Die Stratosphäre ist die zweite Hauptschicht der Erdatmosphäre, direkt über der Troposphäre und unter der Mesosphäre. Etwa 20% der Masse der Atmosphäre sind in der Stratosphäre enthalten. Die Stratosphäre ist temperaturgeschichtet, wobei die wärmeren Schichten höher und die kälteren Schichten näher an der Erde liegen. Der Temperaturanstieg mit der Höhe ist das Ergebnis der Absorption der ultravioletten Strahlung der Sonne durch Ozon. Dies steht im Gegensatz zur Troposphäre nahe der Erdoberfläche, in der die Temperatur mit der Höhe abnimmt.
Die Stratosphäre ist eine Region intensiver Wechselwirkungen zwischen strahlenden, dynamischen und chemischen Prozessen, in der das horizontale Gemisch gasförmiger Komponenten viel schneller abläuft als das vertikale Gemisch. Die allgemeine Zirkulation der Stratosphäre wird als Brewer-Dobson-Zirkulation bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine einzellige Zirkulation, die sich von den Tropen bis zu den Polen erstreckt und aus dem tropischen Aufschwellen der Luft aus der tropischen Troposphäre und dem außerstädtischen Luftstrom besteht. Stratosphärisches Zirkulation ist ein überwiegend wellengetriebenen Kreislauf, wie die tropische outcrop durch induzierte Wellenkraft durch westwärts ausbreitende Rossbywellen, in einem Phänomen namens Rossby-Wave Pumpen.
Ein interessantes Merkmal der stratosphärischen Zirkulation ist die quasi zweijährige Schwingung (QBO) in tropischen Breiten, die von Gravitationswellen angetrieben wird, die in der Troposphäre konvektiv erzeugt werden. L zu QBO induziert eine Sekundärströmung, die für den gesamten Transport stratosphärischer Tracer wie Ozon oder Wasserdampf wichtig ist.
Ein weiteres großräumiges Merkmal, das die stratosphärische Zirkulation erheblich beeinflusst, ist der Zusammenbruch von Planetenwellen, was zu einer intensiven nahezu horizontalen Vermischung in mittleren Breiten führt. Diese Pause ist in der Winterhalbkugel, wo diese Region als Surfzone bezeichnet wird, viel ausgeprägter. Diese Unterbrechung ist auf eine stark nichtlineare Wechselwirkung zurückzuführenzwischen sich vertikal ausbreitenden Planetenwellen und der isolierten Wirbelregion mit hohem Potential, die als Polar Vortex bekannt ist. Der resultierende Bruch verursacht eine großflächige Vermischung von Luft und anderen Spurengasen entlang der Quellzone mittlerer Breite. Die Zeitskalen dieses schnellen Mischens sind viel kleiner als die viel langsameren Zeitskalen für das Aufschwellen in den Tropen und die untergetauchten in den Extratropen.
