背景知識
臭氧的分子式是O3，有特殊臭氣但無色。它是大氣中的一種微量氣體，主要分布在平流層中，通常其最大濃度出現在距地面18—27公里的上空。雖然臭氧在大氣中含量很少，但由於它能大量吸收有害的太陽紫外線輻射，對地球的生態環境和大氣環流有重要影響，臭氧層也就稱之為“地球的保護傘”。
科學家推測北極首個臭氧洞形成自從1985年英國南極考察隊發現南極上空的臭氧層空洞以來，全世界都在密切注視著臭氧層的變化。全球臭氧層遭受破壞，臭氧含量的減少，愈是高緯度地區愈明顯，兩極上空則是集中反映。所謂“臭氧層空洞”實際上是臭氧的密度不到正常密度一半的稀薄層，並非是一點臭氧也沒有的什麼“空洞”。臭氧層低值區的出現具有季節性，與氣溫變化有關：南極地區上空是在7—9月份，而北極地區上空則是在1—3月份。到了夏季，這些低值區又會自行恢復常態。但如果臭氧損耗嚴重，恢復就會遲緩。研究人員認為，今年北極上空臭氧損耗特別嚴重，與冬季格外寒冷、同溫層氣溫過低有關，還可能導致臭氧層恢復速度放慢。
兩極上空臭氧含量急劇減少，是全球大氣中臭氧含量正在不斷減少的明證。由人為污染形成的氣候條件對臭氧層所造成的威脅是最大的，據專家們測算在過去15年中全球臭氧總量大約已減少5%。專家們指出，大氣中臭氧含量每減少1%，人類患皮膚癌的可能性就會增加大約2%；白內障和人體免疫系統受損的危險性也相應增大。北極臭氧洞不僅直接危及北歐、加拿大人口密集區，對其他中緯度地區人們來說，也應引起警惕。
臭氧空洞
據美國國家地理網站報導，最新研究顯示，這個冬天的罕見低溫天氣產生的“美麗”雲團，剝去了北極大氣層里具有保護作用的大部分臭氧層，可能北極第一個臭氧洞已經形成。
據專家說，臭氧濃度較低的地區可能向南最遠已經延伸到紐約上空，他們發出警告說，皮膚癌風險或將提升。同溫層里的臭氧層像一條巨大的毯子，籠罩在距離地面大約12英里(20公里)的上空，阻止太陽釋放的大部分高頻紫外線到達地面，大大降低曬斑和皮膚癌風險。但是這項研究的負責人、德國不萊梅港阿爾弗雷德極地和海洋研究所物理學家馬庫斯·雷克斯表示，北極高空持續結凍的天氣，可能已經使臭氧濃度比標準濃度降低了近一半，而且這種趨勢還會繼續下去。
雷克斯表示，北極30個臭氧監測站獲得的初始數據顯示，今年冬季臭氧濃度下降的情況比以往更嚴重。他說，在春天來臨之前，“第一個北極臭氧洞也許已經形成，這種發展速度非常驚人，可能將被載入史冊。目前下定論還為時尚早，不過請靜候我們的進一步訊息”。對此，並未參與這項研究的美國科羅拉多州國家大氣研究中心(NCAR)的大氣化學家西蒙恩·迪爾梅斯也表示同意。迪爾梅斯說：“目前我們還不清楚北極的臭氧洞會增長多大，因為現在臭氧層變得越來越薄。”
不過要確認這些猜測是否屬實，還需進行電腦模擬和衛星測量，研究負責人雷克斯表示，這些結果將為“今年的臭氧濃度降低提供獨立見解”。臭氧洞是臭氧層里季節性出現的空洞區域，例如著名的南極臭氧洞。20世紀80年代，科學家意識到氯氟烴(CFCs)和其他化學物質對大氣臭氧層具有極大的破壞作用，這些物質被廣泛套用於髮膠和製冷劑等物品里。1987年簽署的《蒙特婁議定書》要求全球逐步淘汰氯氟烴，並用不會破壞臭氧層的物質取而代之。然而，氯氟烴一旦進入大氣，會在那裡停留幾十年，南極臭氧洞現在仍然存在，不過未來幾十年有望變小一些。
