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平流層從對流層頂到約50千米高度的大氣層。平流層內，溫度隨高度上升而增高，下半部隨高度變化較小，上半部則增高得快。這種溫度隨高度升高而增高的特征，是由于大氣中的臭氧主要集中在這一層，并且對太陽紫外輻射強烈的吸收形成的。層內水氣和塵埃等很少，很少有云出現。平流層內氣壓和密度隨高度的變化比對流層內緩慢。至于風，中緯度地區夏季，平流層下部仍盛行西風，風速隨高度減小，到22～25千米，漸次轉為東風，風速隨高度加大。冬季的情況較復雜。平流層內空氣大多作水平運動，對流十分微弱。大氣污染物進入平流層后能長期存在。因此，保護平流層環境不受污染，具有重要意義。在高緯度地區，冬季在20～30千米高度上有貝母云。平流層頂位于離地面50～55千米高度，溫度約0℃，氣壓約為100帕。

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在對流層的頂部，直到高于海平面50-55公里的這一層，氣流運動相當平衡，而且主要以水平運動為主，故稱為平流層。