Японские исследователи анализировали полученные ими данные на станции Сева за период 1980–1985 годов с целью выяснения роли температуры стратосферы в образовании озонной дыры в Антарктике. Изучалось изменение от года к году средней для данной широты температуры средней стратосферы. Выяснилось, что температура средней стратосферы в приполярных районах Антарктики ниже, чем в Арктике, не только весной, но и во все сезоны года. В последние годы прослеживается тенденция уменьшения температуры стратосферы в Антарктике в зимний сезон, причем период этого уменьшения (то есть похолодания) от года к году удлиняется. Это, несомненно, отражается на времени существования весенней арктической озонной дыры и ее глубине, если можно так сказать.

Были проведены специальные исследования связи между образованием стратосферных облаков и увеличением СО₂. Они показали, что указанная выше причинно-следственная цепочка, приводящая к понижению концентрации озона, действительно имеет место. Исследования подтверждают, что увеличение концентрации СО₂ в стратосфере приводит к понижению там температуры стратосферы до того уровня, при котором эффективно образуются стратосферные полярные облака.

Авторы исследования логично заключают, что если будет продолжаться увеличение СО₂, то не только в Антарктике (где температура стратосферы ниже), но и в Арктике будут достигнуты условия столь низких температур, при которых формируются полярные стратосферные облака, а значит, образуются и озонные дыры.

Чтобы выяснить роль аэрозолей в уменьшении количества озона на американской антарктической станции Мак-Мердо проводились измерения аэрозолей различных размеров в 1986 и 1987 годах. Измерения проводились с помощью приборов, установленных на шарах-зондах (баллонах) в весенне-летнее для южного полушария время (август-ноябрь). В 1986 году было осуществлено 6 полетов шаровых зондов, а в 1987 году — 12. Измерялась, естественно, и концентрация озона. Результаты этих экспериментов показывают, что с озонной дырой тесно связаны аэрозоли малых размеров, с радиусом, примерно равным 0,02 мкм. Слой таких частиц действительно наблюдался в трех полетах в октябре 1986 года над озонной дырой. Но любопытно, что в конце августа 1987 года эти частицы не регистрировались. Исследователи делают логичный вывод, что для образования этих частиц требуется солнечное излучение. Которого в августе на этих высотах еще нет, но оно имеется в октябре. Шары-зонды регистрировали также частицы, которые образовывали стратосферные полярные облака.

Для того, чтобы оценить роль не только западных ветров и стратосферных облаков (низких температур), но и малых газовых составляющих (хлорных и азотистых соединений прежде всего), проводились многократные измерения распределения этих составляющих как на разных широтах и долготах (например, вдоль полета самолета-лаборатории), так и по высоте.

Американские исследователи провели специальные одновременные измерения озона и аэрозолей нитратов. Эксперимент был выполнен в шести полетах самолета-лаборатории в период 17–30 августа 1987 года на высотах от 13,5 до 20,3 км в широтном поясе 56–72^о южной широты. Данные, полученные в этих экспериментах, подтвердили правильность представления, что пары азотистой кислоты конденсируются в твердые частицы стратосферных облаков с размерами (диаметром) около 1–2 мкм. Благодаря этому NO₂ переходит из газообразного состояния (газовой фазы) в твердое. При этом образуется много Cl_x, поскольку образованное в реакции вещество ClONO₂ распадается.

Так, в рамках эксперимента по измерению озона в Антарктике с помощью летательных аппаратов (AAOE — Airborne Antarctie Ozone Experimrnt) в августе и сентябре 1987 года проводились измерения N₂O с помощью двух самолетов-лабораторий (ER-2 и DC-8). Самолеты с приборами пролетали выше 20 км. Один из приборов представлял собой спектрометр, использующий излучение, создаваемое лазером. Через каждый километр вдоль траектории полета самолета-лаборатории получали величину концентрации N₂O. Что показали эти измерения, проводимые внутри озонной дыры в период ее развития?

