平流层

平流層()是地球大气圈中位于对流层上方和中间层下方的一层。其下界即对流层上界,依纬度、季节而变,距地面8~18千米,平均11~12千米;其上界距地面50~55千米。平流层的温度变化趋势(逆温分布)与对流层相反,随着高度的增加,气温大体呈递增趋势,至平流层顶达-3℃左右,最高可达17℃。由于上热下冷,在平流层裡大气多大尺度平流运动,幾乎没有上下对流,气流平稳,且很少出现云雨等天气现象,能见度(透明度)好~55千米之间。

平流层的温度变化趋势为逆温分布。随着高度的增加,气温起初不变(对流层顶平均气温为高纬-53℃~低纬-83℃),至距地面约30千米时显著上升,“高浓度”阈值的定义也不同,依据臭氧浓度而划定的臭氧层范围也并非固定值,有22~25千米、20~25千米。臭氧层上部尽管臭氧含量逐渐减少,但紫外线辐射尤为强烈,因此成为气温随高度上升最显著的区域,再加上对流层顶阻滞了垂直气流,聚集了对流层内上升的水汽、杂质,导致平流层很少出现云和降水。雨、雪、雷电等绝大部分物理过程均发生在对流层,但平流层也偶有天气现象发生,如中、高纬度(尤其是北欧等地)早、晚时偶可观测到由细小冰晶组成的,有珍珠斑色彩,薄而透明的珠母云(又叫贝母云),多出现在距地面22~27千米高度上。此外,对流层中积雨云发展非常旺盛时顶部也可能延伸到平流层底部。

尽管有对流层顶这一深厚的对流阻滞层存在,但同样由于这一层阻碍了平流层与对流层的物质交换,若由于火山喷发等原因大气污染物一旦进入了平流层,便难以消退,甚至可形成永久性平流层气溶胶霾层,强烈反射和散射太阳辐射导致对流层降温。

平流层的风向特点是:在中纬度地区,夏季为东风,冬季为西风。平流层环流变化常为对流层环流变化的先兆,因而对长期天气预报有参考价值。

气候和物理化学现象
平流層是一個放射性、動力學及化學過程都會有強烈反應的區域。因為其水平的氣態成份混合比起垂直的混合都來得要快。一個較為有趣的平流層環流特性是發生於熱帶地區的準雙年震盪(QBO)。這種現象由重力波引導,是由於對流層的對流而引至的。準雙年震盪引致了次級環流的發生,這對於全球性的平流層輸送諸如臭氧及水蒸氣等尤為重要。

在北半球的冬季,平流層突發性增溫經常發生。這是因為平流層吸收了羅斯貝波所致。

臭氧損耗
臭氧層的損耗主因,是因為平流層中存在著含氯氟烴(簡稱CFCs - 如CF2Cl2及CFCl3)。含氯氟烴是氯、氟及碳的聚合物。正因為含氯氟烴的穩定性、價錢低廉、無毒性、非易燃性、非腐蝕性,時常被用作噴霧劑、冷卻劑及溶劑等等。但正因它的穩定性卻使其持續存在於環境之中,不易化解。這些分子會逐漸地飄到平流層,繼而進行一連串的鏈鎖反應,最終會使到臭氧層受到損耗。

美國政府早於1980年已經禁止使用含氯氟烴作為噴霧劑。世界各國亦開始於1987年9月努力減少使用含氯氟烴,直至1996年,全球禁止工廠生產及釋放含氯氟烴的法例終於生效。

注释
参考资料

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