在平流层有四个相互作用的过程形成臭氧洞，即臭氧光化学变化过程、气温变化过程、风输送物质过程和臭氧分解化学催化反应过程。
在平流层中一个氧分子受到太阳强紫外辐射变成两个氧原子：O2+hvO+O，氧原子与邻近的氧分子反应生成臭氧：O+O2O3，臭氧受强烈紫外辐射分解成氧分子和一个氧原子或与活泼的氧原子作用形成两个氧分子：O3+hvO2+O或者O3+OO2+O2。上述的生成与分解过程维持着微妙又脆弱的平衡。
太阳紫外辐射强弱决定臭氧量的多少。紫外辐射强度变化有两个原因，一是太阳活动强弱，太阳黑子活动峰年时，紫外辐射强度大，臭氧量增加，有人认为多3%；二是太阳紫外辐射强度随地球纬度的分布，赤道获得强度最大，两极最小，甚至，在极地冬季极夜期间没有太阳辐射，本地的臭氧完全靠风自赤道向极地输送。可以说赤道上空是臭氧的主要来源，但是，由于风向两极输送臭氧，两极的臭氧量反而远远大于赤道。注意到两极的冬季臭氧的补充取决于风自赤道向两极的输运过程，如果有一个围绕极地旋转的强大气流，阻断了自赤道向极地的臭氧输送过程，极地的臭氧量与夏季相比不会有很大变化。
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