雷克斯表示，氯氟烴進入上層大氣後會分解成氯原子，它被陽光激活後，會破壞臭氧分子。低溫天氣可通過極地同溫層里的“美麗”雲團加速這一過程，一旦同溫層的氣溫下降到至少零下108華氏度(零下78攝氏度)時，這種“美麗”但是至今不為人知的雲狀結構就會出現。這些雲團為不活躍的氯的副產品提供了“蓄水庫”。這些副產品在雲團表面彼此發生反應，釋放出“有攻擊性”的氯原子，破壞臭氧分子。迪爾梅斯說，一旦氣溫回升，這一過程就會停止，這些所謂的北極渦鏇也會隨之散去。
北極渦鏇的面積大約是600萬平方英里(1500萬平方公里)，即相當於40個德國的面積，它是冬季在北極上空盤鏇的一個冷氣團。研究負責人雷克斯表示，寒流的出現並非巧合。他說：“北極冬季變得更加寒冷，這是一種持續的長期趨勢。”全球變暖可能會加劇這一趨勢。因為溫室氣體把熱量禁錮在大氣較低處，較高處的溫度就會變得更低。當然，這一“過程比我們的簡單解釋要複雜的多”，溫室氣體影響較高海拔大氣的方式可能有很多種。
雷克斯表示，紫外輻射增加會影響北極生態系統和人類健康。例如，更多陽光照射會導致特定海洋藻類的生長速度變慢，使較大生物體的食物來源匱乏，從而影響整個食物鏈。雷克斯表示，更令人不安的是，消耗臭氧的空氣藉助北極渦鏇，會向南部人口密集區擴散。臭氧濃度低的空氣經常被自然大氣擾動向南帶到北緯40°到45°的地方。臭氧濃度低的氣團向南甚至延伸到歐洲城市義大利北部地區，或者美國紐約和舊金山。美國國家大氣研究中心的迪爾梅斯表示，迅速移動的渦鏇可能會持續到4月，此時天氣已經轉暖，人們在室外呆的時間會更長。
迪爾梅斯說：“不過對人們來說，及早知道今年春天的臭氧濃度可能會更低也算是件好事。這樣你就會更加關注自己的皮膚，外出時塗抹防曬霜。”雷克斯表示，由於渦鏇在不斷移動，因此，一些地區出現的臭氧濃度較低的空氣團僅會持續數天。雷克斯還表示，今年冬天臭氧濃度下降並不意味著《蒙特婁議定書》沒有未起作用。他說：“有人可能會誤解，會問我們已經禁止使用氯氟烴了，為什麼這項舉措似乎並沒見成效。其實事實並非如此，只是我們需要一些時間，因為氯氟烴會在大氣里停留很長時間。”
北極臭氧空洞形成原因
北極地區的冬季，一方面無陽光照射，臭氧的產量極少，另一方面，其環極渦鏇導致電離層中的離子進入平流層，同樣對臭氧層有破壞作用。但是，由於北極上空的離子為淨正電荷離子，負電荷離子大大少於南極地區，使平流層總的氧化環境沒有遭到徹底破壞，同時北極地區的環極渦鏇強度和持續的時間都不及南極，所以北極上空臭氧的損失不如南極厲害。在北極地區形成的臭氧空洞面積較小，持續的時間也較短。
聯合國科學家們認為，促使臭氧層恢復的因素有兩個：一是非同尋常的暖冬，二是太陽11年活動周的輻射峰值。臭氧的增加和恢復穩定狀況與全球減少有害化學物質的使用量無關。
聯合國氣象組織資深科學官員麥可·普羅菲特說，在太陽活動周的高峰期間，強烈的輻射產生更多的臭氧。因而此時人們會發現，臭氧損耗的跡象越來越少。現在，太陽又在向11年活動周期中的低輻射年份運動，普羅菲特預計2006年是產生臭氧最少的一年。同樣，冷冬也會使北極的臭氧濃度迅速下降。
北極臭氧損耗始於11月份，這時，北極正處於冬季，寒冷空氣中的化學物質在陽光的照射下產生化學反應。1～2月期間，臭氧損耗情況越來越糟，但到4月份，隨著氣溫的升高，臭氧損耗程度越來越輕，直至損耗現象消失。鏇風使得化學物質有更多的機會與臭氧發生反應。
普羅菲特說，科學家們正在全球變暖和臭氧損耗之間確立一種聯繫。從本質上看，大氣中的氣溫越高，平流層中的氣溫就越低。而臭氧就是在平流層中發生變化的。他說，（平流層的）寒冷便意味著臭氧損耗。
