大气的分层和结构

大气层结构从地面起，分别是对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层，大气分层的主要依据是气层气温的垂直分布，通常在处理时将温度随高度的改变看作是均匀的。在实际运用中，通常使用气温垂直递减率（单位为℃/100m）。

对流层：

因空气有强烈的对流运动而得名，它的底界为地面，上界高度随纬度、季节、天气等因素而变化。

平均而言，低纬度地区（南北纬30°之间）上界高度为17~18km，中纬度地区（纬度30°~60°）为10~12km，高纬度地区（纬度在60°以上）为8~9km。同一地区对流层上界高度是夏季大于冬季，此外，天气变化对对流层的厚度也有一定影响。

对流层集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽，云、雾、降水等天气基本上都出现在这一层，飞机也主要在这一层中飞行。

对流层有以下三个主要特征：

气温随高度升高而降低

对流层大气的主要热源是地面辐射，因此在对流层中气温普遍随高度升高而降低，对流层中的平均气温垂直递减率为0.65℃/100m。对流层中有时局部也会出现气温随高度的升高而升高，或者在一段高度内气温保持恒定的情况，称为逆温层或者同温层。

气温、湿度的水平分布很不均匀

对流层与地面相接，其温、湿特性主要受地表性质的影响，故在水平方向上分布很不均匀，如南北空气之间明显的温差，海陆之间空气的湿度差异等。

空气具有强烈的垂直混合

由于对流层低层的暖空气总是具有上升的趋势，上层冷空气总是具有下沉的趋势，加之温度水平分布不均匀，因此对流层中空气多垂直运动，具有强烈的垂直混合。

在对流层中，按气流和天气现象分布的特点，可分为下、中、上三个层次：

对流层下层，离地1500m高度以下，的空气运动受地形扰动和地表摩擦作用最大，气流混乱；

对流层中层，摩擦层顶到6000m高度，空气运动受地表影响较小，气流相对平稳，可代表对流层气流的基本趋势，云和降水大多生成于这一层；

对流层上层，从6000m高度到对流层顶，受地表影响更小，水汽含量很少，气温通常在0℃以下，各种云多由冰晶或过冷水滴组成。

在离地1500m高度的对流层下层又称为摩擦层，在1500m高度以上，大气几乎不受地表摩擦作用的影响，故称为自由大气。

平流层：

对流层之上是平流层，平流层范围从对流层顶到大约55km的高度上。平流层中空气热量的主要来源是臭氧层吸收太阳紫外辐射，因此平流层中气温随高度增高而升高，整层空气几乎没有垂直运动，气流平稳，故称之为平流层。

平流层中空气稀薄，水汽和杂质含量极少，只有极少数垂直发展相当旺盛的云才能伸展到这一层来，故天气晴朗，飞行气象条件良好。平流层大气受地表影响极小，空气运动几乎不受地形阻碍及扰动，因此气流运动，温、湿分布也比对流层有规律得多。

气温垂直递减率，是指空气温度在垂直方向上，随高度升高而降低的速度。如坐标系所示，温度随高度的升高而降低。

计算公式：

气温垂直递减率的单位是℃/100m，对流层中的平均气温垂直递减率为0.65℃/100m。利用这一数值，如果已知某地地面气温，可以大致推算出该地点平流层内某个高度上的气温。

例如，已知地面温度为20℃，那么同一地点1000米高空处的温度为20-0.65÷100×1000=13.5℃

等温层中，随着高度的增加，温度基本保持不变，因此γ= 0。逆温层中大气温度的变化与对流层刚好相反，因此γ＜0。