如果从垂直方向上观察温度变化，我们就会发现各层大气的温度并不都是增加的。研究表明，全球平流层的中高层正在以每十年大约0.6℃的速度降温，而臭氧和消耗臭氧物质是主要的幕后推手之一。
对流层中部至平流层上部(从下到上)的
全球宽层平均温度异常的时间序列▼
臭氧能把吸收的紫外辐射转化为分子动能，从而加热平流层，而且是越高的地方越热，这与对流层海拔越高就越冷的生活经验不同。
而当臭氧损耗后，更多的紫外辐射直接穿透了平流层，导致平流层的温度下降。
1981至2020年40年地表温度趋势
（图：IPCC）▼
大气的温度、气压、风、湿度等这些特性是耦合在一起的，温度的变化常常会引起其他特性的变化，进而造成平流层大气环流的异常。
一般而言，平流层因臭氧吸收了大量的紫外辐射而大幅度升温。但这一规律却在一种情况下不成立，那就是南北极的极夜。
南极的极夜和南极光
（图：NOAA）▼
极夜期间由于缺乏太阳光照射，平流层不再通过吸收辐射升温，而是通过发出辐射冷却，导致温度急剧下降，从而拉开了与中纬度平流层的温差。
