1、大气层概念
大气层为地质学专业术语，地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气，占78.1%；氧气占20.9%；氩气占0.93%；还有少量的二氧化碳、稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)和水蒸气。
大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。
2、地质及气象学对大气层的划分
大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。在地质学和大气研究领域，根据大气层随高度不同表现出不同的特点，将大气层分为对流层、平流层、中间层、暖层和逃逸层，再上面就是星际空间了。
（1）对流层
对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道附近为16-18km；在中纬度地区为l0-12km，两极附近为8-9km。夏季较厚，冬季较薄。这一层的显著特点：
—是气温随高度升高而递减，大约每上升100m，温度降低0.6。C。内于贴近地面的空气受地面发射出来的热量的影响而膨胀上升，上面冷空气下降，故在垂直方向上形成强烈的对流，对流层也正是因此而得名；
二是密度大，大气总质量的3／4以上集中在此层。在对流层中，因受地表的影响不同，又可分为两层。
①在l-2km以下，受地表的机械、热力作用强烈，通称摩擦层，或边界层，亦称低层大气，排人大气的污染物绝大部分活动在此层。
②在1-2公里以上，受地表影响变小，称为自由大气层，主要天气过程如雨、雪、雹的形成均出现在此层。对流层和人类的关系最密切。
（2）平流层
从对流层顶到约50km的大气层为平流层。在平流层下层，即30—35knl以下，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定，所以又称同温层。在30—35km以上，温度随高度升高而升高。平流层的特点：
一是空气没有对流运动，平流运动占显著优势；
二是空气比下层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象；
三是在高约15—35km范围内，有厚约20km的—层臭氧层，因臭氧具有吸收太阳光短波紫外线的能力，故使平流层的温度升高。
（3）中间层
从平流层顶到80km高度称为中间层。这一层空气更为稀薄，温度随高度增加而降低。
（4）暖层
从80km到约500km称为暖层。这一层温度随高度增加而迅速增加，层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有少量的水分存在，因此偶尔会出现银白并微带青色的夜光云。
（5）逃逸层
暖层以上的大气层称为逃逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大部分分子发生电离；使质子的含量大大超过中性氢原子的含量。逃逸层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，故又常称为外大气层。
大气层的划分见下图：
3、对流层按大气运行规律进行划分
在对流层内，按气流和天气现象分布的特点又可分为下层、中层、上层和对流层顶。
（1）下层
下层又称扰动层或摩擦层。其范围一般是自地面到2公里高度。随季节和昼夜的不同，下层的范围也有一些变动，一般是夏季高于冬季，白天高于夜间。在这层里气流受地面的摩擦作用的影响较大，湍流交换作用特别强盛，通常，随着高度的增加，风速增大，风向偏转。这层受地面热力作用的影响，气温亦有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量较多，因而，低云、雾、浮尘等出现频繁。
（2）中层
中层的底界在摩擦层顶，上界高度约为6公里。它受地面影响比摩擦层小得多，气流状况基本上可表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的云和降水大都产生在这一层内。
（3）上层
上层的范围是从6公里高度伸展到对流层的顶部。这一层受地面的影响更小，气温常年都在0℃以下，水汽含量较少，各种云都由冰晶和过冷水滴组成。在中纬度和热带地区，这一层中常出现风速等于或大于28米/秒的强风带，即所谓的急流。
（4）对流层顶
