按大气温度的垂直结构,可把大气圈分为对流层、平流层、中层和热层.
(1),对流层：
地面以上大气的最低层称为对流层,对流层顶的气压约为200hPa,对流层顶的高 度夏季高于冬季,在赤道附近约17—18公里,中纬度平均约10—12公里,高纬度为8— 9公里.对流层对整个大气圈而言只是很浅薄的一层,但它集中了大气质量的80％以上,几乎全部水汽、云和降水,主要天气现象和过程如寒潮、台风、雷雨、闪电等都发生在 这一层.对流层的主要特征是：
i)温度随高度升高而降低.因为大气不能吸收太阳短波辐射,但地面能吸收太阳辐 射而升温并放出长波辐射,大气主要通过吸收地面的长波辐射和通过对流、湍流等方式 从地面吸收热量才能升温,因而越接近地面的大气得到的热量越多,造成对流层的气温 随高度升高而降低.
ii)有强烈的垂直混合.低层空气由于从地面得到热量使之受热上升,高层冷空气下 沉,从而造成对流层内存在强烈的垂直混合作用.热带地面温度高,垂直混合能到很高 高度,对流层顶高度高；极地地面温度低,垂直混合作用弱,对流层顶高度低.
iii)气象要素水平分布不均匀.由于各地纬度和地表性质的差异,地面上空空气在水 平方向上具有不同物理属性,压、温、湿等要素水平分布不均匀,从而产生各种天气过 程和天气变化.
(2)平流层：
对流层顶向上到50公里左右为平流层.平流层顶的气压约1hPa.平流层下部温度 随高度变化很小,平流层上部因为存在臭氧层(22—35公里处),臭氧吸收太阳紫外辐射 使大气温度增加,这种下部冷上部热的逆温结构使平流层大气稳定,对流很弱,空气大 多作水平运动,大气污染物如核爆炸残留碎片,火山喷发的火山灰等,能在平流层内滞 留很长时间.平流层中水汽和尘埃很少,也没有对流层中的云和天气现象.
(3)中层：
平流层顶到85公里左右称为中层.中层顶气压约0.01hPa.中层大气中温度随高度 递减,水汽极少,有相当强的垂直混合,60公里以上大气分子开始电离,电离层的底就 在中层内.
(4)热层：中层顶以上的大气称为热层.这一层温度又随高度升高而增加.这是由于热层的分子 氧和原子氧能吸收0.17微米的太阳紫外辐射和太阳微粒辐射.但由于热层很难有对流运 动,大气的热量主要靠热传导,而且由于分子稀少,热传导率很小,造成巨大温度梯度 和昼夜温差,白天太阳活动期温度高达2000°k,夜间太阳宁静期仅500°k.热层空气 处于高度的电离状态.热层上部由于空气稀薄,大气粒子很少互相碰撞,高速运动的空 气质点可能克服地球引力,向星际空间逃逸,又称逸散层.
