고도 약 50~180 km 상공의 고층대기는 하층의 대기와 우주를 연결해 주는 중요한 역할을 한다.

지구의 자기력선을 따라 흘러 들어오는 고에너지 입자들로 인해 고층대기에서는 오로라 현상이 빈번히 발생하며, 이로 인한 고층대기 환경의 급격한 영향을 미친다.

최근에는 표층의 지구온난화에 반응하여 온도가 감소되고 있는 것으로 관측되고 있어,이 영역의 종합적 연구는 지구 환경변화를 이해하는데 중요한 열쇠가 된다.

성층권 오존은 태양으로부터 지표면으로 입사하는 유해한 자외선을 대부분 흡수 차단함으로써 인류와 생태계를 보호하는 역할을 한다.

산업활동에 따른 질소산화물이나 프레온 가스(CFCs)의 사용 증가로 오존층이 심각 하게 파괴되고 있고, 특히 극 소용돌이에 의해 남극권에서 심화(지난 10여년 동안 오존량이 거의 50%가 감소)되어 나타난다.

오존감소는 지표에 도달하는 자외선의 양을 증가시켜 생태계를 파괴시키고, 대기 순환과 기후에 커다란 영향을 끼친다.