남극의 독특한 대기환경의 형성 배경

남극에서의 기상 및 고층대기 분야를 비롯한 자연과학 분야에 대한 과학적인 탐사와 연구활동은 국제 지구물리 관측년도(IGY : International Geophysical Year, 1957/58)를 계기로 하여 획기적으로 발전하였다. 이 장에서는 남극의 기후 및 최근 집중적인 연구의 대상이 되고 있는 성층권 오존층의 파괴와 이의 영향에 대해 알아보기로 한다. 이해를 돕기 위하여 먼저 온도 분포에 따라 구분되는 지구 대기의 수직 구조를 살펴보자.

지구 대기에서 가장 낮은 층인 대류권 (troposphere)은 우리가 경험하고 있는 대부분의 다양한 일기현상이 일어나는 영역으로서, 지표로부터 평균 고도 약 10km에 이른다. 여기에서는 태양에서 오는 짧은 파장의 단파 복사에너지보다는 지표나 대기, 구름에서 방출되는 4㎛ 이상의 장파 복사에너지나 현열 또는 잠열에너지가 중요한 열원이라고 할 수 있다. 대류권은 지구 전 대기 질량의 80% 이상을 포함하고 있으며, 대기 중의 수증기, 구름, 강수의 대부분을 차지하고 있고, 그 안에서의 온도는 고도 1㎞ 마다 평균적으로 6.5℃의 비율로 감소한다.

대류권 상부로부터 고도 약 50㎞까지의 성층권(stratosphere) 안에서는 고도에 따라 온도가 증가하는 연직 구조를 갖는다. 성층권에는 지구 대기가 갖는 오존전량(total ozone; 연직 공기기둥 안에 포함되는 오존을 1기압, 0℃의 표준대기 상태로 환산한 총량)의 90% 이상이 포함되어 있고, 고위도 상공에서는 고도 약 20㎞, 저위도 상공에서는 25㎞ 부근에서 오존농도가 많이 나타나고 있다. 이러한 오존농도가 비교적 큰 영역의 대기층을 오존층(ozone layer)이라고 한다. 오존층은 태양으로부터 지구 대기로 들어오는 짧은 파장의 자외선을 흡수하여 성층권의 공기를 데워 주는 것과 그 자외선을 지표에 도달하지 못하도록 차단함으로써 인체는 물론 자연생태계를 보호해주는 일종의 필터 역할을 한다. 오존층의 자외선 흡수에 의한 가열효과는 매우 안정한 성층권의 형성을 가능하게 하며, 성층권의 복사평형(radiative equilibrium) 및 대류권에서 발생하는 다양한 일기 현상을 조절하는데 직·간접적으로 관계하고 있다.

성층권의 상부 경계로부터 고도 약 80㎞까지의 영역을 중간권(mesosphere)이라 하며, 뚜렷한 열원이 없어 높이 올라갈수록 온도가 하강한다. 중간권의 상부에서부터 그 이상의 고도에는 열권(thermosphere)이라고 하는 점차 온도가 상승하는 영역이 존재한다.

반구 규모(hemispherical scale)에서 지구 전체 대류권과 성층권 공기의 대규모 운동을 시간적으로 평균한 것이 곧 대기의 대순환이다. 남과 북 양반구에 각각 세 개씩 생기는 대류권의 순환은, 저위도에서 중위도에 걸쳐 생기는 하들리 순환, 중위도에서 고위도에 걸친 파렐 순환, 그리고 극 부근의 찬 공기의 하강 때문에 생기는 극지방의 순환으로 특정지을 수 있다.

또한 적도 부근의 상승 기류로 대류권에서 성층권으로 들어온 공기가 성층권 하부를 남북 두 방향으로 향하는 브르워-돕슨 순환(Brewer-Dobson circulation)이 있는데, 이것이 나중에 언급될 성층권의 오존 이동과 관련한 성층권의 대순환을 형성한다. 성층권에서의 대기 운동의 원동력은 오존의 태양 자외선 흡수에 의한 대기의 가열이라고 하였는데, 자외선은 남과 북의 반구 중 태양 빛이 강한 여름철에 해당하는 반구에서 강하고 오존은 고위도에 많다. 반대로 겨울철인 반구에서는 태양 빛이 약하고 그로 인해 성층권의 가열이 약하기 때문에, 성층권에서는 여름철인 반구에서 적도를 거쳐 겨울철인 반구로 향하는 전 지구적 규모의 순환이 있게 된다.

