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按大气温度的垂直结构，可把大气圈分为对流层、平流层、中层和热层。
(1)，对流层：
地面以上大气的最低层称为对流层，对流层顶的气压约为200hPa，对流层顶的高 度夏季高于冬季，在赤道附近约17—18公里，中纬度平均约10—12公里，高纬度为8— 9公里。对流层对整个大气圈而言只是很浅薄的一层，但它集中了大气质量的80％以上， 几乎全部水汽、云和降水，主要天气现象和过程如寒潮、台风、雷雨、闪电等都发生在 这一层。对流层的主要特征是：
i)温度随高度升高而降低。因为大气不能吸收太阳短波辐射，但地面能吸收太阳辐 射而升温并放出长波辐射，大气主要通过吸收地面的长波辐射和通过对流、湍流等方式 从地面吸收热量才能升温，因而越接近地面的大气得到的热量越多，造成对流层的气温 随高度升高而降低。
ii)有强烈的垂直混合。低层空气由于从地面得到热量使之受热上升，高层冷空气下 沉，从而造成对流层内存在强烈的垂直混合作用。热带地面温度高，垂直混合能到很高 高度，对流层顶高度高；极地地面温度低，垂直混合作用弱，对流层顶高度低。
iii)气象要素水平分布不均匀。由于各地纬度和地表性质的差异，地面上空空气在水 平方向上具有不同物理属性，压、温、湿等要素水平分布不均匀，从而产生各种天气过 程和天气变化。
(2)平流层：
对流层顶向上到50公里左右为平流层。平流层顶的气压约1hPa。平流层下部温度 随高度变化很小，平流层上部因为存在臭氧层(22—35公里处)，臭氧吸收太阳紫外辐射 使大气温度增加，这种下部冷上部热的逆温结构使平流层大气稳定，对流很弱，空气大 多作水平运动，大气污染物如核爆炸残留碎片，火山喷发的火山灰等，能在平流层内滞 留很长时间。平流层中水汽和尘埃很少，也没有对流层中的云和天气现象。
(3)中层：
平流层顶到85公里左右称为中层。中层顶气压约0.01hPa。中层大气中温度随高度 递减，水汽极少，有相当强的垂直混合，60公里以上大气分子开始电离，电离层的底就 在中层内。
(4)热层： 中层顶以上的大气称为热层。这一层温度又随高度升高而增加。这是由于热层的分子 氧和原子氧能吸收0.17微米的太阳紫外辐射和太阳微粒辐射。但由于热层很难有对流运 动，大气的热量主要靠热传导，而且由于分子稀少，热传导率很小，造成巨大温度梯度 和昼夜温差，白天太阳活动期温度高达2000°k，夜间太阳宁静期仅500°k。热层空气 处于高度的电离状态。热层上部由于空气稀薄，大气粒子很少互相碰撞，高速运动的空 气质点可能克服地球引力，向星际空间逃逸，又称逸散层。
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