T h i s is a physicist's b o o k . L l i b o u t r y t r i e s t o d i s c u s s t h e p h y s i c a l p r o c e s s e s b e h i n d t h e m a j o r g e o d y n a m i c p h e n o m e n a a n d to s h o w t h a t
m a n y p o p u l a r t h e o r i e s h a v e fairly w e a k b a s e s . T h i s o f t e n l e a d s h i m t o p r o p o s e n e w i d e a s o r h y p o t h e s e s , s o m e t i m e s c o n t r o v e r s i a l a n d b a s e d o n his o w n p r e j u d i c e s ; for e x a m p l e , h e insists o n a h i g h 1 02 5 P viscosity l o w e r m a n t l e a g a i n s t m o s t r e c e n t e v i d e n c e .
I n d e t a i l , I h a v e f o u n d m a n y p o i n t s w h e r e I d i s a g r e e a n d a few t h a t a r e s i m p l y n o t c o r r e c t . F o r e x a m p l e , his s u m m a r y o n t h e p r e s e n t e v i d e n c e o n t h e viscosity o f t h e l o w e r m a n t l e is b i a s e d a n d d o e s n o t d o j u s t i c e t o t h e w o r k of P e l t i e r a n d his c o l l a b o r a t o r s ( p . 2 4 2 ) . T h e r e is n o F i g u r e 5-13 ( p . 5 2 ) . H e c o n s i d e r s g u y o t s a n d s e a m o u n t s as s y n o n y m s ( p . 5 7 ) . H e states t h a t t h e q u a s i - t o t a l i t y o f t h e e a r t h v o l c a n i s m s o c c u r s a l o n g s u b d u c t i o n z o n e s w h i c h i g n o r e s all t h e m i d - o c e a n i c u n d e r w a t e r v o l c a n i s m ( p . 2 4 9 ) . H e states t h a t m o s t of t h e s e d i m e n t s in ' e u g e o s y n c l i n a l ' se
r i e s a r e o f d e e p o c e a n i c b a s i n o r i g i n a n d h a v e b e e n p i l e d u p in t h e s u b d u c t i o n z o n e by ac
c r e t i o n , i g n o r i n g t h e i m p o r t a n c e o f locally d e r i v e d a r c s e d i m e n t s ( p . 3 0 7 ) . H e p r o p o s e s f o r t h e M e s s i n i a n M e d i t e r r a n e a n e v a p o r i t i c l a y e r a d e e p b a s i n o r i g i n a n d c o m p a r e s ' u n p e u ' its f o r m a t i o n t o t h e f o r m a t i o n o f t h e p r e s e n t R e d Sea h o t b r i n e s , w h i c h is n o t c o m p a t i b l e w i t h r e c e n t g e o l o g i c e v i d e n c e ( p . 3 2 3 ) . A n d , this list is f a r f r o m e x h a u s t i v e .
B u t t h e s e a r e relatively m i n o r p o i n t s w i t h i n t h i s w e l l - c o n s t r u c t e d a n d h i g h l y r e a d a b l e b o o k . T o g e t its flavor, it m a y b e b e s t t o q u o t e L l i b o u t r y o n g e o s y n c l i n a l t e r m i n o l o g y w h i c h h e finds ' c o n f u s e d , useless a n d d a n g e r o u s ' o r o n t h e n o t i o n o f o r o g e n i c cycle, w h i c h h e a t t r i b u t e s 'to t h e p e r s i s t e n c e d u r i n g a l o n g p e r i o d , o f t h e o r d e r o f 100 M.Y., w h e r e t w o c o n t i n e n t s h a v e b e e n c o l l i d i n g , o f a t h i n l i t h o - s p h e r e w h i c h r e a c h e s t h e plasticity t h r e s h o l d at e a c h o r o g e n i c p h a s e . ' T h i s is i n d e e d t h e m a i n c o n c l u s i o n o f this b o o k , w h i c h i n t e g r a t e s in a satisfactory way c o n t i n e n t a l d e f o r m a t i o n w i t h i n a b r o a d p l a t e t e c t o n i c f r a m e w o r k . Its r e a d e r p r o g r e s s i v e l y realizes t h a t t h e g e o d y n a m i c e v o l u t i o n of t h e s u r f a c e o f t h e e a r t h is c o n t r o l l e d by t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e p l a t e s w h i c h , u n f o r t u n a t e l y , a r e still p o o r l y k n o w n , a l t h o u g h w e d o k n o w a g r e a t d e a l m o r e t h a n a few y e a r s a g o .