한편, 지구상 대륙 중에서 다섯 번째의 크기를 가지고 있는 남극대륙은 표면의 약 98%가 평균 두께 2,160m의 얼음으로 덮여 있다. 남빙양은 세계 전 해양 면적의 약 5~6%를 차지하며 대서양, 인도양, 그리고 태평양의 남부로 구성되어 있는데, 남쪽은 남극대륙의 연안에 의해 뚜렷하게 구분되지만 북쪽은 두드러진 경계가 없다.

남극은 지리적으로 지구 반대편에 위치한 북극 지역과 함께 지구상에서의 열손실 지역인데, 이는 받아들이는 태양 복사에너지의 양이 열대 위도에서는 과잉 현상이, 극 지역에서는 부족 현상이 일어남을 의미한다. 그러나, 양극지역은 기본적인 열역학적 기능은 같은 반면, 지형적 특색에 따른 기후조건의 두드러진 차이로 남극이 북극보다 더 춥고 지구 기후에 끼치는 영향도 다르게 나타나고 있다.

우선 북극지역은 대륙으로 둘러싸인 해저분지로 구성되어 있으나, 남극대륙은 남극해의 바다로 둘러싸인 극을 중심으로 하는 대륙이다. 더욱이 그 남극해의 남위 40°∼ 60°의 해역에는 해류 순환을 완화시킬만한 육지가 거의 없기 때문에, 북극지역과는 반대로 남극해의 강한 편서풍류의 해류 순환을 발달시킨다. 또한 지구와 태양 사이의 거리가 가장 가까울 때가 남반구의 여름이다. 이것은 북반구의 한여름 기간 동안에 북극지역에 입사하는 태양 복사에너지보다도 남반구 여름일 때 남극대륙에 약 7%의 더 많은 태양 복사에너지가 입사하는 결과를 야기시킨다. 더불어 남극대륙은 북극지역과는 달리 산업사회에서 멀리 떨어져 있기 때문에 대기 중에 입사하는 태양 복사에너지를 반사, 흡수, 산란시킬만한 오염물질이나 먼지를 거의 포함하고 있지 않다. 더욱이 내륙지역이 높은 고원지대로 이루어져 있기 때문에 지표에 도달하는 태양 복사에너지를 소산시키는 공기 질량은 그만큼 적어져 북극지역 지표 부근의 공기 질량의 약 30% 미만에 그친다.

그럼에도 불구하고 장기적인 평균으로 볼 때 남반구의 기온이 북극지역보다 약 1.6℃ 낮다는 보고가 있다. 이는, 그린랜드와 노르웨이 주변의 북극 유역을 향해 온난한 걸프 해류가 유입하는 반면, 남극해 쪽으로는 중위도로부터 온난한 해수가 유입되지 못하며 남반구 중위도의 강한 편서풍이 적도로부터 대기 순환에 의한 따뜻한 공기의 유입을 차단하기 때문에 북극지역보다는 남극대륙에 전체적으로 적은 양의 열이 수송되는 것에 기인한다. 이러한 기본적인 자연환경을 배경으로 하여, 남극해의 해수, 바다 얼음(sea ice)의 분포 상태, 그리고 남극대륙의 대 빙원 등의 세 가지 커다란 인자들에 의해 남극의 독특한 기후환경이 형성된다.

남극 대기의 특징과 기상현상

남극의 현재의 기후로 볼 때, 과거 5억년 전에 적도 부근에 위치하였다거나 그 이후 식생이 풍부한 온대 기후대에 위치하였던 때가 있었다면 잘 이해되지 않을 것이다. 남극은 곤드와나 거대륙의 한 부분이었다가 분리되는 과정을 거치면서 적도에서 극 지역까지의 모든 기후가 나타난 대륙이라는 논리가 지배적이다. 현재의 위치로 분리된 남극대륙은 열적으로 지구상에서 고립되어졌으한 기후를 갖게 되었다. 따라서 대륙 빙하가 형성되기 시작하면서 과거의 수목과 동물들이 자연히 도태될 수밖에 없었을 것이라는 견해가 일반적이다. 그리고 내륙의 고원지대와 연안 주변의 기압 패턴과 지형적 특색으로 바람이 강하며, 지구상에서 가장 기온이 낮은 곳이 되었다(연평균 기온 -50∼-60℃). 또한 내륙은 사하라 사막보다도 더 건조하며(연 강수량 30∼70mm) 독특한 기후구(climatic region)를 형성하고 있다. 현재 남극의 기후구는 대개 네 구역 - 남극내륙 고원지대, 경사가 심한 산악지대, 남극 해안지대, 그리고 남극반도 서안지역과 부근 도서들을 포함한 해양지역 - 으로 분류되고 있다.

