Penipisan ozon
Penipisan ozon juga menjelaskan banyak pengurangan yang diamati pada suhu troposfer dan stratosfer atas. Sumber kehangatan stratosfer adalah penyerapan radiasi UV oleh ozon, sehingga penipisan ozon menyebabkan pendinginan. Beberapa pendinginan stratosfer juga diprediksi dari kenaikan gas rumah kaca seperti CO 2 dan CFC sendiri; namun pendinginan yang disebabkan ozon tampaknya mendominasi.
Prediksi tingkat ozon tetap sulit, namun ketepatan prediksi model dari nilai yang diamati dan kesepakatan di antara teknik pemodelan yang berbeda telah meningkat dengan mantap. Laporan Penelitian dan Pemantauan Ozon Meteorologi Dunia-Laporan No. 44 keluar dengan kuat mendukung Protokol Montreal, namun mencatat bahwa Penilaian UNEP 1994 memperkirakan kehilangan ozon untuk periode 1994-1997.
Proses fisik dan kimia dasar yang mengarah pada pembentukan lapisan ozon di stratosfer bumi ditemukan oleh Sydney Chapman pada tahun 1930. Radiasi UV panjang gelombang pendek memecah molekul oksigen (O 2) menjadi dua atom oksigen (O), yang kemudian digabungkan dengan molekul oksigen lainnya untuk membentuk ozon. Ozon dilepaskan saat atom oksigen dan molekul ozon "bergabung kembali" membentuk dua molekul oksigen, yaitu O + O 3  2O 2.
Pada tahun 1950-an, David Bates dan Marcel Nicolet mempresentasikan bukti bahwa berbagai radikal bebas, khususnya hidroksil (OH) dan oksida nitrat (NO), dapat mengkatalisis reaksi rekombinasi ini, mengurangi keseluruhan jumlah ozon. Radikal bebas ini diketahui hadir di stratosfer, dan karenanya dianggap sebagai bagian dari keseimbangan alami-diperkirakan bahwa jika tidak ada, lapisan ozon akan menjadi dua kali lebih tebal dari sekarang.
Pada tahun 1970, Paul Crutzen menunjukkan bahwa emisi dinitrogen oksida (N 2O), sebuah gas berumur panjang yang stabil yang dihasilkan oleh bakteri tanah, dari permukaan bumi dapat mempengaruhi jumlah nitrat oksida (NO) di stratosfer. Crutzen menunjukkan bahwa oksida nitrat hidup cukup lama untuk mencapai stratosfer, dimana ia diubah menjadi NO. Crutzen
kemudian mencatat bahwa peningkatan penggunaan pupuk mungkin telah menyebabkan peningkatan emisi oksida nitrat di atas latar belakang alami, yang pada gilirannya akan menghasilkan peningkatan jumlah NO di stratosfer. Dengan demikian aktivitas manusia dapat mempengaruhi lapisan ozon stratosfer. Pada tahun berikutnya, Crutzen dan (secara independen) Harold Johnston menyarankan agar tidak
ada emisi dari pesawat penumpang supersonik, yang akan terbang di stratosfer bawah, juga bisa menguras lapisan ozon. Namun, analisis yang lebih baru pada tahun 1995 oleh David W. Fahey, seorang ilmuwan atmosfer di National Oceanic and Atmospheric Administration, menemukan bahwa penurunan ozon akan turun dari 1-2 persen jika armada dari 500 pesawat penumpang supersonik dioperasikan. Hal ini, menurut Fahey, tidak akan menjadi penghenti untuk pengembangan pesawat penumpang supersonik tingkat lanjut.
Pada tahun 1974 Frank Sherwood Rowland, Profesor Kimia di Universitas California, Irvine, dan rekan pascadoktoralnya Mario J. Molina mengemukakan bahwa senyawa halogen organik berumur panjang, seperti CFC, mungkin berperilaku serupa. Model seperti yang diusulkan Crutzen untuk nitrat oksida. James Lovelock baru-baru ini menemukan, saat melakukan pelayaran di Atlantik Selatan pada tahun 1971, bahwa hampir
semua senyawa CFC yang diproduksi sejak penemuan mereka pada tahun 1930 masih terdapat di atmosfer. Molina dan Rowland menyimpulkan bahwa, seperti N 2O, CFC akan mencapai stratosfer dimana mereka akan terdisosiasi oleh sinar UV, melepaskan atom klor. Setahun sebelumnya, Richard Stolarski dan Ralph Cicerone di Universitas Michigan telah menunjukkan bahwa Cl bahkan lebih efisien daripada
NO dalam mengkatalisis penghancuran ozon. Kesimpulan serupa dicapai oleh Michael McElroy dan Steven Wofsy di Universitas Harvard. Namun, tidak ada kelompok yang menyadari bahwa CFC adalah sumber klitoris stratosfer yang berpotensi besar-namun, mereka telah menyelidiki kemungkinan dampak emisi HCl dari Space Shuttle, yang jauh lebih kecil.