Xavier Le Pichon is with the Laboratoire de Geodynamique, Universite Pierre et Marie Curie, 75230 Pans.
Causes and Effects of Stratospheric Ozone Reduction: An Update
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C o m m i t t e e o n C h e m i s t r y a n d Physics o f O z o n e D e p l e t i o n a n d t h e C o m m i t t e e o n B i o logical Effects of I n c r e a s e d S o l a r U l t r a v i o l e t R a d i a t i o n , N a t i o n a l A c a d e m y P r e s s , W a s h i n g t o n , D . C . , xi + 3 3 9 p p . , 1 9 8 2 , $ 1 3 . 9 5 .
Reviewed by Guy Brasseur
I n 1 9 7 6 , t h e N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s r e l e a s e d a r e p o r t e n t i t l e d Halocarbons: Effects on Stratospheric Ozone. T h e p u r p o s e o f this s t u d y was t o e v a l u a t e t h e likely effect o f
c h l o r o f l u o r o c a r b o n s (CFC's) o n t h e o z o n e layer in t h e a t m o s p h e r e .
A n u m b e r of p u b l i c a t i o n s o n t h e s a m e s u b j e c t h a v e b e e n p r e p a r e d since t h e n by differ
e n t official b o d i e s ( N A S A , W o r l d M e t e o r o logical O r g a n i z a t i o n , E u r o p e a n c o m m u n i t i e s , t h e B r i t i s h g o v e r n m e n t , etc.). T h e o p i n i o n s e x p r e s s e d in t h e s e r e p o r t s w e r e n o t always in a g r e e m e n t a n d e v e n s h a r p l y d i f f e r e d in cer
t a i n cases.
M o r e r e c e n t l y , at t h e r e q u e s t of t h e U . S . E P A a n d in a c c o r d a n c e w i t h t h e C l e a n A i r Act, as a m e n d e d in 1979, t h e N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l h a s p r o v i d e d a n a s s e s s m e n t of t h e s t a t e of k n o w l e d g e o n o z o n e d e p l e t i o n a n d its effects o n p u b l i c h e a l t h a n d w e l f a r e . T h e r e p o r t w h o s e p u r p o s e is to assess t h e m o s t r e c e n t scientific i n f o r m a t i o n h a s b e e n p u b l i s h e d by N a t i o n a l A c a d e m y P r e s s .
T h e r e p o r t is d i v i d e d i n t o t w o p a r t s . T h e first p a r t , p r e p a r e d by t h e C o m m i t t e e o n C h e m i s t r y a n d Physics of o z o n e d e p l e t i o n c h a i r e d by C h a r l e s H . K r u g e r , J r . , r e v i e w s t h e p r o c e s s e s d e t e r m i n i n g t h e o z o n e c o n c e n t r a t i o n i n c l u d i n g t h e p e r t u r b a t i o n s by c h l o r i n e , o x i d e s o f n i t r o g e n , a n d o t h e r s p e c i e s . It d e s c r i b e s t h e c u r r e n t s t a t u s of s t r a t o s p h e r i c m o d e l s a n d d i s c u s s e s o u r ability t o d e t e c t t r e n d s in o z o n e in r e l a t i o n w i t h a n y a n t h r o p o g e n i c a c t i o n .