남극대륙의 해안지역은 눈을 동반한 강한 폭풍설(blizzard)이 불고 연 강수량이 300∼500mm에 이른다. 이러한 강풍은 지표면에 접한 대기 층 내에서 상층의 기온이 하층보다 높아져 있는 기온의 접지역전(surface inversion)과 지형의 경사에 의하여 생기는 수평방향의 기압차에 의한 역전풍(inversion wind 또는 katabatic wind)의 일환으로 설명되고 있다. 또한 남극대륙을 덮고 있는 얼음은 태양 복사에너지에 대한 지면의 반사율을 높여 저온 상태를 유지시키며, 지구 전체의 에너지 평형에 중요한 역할을 담당하고 있다. 따라서 남극 얼음은 남극의 기후는 물론 세계 여타 지역의 해양과 대기의 기후 변화에 커다란 영향을 끼치고 있다. 그러므로 이러한 독특한 자연환경, 특히 기상현상과 기후는 많은 기상학자들이나 기후학자들에게 뿐만 아니라 지구 환경학자 등 자연과학자들에게 관심의 대상이 되고 있다.

남극대륙과 남극해 해양의 기후는 남극대륙을 둘러싸는 주극 저기압대(circumpolar low pressure, 중위도에서 발생한 저기압이 남극대륙의 연안에 접근하여 남극전선대에서 다시 발달하면서 대륙의 주위를 서쪽으로부터 동쪽으로 이동한다), 또는 극을 중심으로 850hPa 고도 이상의 대류권 내에 존재하는 저기압인 극 소용돌이(polar vortex), 주극 맴돌이(circumpolar eddy)와 대륙의 고기압 순환계 등의 대기 순환계에 의해 지배되고 있다.

또한 매우 강한 편서풍이 나타나는 중위도 지역으로부터 대륙 연변 지역까지는 갈수록 기압이 낮아져 남위 65°부근에서 최소가 되는데, 차가운 대륙과 비교적 온난한 해양사이에 존재하는 온도차이로 인해 강한 바람과 함께 동쪽 또는 남동쪽으로 이동하는 저기압들이 끊임없이 생성되고 있다. 이 저기압들의 이동 경로는 남위 60°∼65°사이에 중심을 둔 극 지역에서의 지속적인 저압대 형성과 아주 잘 일치된다. 이 영역 내에는 남극에서 기본적이며 기후학적으로 중요한 네 개 정도의 지상 저기압 발생 지역 - 웨델 해, 로스 해, 벨링스하우젠 해, 그리고 프리츠만 - 이 연중 존재한다. 이 저기압들은 차가운 극기단과 중위도로부터 유입되는 온난하고 다습한 중위도 기단과의 남-북 교환이 이루어지게 하는 구조적 역할을 제공하여 많은 습기를 남극 연안지역으로 이동시킨다.

서남극대륙의 대류권에서는 온난한 공기의 이동과 상승이 강하고, 동 남극대륙에서는 찬 공기의 이동과 하강 운동이 강하게 나타난다. 공기의 밀도가 큰 대기 하층에서의 하강 운동은 대부분 고도가 높은 빙하지대 위에서 일어나며, 남극대륙에서의 대류권 순환의 형성에 커다란 영향을 끼치고 있다.

남극해의 서쪽으로부터 동쪽으로 이동하는 저기압계는 통과 지역에 많은 강수량과 강풍을 발생시킨다. 특히 남극반도 동측과 서측의 웨델 해와 벨링스하우젠 해에서 발생되는 저기압들은 남쉐틀랜드 군도와 남극반도 지역의 기후에 영향을 끼치고 있다.

남극반도는 높고(평균 고도 1,500m) 가파르며 뾰족한 봉우리가 많은데, 이러한 지형적인 원인에 의해 반도의 동서 양측은 바람, 기온, 덮여있는 얼음상태 등이 현저하게 다르다. 그리고 반도의 동측 해안에서는 높고 가파른 지형적 영향에 의해 웨델 해 해상으로부터 유입되는 차고 강한 바람이 남쪽과 북쪽 해안을 따라 반도의 산악 지대와 평행하게 부는 차가??난다. 이러한 장벽풍은 강한 저기압계가 웨델 해의 중앙에 위치할 때마다 남극반도의 동측 해안을 따라 북쪽으로 불거나, 로스 빙붕에 깊은 기압골이 놓여졌을 때 남극횡단산맥의 동측면을 따라 부는 강풍을 일컫는다.

