平流层
píng liú céng
平流层是位于对流层之上、延伸至约 50 公里高度的大气层,温度随高度上升,臭氧层也位于其中。
Definition
平流层是位于对流层之上的一层平静、干燥而稀薄的大气,从对流层顶一直延伸到约 $50\ \text{km}$ 高度,与其下方的对流层不同,它的温度会随高度上升而升高,因为其中的臭氧吸收了来自太阳的紫外辐射,并将其转化为热量。这种上暖下冷的结构使平流层非常稳定,几乎没有垂直方向的混合、云层或天气现象,而集中分布在约 $15$ 至 $35\ \text{km}$ 高度之间的臭氧层,就位于平流层之中,由查普曼循环生成和消耗,在这一循环中,氧分子在紫外光作用下分解,再重新结合成臭氧。布鲁尔-多布森环流在数年间将空气从热带缓慢抬升,并在高纬度地区使其下沉,而极地涡旋等现象则支配着这一层的大部分行为。
Example
探空气球和一些高空侦察机会在平流层中飞行,远高于下方的云层和风暴,而 1991 年皮纳图博火山喷发产生的火山灰和硫化物到达平流层后,滞留了大约两年,使整个地球的气温略微下降。地面释放的氯氟烃足够稳定,能够存留下来上升到平流层,在那里紫外光会释放出氯原子,以催化方式破坏臭氧,从而使南极臭氧空洞在每年春季出现,不过如今平流层中的氯含量已经下降,按照 1987 年《蒙特利尔议定书》生效以来的趋势,预计臭氧层将在 2066 年前后恢复到 1980 年的水平。
Key Insight
“平流层”这个名字来源于其分层的方式:空气很容易横向滑动,却几乎不会发生上下方向的运动,因此任何进入其中的物质,无论是破坏臭氧的化学物质还是火山气溶胶,往往都会在其中长期滞留。它也是一个全球性环境协议明显奏效的罕见案例:自《蒙特利尔议定书》逐步淘汰了相关化学物质以来,臭氧水平一直在稳步恢复。