scotto et al.].  This
  216. is probably due to increasing urban pollution, including low-level
  217. ozone and aerosols. [Grant] Tropospheric ozone is actually
  218. somewhat more  effective at absorbing UV than stratospheric ozone,
  219. because UV light is scattered much more in the troposphere, and
  220. hence takes a longer path. [Bruehl and Crutzen]  Increasing
  221. amounts of tropospheric aerosols, from urban and industrial
  222. pollution, may also offset UV-B increases at the ground.  [Liu et
  223. al.] [Madronich 1992, 1993] [Grant] There have been questions about 
  224. the suitability of the instruments used by Scotto et al.; they were
  225. not designed for measuring long-term trends, and they put too much
  226. weight on regions of the UV spectrum which are not appreciably
  227. absorbed by ozone in any case. [WMO 1989] Nevertheless it seems 
  228. clear that so far ozone depletion over US cities is small enough to
  229. be largely offset by competing factors.  Tropospheric ozone and aerosols
  230. have increased in rural areas of the US and Europe as well, so
  231. these areas may also be screened from the effects of ozone depletion.
  232.  
  233. A recent study [Kerr and McElroy] has found convincing evidence of
  234. UV-B increases in Toronto, Canada over the period 1989-1993. The UV
  235. intensity at 300 nm increased by 35% per year in winter and 7% per
  236. year in summer. At this wavelength 99% of the total UV is absorbed,
  237. so these represent large increases in a small number, and do not
  238. represent a health hazard; nevertheless these wavelengths play a 
  239. disproportionately large role in skin carcinoma and plant damage
  240. since DNA absorbs strongly there. Total UV-B irradiance, weighted
  241. in such a way as to correlate with incidence of sunburn ("erythemally
  242. active radiation"), increased by 5% per year in winter and 2% per year
  243. in summer. The trends are strongly influenced by the unusually large, 
  244. and probably transient, ozone losses in these regions in the years 
  245. 1992-1993 (see part I) and should therefore not be extrapolated into
  246. the future; they do provide strong evidence of a link between ozone 
  247. loss at middle latitudes and total UV-B radiation.
  248.  
  249.  Indirect evidence for increases has been obtained in the Southern
  250. Hemisphere, where stratospheric ozone depletion is larger and 
  251. tropospheric ozone (and aerosol pollution) is lower. Biologically 
  252. weighted UV-B irradiances at a station in New Zealand were 1.4-1.8 
  253. times higher than irradiances at a comparable latitude and season in 
  254. Germany, of which a factor of 1.3-1.6 can be attributed to differences 
  255. in the ozone column over the two locations [Seckmeyer and McKenzie].
  256. In the southern hemisphere summer, the noontime UV-B irradiance 
  257. at Ushaia in Tierra del Fuego is 45% above what would be predicted 
  258. were there no ozone depletion. [Frederick et al. 1993]
  259.  
  260.  In comparing UV-B estimates, one must pay careful attention to
  261. exactly what is being reported. One wants to know not just whether
  262. there is an increase, but how much increase there is at any given
  263. wavelength, since the shorter wavelengths are more dangerous.
  264. Different measuring instruments have different spectral responses,
  265. and are more or less sensitive to various spectral regions. [Wayne,
  266. Rowland 1991].  Wavelength-resolving instruments, such as the
  267. spectroradiometers being used in Antarctica, Argentina, and Toronto,
  268. are the most informative, as they allow one to distinguish the effects 
  269. of ozone trends from those due to clouds and aerosols.
  270. [Madronich 1993] [Kerr and McElroy].
  271.  
  272.  
  273. 5. What is the relationship between UV radiation and skin cancer?
  274.  
  275.  There are three kinds of skin cancer, basal cell carcinomas,
  276. squamous cell carcinomas, and melanomas. In the US there were
  277. 500,000 cases of the first, 100,000 of the second, and 27,600 of
  278. the third in 1990. [Wayne] More than 90% of the skin carcinomas in
  279. the US are attributed to UV-b exposure: their frequency varies
  280. sharply with latitude, just as UV does. The mechanism by which UV-B
  281. induces carcinomas has been identified - the pyrimidine bases
  282. in the DNA molecule form dimers when stimulated by UV-B radiation.
  283. [Tevini]. Fortunately, these cancers are relatively easy to treat 
  284. if detected in time, and are rarely fatal. Skin carcinoma rates vary
  285. sharply with latitude, just as UV-B does. Fair-skinned people of
  286. North European ancestry are particularly susceptible. The highest
  287. rates in the world are found in Queensland, a northerly province of
  288. Australia. 
  289.  
