大量二氧化碳的排放导致全球变暖臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。臭氧层是大气平流层中臭氧浓度最大处，是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部分被其吸收。臭氧在大气中从地面到70千米的高空都有分布，其最大浓度在中纬度24千米的高空，向极地缓慢降低，最小浓度在极地17千米的高空。20世纪50年代末到70年代，有关专家就发现臭氧浓度有减少的趋势。1985年，英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞，引起世界各国极大关注。臭氧层的臭氧浓度减少，使得太阳对地球表面的紫外线辐射量增加，对生态环境产生破坏作用，影响人类和其他生物有机体的正常生存。关于臭氧层空洞的形成，占主导地位的意见是人类活动化学假说：人类大量使用的氯氟烷烃化学物质（如制冷剂、发泡剂、清洗剂等）在大气对流层中不易分解，当其进入平流层后受到强烈紫外线照射，分解产生氯游离基，游离基同臭氧发生化学反应，使臭氧浓度减少，从而造成臭氧层的严重破坏。为此，于1987年在世界范围内签订了限量生产和使用氯氟烷烃等物质的蒙特利尔协定。另外还有太阳活动说等说法，认为南极臭氧层空洞是一种自然现象。关于臭氧层空洞的成因，尚待进一步研究。
南极臭氧空洞的面积到2008年9月第二个星期就已达2700万平方千米，而2007年的臭氧空洞面积只有2500万平方千米。2000年，南极上空的臭氧空洞面积达创纪录的2800万平方千米，相当于4个澳大利亚。
科学家认为，2008年臭氧空洞面积较小的主要原因在于气候，而不是因为破坏臭氧层的化学气体排放减少。英国南极考察科学家阿兰·罗杰说，2008年南极上空臭氧空洞缩小在历史纪录上应被看做是个别现象。因此，臭氧层空洞面积有可能进一步扩大。
臭氧层空洞成因
对南极臭氧洞形成原因的解释有3种，即大气化学过程解释、太阳活动影响和大气动力学解释。1.大气化学过程解释，认为臭氧层中可以产生某种大气化学反应，将3个氧原子含量的臭氧（O3）分解为分子氧（O2）和原子氧（O），从而破坏了臭氧层。2.太阳活动影响解释，认为在太阳活动峰年（即太阳活动强烈的时期）前后，宇宙射线明显增强，促使双电子氮化物（如NO2）与O3发生化学反应，使得奇电子氮化物（如NO3）增加，O3转换为O2。3.大气动力学解释认为，初春，极夜结束，太阳辐射加热空气，产生上升运动，将对流层臭氧浓度低的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小，容易出现臭氧洞。
一般认为，在人为因素中，工业上大量使用氟利昂气体是破坏臭氧层的主要原因之一。通常，氟利昂是比较稳定的物质，然而，当它被大气环流带到平流层（16～30千米）时，由于受太阳紫外线的照射，容易形成游离的氯离子。这些氯离子非常活泼，容易与臭氧起化学反应，把臭氧（O3）变成氧分子（O2）和氧原子（O），从而使臭氧总量减少，形成了臭氧洞。本来，在离地20～30千米的大气层内，是臭氧集中分布的地带，被称作臭氧层，太阳辐射透过这层大气时，大量的臭氧吸收了波长较短的紫外线辐射（0.20～0.30微米波段），从而大大减弱了到达地面太阳辐射中的紫外线强度。
然而，若臭氧层的臭氧含量大大减少，则吸收太阳紫外线辐射的能力减弱，到达地面的太阳辐射强度会增大。从医学上来说，波长较短的紫外线辐射杀伤能力最大，能杀死细胞，破坏生物细胞内的遗传物质，如染色体、脱氧核糖核臭氧层空洞酸等，严重时会导致生物的遗传病，产生突变体，导致人类的皮肤癌。强烈的紫外线还可以穿透海洋10～30米，使海洋浮游植物的初级生产力降低3/4左右，抑制浮游动物生长。人们一旦了解了臭氧洞的危害和形成原因，相信会对臭氧洞演变的预测和防止提出新的理论和方法。
臭氧层内在各地分布不均匀，世界三极地区即南极、北极和青藏高原气候寒冷，臭氧层微薄。某处臭氧层中臭氧含量的减少等于在屋顶上开了天窗，如果减少到正常值的50%以上，人们形象地说这是个臭氧洞。臭氧洞可以用一个三维的结构来描述，即臭氧洞的面积、深度及延续时间。2000年9月3日，南极上空的臭氧层空洞面积达到2830平方千米，超出中国面积两倍以上，相当于美国领土面积的3倍，是迄今观测到的最大的臭氧层洞。南极是一个非常寒冷的地区，终年被冰雪覆盖，四周环绕着海洋。1985年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现：1977~1984年期间，每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少约30%，有近95%的臭氧被破坏。1985年前，南极臭氧洞的大小和深度，大约以两年为消长周期。近年臭氧洞的深度和面积等仍在继续扩展。