平流层（stratosphere）平流层，亦称同温层 (人们认识到同温层只是平流层的一部分,同温层这一名词逐渐减少了使用，几乎销声匿迹)，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。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，平流层位于离地表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。平流层是夹于对流层与中间层之间。平流层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其底部吸收了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。平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右，与地面气温差不多。平流层顶部称为平流层顶，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，使到平流层较为稳定。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，它把平流层的顶部加热。至于平流层的底部，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，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。在温带地区，商业客机一般会于离地表10公里的高空，即平流层的底部处巡航。
这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。同样地，滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔，这股气流从对流层上升到达平流层就会停止。这样一来变相为世界各地的滑翔机设定了高度限制。（纵然有些滑翔机会用上背风波来飞得更高，把滑翔机带到平流层之中。）平流层是一个放射性、动力学及化学过程都会有强烈反应的区域。因为其水平的气态成份混合比起垂直的混合都来得要快。一个较为有趣的平流层环流特性是发生于热带地区的准双年震荡（QBO）。这种现象由重力波引导，是由于对流层的对流而引至的。准双年震荡引致了次级环流的发生，这对于全球性的平流层输送诸如臭氧及水蒸气等尤为重要。在北半球的冬季，平流层突发性增温经常发生。这是因为平流层吸收了罗斯贝波所致。对流层（troposphere）位于大气的最低层，集中了约75％的大气质量和90％以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。对流层中，气温随高度升高而降低，平均每上升100米，气温约降低0.65℃。
气温随高度升高而降低是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射，离地面越高，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称之为“逆温现象”。由于受地表影响较大，气象要素（气温、湿度等）的水平分布不均匀。空气有规则的垂直运动和无规则的乱流混合都相当强烈。上下层水气、尘埃、热量发生交换混合。由于90％以上的水气集中在对流层中，所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层。在对流层内，按气流和天气现象分布的特点又可分为下层、中层和上层。?（1）下层：下层又称扰动层或摩擦层。其范围一般是自地面到2公里高度。随季节和昼夜的不同，下层的范围也有一些变动，一般是夏季高于冬季在风速大致相同而气温垂直分布，白天高于夜间。在这层里气流受地面的摩擦作用的影响较大在风速大致相同而气温垂直分布，湍流交换作用特别强盛，通常，随着高度的增加，风速增大，风向偏转。这层受地面热力作用的影响，气温亦有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量较多，因而，低云、雾、浮尘等出现频繁。?（2）中层：中层的底界在摩擦层顶，上层高度约为6公里。它受地面影响比摩擦层小得多，气流状况基本上可表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的云和降水大都产生在这一层内。
?（3）上层：上层的范围是从6公里高度伸展到对流层的顶部。这一层受地面的影响更小，气温常年都在0℃以下，水汽含量较少，各种云都由冰晶和过冷水滴组成。在中纬度和热带地区，这一层中常出现风速等于或大于30米/秒的强风带，即所谓的急流。此外，在对流层和平流层之间，有一个厚度为数百米到1～2公里的过渡层，称为对流层顶。这一层的主要特征是，气温随高度而降低的情况有突然变化。其变化的情形有：温度随高度增加而降低很慢，或者几乎为等温。根据这一变化的起始高度确定对流层顶的位置。对流层顶的气温，在低纬地区平均约为-83℃，在高纬地区约为-53℃。对流层顶对垂直气流有很大的阻挡作用，上升的水汽、尘粒多聚集其下，使得那里的能见度往往较坏。对流层气温随高度的变化对流层，因为其热量的（主要）直接来源是地面辐射，所以气温随高度升高而降低。青藏高原比相同高度的其它地区温度明显高，就是因为它提高了地面辐射的位置。由于气温的这种变化，故形成空气对流运动强烈的特点。平流层，则因离地面远，地面辐射对其影响可忽略，其热量来自臭氧吸收的太阳紫外辐射。所以下冷上热，大气以水平流动为主。中间层，又称高空对流层，它也是上冷下热，对流明显。
（离臭氧层又远了）在近地面，气温高的地方空气呈上升运动，而气温低的地方空气呈下沉运动，从而形成了空气的对流。对流层气温下面高，上面低，容易发生空气对流。显著的对流运动和充足的水汽，使对流层的天气现象复杂多变，云，雨，雪，雷电等主要的天气现象都发生在这一层。对流层的各种天气变化影响着生物的生存和行为，对流层是大气层中与人们生活和生产关系最密切的一层。
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