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平流层（英语：Stratosphere），旧称同温层，位于对流层的上方和中间层的下方。其下界在中纬度地区位于距离地表10km处，在极地则在8km左右，其上界则约在离地50km的高度。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大致不变，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，几乎没有上下对流。

由于含有大量臭氧，平流层的上半部分能吸收大量的紫外线，这层使特殊气体形成的区域也被称为臭氧层 。

温度变化和气候

平流层是地球大气层里上热下冷的一层，随着高度的增加，平流层的气温在起初大致不变约216K（-57.15°C），升至20－32km后气温迅速上升，到了其上界达到270K至290K（-3.15°C至16.85°C），与地面气温相近。平流层又因此被分成不同的温度层，其中高温层在顶部，而低温层在底部。这一点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，正因为如此而没有上下对流的现象。

平流层的上述气温分布特征与它受地面影响较小和存在大量臭氧有关。在平流层顶部的臭氧因为吸收了来自太阳的紫外线而升温。因此越靠近其上界，其气温便越高。平流层顶部称为平流层顶，而在此之上气温又会再以随高度而下降。

由于高温层置上而低温层置下，因此在平流层里大气在垂直方向上的运动较弱，几乎没有上下对流。大气在其中主要以水平方向流动，气流较为平稳。

气候和物理化学现象

平流层是一个放射性、动力学及化学过程都会有强烈反应的区域。因为其水平的气态成分混合比起垂直的混合都来得要快。一个较为有趣的平流层环流特性是发生于热带地区的准双年震荡（QBO）。这种现象由重力波引导，是由于对流层的对流而引至的。准双年震荡引致了次级环流的发生，这对于全球性的平流层输送诸如臭氧及水蒸气等尤为重要。

在北半球的冬季，平流层突发性增温经常发生。这是因为平流层吸收了罗斯贝波所致。

臭氧损耗

臭氧层的损耗主因，是因为平流层中存在着含氯氟烃（简称CFCs - 如CF2Cl2及CFCl3）。含氯氟烃是氯、氟及碳的聚合物。正因为含氯氟烃的稳定性、价钱低廉、无毒性、非易燃性、非腐蚀性，时常被用作喷雾剂、冷却剂及溶剂等等。但正因它的稳定性却使其持续存在于环境之中，不易化解。这些分子会逐渐地飘到平流层，继而进行一连串的链锁反应，最终会使到臭氧层受到损耗。

美国政府早于1980年已经禁止使用含氯氟烃作为喷雾剂。世界各国亦开始于1987年9月努力减少使用含氯氟烃，直至1996年，全球禁止工厂生产及释放含氯氟烃的法例终于生效 。

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