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從對流層頂到約50千米高度的大氣層。平流層內，温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。

這種温度隨高度升高而增高的特徵，是由於大氣中的臭氧主要集中在這一層，並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。

至於風，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。冬季的情況較複雜。

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後能長期存在。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雲。平流層頂位於離地面50～55千米高度，温度約0℃，氣壓約為100帕。