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平流层（地球大气层里上热下冷的温度层）

yun 发布: 2023-06-02 07:01:09 评论关闭

平流层地球大气层里上热下冷的温度层

平流层（stratosphere），亦称同温层，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。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（低压失重环境下，氧原子扩散吸热）。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。

中文名

平流层

别 称

同温层

适用领域范围

物理、民用航空

范 围

地表上空10~50km

主要组成物质

氮、氧、臭氧

3）。臭氧是地球大气中的一种微量气体，由三个氧原子组成，是氧气的同素异形体。臭氧在大气中通常分布在两层，即对流层和平流层中。环绕在地球表面至高空8~16公里范围内的一层大气称为对流层，这一层中的臭氧对人类和生态环境是有害的，它也是当前城市大气光化学烟雾污染的主要物质。对流层向上至大约50公里左右的范围，就是通常所称的平流层。实际上，平流层保存了大气中90%的臭氧，位于这一高度的臭氧能有效地吸收对人类健康有害的紫外线（UV-B段），从而保护了地球上的生命。

2012年9月，科学家首次证实平流层直接影响地球气候，美国盐湖城的犹他大学的气象科学家Thomas Reichler和同事们研究发现平流层风和海浪下方2千米的洋流之间有着令人惊讶的联系。平均每两年平流层会被突然加热几十度，这样一来，时速130公里的平流层风形成的极地涡旋环绕着北极地区，这种极涡在两个月里能减弱或者改变方向——围绕北极点由逆时针方向变为顺时针方向。同时，科学家得出的气候模型显示，几十年来，这些变暖事件戏剧性地扰乱着海洋表面，影响着大西洋经圈翻转环流的流动。

人类应用

通信平台

通信原理

平流层空间使用准静止的长驻空飞艇作为高空信息平台，与地面控制设备、信息接口设备以及各种类型的无线用户终端构成的天地空一体化综合信息系统产生平流层通信系统。与通信卫星相比，它往返延迟短、自由空间衰耗少，有利于实现通信终端的小型化、宽带化和对称双工的无线接入；与地面蜂窝系统相比，平流层平台的作用距离、覆盖地区大、信道衰落小，因而发射功率可以显著减少。不但大大降低了建设地面信息基础设施的费用，而且也降低了对基站周围的辐射污染。对人类的贡献相当大。

航空

前大型客机大多飞行于此层，以增加飞行的稳定度。原因有以下几点。

能见度高：地球大气的平流层水汽、悬浮固体颗粒、杂质等极少，天气比较晴朗，光线比较好，能见度很高，便于高空飞行。

受力稳定：平流层的大气上暖下凉，大气不对流，以平流运动为主，飞机在其中受力比较稳定，便于飞行员操纵架驶。

噪声污染小：平流层距地面较高，飞机绝大部分时间在其中飞行，对地面的噪声污染相对较小。

安全系数高：飞鸟飞行的高度一般达不到平流层，飞机在平流层中飞行就比较安全。

热带平流层波动

发生于热带地区平流层低层的大型波动。它表现为风的周期性振荡。已发现的热带平流层波动主要有两种：开尔文波和罗斯比－重力混合波。这两种波动都是叠加在赤道平流层纬向风的准两年周期振荡之上的周期较短的波动。准两年周期振荡主要指东风和西风以24～30个月为周期交替出现的现象(见平流层和中层大气环流)。在西风盛行时期，平流层的经向风具有4～5天的准周期振动，这种振动是由一种水平波长约 10000公里（全球波数为4），铅直厚度约 4～8公里，波动的位相一面向西一面向下传播而能量向上传播的波动造成的。这种波称为罗斯比-重力混合波。在东风盛行时期，平流层存在只有纬向风扰动的另一种波动，其周期约15天，波长约30000公里（全球只有1～2个波），铅直厚度约6～10公里，波动的位相一面向东一面向下传播而能量向上传播，这种波称为开尔文波。罗斯比－重力混合波和开尔文波的特性不同。

根据动力气象学的理论，对于受地球自转影响的行星尺度的惯性重力波而言，存在一种既具有罗斯比波特性又具有重力内波特性（见大气波动）的混合波，即为罗斯比-重力混合波,这种波的气压场（或高度场）和流场的理论特性，同表中向西移动的波的特性相符，波的气压场（或高度场）对赤道不对称，但经向风扰动在赤道最大，向两极衰减。开尔文波是一种无经向速度扰动的行星尺度重力内波。早已在海洋中发现，相当于沿海岸传播的浅水重力波，它垂直于海岸的扰动速度分量为零。在大气中，赤道南北的科里奥利参数（f=2ωsin嗞，ω地球自转角速度，嗞地球纬度）的符号相反，这相当于赤道起了海岸的作用,垂直于赤道的南北向扰动速度为零。

一般认为，平流层的这两种行星尺度的波动，都是由赤道附近对流层中大规模对流加热的振荡而激发起来的。热源振荡产生的能量向上传输，从而激发上述波动。此外，平流层纬向风的准两年周期振荡，也可由罗斯比-重力混合波和开尔文波的动量铅直传输得到解释。西风区中的罗斯比-重力混合波向上输送东风动量,使东风区的风速加强而向下扩展；开尔文波则将西风动量输送到盛行东风的区域之上的西风区，使西风得以下传，改变了风系，形成下传的平流层纬向风系准两年周期振荡。

参考资料

1.平流层飞艇试飞 可对地球表面进行军事与民用侦察观测 ·搜狐

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