  290. [Madronich and deGruiji] have estimated the expected increases in
  291. skin carcinoma rates due to ozone depletion over the period 1979-1992:
  292.  
  293.  Lat.    % ozone loss    % increase in rate,    % increase in rate,
  294.     1979-1992    basal cell carcinoma    squamous cell carcinoma
  295.  
  296.  55N    7.4 +-1.3    13.5 +-5.3        25.4 +-10.3
  297.  35N    4.8 +-1.4     8.6 +-4.0        16.0 +-7.6
  298.  15N    1.5 +-1.1     2.7 +-2.4         4.8 +-4.4
  299.  
  300.  15S    1.9 +-1.3     3.6 +-2.6         6.5 +-4.8
  301.  35S    4.0 +-1.6     8.1 +-3.6        14.9 +-6.8
  302.  55S    9.0 +-1.5    20.4 +-7.4        39.3 +-15.1
  303.  
  304. Of course, the rates themselves are much smaller at high latitudes,
  305. where the relative increases in rates are large. These estimates do
  306. not take changes in lifestyle into consideration.
  307.  
  308.  Malignant melanoma is much more dangerous, but its connection 
  309. with UV exposure is not well understood. There seems to a correlation 
  310. between melanomas and brief, intense exposures to UV (long before 
  311. the cancer appears.) Melanoma incidence is definitely correlated with 
  312. latitude, with twice as many deaths (relative to state population) 
  313. in Florida or Texas as in Wisconsin or Montana, but this correlation 
  314. need not imply a causal relationship. Some claim that UV-A, which is 
  315. not absorbed by ozone, is involved. [Skolnick] [Setlow et al.]
  316.  
  317.  
  318. 6. Is ozone loss to blame for the melanoma upsurge?
  319.  
  320.  A few physicians have said so, but most others think not.
  321. [Skolnick]
  322.  
  323. First of all, UV-B has not, so far, increased very much, at least
  324. in the US and Europe. 
  325.  
  326. Second, melanoma takes 10-20 years to develop. There hasn't been
  327. enough time for ozone depletion to play a significant role.
  328.  
  329. Third, the melanoma epidemic has been going on since the 1940's. 
  330. Recent increases in rates may just reflect better reporting, or
  331. the popularity of suntans in the '60's and '70's. (This becomes
  332. more likely if UV-A is in fact involved.)
  333.  
  334.  
  335. 7. Does UV-B cause cataracts?
  336.  
  337. While the evidence for this is indirect, it is very plausible.
  338.  
  339. The lens of the eye is a good UV-filter, protecting the delicate
  340. structures in the retina. Too much UV results in short-term "snow
  341. blindness", but the effects of prolonged, repeated exposure are
  342. not known.  People living in naturally high UV environments
  343. such as Bolivia or Tibet do have a high incidence of cataracts, 
  344. and overall cataracts are more frequently seen at lower latitudes.
  345. [Tevini]
  346.  
  347.  
  348. 8. Are sheep going blind in Chile?
  349.  
  350. If they are, it's not because of ozone depletion. 
  351.  
  352.  For a short period each year, the edge of the ozone hole passes
  353. over Tierra del Fuego, at the southern end of the South American
  354. continent. This has led to a flurry of reports of medical damage
  355. to humans and livestock. Dermatologists claim that they are seeing 
  356. more patients with sun-related conditions, nursery owners report
  357. damage to plants, a sailor says that his yacht's dacron sails have
  358. become brittle, and a rancher declares that 50 of his sheep,
  359. grazing at high altitudes, suffer "temporary cataracts" in the
  360. spring. (_Newsweek_, 9 December 1991, p. 43; NY Times, 27 July
  361. 1991, p. C4; 27 March 1992, p. A7). 
  362.  
  363.  These claims are hard to believe. At such a high latitude,
  364. springtime UV-B is naturally very low and the temporary increase
  365. due to ozone depletion still results in a UV fluence that is well
  366. below that found at lower latitudes. Moreover, the climate of
  367. Patagonia is notoriously cold and wet. (There is actually more of
  368. a problem in the summer, after the hole breaks up and ozone-poor
  369. air drifts north. The ozone depletion is smaller, but the
  370. background UV intensity is much higher.) There may well be effects
  371. on _local_ species, adapted to low UV levels, but even these are
  372. not expected to appear so soon. It was only in 1987 that the hole
  373. grew large enough to give rise to significant UV increases
  374. in southern Chile, and cataracts and malignant melanomas take many
  375. years to develop. To be sure, people do get sunburns and
  376. skin cancer even in Alaska and northern Europe, and all
  377. else being equal one expects on purely statistical grounds such
  378. cases to increase, from a small number to a slightly larger number.
