位于大气的最低层，集中了约75％的大气质量和90％以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。
顾名思义，平流层的最大特点是大气以平流运动为主，极少垂直方向的对流运动。这主要是因为平流层的温度结构与对流层不同，在对流层顶到距地表大约35公里的高度内，大气温度变化非常微小，这一高度平流层的大气温度非常低，大约在-80O 左右。自35 km 到平流层顶，气温随高度的升高而上升。平流层温度低，空气稀薄，极少水蒸气，在这一层也极少天气过程发生。 由于平流层的高度较对流层高，因此与到达地表的太阳辐射相比，平流层的太阳辐射含有更多的短波紫外辐射。一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区，波长在315-400 nm （1nm =10-9 m）之间的紫外光称为UV-A 区，该区的紫外线不能被臭氧有效吸收，但是也不造成地表生物圈的损害。事实上，这一波段少量的紫外线也是地表生物所必需的，它可促进人体的固醇类转化成维生素D，如果缺乏会引起软骨病，尤其对儿童的发育产生不良的影响；波长为280-315 nm的紫外光称为UV-B 区，这一波段的紫外辐射是可能到达地表并对人类和生态系统造成最大危害的部分；波长为200-280 nm的紫外光部分称为UV-C 区，该区紫外线波长短，能量高，不过这一区的紫外线能被大气中的氧气和臭氧完全吸收，即使是平流层的臭氧发生损耗，UV-C 波段的紫外线也不会到达地表造成不良影响。 平流层中最重要的化学组分就是臭氧（O3）。臭氧是地球大气中的一种微量气体，由三个氧原子组成，是我们熟知的氧气的同素异形体。臭氧在大气中通常分布在两层，即对流层和平流层中。环绕在地球表面至高空8-16公里范围内的一层大气称为对流层，这一层中的臭氧对人类和生态环境是有害的，它也是当前城市大气光化学烟雾污染的主要物质。对流层向上至大约50公里左右的范围，就是通常所称的平流层。实际上，平流层保存了大气中90% 的臭氧，位于这一高度的臭氧能有效地吸收对人类健康有害的紫外线（UV-B段），从而保护了地球上的生命。
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