Ozon je prirodni plin u tragovima u Zemljinoj atmosferi. U nižim slojevima atmosfere, ozon pomaže zadržati toplinu kako bi se zemlja zagrijala. U gornjim slojevima atmosfere igra još važniju ulogu filtriranjem štetnih ultraljubičastih (UV) zraka od sunca. Prekomjerno izlaganje UV zrakama uništava stanice kože, uzrokuje rak i kataraktu te može dovesti do makularne degeneracije. Bez zaštitnog ozonskog omotača, ne bi bilo života na Zemlji kakvog poznajemo. Iz tog razloga, znanstvenici i ekolozi diljem svijeta bili su iznimno zabrinuti zbog otkrivanja velike rupe u ozonu iznad Antarktika.
Spojevi klorofluorougljika (CFC), klor i brom koji je stvorio čovjek, pripisuju se stvaranju rupe u ozonu. CFC-i, koji se koriste u aerosolnim proizvodima, klima-uređajima i rashladnim jedinicama, zabranjeni su u 108 zemalja 1980-ih; međutim, oni se i dalje ispuštaju u atmosferu iz starijih proizvoda koji se još uvijek koriste. Osim toga, stručnjaci procjenjuju da je oko polovica broma u atmosferi iz ljudske upotrebe, zajedno s gotovo cijelim klorom.
CFC se dižu u atmosferu i, izlaganjem drugim spojevima, ekstremnoj hladnoći i sunčevoj svjetlosti, pretvaraju se u atome klora. Atomi klora mijenjaju molekule ozona u kisik. Ovdje je problem što kisik, iako je dobar za disanje u nižim slojevima atmosfere, ne filtrira UV zrake. CFC-i učinkovito “otvaraju prozor” u našoj zaštitnoj atmosferi. Ovaj prozor u ozonu gradi se iznad Antarktika.
Ova udaljena regija mogla bi se činiti kao čudno mjesto za rupu u ozonu. Antarktik nije naseljen trajnim ljudskim bićima i ostaje netaknut. Zašto rupa nije iznad jako naseljenih područja gdje je poznato da su emisije CFC-a i drugih stakleničkih plinova visoke? Ispada da je odgovor povezan s Zemljinom rotacijom i drugim klimatološkim čimbenicima.
Prvo, Zemljino rotiranje osigurava da se svi plinovi ili emisije ispuštene u zrak, prirodni ili umjetni, rašire više ili manje ravnomjerno po troposferi ili nižoj atmosferi tijekom razdoblja od otprilike godinu dana. Prema Agenciji za zaštitu okoliša (EPA), tada je potrebno od dvije do pet godina da se ovi plinovi prošire u i kroz stratosferu ili gornju atmosferu. Odavde klima ulazi u igru u promjenjivoj kemiji CFC-a i njihovoj ulozi u stvaranju rupe u ozonu.
Zimi, Zemljina nagnuta os sprječava da sunčeva svjetlost obasjava Južni pol. To uzrokuje da temperature u atmosferi iznad Antarktika padaju čak do -108° Fahrenheita (-78° Celzija). Hladan zrak koji se spušta s Južnog pola stvara “zimski vrtlog” cirkulirajućih vjetrova u srednjim geografskim širinama iznad Antarktika, djelujući poput ogromnog vrtloga. To učinkovito odsijeca ozon iznad Antarktika od miješanja s većim atmosferskim bazenom planeta.
Kako temperature nastavljaju padati u zimi bez sunca, polarni stratosferski oblaci (PSC) ili oblaci ledenih kristala dušične kiseline počinju se stvarati nad Antarktikom. CFC spojevi skupljaju se na tim ledenim kristalima, kombinirajući se sa spojevima dušične kiseline koji pretvaraju CFC u aktivnije oblike klora. Ovi spojevi stvaraju se tijekom duge zimske sezone.
Kada dođe proljeće i sunčeva svjetlost udari u oblake, UV zračenje dijeli matičnu lodu molekula klora na visoko aktivne atome klora. Svaki pojedinačni atom klora može uništiti ogromnu količinu molekula ozona, pretvarajući ih u kisik. Rezultat je proces koji je u bijegu koji jede zaštitne plinove, stvarajući ogromnu rupu u ozonu.
Svake godine znanstvenici prate rupu kako se sezonski širi i skuplja. Godine 2005. rupa u ozonu iznosila je nevjerojatnih 10 milijuna četvornih milja (25,899,881 četvornih kilometara), što je otprilike tri puta više od veličine Sjedinjenih Država. Samo je 2003. potukla ovaj sumnjivi rekord, s rupom koja je mjerila 11 milijuna milja.
Kako se godišnja doba mijenjaju i vrtlog jenjava, gornje područje prestaje biti izolirano, temperature rastu, a otvor u ozonu se smanjuje. Međutim, znanstvenici sada vjeruju da se rupa možda neće u potpunosti popraviti do 2065. godine. Očekuje se da će manje oštećeni ozon iznad Sjevernog pola zacijeliti oko 2040. godine.
Iako bi moglo biti ohrabrujuće da imamo ljestvicu predviđanja za oporavak rupe u ozonu, postoji još jedna zabrinutost. Oštećenje ozonskog omotača događa se brzinom od nekoliko postotaka godišnje, što je najuočljivije na srednjim geografskim širinama planeta. Dok se znanstvenici bore razumjeti ovaj fenomen, ljudi su u opasnosti od povećanog broja slučajeva raka zbog veće izloženosti UV zračenju, kako kroz tanji zaštitni atmosferski pokrivač, tako i zbog ozonske rupe. Ovi složeni uvjeti također su usko povezani s globalnim zagrijavanjem.