对流层与平流层之间的过渡层，其厚度为数百米到1～2公里，其高度随纬度和季节变化很大。对流层顶的主要特征是气温的垂直递减率变小或成等温、甚至成逆温型。低纬度对流层顶的气温平均约为-83℃，而高纬度却较高，约为-53℃。对流层顶对气流的上升运动有阻挡作用，往往使很厚的积雨云顶被迫平衍成砧状，使水汽凝结物和尘埃微粒等集聚于其下，因而对流层顶下面的能见度恶化。
4、对流层按流体运行规律进行划分
在对流层内，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都会有所不同。基于这种现象的差别，又可以将对流层分为大气边界层和自由大大气层。其中：
（1）大气边界层
大气边界层也常常被称为“行星边界层”，因为它是处于旋转的地球上的。当大气在地表上流动时，各种流动属性都要受到下垫面的强烈影响，由此产生的相应属性梯度将这种影响向上传递到一定的高度，不过这一高度一般只有几百米到一二公里，在此厚度范围内流体的运动具有边界层特征。大气边界层结构存在多种划分方法。对于研究污染物扩散而言，采用近地面层、混合层和夹卷层的分法更为合理。其中：
①近地面层：直接邻贴地球表面的空气薄层。其厚度约为0~100米。由于地面的摩擦作用，近地面层大气有明显的湍流特征，大气的湍流粘性远远大于分子粘性。由于受太阳辐射的影响，地面的热状况有明显的日变化，因此近地面层大气的气象要素的日变化也很大。
②混合层：混合层的范围由近地面层至夹卷层，一般情况下混合层最大高度900米左右，占大气边界层的70-90%。混合层是由于温度层结不连续产生上下层间的湍流不连续而形成。下层空气湍流强，上层空气湍流弱，这就造成不连续面以下能够发生强烈的湍流混合，使得位温、水汽等要素随高度分布均匀。由于混合层是湍流受热对流控制的近地面层以上的大气边界层，所以它也常被称为自由对流层。
③夹卷层：夹卷层是对流边界层与自由大气之间的过渡层。由于来自对流边界层的上冲热泡的作用，在这一层里形成了对流边界层湍流大气与自由大气的混合，即夹卷过程。夹卷过程直接影响对流边界层的发展。夹卷层厚度很小，但作为大气边界层和自由大气层的分界线，对污染物扩撒和逆温层的研究具有重要的意义。
大气边界层的结构见下图：
大气边界层是大气与下垫面直接发生相互作用的层次，它与天气、气候以及大气环境研究有非常密切的关系。由于人类的生命和工程活动绝大多数都是发生在这一层次内，所以大气边界层的研究又与工业、农业、军事、交通、以及城市规划和生态环境保护等紧密相关。表现为：
第一：风速随高度增加而逐渐增大，风速在地表面等于零，而在大气边界层外缘同地转风速度相等。
第二：湍流结构在大气边界层中，大气流动具有很大的随机性。
第三：风向偏转在北半球，由于地球自转产生的科里奥利力（见相对运动）的作用，顺着地面附近风的方向看，风向随高度的增加逐渐向右偏转（见图），而在大气边界层外缘，与地转风的风向相合，风向偏转角度因时因地而异，一般可达几十度以上。
（2）自由大气层
自由大气层是指远离地面、不受地面摩擦力影响的对流层范围。底部从大气边界层的顶部（大约800-1500米）至对流层顶（大约1200米）。
自由大气层中，由于没有摩擦力的作用，空气的运动主要受气压梯度力和科里奥利力的影响。大气处于一个自由运动的状态之中。自由大气的上层部份，即对流层的上部会有急流流动着。其高度大约于离地面11公里附近，是风速最高的地方。
（3）对流层结构及特点
对流层主要由大气边界层和自由大气层构成，其主要区别见下表：
综上所述，大气边界层和自由大气层构成最主要的区别是：
①风速：自由大气层与地转风同速；大气边界层要小很多，在100m以下风速随高度呈对数律增长，以后逐渐减慢。
②风向：自由大气层风向恒定，与地球自转方向一致；大气边界层下部多变，而风向变化的特点是右旋，在边界层顶部趋近于地转风。
对流层结构见下图：
5、其他大气学概念
（1）地转风
地转风是指自由大气中空气的水平等速直线运动，是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动.
（2）气压带
气压带是由于地球表面纬度高低不同，接受太阳辐射的多少不同，于是形成不同的气压区域，这些区域就是气压带，全球气压带分布见下图。
（3）主导风向
主导风向指风频最大的风向角的范围。风向角范围一般在连续45度左右，对于以16方位角表示的风向，主导风向一般是指连续2-3个风向角的范围。主导风向是针对具体的地区而言的，主导风向标识见下图。
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