I n its c o n c l u s i o n , t h e first p a r t of t h e r e p o r t states t h a t 'if t h e p r o d u c t i o n of C F C s c o n t i n u e s i n t o t h e f u t u r e at t h e r a t e e x i s t i n g in 1 9 7 7 , t h e s t e a d y state r e d u c t i o n in t o t a l o z o n e , in t h e a b s e n c e of o t h e r p e r t u r b a t i o n s , w o u l d b e b e t w e e n 5 a n d 9 p e r c e n t . ' T h e s e n u m b e r s a r e l o w e r t h a n p r e v i o u s e s t i m a t e s , w h i c h s h o w s t h e necessity of u p d a t i n g f r e q u e n t l y o u r k n o w l e d g e in s t r a t o s p h e r i c c h e m istry. T h e r e p o r t also i n d i c a t e s t h a t ' o n t h e w h o l e t h e r e h a v e b e e n s u b s t a n t i a l i m p r o v e m e n t in t h e a g r e e m e n t b e t w e e n m o d e l p r e d i c t i o n s a n d o b s e r v e d profiles of t r a c e s p e cies.' T h e r e a r e a few e x c e p t i o n s , h o w e v e r , a n d , since t h e u n c e r t a i n t i e s c a n b e h a r d l y q u a n t i t a t i v e l y e s t i m a t e d , it is s u g g e s t e d t h a t ' t h e d i s c r e p a n c i e s s h o u l d b e r e s o l v e d in t h e f u t u r e by a n o r d e r l y a p p l i c a t i o n o f t h e scien
tific m e t h o d w i t h a p p r o p r i a t e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e o r y a n d o b s e r v a t i o n . ' Finally, t h e p r o b l e m o f s i m u l t a n e o u s p e r t u r b a t i o n s is c o n s i d e r e d . O z o n e m a y b e a l t e r e d n o t o n l y by C F C s b u t also by a n i n c r e a s i n g e m i s s i o n level of n i t r o u s o x i d e in association w i t h a g r i c u l t u r a l p r a c t i c e s , d i s p o s a l of h u m a n a n d a n i m a l wastes, a n d p o s s i b l e c o m b u s t i o n . M o r e o v e r , t h e c o r r e s p o n d i n g o z o n e r e d u c t i o n m i g h t b e p a r t l y offset by t h e i n c r e a s e d c o n c e n t r a t i o n o f c a r b o n d i o x i d e o r m e t h a n e . I t is t h e r e f o r e r e c o m m e n d e d (1) t o m a i n t a i n a c o o r d i n a t e d r e s e a r c h p r o g r a m t o u n d e r s t a n d t h e s p a t i a l a n d t e m p o r a l d i s t r i b u t i o n of t h e k e y t r a c e species i n c l u d i n g a t m o s p h e r i c o b s e r v a t i o n , l a b o r a t o r y m e a s u r e m e n t s , a n d t h e o r e t i c a l m o d e l i n g ; (2) t o m o n i t o r o z o n e , w a t e r v a p o r , a n d t e m p e r a t u r e , u s i n g b o t h satellite a n d g r o u n d - b a s e s y s t e m s ; a n d (3) t o assess t h e c o n s e q u e n c e f o r s t r a t o s p h e r i c o z o n e o f t h e e m i s s i o n in t h e a t m o s p h e r e o f all r e l e v a n t gases s u c h as C F C s , a n d C H3C 1 , C H3C C 13, N20 , C 02, a n d C H4. O t h e r vehicles s u c h as b a l l o o n s a n d a i r c r a f t will also c o n t r i b u t e t o this task.
T h e t e x t d e v o t e d t o t h e c h e m i s t r y a n d t h e physics o f o z o n e d e p l e t i o n is v e r y c l e a r a n d well w r i t t e n . I t is b a s e d o n six p a p e r s p r o v i d e d by six c o n s u l t a n t s a n d p u b l i s h e d as a p p e n
d i x e s : (1) P e r t u r b a t i o n s o f t h e S t r a t o s p h e r e a n d O z o n e D e p l e t i o n , by R. J . C i c e r o n e ; (2) S t r a t o s p h e r i c P e r t u r b a t i o n s — t h e R o l e o f D y n a m i c s T r a n s p o r t a n d C l i m a t e C h a n g e s , by R. E. D i c k i n s o n ; (3) R e c e n t D e v e l o p m e n t s in S t r a t o s p h e r i c P h o t o c h e m i s t r y , by S. C.
Wofsy a n d J . A. L o g a n ; (4) T h e M e a s u r e m e n t of T r a c e R e a c t i v e S p e c i e s in t h e S t r a t o s p h e r e : A Review of R e c e n t R e s u l t s , by J . G.
