自20世紀70年代末起，人們觀測到南極平流層會出現明顯的季節性臭氧損耗現象。這一現象通常於每年7-8月(南半球冬季)開始出現，9-10月(春季) 達到頂峯，11-12月逐漸減小消失，被稱爲“臭氧層空洞”。而自20世紀90年代末起，南極春季臭氧層空洞面積出現急劇明顯擴大，引起了全球人類的關注。

根據NOAA和NASA的最新報告，目前南極洲上空的平流層再次出現了一個極大的的臭氧層空洞，它的範圍超過2200萬平方公里，可以裝進兩個美國，比常年同期範圍高出了962萬平方公里。

除了臭氧空洞的面積之外，科學家還跟蹤臭氧層消耗的情況——2020年10月1日，從NOAA南極大氣天文臺發射的氣象氣球記錄到的低值臭氧值爲104杜布森。美國國家航空航天局（NASA）的《臭氧觀察》（Ozone Watch）於10月6日報告了最低的日均值94杜布森單位。在1970年代南極臭氧洞出現之前，9月和10月南極上方的平均臭氧量爲250至350杜布森單位。據南極測量，海拔13到21公里（8到13英里）之間的臭氧量已接近今年以來的最低點。 NOAA全球監測實驗室的科學家布萊恩·約翰遜（Bryan Johnson）說：“我們所能測量的臭氧幾乎接近零。”

這一空洞的形成，與極夜期平流層低溫環境下形成的珠母雲(極地平流層雲，PSCs)和臭氧損耗物質有關。南極進入極夜後，平流層溫度顯著下降；當溫度低於-78度時，就可形成由水合硝酸晶體或純水冰形成的這類雲。這類云爲氟氯烴等臭氧損耗物質分解出氯自由基提供了環境，而氯自由基正是直接破壞臭氧的物質；當南極極夜期逐步結束後，在陽光作用下會出現氯自由基與臭氧的光化學反應，此時臭氧損耗達到峯值；隨着逐漸進入夏季，南極平流層氣溫大幅上升，這些珠母雲逐漸消散，消耗臭氧的光化學反應也明顯減弱，因此目前NASA也認爲，空洞將在11-12月逐漸縮小消失。

從這個原因上看，臭氧層空洞變化受到氣象條件（特別是溫度）和臭氧損耗物質的影響，目前科學家們已經找到了南極今年臭氧層異常龐大的原因——南極極渦顯著偏強，導致南極平流層偏冷，因此極地平流層雲大量生成，使得氯自由基損耗臭氧的光化學反應較強，臭氧過度消耗。

來自NASA的科學家也指出，臭氧消耗物質（受《蒙特利爾議定書》限制的一系列物質）在大氣層中的濃度持續下降，因此雖然今年過冷的南極平流層使得臭氧空洞偏大，但實際上仍然比很多年份小。NASA戈達德太空飛行中心的臭氧層專家兼首席地球科學家保羅·紐曼指出，如果平流層中的氯仍然像2000年那樣多，那麼這個洞將比現在大250萬平方公里。即便如此，臭氧空洞的存在仍然值得警惕，它將導致南極地區接受過多的紫外線輻射，從而對該地區的生物可能有害，一些研究指出，極地臭氧的損耗在南極變暖的過程中也起到了作用，因此，雖然南極臭氧層的情況在好轉，但還沒到完全恢復的時候。