Данные измерений, полученные в этом эксперименте, показали, что внутри озонной дыры концентрации N₂O значительно меньше, чем за пределами дыры. На широте 69^о южной широты на высоте 18 км парциальное давление N₂O составило всего 90 × 10^-12. Очень важен и другой результат: за все шесть недель, пока не развалился западный полярный стратосферный вихрь, распределение N₂O с высотой практически не менялось.

Японские исследователи изучали взаимосвязь между количеством N₂O и озоном на своей антарктической станции Сева. Эксперименты проводились с 23 августа по 9 декабря 1983 года, во время развития и заполнения озонной дыры. С помощью специального инфракрасного спектрометра наблюдали инфракрасные солнечные спектры и по ним определяли количество N₂O, CH₄, CO₂ и H₂O. Данные измерений за период развития озонной дыры показывают, что до распада полярного западного стратосферного вихря (то есть в сентябре и октябре) количество N₂O не увеличивается. Только после разрушения этого вихря в область озонной дыры приходит воздух из средних широт, богатый как озоном, так и N₂O.

Проводились также измерения других малых составляющих атмосферы, в частности HCN. Результаты измерений на арктической станции Мак-Мердо в сентябре 1986 и 1987 годов сопоставлялись с аналогичными на широтах 19 и 33^о северной широты (станция Мауна-Кеа на Гавайях). Время жизни HCN в стратосфере составляет примерно три года. Поэтому эта примесь атмосферы является хорошим трассером, позволяющим изучать вертикальные и горизонтальные переносы в атмосфере на разных широтах. Именно благодаря большому времени жизни эта составляющая атмосферы распределена по высоте одинаково в Антарктике и тропической зоне. Собственно, это же характерно и для другой малой составляющей атмосферы — ClO.

Наблюдения изменения количества ClO проводились на антарктической станции Мак-Мердо в 1986 и 1987 годах в весенний сезон во время образования весенней озонной дыры. В нормальных условиях больше всего ClO на высоте примерно 35 км. В условиях образования озонной дыры в 1986 и 1987 годах на высоте 20 км концентрация ClO в полдень была в 100 раз больше, чем в нормальных условиях. Таким образом, в особых условиях озонной дыры концентрация ClO имеет два максимума: один «нормальный», на высоте 35 км, и второй — на высоте 19–20 км. Такое высотное распределение называют бимодальным.

Концентрацию ClO на разных высотах измеряют в разных пунктах земного шара в разное время года в продолжение многих лет. Но ни разу не было случая, чтобы высотное распределение ClO имело два максимума, то есть было бимодальным. Такое бимодальное распределение ClO наблюдается только в Антарктике в условиях образования озонной дыры. Обратим внимание на то, что дополнительный максимум ClO находится примерно на тех же высотах, где имеется недостаток озона. Количество ClО на малых высотах очень сильно меняется в зависимости от интенсивности солнечного излучения. Поэтому оно изменяется со временем суток от восхода до захода солнца. Чем выше, тем эта суточная изменчивость ClO меньше. На больших высотах количество ClO меняется после захода солнца медленнее, чем на меньших высотах. Количество ClO в Антарктике в зимне-весеннее время самым тесным образом связано с полярными стратосферными облаками и очень низкими концентрациями NO_x. Имеется обратная корреляция между ClO и NO₂, то есть чем больше ClO, тем меньше NO₂. При уменьшении NO₂ уменьшается скорость образования ClONO₂. Это имеет место на более низких высотах. В результате количество озона уменьшается.

Таким образом, ниже 22 км происходит накопление ClO и OClO и одновременно создается дефицит NO₂. В результате гетерогенных реакций (с участием аэрозолей в их присутствии) и фазовых переходов изменяются и концентрации HCl, ClNO₃ и HNO₃. Поэтому уменьшается количество озона.