平流层气温变化

平流层气温变化

同温层(stratosphere)，又称平流层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部(高压环境下受重，氧原子聚合放热)。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的。在中纬度地区，同温层位于离地表10公里至50公里的高度，而在极地，此层则始于离地表8公里左右(低压失重环境下，氧原子扩散吸热)。
形成“之”字的原理：同温层含有臭氧，具有吸收紫外线功能，保护地球上所有生物的生存和地表免于受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭，在同温层内部的臭氧层有吸收太阳辐射的功能，在此层的气温会随高度增加。平流层是介于对流层与中间层之间。同温层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其含有丰富的臭氧，因此其上半部分由于吸收了大量来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。同温层的顶部气温大概徘徊在-3C左右，与地面气温差不多。同温层顶部称为同温层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。
至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到同温层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把同温层的顶部加热。至于同温层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的同温层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。对流层，高度每上升1公里，气温会平均下降摄氏6.99度。在中纬度地区气温会由海平面的大约+17℃下降至平流层顶的大约-52℃。这种气温递减是因为绝热冷却的出现。当空气上升时，气压会下降而空气随之扩张。为了使空气扩张，需要有一定的功施予四周，故此气温会下降。(因热力学第一定律)在极地(高纬度地区)，由于平流层相对地薄，所以气温只会下降至-45℃，相反赤道地区(低纬度地区)气温可以下降到-75℃。正因为平流层的上部冷下部热，所以平流运动特别显著。这正是中文"平流层"的名称由来。
平流层顶
平流层与其之上的平流层的边界，约离地面11公里附近的位置，称为平流层顶。要计算在平流层的气温因高度而转变，就需要认识平流层，因平流层界定了平流层的位置。在平流层，气温随高度而下降，反之在平流层，气温会随高度而上升。当气温递减率由正数(平流层)转到负数(平流层)的现象出现时，那正好表示了那里是平流层顶的区域了。但这个边界的高度会随季节及纬度而有所变化。一般来说，在赤道地区附近高17公里，而在极地附近则约高9公里，而平均高度则大概离地11公里左右。长途客机大多会在这个边界飞行。

气象科学上根据大气在不同高度上的物理性质和化学组成,一般把大气层分为五层,对流层、平流层、中层、暖层和逸散层.①对流层 从地表到8至15公里高度范围内称为对流层.对流层的厚度随地区和季节不同而有所不同,在赤道附近约为15公里,在高纬度和中纬度地区为8～12公里,对一定地区而言暖季大于冷季.对流层集中了整个大气3/4的质量.对流层的气温随高度增加而降低,高度每增加100米,气温下降0.65℃,低纬度地区对流层顶的气温约-83℃,高纬度地区对流层顶的气温约-53℃.由于近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高与高空冷空气发生垂直方向的对流,构成了对流层空气的强烈对流运动,云、降水等天气现象都在这一层里发生.对流层是对人类生产、生活影响最大的一个层次,大气污染现象也主要发生在这一层里,特别在靠近地面的1～2公里范围内.②平流层 从对流层顶至55公里高度范围内称为平流层.对地球生命至关重要的臭氧层就包括在平流层内,臭氧量从对流层顶开始增加,至22～25公里处达到极大值,然后减少,到平流层顶就微乎其微了.平流层的温度先是随高度增加不改变,或变化很小,到30～35公里高度均保持在-55℃左右,再向上温度则随高度而增加,到平流层顶温度升至-3℃以上.平流层温度的升高主要是由于臭氧层的臭氧吸收来自太阳的紫外线,同时以热的形式释放出大量的能量.由于平流层内垂直对流运动很小,多为平流运动,没有对流层中那种云、雨等天气现象,尘埃也很少,大气透明度好,因此是现代超音速飞机飞行的理想场所.