Šajā emuāra ierakstā tiek pētīta ozona divējāda daba: kā tas aizsargā dzīvību, bloķējot ultravioletos starus atmosfēras augšējos slāņos, tomēr kaitē augiem un cilvēkiem zemes līmenī.
Ozons (O₃) veidojas, skābekļa atomiem (O) savienojoties ar skābekļa molekulām (O₂). Tā ir ļoti toksiska viela, kas atšķaidītā veidā ir pietiekami spēcīga, lai to izmantotu kā dezinfekcijas līdzekli. Virszemes atmosfērā tas bojā augu hloroplastus un cilvēka plaušu audus. Savukārt ozonam piemīt spēja absorbēt dzīvībai kaitīgo ultravioleto starojumu, tādējādi aizsargājot Zemes dzīvības formas, bloķējot UV starus atmosfēras augšējos slāņos.
Zemes līmenī ozons rodas, kad slāpekļa oksīdi ķīmiskās reakcijās nonāk spēcīgā saules gaismā. Slāpekļa oksīdi izdalās degvielas sadegšanas laikā, galvenokārt slāpekļa oksīda (NO) un slāpekļa dioksīda (NO₂) veidā. Tāpat kā ozons, slāpekļa oksīdi ir ķīmiski ļoti nestabili un, savienojoties ar skābekļa atomiem, pārvēršas par stabilāku slāpekļa dioksīdu. Saules gaismas iedarbībā slāpekļa dioksīds atkal sadalās slāpekļa oksīdos un skābekļa atomos. Šie skābekļa atomi pēc tam apvienojas ar skābekļa molekulām, veidojot ozonu. Ogļūdeņraži darbojas kā katalizatori šajā ozona veidošanās procesā.
Augšējā atmosfērā esošais ozons galvenokārt veidojas zemākajos stratosfēras slāņos zemos platuma grādos. Skābekļa molekulas absorbē ultravioleto starojumu un sadalās skābekļa atomos. Šie sadalītie skābekļa atomi pēc tam saistās ar citām skābekļa molekulām, veidojot ozonu. Slāpekļa molekulas vai skābekļa molekulas šajā procesā darbojas arī kā katalizatori. Stratosfēra ir atmosfēras slānis, kas stiepjas no zemākā troposfēras slāņa līdz aptuveni 50 km augstumam. Atšķirībā no troposfēras, kur ir aktīva vertikālā gaisa cirkulācija, stratosfērā temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu, novēršot konvekciju. Stratosfēras temperatūru nosaka proporcionāli ozona absorbētā ultravioletā starojuma daudzumam. Lielākā daļa ozona ir koncentrēta stratosfēras zemākajā slānī, kas pazīstams kā ozona slānis.
Ozona slāņa noārdīšanos ietekmē slāpekļa oksīdi, kas izdalās lidmašīnu ekspluatācijas un kodolizmēģinājumu laikā, taču to galvenokārt izraisa freona gāzes (CF₂Cl₂ vai CFCl₃), kas tiek klasificētas kā galvenās siltumnīcefekta gāzes līdzās oglekļa dioksīdam. CFC, kas izstrādāti un izmantoti kopš 20. gs. 20. gadu beigām, ir ļoti stabili un nesadalās, ja troposfērā tiek pakļauti saules gaismai. Tas ļauj tiem ilgstoši izplatīties pa visu Zemes atmosfēru, izmantojot atmosfēras cirkulāciju. Freona gāzes sadalās tikai tad, ja stratosfērā tiek pakļautas ultravioletajam starojumam, atbrīvojot hlora atomus (Cl). Šie hlora atomi ķīmiski reaģē ar ozonu, veidojot hlora monoksīdu (ClO), kas pēc tam reaģē ar skābekļa atomiem, atgriežoties pie hlora atomiem. Šis cikls atkārtojas, izraisot ozona slāņa noārdīšanos.
Ziemā, kad saules gaisma ir ļoti vāja, apakšējā stratosfērā virs Antarktīdas veidojas masīvs apļveida virpulis, ko virza spēcīgi rotējoši vēji. Gaiss, kas satur freona gāzes un ūdens tvaikus, no zemākiem platuma grādiem caur globālo atmosfēras cirkulāciju nonāk šajā virpulī. Šajā ienākošajā gaisā esošie ūdens tvaiki pārvēršas ledus kristālos, iesprostojot freona gāzes. Šis process atkārtojas, izraisot freona gāzi saturošu ledus kristālu nepārtrauktu uzkrāšanos virpulī visas ziemas garumā. Kad pavasarī saules gaisma sasniedz šo reģionu, virpulis vājinās un izklīst. Ledus kristāliem kūstot, no iesprostotās freona gāzes ātri atbrīvojas hlora atomi, kas intensīvi iznīcina ozona slāni. Iemesls, kāpēc Antarktikas ozona slāņa noārdīšanās neparādījās pusgadsimtu pēc CFC izstrādes, bija tas, ka CFC transportēšanai uz Antarktīdu un uzkrāšanai virs tās bija nepieciešams ārkārtīgi ilgs laiks.
Tikmēr Arktikas virpulis nav tik spēcīgs kā Antarktikas virpulis, kā rezultātā tam ir savītāka forma. Virpuļa iekšpusē esošais gaiss ievērojami sajaukjas ar apkārtējo gaisu, un tas neturpinās tik ilgi. Līdz ar to ozona slāņa noārdīšanās Arktikā ir mazāk intensīva nekā Antarktikā. Tomēr, globālajai sasilšanai progresējot, tiek prognozēts, ka stratosfēras temperatūra samazināsies, potenciāli pastiprinot un palielinot gan Antarktikas, gan Arktikas virpuļus. Tas ir tāpēc, ka, lai gan paaugstināta siltumnīcefekta gāzu koncentrācija atmosfērā izraisa temperatūras paaugstināšanos troposfērā, to unikālā termiskā struktūra stratosfērā faktiski to atdzesē. Tāpēc, ja līdz ar globālo sasilšanu notiks izmaiņas polāro virpuļu intensitātē, ozona slāņa noārdīšanās modelis, visticamāk, ievērojami atšķirsies no tā, ko mēs redzam šodien.
