Over the past decade it has become apparent that the atmosphere is a significant pathway for the transport of many natural and pollutant materials from the continents to the ocean. The atmospheric input of many of these species can have an impact (either positive or negative) on biological processes in the sea and on marine chemical cycling. For example, there is now evidence that the atmosphere may be an important transport path for such essential nutrients as iron and nitrogen in some regions. In this report we assess current data in this area, develop global scale estimates of the atmospheric fluxes of trace elements, mineral aerosol, nitrogen species, and synthetic organic compounds to the ocean; and compare the atmospheric input rates of these substances to their input via rivers. Trace elements considered were Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, As, Hg, Sn, Al, Fe, Si, and P. Oxidized and reduced forms of nitrogen were considered, including nitrate and ammonium ions and the gaseous species NO, NO 2 , HNO 3 , and NH 3 . Synthetic organic compounds considered included polychlorinated biphenyls (PCBs), hexachlorocyclohexanes (HCHs), DDTs, chlordane, dieldrin, and hexachlorobenzenes (HCBs). Making this assessment was difficult because there are very few actual measurements of deposition rates of these substances to the ocean. However, there are considerably more data on the atmospheric concentrations of these species in aerosol and gaseous form. Mean concentration data for 10° × 10° ocean areas were determined from the available concentration data or from extrapolation of these data into other regions. These concentration distributions were then combined with appropriate exchange coefficients and precipitation fields to obtain the global wet and dry deposition fluxes. Careful consideration was given to atmospheric transport processes as well as to removal mechanisms and the physical and physicochemical properties of aerosols and gases. Only annual values were calculated. On a global scale atmospheric inputs are generally equal to or greater than riverine inputs, and for most species atmospheric input to the ocean is significantly greater in the northern hemisphere than in the southern hemisphere. For dissolved trace metals in seawater, global atmospheric input dominates riverine input for Pb, Cd, and Zn, and the two transport paths are roughly equal for Cu, Ni, As, and Fe. Fluxes and basin‐wide deposition of trace metals are generally a factor of 5‐10 higher in the North Atlantic and North Pacific regions than in the South Atlantic and South Pacific. Global input of oxidized and reduced nitrogen species are roughly equal to each other, although the major fraction of oxidized nitrogen enters the ocean in the northern hemisphere, primarily as a result of pollution sources. Reduced nitrogen species are much more uniformly distributed, suggesting that the ocean itself may be a significant source. The global atmospheric input of such synthetic organic species as HCH,PCBs, DDT, and HCB completely dominates their input via rivers.

Abstract An analysis is made of the Monin‐Obukhov function Φ M in the familiar wind profile equation, using data from two recent expeditions to Gurley (New South Wales) and Hay (New South Wales). In one, the friction velocity u * is determined directly by the eddy correlation method, and in the other, conducted during mid‐winter when small heat‐fluxes were experienced, by the use of a friction coefficient applied to a low‐level wind. By collating with a similar earlier analysis for heat and water vapour transfer, the variations of Φ M , Φ H and Φ W with stability are presented in tabular form in the z/L range − 0.01 to − 1.0. Within this range the empirical relationships Φ M = (1 − 16 z/L ) −1/4 and Φ H, W = (1 − 16 z/L ) −1/2 , and the implied equality between Ri and z/L , are found to approximate the data to within a few per cent.

Abstract The deposition of sulfur dioxide on growing vegetation is affected by diverse environmental factors, many of which undergo large diurnal and spatial variations. The aerodynamic resistance to vertical transfer in the surface boundary layer can be formulated in terms of the friction velocity, height of observation, vertical heat flux, and surface roughness. Also important are the resistance in the air layer closest to the surface elements and, in dry vegetation, the average stomatal resistance of the plants. The latter variable is among the most difficult to estimate, but over many agricultural field crops like those in the midwestern U.S., a typical minimum value of average stomatal resistance to SO2 transfer is about 0.7 s cm-1, as is indicated by various experimental data. The deposition velocity can be estimated as the inverse of the sum of the resistances of the layers, necessarily down to where the concentrations are zero; in the surface boundary layer, any of the various resistances might be dominant. Above the surface layer, the micrometeorological relationships are known with less certainty, but reasonable approximations indicate that during unstable conditions the resistance to transfer is very small at heights of several tens of meters and during stable conditions the aerodynamic resistance is very large aloft.

A gaseous deposition model, based on a realistic canopy stomatal resistance submodel, is described, analyzed and tested. This model is designed as one of a hierarchy of simulations, leading up to a "big-leaf" model of the processes contributing to the exchange of trace gases between the atmosphere and vegetated surfaces. Computations show that differences in plant species and environmental and physiological conditions can affect the canopy stomatal resistance by a factor of four. Canopy stomatal resistances to water vapor transfer computed with the present model are compared against values measured with a porometer and computed with the Penman-Monteith equation. Computed stomatal resistances from a soybean canopy in both well-watered and water-stressed conditions yield good agreement with test data. The stomatal resistance submodel responds well to changing environmental and physiological conditions. Model predictions of deposition velocities are evaluated for the case of ozone, transferred to maize. Calculated deposition velocities of O3 overestimate measured values on the average by about 30%, probably largely as a consequence of uncertainties in leaf area index, soil and cuticle resistances, and other modeling parameters, but also partially due to imperfect measurement of O3 deposition velocities.

Abstract Recent atmospheric and wind tunnel data on the heat, mass and momentum transfer above natural and artificial surfaces indicate a general increase in the quantity kB −1 (= In(z o /z p ), where z p is the roughness length appropriate to the quantity p ) between aerodynamically smooth and fully rough flow. Below a roughness Reynolds number, u*z o /v , of about 100, kB −1 appears to be a single valued function of u*z o /v , closely approximated by the assumption of a molecular sub‐layer for heat and water vapour fluxes. Beyond u*z o /v = 100, there is no unique value of kB −1 , but rather the observations suggest that the behaviour falls into either of two categories. For surfaces comprised of arrays of widely spaced solid roughness elements, kB −1 continues to increase (with some evidence for a plateau being reached by about u*z o /v = 1,000, when kB −1 ≃ 10), whilst for surfaces comprised of randomly distributed fibrous roughness elements, kB −1 gradually decreases with increasing roughness Reynolds number beyond about 100.