A n d e r s o n ; (5) T r e n d Analysis o f T o t a l O z o n e , by H . A . P a n o f s k y ; a n d (6) D e t e c t i o n of T r e n d s in t h e V e r t i c a l D i s t r i b u t i o n o f O z o n e , by A. B . Pittock.
T h e l e n g t h of t h e six a p p e n d i x e s is q u i t e d i s p r o p o r t i o n a l , w h i c h r e d u c e s t h e o v e r a l l co
h e r e n c e of t h e t e x t . H o w e v e r , t h e s e i n d i v i d ual c o n t r i b u t i o n s a r e v e r y r e a d a b l e a n d c o n tain m u c h u s e f u l i n f o r m a t i o n . T h e r e a d e r p a r t i c u l a r l y i n t e r e s t e d by t h e s e q u e s t i o n s s h o u l d also r e f e r t o t h e r e p o r t p u b l i s h e d by W M O a n d e n t i t l e d The Stratosphere 1981: The
ory and Measurements.
T h e s e c o n d p a r t o f t h e r e p o r t is d e v o t e d t o t h e biological effects of i n c r e a s e d s o l a r u l t r a violet r a d i a t i o n . I t h a s b e e n d r a w n by a c o m m i t t e e u n d e r t h e c h a i r m a n s h i p of R. B . Set- low. T h r e e t o p i c s a r e c o v e r e d : (1) m o l e c u l a r a n d c e l l u l a r s t u d i e s , (2) e c o s y s t e m effects, a n d (3) h u m a n h e a l t h effects. It is c o n c l u d e d t h a t D N A is p r o b a b l y t h e p r i m a r y t a r g e t in a n i m a l cells for m o s t d e l e t e r i o u s effects of U V - B a n d t h a t t h e m a j o r i n j u r y to D N A a p p e a r s t o b e t h e f o r m a t i o n of p y r i m i d i n e d i m e r s w h i c h d i s t o r t t h e n o r m a l D N A helical s t r u c t u r e . B o t h U V - A a n d U V - B a r e also d e t r i m e n t a l t o p l a n t g r o w t h , b u t t h e a d a p t a b i l i t y o f p l a n species a p p e a r s t o b e sufficient to m a i n t a i n food c r o p yields. U V - B r a d i a t i o n c a n also d a m a g e a q u a t i c o r g a n i s m s , b u t t h e r e is n o in
f o r m a t i o n t o p r e d i c t t h e m a g n i t u d e o f s u c h a d v e r s e effects.
T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n i n c r e a s e d s o l a r r a d i a t i o n a n d t h e a p p e a r a n c e o f skin c a n c e r s h a s b e e n widely d i s c u s s e d in r e c e n t y e a r s since m o r e t h a n 9 0 % o f skin c a n c e r s o t h e r t h a n m e l a n o m a s e e m t o b e a t t r i b u t a b l e t o s u n l i g h t . T h e r e p o r t states t h a t a 1% i n c r e a s e in U V - B w o u l d give a 1 - 2 . 5 % i n c r e a s e in b a s al cell skin c a n c e r s a n d a 2—5% i n c r e a s e i n s q u a m o u s cell skin c a n c e r s . T h e a p p e a r a n c e of skin m e l a n o m a is p a r t l y d u e to s u n l i g h t b u t p r o b a b l y also t o o t h e r f a c t o r s . A p r e d i c tion of e n h a n c e d i n c i d e n c e d u e to i n c r e a s e d e x p o s u r e t o U V c a n t h e r e f o r e n o t b e m a d e . M o d e l s of l i g h t - i n d u c e d m e l a n o m a s a r e r e q u i r e d t o g e t h e r w i t h e p i d e m i o l o g i c a l s t u d i e s b a s e d o n clinical a n d histological s t u d i e s .
I n s u m m a r y , t h e r e p o r t a c c o m p l i s h e s its in
t e n d e d p u r p o s e q u i t e well. It s h o u l d give t h e policy m a k e r s a g o o d a s s e s s m e n t of o u r p r e s e n t k n o w l e d g e a n d o f t h e u n c e r t a i n t i e s o n t h e c a u s e s a n d effects o f o z o n e d e p l e t i o n .
Guy Brasseur is with the Space Aeronomy Institute in Brussels, Belgium.
