大气的垂直结构

一、大气的垂直结构

地球表面包围着很厚的并受引力作用随地球旋转的大气，称为大气圈。大气圈厚度有2 000～3 000km，没有明显的上界。随着距地面的高度的不同，大气层的物理和化学性状发生了很大的变化，故将大气圈按气温的垂直变化特点划分为五层。

（一）对流层

对流层（troposphere）是大气圈中最靠近地球表面且密度最大的一层，平均厚度约为12km。该层的厚度随地球纬度不同而有差异，赤道处为16km，两极处为8km。在同一地点不同的季节也会产生差异，夏季较厚，冬季较薄。对流层集中了整个大气质量的3／4和几乎全部的水汽和固体杂质，各种复杂的天气现象都是发生在该层中，排入大气的污染物也绝大多数在此层。该层的特点有：①温度随高度的增加而递减，气温垂直递减率通常为0．65℃／100m。②空气具有强烈的垂直对流运动。近地表的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高空的冷空气形成垂直对流，这样就有利于地球表面中的大气污染物的扩散，不至于形成灾害性事件。但该层也可出现逆温现象，即大气温度随高度升高而上升，此状态下不利于地表大气污染物的扩散。

（二）平流层

平流层（stratosphere）位于对流层顶部到距地面约50km的高度范围。该层大气以平流运动为主，没有垂直对流。空气稀薄，水汽很少。距地面20～25km处，有一厚度约为20km的臭氧层。臭氧层能吸收太阳射向地球的紫外线，使地球上的生物免受这些射线的危害。

（三）中间层

中间层（mesosphere）位于平流层顶部到距地面约85km的高度范围。空气更稀薄，气温随高度增加而迅速降低，该层顶部的温度可降至－92℃，因此该层的空气也存在明显的垂直对流运动。

（四）热层

热层（thermosphere）位于中间层顶部到距地面约250km（太阳平静时）或500km（太阳活动强烈时）的高度范围。该层的气体在宇宙射线作用下处于电离状态，能反射无线电波，对于无线电通信有重要意义。电离后的氧能强烈吸收太阳的紫外线辐射，使空气迅速升温，因而该层的气温随高度的增加而增加，顶部的温度可达1 200℃，昼夜温差大。

（五）外大气层

外大气层（又称逸散层）是指从800km高度往上，没有明显上界，是大气圈的最外层。该层空气稀薄，温度高，分子运动快。

此外，也有学者将大气圈垂直结构按大气电离状态划分为电离层与非电离层；按大气化学成分状况分为均质层与非均质层。