남극대륙의 연변에서는 대륙 내부의 얼음으로 덮인 고원 지대에서 형성된 밀도가 크고 찬 공기가 기압 균형을 이루기 위해 보다 덜 차고 밀도가 낮은 공기가 있는 해안 쪽으로 내려갈 때 생기는 중력풍으로 인해 폭풍설이 발생한다. 또한 남극반도 주변에서는 위치적으로 고위도 저압대에 해당하여 저기압과 극 고기압의 영향에 의해 강화된 풍계와 가파르고 높은 반도의 지형적인 영향에 의해 폭풍설이 발생하고 있다.

기후학적으로 세종기지가 위치한 킹조지 섬을 비롯한 주변 지역은 위도를 고려할 때, 고위도 저압대에 속하며 대체로 중위도 편서풍 지역으로부터 유입되는 비교적 온난한 해양성 한대 기단과 남극대륙의 눈이나 얼음으로 덮여 있는 지역으로부터의 차고 건조한 남극기단이 만나 남극전선(Antarctic front)이 형성되는 곳이다. 남극전선은 차가운 남극대륙과 주변 남극해의 온난한 해양과의 강한 남-북의 온도차로 인해 거의 정상적으로 존재하며, 계절에 따라 위도 상으로 위치가 변하는데 남반구 여름에 남위 60°부근에 위치하다가 겨울이 되면 남위 30°까지 저위도 쪽으로 다가가서 형성되기도 한다.

남반구 고위도지역의 평균 기압배치를 보면, 해면기압은 저위도로부터 고위도로 갈수록 점차 낮아져 남위 65°부근에서 극소가 되며, 이곳에서부터 남극대륙 쪽으로는 고압부가 된다. 따라서 킹조지 섬은 전반적으로 기압이 낮고 습도가 높으며, 강수량, 구름량과 흐린 날이 많은 해양성 기후의 특성을 나타내고 잦은 기압골의 통과로 기상의 변화가 심하다.

남극은 지역적 특수성과 고르지 못한 기상현상으로 인하여 지구상 여타 지역과 같은 활발한 연구를 수행할 수는 없다. 또한 남극의 고·저층 기상 현상의 변화와 전 지구적인 기상 현상은 상호 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에 선진국에서는 지속적인 연구를 수행 중에 있다. 또한 남극과 북극의 양극지역의 기후 변화는 전 지구적 기후와 밀접한 연관성을 갖기 때문에, 언제 어떠한 모습으로 환경의 변화가 확대되어 전 지구적으로 영향을 끼칠 지 모른다. 바로 이러한 점이 지구 환경을 변화시키는 데 있어서 극지역의 중요성과 민감도를 인식하게 하는 요인이기도 하다.

성층권 오존층의 변동과 파급효과

이론적으로나마 대기 상층에 오존이 존재한다고 알려져 있던 것이 실제 밝혀진 것은 제 2차 세계대전이 끝난 뒤의 일이다. 로켓에 의한 상층 대기의 직접적인 관측이 실시된 후 성층권 오존의 전체가 확인된 것이다.

지구 생명의 수호신이라고까지 불리는 오존은 그 양이 아주 적은데, 25㎞ 높이의 성층권에는 15ppm을 넘는 오존이 존재하며 이를 모두 대류권에 내려와서 균일하게 분포시킨다면 약 0.3ppm의 농도가 된다. 즉, 성층권의 오존을 전부 모아서 표준대기 상태(두께 8km)로 하면 3㎜ 정도의 두께가 되며, 이는 대기 전체로 볼 때는 100만분의 1 이하로 아주 소량에 지나지 않는다. 그러나 오존은 인체는 물론 생명체에 매우 해로운 320㎚ 이하의 짧은 파장인 태양 자외선을 흡수하여 지상에 도달하지 못하게 함으로써 지구 생태계를 보호해 주는 중요한 역할을 하고 있다. 또한 앞서 말한 바와 같이, 오존의 자외선 흡수에 의한 성층권 가열은 성층권 대기??층권을 포함한 상층 대기의 변화에 관계된다고 밝혀지고 있는 근래에 와서는, 오존층 변화가 대기의 대순환을 변화시켜 지구 기후에 중대한 영향을 줄 가능성이 있다고 보고되고 있다.

