平流层的温度变化为什么成“之”字形？

由于氧和臭氧对太阳紫外辐射的吸收，臭氧、水汽和二氧化碳的红外辐射，构成了平流层和中层大气中的冷热源汇，产生了平流层和中层大气的温度分布和大气环流。

平流层的温度上热下冷，随着高度的增加，平流层的气温在起初基本不变，然后迅速上升。在平流层里大气主要以水平方向流动，垂直方向上的运动较弱，因此气流平稳，基本没有上下对流。

平流层温度的铅直分布与对流层不同，从对流层顶起，有一个温度随高度不变或随高度变化很小的层次，称为同温层；在25公里以上，温度随高度迅速增加，升温率约每公里2℃，到50公里附近温度达极大值，这即为平流层顶。这个高温区是由于大气臭氧吸收太阳紫外辐射增温所致。

平流层中水汽、二氧化碳和臭氧的长波辐射虽然使大气损失热量，但是臭氧对太阳紫外辐射的吸收和水汽对太阳红外辐射的吸收，不但能补偿此 顶辐射损失，而且还使大气升温。

扩展资料

平流层作用

平流层飞艇具有极高的实用价值,是国内外临近空间开发的研究热点。和中低空常规飞艇相比,由于单位体积所提供的浮力大大降低,使得平流层飞艇设计时存在艇体体积、阻力和重量之间的循环关系,飞艇结构轻量化成为平流层飞艇研发的首要课题,受到了各国研究机构的高度重视。

实现平流层飞艇结构轻量化的主要方法和技术进行了整理,给出了利用这些方法实现结构轻量化的平流层飞艇研究进展,比较了这些方法的优势和不足,并对新型的平流层展开飞艇技术进行了分析。

分析结果认为改进蒙皮材料性能、改变飞艇的结构形式和利用新型的空中展开飞艇将是平流层飞艇实现结构轻量化的主要手段,新型空中展开飞艇能够有效地实现结构轻量化,具备较好的发展潜力。

参考资料：百度百科 -平流层大气物理学

参考资料：百度百科-平流

模型如下图：

          同温层(stratosphere)，又称平流层，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(高压环境下受重，氧原子聚合放热)。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，同温层位于离地表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)。

       形成“之”字的原理：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。平流层是介于对流层与中间层之间。同温层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其含有丰富的臭氧，因此其上半部分由于吸收了大量来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。同温层的顶部气温大概徘徊在-3C左右，与地面气温差不多。同温层顶部称为同温层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。

       至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到同温层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把同温层的顶部加热。至于同温层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的同温层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。对流层，高度每上升1公里，气温会平均下降摄氏6.99度。在中纬度地区气温会由海平面的大约+17℃下降至平流层顶的大约-52℃。这种气温递减是因为绝热冷却的出现。当空气上升时，气压会下降而空气随之扩张。为了使空气扩张，需要有一定的功施予四周，故此气温会下降。(因热力学第一定律)在极地(高纬度地区)，由于平流层相对地薄，所以气温只会下降至-45℃，相反赤道地区(低纬度地区)气温可以下降到-75℃。正因为平流层的上部冷下部热，所以平流运动特别显著。这正是中文"平流层"的名称由来。

平流层顶

       平流层与其之上的平流层的边界，约离地面11公里附近的位置，称为平流层顶。要计算在平流层的气温因高度而转变，就需要认识平流层，因平流层界定了平流层的位置。在平流层，气温随高度而下降，反之在平流层，气温会随高度而上升。当气温递减率由正数(平流层)转到负数(平流层)的现象出现时，那正好表示了那里是平流层顶的区域了。但这个边界的高度会随季节及纬度而有所变化。一般来说，在赤道地区附近高17公里，而在极地附近则约高9公里，而平均高度则大概离地11公里左右。长途客机大多会在这个边界飞行。

30千米以上受紫外线影响大，温度升高主要是受太阳紫外线的影响，所以温度迅速升高；在22-27千米处臭氧含量最大，但臭氧吸收紫外线增温需要一个过程，所以温度不会迅速升高；22一下受地面辐射影响，温度升高响度也较快。

平流 层底部温差随高度上升是气温上升，是因为其底部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右，与地面气温差不多。平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到平流层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把平流层的顶部加热。至于平流层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。 

大概模型如下图：

30千米以上受紫外线影响大，温度升高主要是受太阳紫外线的影响，所以温度迅速升高；在22-27千米处臭氧含量最大，但臭氧吸收紫外线增温需要一个过程，所以温度不会迅速升高；22一下受地面辐射影响，温度升高响度也较快。
平流 层底部温差随高度上升是气温上升，是因为其底部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右，与地面气温差不多。平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到平流层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把平流层的顶部加热。至于平流层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。