  379. All else is definitely not equal, however - the residents are now
  380. intensely aware of the hazards of UV radiation and are likely to
  381. protect themselves better. I suspect that the increase in
  382. sun-related skin problems noted by the dermatologists comes about
  383. because more people are taking such cases to their doctors. 
  384.  
  385. As for the blind sheep, a group at Johns Hopkins has investigated
  386. this and ascribes it to a local infection ("pink eye"). [Pearce]
  387.  
  388.  This is _not_ meant to dismiss UV-B increases in Patagonia as
  389. insignificant. Damage to local plants, for example, may well emerge
  390. in the long term, as the ozone hole is expected to last for 50
  391. years or more. The biological consequences of UV radiation are real, 
  392. but often very subtle; I personally find it hard to believe that 
  393. such effects are showing up so soon, and in such a dramatic fashion. 
  394. Ozone depletion is a real problem, but this particular story is a red 
  395. herring.
  396.  
  397.  
  398. 9. What effects does increased UV have upon plant life?
  399.  
  400.  Generally harmful, but hard to quantify. Many experiments have
  401. studied the response of plants to UV-B radiation, either by
  402. irradiating the plants directly or by filtering out some of the UV
  403. in a low-latitude environment where it is naturally high. The
  404. artificial UV sources do not have the same spectrum as solar
  405. radiation, however, while the filtering experiments do not
  406. necessarily isolate all of the variables, even when climate
  407. and humidity are controlled by growing the plants in a 
  408. greenhouse.
  409.  
  410.  Out of some 200 agricultural plants tested, more than half show 
  411. sensitivity to UV-B increases. The measured effects vary markedly 
  412. from one species to another; some adapt very readily while others 
  413. are seriously damaged. Even within species there are marked differences; 
  414. for example, one soybean variety showed a 25% growth reduction under a
  415. simulated ozone depletion of 16%, whereas another variety showed no
  416. significant yield reduction. The general sense seems to be that
  417. ozone depletion amounting to 10% or more could seriously affect
  418. agriculture. Smaller depletions could have a severe impact on local
  419. ecosystems, but very little is known about this at present.
  420.  
  421.  I have not investigated the literature on this in detail, not
  422. being a biologist. Interested readers should consult [Tevini and
  423. Teramura] or the book by [Tevini] and the references therein. 
  424. If any botanist out there would like to write a summary for
  425. this FAQ, please let me know.
  426.  
  427.  
  428. 10. What effects does increased UV have on marine life?
  429.  
  430.  Again, generally harmful but hard to quantify. Seawater is
  431. surprisingly transparent to UV-B. In clear waters radiation at 315
  432. nm is attenuated by only 14% per meter depth. [Jerlov]. Many marine
  433. creatures live in surface waters, and they have evolved a variety
  434. of methods to cope with UV. Some simply swim to lower depths, some
  435. develop protective coatings, some work at night to repair the
  436. damage done during the day. These natural mechanisms however, are
  437. often triggered by _visible_ light intensities, in which case they
  438. do not protect against an increase in the _ratio_ of UV to visible
  439. light. Also, if a photosynthesizing organism protects itself by 
  440. staying at lower depths, it will get less visible light and produce
  441. less oxygen. An increase in UV-B can thus affect an ecosystem 
  442. without necessarily killing off individual organisms.
  443.  
  444.  Many experiments have been carried out to determine the
  445. response of various marine creatures to UV radiation; as with land
  446. plants the effects vary a great deal from one species to another,
  447. and it is difficult to draw general conclusions at this stage. We
  448. can infer that organisms that live in tropical waters are safe,
  449. since there is little or no ozone depletion there, and that
  450. organisms that are capable of living in the tropics are probably
  451. safe from large depletions at high latitudes since UV intensities
  452. at high latitudes are always low. (One must be a little careful
  453. with the second inference if the organism's natural defenses are
  454. stimulated by visible light.) The problems arise with organisms
  455. that have adapted to the naturally low UV levels of polar regions.
  456.  
  457.  In this case, we have a natural laboratory for studying UV
  458. effects:  the Antarctic Ozone hole. (Part III of the FAQ discusses
  459. the hole in detail.) The outer parts of the hole extend far out
  460. into the ocean,  beyond the pack ice, and these waters get
  461. springtime UV-B doses equal to or greater than what is
  462. seen in a normal antarctic summer. [Frederick and Alberts] [Smith
  463. et al.]. The UV in shallow surface waters is effectively even
  464. higher, because the sea ice is more transparent in spring than in
  465. summer. There has been speculation that this UV could cause a
  466. population collapse in the marine phytoplankton, the microscopic
  467. plants that comprise the base of the food chain. 