최근 각종 측정과 분석에 의해 보고되고 있는 성층권 오존층의 변동은 남극 상공에서 가장 심하게 나타나고 있다. 오존은 태양 자외선의 광화학 작용에 의하여 생성되나, 그 3차원적 분포는 성층권의 대기 대순환에 의해 크게 지배된다.극지방의 성층권에는 연중 두 가지 형태의 순환이 존재한다. 여름에는 오존층에 의해 계속적으로 자외선이 흡수되므로 온도가 상승하고 동쪽으로의 약한 대기 순환이 발생한다. 그러나 나머지 기간 동안에는 태양 빛이 없거나 그 양이 매우 적은 기간이므로 이러한 현상이 발생하지 않아 극 쪽으로 갈수록 차가와지기 때문에, 결국에는 서쪽으로의 순환이 발생되고 성층권에서의 극 소용돌이가 강화된다. 결국, 극 공기는 냉각되고 수축되며 하강한다. 북반구에서는 온도가 그다지 낮지 않으므로 북극의 와동은 보다 약하며, 겨울 동안에 한 두 번 붕괴되는 경향이 있다.

1970년대부터 남극 오존홀을 비롯하여 현재 전 지구적으로 오존층의 오존량 감퇴경향이 나타나고 있는 바, 최근 남극대륙에서 9월과 10월의 오존전량은 오존홀이 생기기 전의 오존전량인 약 320DU(Dobson Unit; 오존전량의 표현 단위, mm-atm-cm 로도 표시한다)보다 40∼50%가 감소되었다. 심하게는 1주일 동안 70%까지 감소하였다는 보고가 있다. 그리고 1979년에 비해 1994년과 1997년 기간 중위도(25。∼60。)에서의 오존전량은 북반구 겨울과 봄, 북반구 여름과 가을 그리고 남반구에서 각각 연평균 5.4, 2.8 그리고 5.0% 감소하였다.

오존층은 자연적으로 광화학 반응에 의해서 생성과 소멸의 반복적인 작용에 의해 오존량의 평형을 유지하고 있지만, 무분별하게 배출되는 대기 오염물질이 원인이 되어 인위적으로 그 오존이 파괴되고 있다. 오염된 공기는 지구상의 생물뿐만 아니라 모든 환경에 심각한 피해를 야기시키는데, 산성비에 의한 지표수와 토양의 산성화, 오존층의 파괴 및 온실효과 등이 그 실례이다. 특히 여기서 다루고 있는 성층권 오존층의 파괴는 지표에까지 도달하는 짧은 파장의 유해한 자외선의 양을 증가시켜 지표 근처에서 발생되는 독성의 오존을 만듦으로써, 피부암, 백내장, 피부 노화, 화상, 설맹 등 인체합성 기능에 영향을 주어 영양염의 함량과 식물의 성장을 둔화시키는 것으로 나타나 있다.

연구 자료에 의하면, 성층권의 오존량이 1% 감소하면 지표에 도달하는 유해 자외선의 양이 약 2% 증가하여 피부암의 발생률도 4∼6% 증가하는 것으로 알려져 있다. 또한 유해 자외선의 증가는 해양 먹이사슬을 혼돈시키며, 대류권의 광화학 스모그와 같은 대기 오염을 심화시킨다. 자외선은 자동차와 공장에서 방출되는 오염 물질과 광화학 반응을 일으켜 반응성이 큰 화학적 성질을 유발하며, 이로 인해 결국 인체에 해로운 대류권에 오존을 형성하게 한다. 이외에도 지표에까지 침투한 강한 자외선은 건축물이나 페인트, 포장재 및 기타 여러 곳에 사용되는 화합물의 품질을 저하시키기도 하며, 온도가 높고 태양 빛이 강한 지역에서 그 피해는 더욱 심각하고 특히 오염물질 배출에 대한 규제가 명확하지 않은 개발도상국이 큰 피해를 입기 쉽다. 더욱이 점점 확대되고 있는 남극의 오존홀에 의한 자외선량의 증가는 환경조건을 변화시켜 남극의 생물에 잠재적인 취약성을 갖게 할 수도 있다는 데에 문제가 있다.

한편, 성층권의 오존량이 감소하게 되면 기후계에도 큰 영향을 줄 것이라는 보고가 많다. 앞서 언급하였듯이, 성층권의 온도는 대류권과는 달리 오존의 자외선 흡수로 인해 고도에 따라 상승하는데, 만약 오존량이 크게 감소하여 이에 따라 자외선의 흡수량이 감소하게 되면 성층권의 이상 냉각현상으로 성층권의 안정적인 구조의 붕괴나 극야 제트류(polar night jet stream)가 약해지는 등 성층권 대기의 순환에 큰 영향을 주게 될 것이며, 그 결과로 대류권의 기후에도 직·간접적으로 영향을 줄 것이라고 예측되고 있다.

