大气最底层：探秘对流层的特点和分层

对流层位于大气的最低层，集中了约75%的大气的质量和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17～18km，在中纬度地区平均为10～12km，极地平均为8～9km，并且夏季高于冬季。

在对流层，高度每上升1km，气温会平均下降6。49℃。这种气温递减是因为绝热冷却的出现。当空气上升时，气压会下降而空气随之扩张。为了使空气扩张，需要有一定的功施予四周，故此气温会下降（热力学第一定律)。正因为对流层的上部冷下部热，所以对流运动特别显著。这正是中文“对流层”的名称由来。天气现象也都发生在对流层内。

在中纬度地区，气温会由海平面的大约+17℃下降至对流层顶的大约-52℃。而在极地（高纬度地区)，由于对流层相对较薄，所以气温只会下降至-45℃，相反赤道地区（低纬度地区)气温可以下降到-75℃。

地表的摩擦力会影响气流，形成了一个平均厚2km的行星（或大气)边界层。这一层的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦会被逆温层的分隔而与对流层的其他部分分开。虽然位于对流层下层的大气会与地表产生摩擦，但上层的空气却没有受这种摩擦力所影响。所以在对流层上层及下层的天气现象会有所不同。基于这种现象的差别，对流层会再被分开三层。从海平面0～100m的地方是近地层，从100m～1km的是艾克曼层，从1km至对流层顶的11km处则称为自由大气。(www.xing528.com)

接地层与地面的摩擦比较大，所以其大气的运动及湍流很不规则且较为活跃。艾克曼层则会受到地转偏力、气压梯度力和与地面的摩擦力这三个力的合力而运动。至于自由大气，故名思义，它不受地面的摩擦力所影响，大气处于一个自由运动的状态之中。

自由大气的上层部分，即对流层的上部会有急流流动着，其高度大约位于距离地面11km附近，是风速最高的地方。如在日本上空流动的西风带亦是位于离地11km的高度附近，且风速最高。急流可说是在对流层内，做水平方向的大气运动之中最大规模的一种，在垂直方向的大气运动中也属于大规模。又例如在热带地区热空气上升，到达副热带高压带下降的哈得莱环流之类的大气环流就是例子。这样在对流层里不断地出现做水平及垂直方向的大气运动，自由大气就是这类大气运动繁盛的一层。