  468.  
  469.  To my knowledge, only one field study has been published so far. 
  470. [Smith et al.]. These workers measured the photosynthetic
  471. productivity of the phytoplankton in the "marginal ice zone" (MIZ),
  472. the layer of relatively  fresh meltwater that lies over saltier
  473. deep water.  Since the outer boundary of the ozone hole is
  474. relatively sharp and fluctuates from day to day, they were able to
  475. compare photosynthesis inside and outside the hole, and to
  476. correlate photosynthetic yield with shipboard UV measurements. 
  477. They concluded that the UV-B increase brought about an overall 
  478. decrease of 6-12% in phytoplankton productivity. Since the "hole" 
  479. lasts for about 10-12 weeks, this corresponds to an overall decrease 
  480. of 2-4% for the year. The natural variability in phytoplankton
  481. productivity from year to year is estimated to be about + or - 25%,
  482. so the _immediate_ effects of the ozone hole, while real, are far
  483. from catastrophic. To quote from [Smith et al.]:  "Our estimated
  484. loss of 7 x 10^12 g of carbon per year is about three orders
  485. of magnitude smaller than estimates of _global_ phytoplankton
  486. production and thus is not likely to be significant in this
  487. context. On the other hand, we find that the O3-induced loss to a
  488. natural community of phytoplankton in the MIZ is measurable and the
  489. subsequent ecological consequences of the magnitude and timing of
  490. this early spring loss remain to be determined."  It appears, then,
  491. that overall loss in productivity is not large - yet. (The
  492. cumulative effects on the marine community are not known. The ozone
  493. hole first became large enough to expose marine life to large UV
  494. increases in 1987, and [Smith et al.] carried out their survey in 
  495. 1990.) Ecological consequences - the displacement of UV-sensitive
  496. species by UV-tolerant ones - are likely to be more important than
  497. a decline in overall productivity reduction, although they are 
  498. poorly understood at present.
  499.  
  500. _____________________________________________________________________
  501.  
  502.  REFERENCES FOR PART IV
  503.  
  504. A remark on references: they are neither representative nor
  505. comprehensive. There are _hundreds_ of people working on these
  506. problems. For the most part I have limited myself to papers that
  507. are (1) widely available (if possible, _Science_ or _Nature_ rather
  508. than archival journals such as _J. Geophys. Res._) and (2) directly
  509. related to the "frequently asked questions". Readers who want to
  510. see "who did what" should consult the review articles listed below,
  511. or, if they can get them, the WMO reports which are extensively
  512. documented.
  513.  
  514.  
  515. Introductory Reading:
  516.  
  517. [Graedel and Crutzen] T. E. Graedel and P. J. Crutzen, 
  518. _Atmospheric Change: an Earth System Perspective_, Freeman, NY
  519. 1993.
  520.  
  521. [Rowland 1989] F. S. Rowland, "Chlorofluorocarbons and the
  522. depletion of stratospheric ozone", _American Scientist_ _77_, 36,
  523. 1989.
  524.  
  525. [Zurer] P. S. Zurer, "Ozone Depletion's Recurring Surprises
  526. Challenge Atmospheric Scientists", _Chemical and Engineering News_,
  527. 24 May 1993,  pp. 9-18.
  528.  
  529. ----------------------------
  530. Books and Review Articles:
  531.  
  532. [Rowland 1991] F. S. Rowland, "Stratospheric Ozone Depletion", 
  533. _Ann. Rev. Phys. Chem._ _42_, 731, 1991.
  534.  
  535. [Tevini] M. Tevini, editor: "UV-B Radiation and Ozone Depletion:
  536. Effects on humans, animals, plants, microorganisms, and materials"
  537. Lewis Publishers, Boca Raton, 1993.
  538.  
  539. [Wayne] R. P. Wayne, _Chemistry of Atmospheres_, 2nd.  Ed.,
  540.  Oxford, 1991.
  541.  
  542. [WMO 1988] World Meteorological Organization, 
  543. _Report of the International Ozone Trends Panel_, 
  544.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #18.
  545.  
  546. [WMO 1989] World Meteorological Organization, 
  547. _Scientific Assessment of Stratospheric Ozone: 1989_
  548.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #20.
  549.  
  550. [WMO 1991] World Meteorological Organization, 
  551. _Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1991_
  552.  Global Ozone Research and Monitoring Project - Report #25.
  553.  
  554. -----------------------------------
  555. More Specialized:
  556.  
