平流层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其顶而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。平流层的顶部气温大概徘徊在27ok左右，与地面气温差不多。平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到平流层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。
  此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把平流层的顶部加热。至于平流层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。
  在温带地区，商业客机一般会于离地表1o公里的高空，即平流层的底部处巡航。这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层生了对流越现象。同样地，滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔，这股气流从对流层上升到达平流层就会停止。这样一来变相为世界各地的滑翔机设定了高度限制。（纵然有些滑翔机会用上背风波来飞得更高，把滑翔机带到平流层之中。）
  平流层是一个放射性、动力学及化学过程都会有强烈反应的区域。因为其水平的气态成份混合比起垂直的混合都来得要快。一个较为有趣的平流层环流特性是生于热带地区的准双年震荡（QBo）。这种现象由重力波引导，是由于对流层的对流而引至的。准双年震荡引致了次级环流的生，这对于全球性的平流层输送诸如臭氧及水蒸气等尤为重要。
  在北半球的冬季，平流层突性增温经常生。这是因为平流层吸收了罗斯贝波所致。
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