如何理解“对流”？ 对流层厚度有什么变化？为什么？ 为什么对流层的天气复杂多变？ 小结对流层的特点？
（2）平流层
高度（千米） 60
40
20 -50
0
温度（℃）
•平流层的特点 ✓ 从对流层顶到50-55km的高度范围是平流层；
✓ 气流运动相当稳定，且以水平运动为主； ✓ 除少数强对流云伸展到平流层外，很少有天气现象发生； ✓ 平流层底层（约9公里厚），温度不随高度变化，称为同温层； ✓ 大气圈大部分的臭氧集中于平流层； ✓ 由于臭氧吸收太阳的紫外线辐射，平流层（20-50公里）的温 度随高度上升；
大气的垂直分层结构
高度（千米） 140
120
思考：
100
电离层(热层)
注意每一层气
80
温的垂直变化？
中间层 60
40
平流层 20
0
对流层
-100 -50 0 50 100
温度（℃）
• 对流层高度的时空分布规律
✓ 对流层的高度取决于空气的对流运动的强度； ✓ 空气对流运动的强度取决于近地面空气温度的高低和空气上 下层温差的大小； ✓ 近地面温度的高低取决于纬度高低、季节变化、天气变化等。
✓ 由于吸收太阳辐射的缘故，该层的温度随高度急剧 升高；
✓ 在高纬度的晴朗夜空，可看到美丽的极光。这可能 是由太阳发出的高速带电粒子激发高空稀薄的空气分 子或原子而发光。
✓ 电离层会反射无线电波
Ionosphere（电离层）
Defined by Electrical Properties
Electrically Charged Ions (+, –) Layers in Mesosphere and Thermosphere Reflect Low Frequency AM Radio Waves
* 一般情况下， ✓ 近地面大气温度高，对流层高度就大； ✓ 纬度低，对流层高度大；纬度高，对流层高度小； ✓ 同一地区，夏季(或白天)对流层高度大，冬季(或黑夜)对流层 高度小； ✓ 夏季(或白天)陆地的对流层高度大于海洋；冬季(或黑夜)相反； ✓ 同纬度地区暖流流经的地区对流层高度大于寒流流经的地区。
)
波
离状态
Vertical change in average global atmospheric temperature
思考：
神州七号在哪一层面上绕行？它面临的什么样的空间环境？
* 近地点高度200公里、远地点高度350公里
神州七号的轨道位于大气层中的“热层”，它的 运行空间环境有如下的一些特点：
✓ 高强度的太阳电磁辐射、太阳宇宙线辐射（太 阳耀斑爆发时向外发射的高能粒子）和太阳风 （由太阳日冕吹出的高能等离子体流）；
高度（千米） 60
40 20
-50
思考：
描述该层气温垂直变化？ 分析原因？
O3 该层是最佳航空飞行层， 如何理解？
温度（℃） 0
（3）高层大气
• 中间层，又称为高空对流层； • 热层（电离层），反射无线电波，实现远距离无线 电通讯。
中间层的特点
✓ 从平流层顶到85km的高度范围是中间层；
✓ 气温随高度迅速下降；
该层中的臭氧大量吸收太阳紫 外线
该层大气上热下冷，大气稳定
有利于高空飞行
水汽、杂质极少，云雨绝迹， 能见度好，气流平稳
平流层顶到 气压很低，密度很小 离地面远，引力小
高层 大气
大气上界( 高度约2000 ～3000千米
80～500千米高空有若干 电离层，能反射无线电
电离层大气在太阳紫外线和宇 宙射线的作用下，处于高度电
• 对流层的气候特点
热量
气温分
距
来自
布上冷
地
地面
下热
对流 运动 显著
天 气 变
面
化
最
显
近
水汽、边界层和自由大气
行星边界层特点： ✓ 地面摩擦力的作用 ✓ 湍流运动 ✓ 大气与下垫面的交换主要在行星边界层内完成 ✓ 随天气系统以及时间和空间的变化十分明显
阅读、思考
低纬17～ 大约降低0.6℃
越多
对 流 层
18千米， 中纬10～ 12千米， 高纬8～9
空气对流运动显著
该层上部冷、下部热，有利 于空气对流运动
千米
天气现象复杂多变
几乎全部水汽、固体杂质集 中在该层，对流运动易成云 致雨
大气的垂直分布表2（小结）
垂直 分层
高度
主要特点
特点成因
平 流 层
下层气温随高度变化小 ；30千米以上随高度增 加而迅速上升 对流层顶到 50～55千米 气流以平流运动为主
✓ 几乎是真空的太空环境；
✓ 极端的温度环境；
✓ 高速运动的尘埃、微流星体和流星体。它们具 有极大的动能，1毫克的微流星体可以穿透3毫米 厚的铝板。
大气的垂直分布表1（小结）
垂直 分层
高度
主要特点
特点成因
气温随高度的增加而递 地面是对流层大气主要的直
减(每升高100米，温度 接热源，离地面越近，受热
✓ 垂直运动相当激烈，故称之为高空对流层；
✓ 因为水汽含量极少，几乎没有云层出现，但有时 能看到一种薄而带银白色的夜光云，有人认为它是 由极细微的尘埃组成。
热层的特点
✓ 热层大致处于中间层顶到600km高度的范围内；
✓ 气体在该层在太阳和宇宙辐射的作用下发生电离， 形成密度很高的带电粒子，所以热层又称为电离层；
电离层中的磁场
Captures Electrically Charged Ions (+, –) from Sun aurora borealis – Northern Lights aurora australis – Southern Lights
* 美丽的极光
Aurora, Oct. 27/28, 2001
§2 大气的结构
大气的物理性质和化学性质无论在水平方向还是在垂直 方向上都是不均匀的。
✓ 按照大气的化学成分划分，大气垂直方向可分为均质 层和非均质层；
✓ 按照大气的压力结构划分，大气垂直方向可分为气压 层和逸散层；
✓ 按照大气的电离结构划分，大气可分为电离层和磁层； ✓ 按照温度变化划分，大气在垂直方向可分为：对流层、 平流层、中间层、热层以及外层