  557. [Blumthaler and Ambach] M. Blumthaler and W. Ambach, "Indication of
  558.  increasing solar ultraviolet-B radiation flux in alpine regions",
  559.  _Science_ _248_, 206, 1990.
  560.  
  561. [Bruehl and Crutzen]  C. Bruehl and P. Crutzen, "On the
  562. disproportionate role of tropospheric ozone as a filter against
  563. solar UV-B radiation",_Geophys. Res. Lett._ _16_, 703, 1989.
  564.  
  565. [Frederick and Alberts] J.E. Frederick and A. Alberts, "Prolonged
  566.  enhancement in surface ultraviolet radiation during the Antarctic
  567.  spring of 1990", _Geophys. Res. Lett._ _18_, 1869, 1991.
  568.  
  569. [Frederick et al. 1993] J.E. Frederick, P.F. Soulen, S.B. Diaz,
  570. I. Smolskaia, C.R. Booth, T. Lucas, and D. Neuschuler,
  571. "Solar Ultraviolet Irradiance Observed from Southern Argentina:
  572.  September 1990 to March 1991", J. Geophys. Res. _98_, 8891, 1993.
  573.  
  574. [Grant] W. Grant, "Global stratospheric ozone and UV-B radiation",
  575.   _Science_ _242_, 1111, 1988. (a comment on [Scotto et al.])
  576.  
  577. [Jerlov] N.G. Jerlov, "Ultraviolet Radiation in the Sea",
  578. _Nature_ _166_, 112, 1950.
  579.  
  580. [Kerr and McElroy] J. B. Kerr and C. T. McElroy, "Evidence for Large
  581.  Upward Trends of Ultraviolet-B Radiation Linked to Ozone Depletion",
  582.  _Science_ _262_, 1032, 1993.
  583.  
  584. [Liu et al.] S.C. Liu, S.A. McKeen, and S. Madronich, "Effect of
  585.  anthropogenic aerosols on biologically active ultraviolet
  586. radiation", _Geophys. Res. Lett._  _18_,  2265, 1991.
  587.  
  588. [Madronich 1992] S. Madronich, "Implications of recent total 
  589. atmospheric ozone measurements for biologically active ultraviolet 
  590. radiation reaching the earth's surface", 
  591. _Geophys. Res. Lett. _19_, 37, 1992.
  592.  
  593. [Madronich 1993] S. Madronich, in [Tevini], above.
  594.  
  595. [Madronich and de Gruiji] S. Madronich and F. R. de Gruiji,
  596. "Skin Cancer and UV radiation", _Nature_ _366_, 23, 1993.
  597.  
  598. [Pearce] F. Pearce, "Ozone hole 'innocent' of Chile's ills",
  599.  _New Scientist_ #1887, 7, 21 Aug. 1993.
  600.  
  601. [Roach] M. Roach, "Sun Struck", _Health_, May/June 1992, p. 41.
  602.  (See especially the sidebar by Steven Finch on p. 50).
  603.  
  604. [Scotto et al.] J. Scotto, G. Cotton, F. Urbach, D. Berger, and T.
  605. Fears, "Biologically effective ultraviolet radiation: surface
  606. measurements in the U.S.",  _Science_ _239_, 762, 1988.
  607.  
  608. [Seckmeyer and McKenzie] G. Seckmeyer and R. L. McKenzie,
  609. "Increased  ultraviolet radiation in New Zealand (45 degrees S)
  610. relative to Germany (48 degrees N.)", _Nature_ _359_, 135, 1992.
  611.  
  612. [Setlow et al.] R. B. Setlow, E. Grist, K. Thompson and
  613. A. D. Woodhead, "Wavelengths effective in induction of Malignant
  614. Melanoma", PNAS _90_, 6666, 1993.
  615.  
  616. [Skolnick] A. Skolnick,  "Is ozone loss to blame for melanoma
  617. upsurge?" JAMA, _265_, 3218, June 26 1991. 
  618.  
  619. [Smith et al.] R. Smith, B. Prezelin, K. Baker, R. Bidigare, N.
  620. Boucher, T. Coley, D. Karentz, S. MacIntyre, H. Matlick, D.
  621. Menzies, M. Ondrusek, Z. Wan, and K. Waters, "Ozone depletion:
  622. Ultraviolet radiation and phytoplankton biology in antarctic
  623. waters", _Science_ _255_, 952, 1992.
  624.  
  625. [Tevini and Teramura] M. Tevini and A. H. Teramura, "UV-B effects
  626. on terrestrial plants", _Photochemistry and Photobiology_, _50_,
  627. 479, 1989. (This issue contains a number of other papers dealing
  628. with biological effects of UV-B radiation.)
  629.  
  630.  
  631.  
  632.