Hipotesis Rowland-Molina sangat diperdebatkan oleh perwakilan industri aerosol dan halokarbon. Ketua Dewan DuPont dikutip ketika mengatakan bahwa teori penipisan ozon adalah "sebuah cerita fiksi ilmiah... sebuah muatan sampah... sungguh omong kosong". Robert Abplanalp, Presiden Precision Valve Corporation (dan penemu katup semprot aerosol praktis pertama), menulis surat kepada Rektor UC Irvine untuk mengeluhkan
pernyataan publik Rowland. Namun, dalam waktu tiga tahun, sebagian besar asumsi dasar yang dibuat oleh Rowland dan Molina dikonfirmasi oleh pengukuran laboratorium dan dengan pengamatan langsung di stratosfer. Konsentrasi sumber gas (CFC dan senyawa terkait) dan spesies reservoir klorin (HCl dan ClONO 2) diukur di seluruh stratosfer, dan menunjukkan bahwa CFC memang merupakan sumber utama klor
stratosfer, dan bahwa hampir semua CFC yang dipancarkan pada akhirnya akan mencapai stratosfer. Yang lebih meyakinkan lagi adalah pengukuran, oleh James G. Anderson dan rekan-rekannya, dari klor monoksida (ClO) di stratosfer. ClO dihasilkan oleh reaksi Cl dengan ozon-pengamatannya menunjukkan bahwa radikal Cl tidak hanya hadir di stratosfer tetapi juga
benar-benar terlibat dalam menghancurkan ozon. McElroy dan Wofsy memperluas karya Rowland dan Molina dengan menunjukkan bahwa atom brom adalah katalis yang lebih efektif untuk kehilangan ozon daripada atom klor dan berpendapat bahwa senyawa organik terbrominasi dikenal sebagai halon, yang banyak digunakan dalam alat pemadam kebakaran, adalah sumber
potensial bromin stratosferik. Pada tahun 1976, United States National Academy of Sciences merilis sebuah laporan yang menyimpulkan bahwa hipotesis penipisan ozon sangat didukung oleh bukti ilmiah. Para ilmuwan menghitung bahwa jika produksi CFC terus meningkat pada tingkat perjalanan 10 persen per tahun sampai tahun 1990 dan kemudian tetap stabil, CFC akan menyebabkan hilangnya ozon global sebesar 5-7
persen pada tahun 1995, dan kerugian 30-50 persen pada tahun 2050. Sebagai tanggapan Amerika Serikat, Kanada dan Norwegia melarang penggunaan CFC dalam semprotan aerosol pada tahun 1978. Namun, penelitian selanjutnya, yang dirangkum oleh National Academy dalam laporan yang dikeluarkan antara tahun 1979 dan 1984, tampaknya menunjukkan bahwa Perkiraan sebelumnya tentang kehilangan ozon global terlalu besar.
Crutzen, Molina, dan Rowland dianugerahi Hadiah Nobel dalam Kimia 1995 untuk karyanya dalam ozon stratosferik.
Penemuan "lubang ozon" Antartika oleh ilmuwan British Antarctic Survey, Farman, Gardiner dan Shanklin (pertama kali dilaporkan dalam makalah di Nature Mei 1985) mengejutkan komunitas ilmiah, karena penurunan ozon kutub yang diamati jauh lebih besar daripada yang diantisipasi sebelumnya. Pengukuran satelit yang menunjukkan penipisan ozon di sekitar kutub selatan telah tersedia pada saat
bersamaan. Namun, hal ini awalnya ditolak karena tidak masuk akal oleh algoritme kontrol kualitas data (mereka disaring sebagai kesalahan karena nilainya tidak terduga rendah); lubang ozon hanya terdeteksi dalam data satelit saat data mentah diproses ulang setelah bukti penipisan ozon dalam observasi in situ. Saat perangkat lunak diluncurkan kembali tanpa bendera, Lubang ozon terlihat sejauh 1976.
Pada 3 Maret 2005, jurnal Nature menerbitkan sebuah artikel yang menghubungkan lubang ozon Arktik yang luar biasa besar pada tahun 2004 terhadap aktivitas angin matahari.
Pada tanggal 2 Oktober 2011, sebuah penelitian dipublikasikan di jurnal Nature, mengatakan bahwa antara bulan Desember 2010 dan Maret 2011 sampai 80 persen ozon di atmosfer sekitar 20 kilometres (12mi) di atas permukaan telah rusak. Tingkat penipisan ozon cukup parah sehingga para ilmuwan mengatakan bahwa hal tersebut dapat dibandingkan dengan lubang ozon yang terbentuk di Antartika setiap musim dingin. Menurut penelitian,