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(guān)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(jìn)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(chǔ)科學(xué)問題，涉及熱力結(jié)構(gòu)、能量、大氣成分、動力過程、化學(xué)過程以及數(shù)值模擬領(lǐng)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(xué)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(hù)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(fù)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(dǎo)致氣候變化。臭氧變化也可能導(dǎo)致平流層風(fēng)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(rèn)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(shè)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(biāo)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(guān)研究人員的參考書目應(yīng)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(xué)過程。本書可用于本科生和研究生的大氣科學(xué)、中層大氣、平流層物理學(xué)、大氣動力學(xué)課程中，并且對氣象學(xué)、高層大氣、大氣物理學(xué)、大氣化學(xué)以及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究人員均有所幫助。當(dāng)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(jìn)行了描述。本書對大氣科學(xué)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(yù)測，也有參考價值。

科欽，印度

K.Mohanakumar