前言

平流層過程對調(diào)制地球系統(tǒng)的天氣與氣候有至關重要的作用。太陽輻射是對流層天氣系統(tǒng)能量的基本來源，而太陽輻射在通過平流層時被臭氧吸收，因此平流層調(diào)制了進入對流層并作用于對流層的太陽輻射。低層大氣中，對輻射敏感的溫室氣體，如水汽、二氧化碳、臭氧，通過平對流層的相互作用維持了大氣的輻射平衡。

平流層是包含天氣系統(tǒng)的下層大氣與富含帶電粒子的上層大氣相互作用的過渡區(qū)域。因此，該層大氣存在很多值得探究的基礎科學問題，涉及熱力結構、能量、大氣成分、動力過程、化學過程以及數(shù)值模擬領域。盡管下平流層與上對流層的溫度特征存在差異，二者還是通過動力、輻射和化學過程緊密的耦合在一起。

平流層的大氣干燥、穩(wěn)定、富含臭氧，溫度隨著高度增加而上升。下平流層的臭氧吸收了有害的太陽紫外輻射，保護了地球上的生命。而對流層大氣濕潤、臭氧含量低，溫度隨高度增加而下降，對流活動旺盛。

平流層變化可以通過與對流層的復雜的輻射和動力相互作用影響氣候。入射和出射的輻射通量改變可以導致氣候變化。臭氧變化也可能導致平流層風場和溫度場的變化，從而通過動力過程影響平對流層的相互作用。

雖然平流層和對流層存在截然相反的特征，但是它們的變化均能影響氣候變率。在氣候變化和變率研究中，平流層臭氧減少和對流層臭氧增加是非常重要的。平流層臭氧通過平對流層交換過程可以輸送至上對流層。臭氧在下平流層吸收紫外輻射，使地氣系統(tǒng)保持輻射平衡。因此，研究平對流層相互作用對理解氣候變率是十分重要的。

在認識到上述過程對氣候系統(tǒng)的重要作用后，世界氣候研究計劃（World Climate Research Programme, WCRP）在1992年設立了一個研究項目來研究平流層過程及其在氣候中的作用（Stratospheric Processes and their Role in Climate, SPARC）。SPARC的研究包括建立平流層的氣候參考狀態(tài)，加深對溫度、臭氧和水汽變化趨勢的理解。該項目的基本目標是幫助平流層研究人員聚焦氣候熱點問題。本書中涵蓋了SPARC中的大部分主題，其作為SPARC相關研究人員的參考書目應該是有益的。

本書描述了平對流層耦合中的物理、輻射、動力以及化學過程。本書可用于本科生和研究生的大氣科學、中層大氣、平流層物理學、大氣動力學課程中，并且對氣象學、高層大氣、大氣物理學、大氣化學以及環(huán)境科學領域的研究人員均有所幫助。當前的研究熱點，如南極臭氧洞、全球變暖對平流層冷卻的作用、平流層對氣候變化的影響，在本書中也有所涉及。另外，平對流層交換、上對流層和下平流層的輸送過程和平流層對對流層天氣系統(tǒng)的作用在書中也進行了描述。本書對大氣科學的其他分支，如氣候變化和極端天氣事件，甚至是對流層天氣系統(tǒng)的預測，也有參考價值。

科欽，印度

K.Mohanakumar