아무튼 프레온 가스를 비롯한 대기 오염물질에 의해 전 지구적인 환경 파괴와 특히 성층권의 오존층이 파괴되어 생태계는 물론 인간 생활에까지 악 영향을 끼치게 되는 것이라면, 그 원인과 이유가 어떻든지 간에 자연환경은 전 지구적인 차원에서 마땅히 보호되어야 하며, 이를 위한 지속적인 노력이 필요하다. 덧붙여서 오염되고 파괴된 자연환경, 특히 오존층의 파괴와 그에 따른 파급효과에 의해 지상 생태계 및 기후계에 초래되는 문제가 조기에 해결되고 정상적으로 복구되리라고는 생각하기 이르지만, 꾸준한 연구와 그의 효율적인 활용 및 전 세계적인 환경보호 의식의 고취로 그 성과는 반드시 있으리라는 믿음을 가져야 할 것이다.

그러나 남극에서의 기후문제, 환경변화 문제 및 환경보호와 관련된 중요한 연구과제는 산재해 있다. 남극 얼음 질량의 균형이 시간에 따라 어떻게 변할 것이며, 이에 따른 영향이 지구 기후의 변화와 해수면의 수위 변동에 어떻게 나타날 것인가? 연속된 환경 기록에 의해 어떤 주요한 기후변화의 징후를 나타낼 것인가? 이외에도 빙하탐사를 통한 남극의 고기후와 나아가 지구의 기후변화에 대한 연구, 대기의 온실기체에 의한 온난화 효과가 남극에서 어떻게 나타날 것인가에 대한 연구, 최근 더욱 심각해지고 있는 남극 성층권에서의 오존층 파괴와 이에 의한 지상 생태계와 기후계의 변화 등에 대한 많은 연구가 수행되고 있지만 아직까지는 풀어야 할 숙제가 많은 상황이다.

남극 오존층 파괴 기작

남반구 겨울 성층권의 오존량은, 태양 빛이 부족하고 극 겨울 밤 동안 극 상공에 중심을 둔 매우 강한 소용돌이에 의해 저위도로부터의 오존이 풍부한 공기의 유입이 차단되므로, 비교적 안정적 수준을 유지하게 된다. 그래서 극지방 봄철 이전까지의 성층권의 극 소용돌이는 안정되고 지속적이지만, 일사량이 많아지고 기온이 상승하게 되는 봄부터는 극 소용돌이의 붕괴와 함께 저위도로부터 공기의 이동이 생겨 순환 패턴이 급격하게 변하고 태양 자외선과 오존 파괴입자의 광화학적 반응으로 오존파괴가 가속된다. 즉, 극 소용돌이의 변화가 성층권의 오존 농도변화와 밀접한 관련이 있게 되는데, 이것이 남극 성층권에서 봄철에 오존홀(ozone hole)이 생기는 원인이 된다. 남극의 오존홀은, 극 소용돌이가 봄에 깨어져 오존이 감소된 공기가 순환에 의해 저위도 쪽으로 수송되기 때문에, 세계적인 성층권 오존의 감소에도 기여하는 것으로 보고되고 있다.

한편, 남극의 겨울인 6월에서 8월에 걸쳐 극 소용돌이가 강하고 성층권의 온도가 약 190K까지 냉각되면, 질산의 얼음 입자로 된 극 성층권 구름(PSC; Polar Stratospheric Clouds)이 발생하는데, 이 구름도 남극의 오존홀 생성에 중요한 역할을 하고 있다. 이는 오존의 주요한 파괴입자로 알려진 염화불화탄소(프레온 가스)의 광해리(photodissociation) 작용에 의한 염화 질산염의 형성과 관련되며, 대부분의 성층권 내에 존재하는 염소 원자는 보다 덜 반응적인 화합물인 염화 질산염이나 염화 수소에 밀접히 결합되어 있다. 결국, 이들 분자는 봄이 되어 극 성층권 구름의 얼음 입자가 증발할 때에 기체 분자로서 대기 중으로 방출되고 그것들의 해리에 의해서 염소 원자가 빠르게 유리되므로, 염소 원자에 의한 오존 소멸의 촉매 작용이 갑자기 커져 남극의 봄철 오존홀 생성을 가중시키게 된다.